鋼鐵銹蝕給人類帶來了巨大的損失，為減少損失需要研究鐵銹蝕的原因和防護(hù)方法。某化學(xué)活動(dòng)小組對鐵制品的銹蝕條件、生銹速率的影響因素及應(yīng)用進(jìn)行如下探究。
探究一 鐵制品銹蝕的條件
步驟：1.利用圖1甲所示裝置，將干燥的氧氣從導(dǎo)管a通入U(xiǎn)形管（裝置氣密性良好，藥品如圖1甲所示）。
2.待U形管內(nèi)充滿氧氣后，在導(dǎo)管b處連接一活塞推至底部的注射器，收集20mL氧氣后，在導(dǎo)管a處連接乳膠管并用止水夾夾緊，如圖1乙所示。
現(xiàn)象：一段時(shí)間后，觀察U形管內(nèi)的鐵絲，現(xiàn)象如下表所示。
| 觀察對象 | 現(xiàn)象 |
| ①干燥的普通鐵絲 | 沒有明顯變化 |
| ②潮濕的普通鐵絲 | 較多紅褐色銹斑 |
| ③潮濕的純鐵絲 | 沒有明顯變化 |
潮濕的普通鐵絲，通入氧氣后，有較多紅褐色銹斑，注射器活塞往左運(yùn)動(dòng)
潮濕的普通鐵絲，通入氧氣后，有較多紅褐色銹斑，注射器活塞往左運(yùn)動(dòng)
。（2）通過對比①②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以得出鐵制品銹蝕與
水分
水分
有關(guān)，對比②③實(shí)驗(yàn)還可得出鐵制品銹蝕與 金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)
金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)
有關(guān)。探究二 探究氯化物對鐵制品生銹速率的影響
資料：氯化鈉、氯化鈣、氯化銅等屬于氯化物。
實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象如下：
| 編號(hào) | ① | ② | ③ | ④ |
| 實(shí)驗(yàn) |
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| 現(xiàn)象 | 48h天后，鐵釘表面出現(xiàn)紅褐色 | 24h后，鐵釘表面出現(xiàn)紅褐色 | 24h后，鐵釘表面出現(xiàn)紅褐色 | 7min時(shí)鐵釘表面出現(xiàn)紅褐色，20min后試管底部出現(xiàn)紅色沉淀 |
氯化物可加快鐵釘生銹的速度
氯化物可加快鐵釘生銹的速度
。（2）經(jīng)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)④中的紅色沉淀是鐵銹和銅。結(jié)合上述結(jié)論及實(shí)驗(yàn)④，對于“氯化物對鐵釘生銹速度的影響”，提出進(jìn)一步的假設(shè)
當(dāng)氯化物與鐵釘反應(yīng)時(shí)，可使鐵釘生銹速度更快
當(dāng)氯化物與鐵釘反應(yīng)時(shí)，可使鐵釘生銹速度更快
。（3）該小組同學(xué)在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，又按圖2進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，連續(xù)數(shù)天觀察發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象，該實(shí)驗(yàn)的探究目的是
探究氯化鈉溶液的濃度對鐵制品生銹速率的影響
探究氯化鈉溶液的濃度對鐵制品生銹速率的影響
。
探究三 探究溫度對鐵制品生銹速度的影響
實(shí)驗(yàn)如下：稱量用砂紙打磨過的鐵釘質(zhì)量，按圖3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，放置72h,再取出鐵釘稱量。在不同溫度下重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得到鐵釘質(zhì)量增加情況如下表。
| 溫度/℃ | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
| 鐵釘質(zhì)量增加/g | 0.02 | 0.04 | 0.08 | 0.16 | 0.18 | 0.18 | 0.18 |
其它條件相同時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，鐵釘腐蝕的速度越快
其它條件相同時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，鐵釘腐蝕的速度越快
。（2）有同學(xué)認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)未能真實(shí)反映50℃以后鐵釘腐蝕的快慢，理由是50℃以后鐵釘質(zhì)量沒有變化。請分析鐵釘質(zhì)量沒有變化的原因
