1.

科技小组同学以“铁锈蚀”为主题开展如下项目式学习。

【查阅资料】

①食品脱氧剂的主要成分是铁粉和辅助物质,脱氧原理是铁的生锈。

②铁锈的主要成分是Fe2O3•nH2O。

I.探究铁生锈的条件

【设计实验】取3段光亮无锈的细铁丝,绕成螺旋状,进行如图所示的三个实验,实验要保证有足够长的时间来观察现象。

(1)对比实验________(填序号),可以得出铁生锈需要水。

(2)实验Ⅰ中铁丝足量,时间足够长,打开止水夹后,观察到现象________。

Ⅱ.探究影响铁粉生锈速率的因素

【查阅资料】暖贴的发热材料主要有铁粉、活性炭、食盐、水等物质。

【猜想假设】①活性炭能加快铁粉生锈的速率。②食盐能加快铁粉生锈的速率。

【进行实验】表中是2g铁粉、5g水与不同质量活性炭、食盐混合均匀10分钟温度记录。

实验编号

活性炭/g

食盐/g

温度上升值/℃

1

0

0

0.1

2

0.2

0

22.0

3

0

x

3.1

4

0.2

0.2

56.3

【解释与结论】

(3)表中x的值为________。

(4)对比实验1和3,得出的结论是________。

得出结论:对比1和2,3,4“活性炭与食盐同时存在会大幅度加快生锈速率”。

(5)下列说法或做法正确的是_______(多选,填字母)。

A. 暖贴在使用前不需要密封保存
B. 利用铁生锈的原理,可以测定空气中氧气含量
C. 利用铁生锈的原理,铁粉还可用于食品保鲜
D. 校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈

Ⅲ.铁锈主要成分下Fe2O3•nH2O的n数值探究

(6)根据图3进行两步实验,实验相关数据如图4。

第一步:取5.0g使用一段时间的脱氧剂于玻璃管中,持续通入N2 , 加强热至t1 , 反应过程中当观察到________现象,证明产物有水。

第二步:改持续通入H2 , 加强热至t2 , 熄灭酒精喷灯后,继续通入H2至固体冷却。继续通入H2目的是________。

【计算】

(7)这包“脱氧剂”中Fe2O3•nH2O的n=________。

【考点】
金属锈蚀的条件及其防护; 探究金属锈蚀的条件;
【答案】

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3.

化学小组对钢铁的锈蚀进行实验研究。

I.探究钢铁锈蚀的基本条件

   

(1)一段时间后,C、D、E中铁钉生锈,A、B中铁钉无明显锈蚀。由A、B、C的现象可知,铁的锈蚀是铁跟等物质作用的过程。
(2)使用自来水重新进行如图实验,一段时间后发现试管B中铁钉生锈了,其可能的原因是

II.探究食盐水浓度对钢铁腐蚀速率的影响

用下图装置进行实验,每组实验加入铁炭总质量为24g,食盐水体积为7.5mL,恰好能将固体润湿。 测得的数据见下表:(提供资料:示数差3cm是指U型管左侧液面上升3cm。)

   

序号

铁炭质量比

食盐水浓度/%

示数差3cm所用时间/s

10分钟时温度升高值/℃

实验①

2:1

26

90

7.8

实验②

4:1

26

170

4.2

实验③

6:1

26

190

3.3

实验④

2:1

13

140

6

实验⑤

2:1

6.5

140

6

(3)分析食盐水浓度对钢铁腐蚀速率的影响应对比实验(填实验序号)。有同学提出应该再加一组实验,研究铁炭质量比为2:1、食盐水浓度为3.3%时的实验数据,你觉得是否有必要,并说明理由
(4)查阅资料得知,食盐水中的氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜,并促使铁发生一系列反应得到氢氧化铁,它在空气中风化失水后变成氧化铁。钢筋锈蚀过程中生成氧化铁的反应方程式是

III.探究水样的pH及溶解氧浓度对钢铁腐蚀速率的影响

步骤1:按下图连接好装置,检查装置气密性。

步骤2:向三颈烧瓶中放入3.5g生铁粉末,向分液漏斗内加入10mL不同浓度的稀盐酸。

步骤3:将稀盐酸全部注入三颈烧瓶内,关闭分液漏斗活塞,一段时间后,至恢复到室温时,采集的数据见下表:       

     

序号

盐酸pH

P反应前

P反应后

DO反应前

DO反应后

开始降低所需时间/s

实验①

2.0

90.8

91.8

5.2

4.3

131

实验②

3.0

90.8

91.5

5.0

3.7

68

实验③

4.0

90.8

90.3

4.9

3.4

24

实验④

5.0

90.8

90.5

4.9

3.7

98

实验⑤

6.0

90.8

90.6

4.4

3.7

175

(5)步骤1中检查装置气密性的方法为:先在分液漏斗中加水,再打开活塞,观察到(填现象),表明装置的气密性良好。
(6)实验①和实验②反应后压强变大。进行实验③时,观察到溶液中有气泡冒出,反应后体系内压强却变小了。变小的原因是
(7)分析表中数据,在该实验条件下,下列说法正确的有(填字母)。

a.当pH=2时,铁粉与氧气的锈蚀速率最快

b.稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的pH有关

c.铁粉和盐酸,氧气在刚接触时不是同时发生反应

实验探究题 困难