試管內(nèi)的氧氣已耗盡，剩余的鐵不能繼續(xù)銹蝕（或鐵釘已經(jīng)全部銹蝕，所以質(zhì)量不再增加）
試管內(nèi)的氧氣已耗盡，剩余的鐵不能繼續(xù)銹蝕（或鐵釘已經(jīng)全部銹蝕，所以質(zhì)量不再增加）
。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案證明你的分析 向試管中充入氧氣，并在50℃條件下放置72h,取出鐵釘稱量，若鐵釘增加的質(zhì)量大于0.18g,則分析成立（或按圖示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在試管中放入兩根同樣的鐵釘，并在50℃條件下放置72h,若鐵釘質(zhì)量增加大于0.18g,則分析成立）
向試管中充入氧氣，并在50℃條件下放置72h,取出鐵釘稱量，若鐵釘增加的質(zhì)量大于0.18g,則分析成立（或按圖示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在試管中放入兩根同樣的鐵釘，并在50℃條件下放置72h,若鐵釘質(zhì)量增加大于0.18g,則分析成立）
（寫出實(shí)驗(yàn)操作方法、預(yù)計(jì)現(xiàn)象及結(jié)論）。探究四 學(xué)以致用，轉(zhuǎn)“害”為“利”
（1）鋼鐵銹蝕給人類帶來了巨大的損失。為防止自行車的鏈條生銹，采取的防銹措施是
在鏈條上涂油
在鏈條上涂油
。（2）生活中人們利用鐵銹蝕放出熱量的原理，研制出冬天取暖使用的“暖寶寶”等?！芭瘜殞殹痹谶\(yùn)輸和保存過程中應(yīng)注意
密封防潮保存
密封防潮保存
。【考點(diǎn)】探究金屬銹蝕的條件．
【答案】潮濕的普通鐵絲，通入氧氣后，有較多紅褐色銹斑，注射器活塞往左運(yùn)動(dòng)；水分；金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)；氯化物可加快鐵釘生銹的速度；當(dāng)氯化物與鐵釘反應(yīng)時(shí)，可使鐵釘生銹速度更快；探究氯化鈉溶液的濃度對鐵制品生銹速率的影響；其它條件相同時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，鐵釘腐蝕的速度越快；試管內(nèi)的氧氣已耗盡，剩余的鐵不能繼續(xù)銹蝕（或鐵釘已經(jīng)全部銹蝕，所以質(zhì)量不再增加）；向試管中充入氧氣，并在50℃條件下放置72h，取出鐵釘稱量，若鐵釘增加的質(zhì)量大于0.18g，則分析成立（或按圖示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在試管中放入兩根同樣的鐵釘，并在50℃條件下放置72h，若鐵釘質(zhì)量增加大于0.18g，則分析成立）；在鏈條上涂油；密封防潮保存
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：261引用：1難度：0.3
相似題
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1．化學(xué)小組對鋼鐵的銹蝕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
Ⅰ．探究鋼鐵銹蝕的基本條件
（1）一段時(shí)間后，C、D、E中鐵釘生銹，A、B中鐵釘無明顯銹蝕。由A、B、C的現(xiàn)象可知，鐵的銹蝕是鐵跟等物質(zhì)作用的過程。
（2）使用自來水重新進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn)，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)試管B中鐵釘生銹了，其可能的原因是。
Ⅱ．探究食鹽水濃度對鋼鐵腐蝕速率的影響
用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)加入鐵炭總質(zhì)量為24g,食鹽水體積為7.5mL，恰好能將固體潤濕。測得的數(shù)據(jù)見下表：（提供資料：示數(shù)差3cm是指U型管左側(cè)液面上升3cm。）
（3）分析食鹽水濃度對鋼鐵腐蝕速率的影響應(yīng)對比實(shí)驗(yàn)序號(hào) 鐵炭質(zhì)量比 食鹽水濃度/% 示數(shù)差3cm所用時(shí)間/s 10分鐘時(shí)溫度升高值/℃ 實(shí)驗(yàn)① 2：1 26 90 7.8 實(shí)驗(yàn)② 4：1 26 170 4.2 實(shí)驗(yàn)③ 6：1 26 190 3.3 實(shí)驗(yàn)④ 2：1 13 140 6 實(shí)驗(yàn)⑤ 2：1 6.5 140 6 （填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）。有同學(xué)提出應(yīng)該再加一組實(shí)驗(yàn)，研究鐵炭質(zhì)量比為2：1、食鹽水濃度為3.3%時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你覺得是否有必要，并說明理由。
（4）查閱資料得知，食鹽水中的氯離子能破壞鋼筋表面的鈍化膜，并促使鐵發(fā)生一系列反應(yīng)得到氫氧化鐵，它在空氣中風(fēng)化失水后變成氧化鐵。鋼筋銹蝕過程中生成氧化鐵的反應(yīng)方程式是。
Ⅲ．探究水樣的pH及溶解氧濃度對鋼鐵腐蝕速率的影響
步驟1：按如圖連接好裝置，檢查裝置氣密性。
步驟2：向三頸燒瓶中放入3.5g生鐵粉末，向分液漏斗內(nèi)加入10mL不同濃度的稀鹽酸。
步驟3：將稀鹽酸全部注入三頸燒瓶內(nèi)，關(guān)閉分液漏斗活塞，一段時(shí)間后，至恢復(fù)到室溫時(shí)，采集的數(shù)據(jù)見下表：
（5）步驟1中檢查裝置氣密性的方法為：先在分液漏斗中加水，再打開活塞，觀察到序號(hào) 鹽酸pH P反應(yīng)前 P反應(yīng)后 DO反應(yīng)前 DO反應(yīng)后 開始降低所需時(shí)間/s 實(shí)驗(yàn)① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 實(shí)驗(yàn)② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 實(shí)驗(yàn)③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 實(shí)驗(yàn)④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 實(shí)驗(yàn)⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 （填現(xiàn)象），表明裝置的氣密性良好。
（6）實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后壓強(qiáng)變大。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)③時(shí)，觀察到溶液中有氣泡冒出，反應(yīng)后體系內(nèi)壓強(qiáng)卻變小了，變小的原因是。
（7）分析表中數(shù)據(jù)，在該實(shí)驗(yàn)條件下，下列說法正確的有（填字母）。
a.當(dāng)pH=2時(shí)，鐵粉與氧氣的銹蝕速率最快
b.稀鹽酸中的溶解氧含量與鹽酸的pH有關(guān)
c.鐵粉和鹽酸，氧氣在剛接觸時(shí)不是同時(shí)發(fā)生反應(yīng)發(fā)布：2024/12/24 10:30:2組卷：194引用：4難度：0.5 -
2．在進(jìn)行“二氧化碳制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”時(shí)，小明發(fā)現(xiàn)放置小蠟燭的銅架上出現(xiàn)了綠色物質(zhì)，且綠色物質(zhì)只出現(xiàn)在下部（伸到燒杯下面的部分），上部和在燒杯外的部分沒有出現(xiàn)，小明思考，銅也會(huì)生銹嗎？為什么只出現(xiàn)在下部呢？銅生銹的條件是什么？
【查閱資料】銅在一定條件下會(huì)銹蝕生成一種綠色的物質(zhì)（銅綠），其主要成分是堿式碳酸銅，化學(xué)式時(shí)候Cu2（OH）2CO3，受熱易分解．
【猜想與假設(shè)】依據(jù)銅綠的化學(xué)式，小明猜想銅生銹的條件可能是，銅與氧氣、共同作用，做出此猜想的依據(jù)是．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】將四塊銅片分別按如圖放置半個(gè)月，觀察現(xiàn)象如下，A中銅片生銹且水面附近銹蝕最嚴(yán)重，B、C、D中銅片不生銹，D裝置中氫氧化鈉溶液的作用是，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式．
【得出結(jié)論】根據(jù)A和D中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知銅生銹需要．
【反思與應(yīng)用】利用所得結(jié)論填空，依據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)合“二氧化碳澆滅蠟燭”的實(shí)驗(yàn)操作推測銅架下部容易生銹的原因是．
【實(shí)驗(yàn)拓展】有資料顯示，氧化銅也能加快過氧化氫溶液的分解速率．
（1）給你一支已經(jīng)產(chǎn)生銅綠的銅架，5%過氧化氫溶液，請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明（儀器自選）．
（2）請你試著寫出銅生成銅綠的化學(xué)方程式．發(fā)布：2024/11/10 8:0:1組卷：52引用：1難度：0.3 -
3．化學(xué)小組對鋼鐵的銹蝕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
Ⅰ．探究鋼鐵銹蝕的基本條件
（1）一段時(shí)間后，C、D、E中鐵釘生銹，A、B中鐵釘無明顯銹蝕。由A、B、C的現(xiàn)象可知，鐵的銹蝕是鐵跟（填化學(xué)式）等物質(zhì)作用的過程。D中鐵釘比C中鐵釘銹蝕程度嚴(yán)重，說明。
（2）使用自來水重新進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn)，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)試管B中鐵釘生銹了，其可能的原因是。
Ⅱ．探究食鹽水對鋼鐵腐蝕速率的影響
用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，錐形瓶中放生鐵粉末，滴管中預(yù)先加入2mL不同濃度的食鹽水，并用氧氣傳感器測定錐形瓶內(nèi)的氧氣濃度，數(shù)據(jù)如下表所示：
（3）該實(shí)驗(yàn)探究的是實(shí)驗(yàn)組 生鐵粉末質(zhì)量 食鹽水濃度 3min時(shí)瓶內(nèi)氧氣濃度 實(shí)驗(yàn)① 3.5g 4% 18.96% 實(shí)驗(yàn)② 3.5g 8% 18.56% 實(shí)驗(yàn)③ 3.5g 16% 18.28% 實(shí)驗(yàn)④ 3.5g 24% 17.99% 對鋼鐵腐蝕速率的影響，其實(shí)驗(yàn)結(jié)論是。
（4）查閱資料得知，食鹽水中的氯離子能破壞鋼筋表面的鈍化膜（其原理如圖所示），并促使鐵發(fā)生一系列反應(yīng)得到Fe（OH）3，F(xiàn)e（OH）3在空氣中風(fēng)化失水后變成氧化鐵。
①氯離子破壞鋼筋表面的鈍化膜的過程中，從陽極向陰極轉(zhuǎn)移的微粒是。
②鋼筋銹蝕過程中得到氧化鐵的反應(yīng)方程式為。
Ⅲ．探究水樣的pH及溶解氧濃度對鋼鐵腐蝕速率的影響
步驟1：按如圖連接好裝置，檢查裝置氣密性。
步驟2：向三頸燒瓶中放入3.5g生鐵粉末，向分液漏斗內(nèi)加入10mL不同濃度的稀鹽酸。
步驟3：將鹽酸全部注入三頸燒瓶內(nèi)，關(guān)閉分液漏斗活塞，同時(shí)采集數(shù)據(jù)見下表：
（5）步驟1中檢查裝置氣密性的方法為序號(hào) 鹽酸pH 壓強(qiáng)p/kPa 溶解氧/mg?L-1 p反應(yīng)前 p反應(yīng)后 DO反應(yīng)前 DO反應(yīng)后 開始降低所需時(shí)間/s 實(shí)驗(yàn)① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 實(shí)驗(yàn)② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 實(shí)驗(yàn)③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 實(shí)驗(yàn)④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 實(shí)驗(yàn)⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 。
（6）實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2反應(yīng)后壓強(qiáng)變大的主要原因是（用化學(xué)方程式表示）。
（7）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)3時(shí)，觀察到溶液中有氣泡冒出，反應(yīng)后體系內(nèi)壓強(qiáng)卻變小了。其原因是。
（8）分析表中數(shù)據(jù)，在該實(shí)驗(yàn)條件下，下列說法正確的有。
A．當(dāng)pH=2時(shí)，鐵粉與氧氣的銹蝕速率最快
B．稀鹽酸中的溶解氧含量與鹽酸的pH有關(guān)
C．鐵粉和鹽酸，氧氣的反應(yīng)可以同時(shí)發(fā)生發(fā)布：2024/12/25 12:0:1組卷：245引用：3難度：0.7
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