Question

【題目】、全世界每年被腐蝕損耗的鋼鐵材料約占全年鋼鐵產(chǎn)量的十分之一。下面是對(duì)鐵的腐蝕條件及鐵銹組成的探究。

問(wèn)題一：探究鐵生銹的條件。

課本實(shí)驗(yàn)中，鐵生銹所需要時(shí)間較長(zhǎng)，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如下改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。

（1）檢查裝置的氣密性：連接好裝置，關(guān)閉分液漏斗的活塞，將C導(dǎo)管接入到裝有水的燒杯中，微熱甲裝置，說(shuō)明氣密性良好的現(xiàn)象是____________________________。

（2）反應(yīng)開(kāi)始后，甲裝置中反應(yīng)現(xiàn)象是______________，MnO2的作用是______________。

（3）4 min后觀察：A處鐵絲依然光亮，B處鐵絲表面灰暗，D處鐵絲依然光亮。該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明鐵生銹主要與_______和_______有關(guān)。B、D處實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比說(shuō)明：決定鐵生銹快慢的一個(gè)重要因素是_______。

問(wèn)題二：測(cè)定鐵銹的組成。

鐵銹的成分主要為Fe2O3·H2O，還含有少量的FeCO3。某興趣小組設(shè)計(jì)如圖裝置測(cè)定銹鐵釘?shù)慕M成。取一高度腐蝕的干燥鐵釘（含有少量鐵），稱(chēng)其質(zhì)量為20.08 g，在N2環(huán)境中，充分加熱到質(zhì)量不再減少。該過(guò)程中僅考慮發(fā)生反應(yīng)：Fe2O3·H2OFe2O3＋H2O↑，F(xiàn)eCO3FeO＋CO2↑，且不需要考慮裝置中空氣對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響。

（物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量：Fe2O3·H2O－178，F(xiàn)eCO3－116)

（堿石灰成分：CaO和NaOH固體混合物，能吸收二氧化碳和水）

（4）若反應(yīng)前后稱(chēng)得C裝置總質(zhì)量分別為100.00 g和102.24 g，則反應(yīng)生成的CO2和水蒸氣的總質(zhì)量為_(kāi)______g，D裝置中堿石灰的作用是_______。

（5）經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，測(cè)得m(H2O)＝1.80 g，m(CO2)＝0.44 g，請(qǐng)計(jì)算銹鐵釘?shù)慕M成。

①銹鐵釘中Fe2O3．H2O的質(zhì)量＝________ g。

②銹鐵釘中FeCO3的質(zhì)量＝_______g。

③銹鐵釘中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝______________。

（6）將20.08 g該銹鐵釘溶于足量的稀硫酸，充分反應(yīng)后，產(chǎn)生的氣體中是否有H2？_______（填“有”或“無(wú)”），請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明。

[已知：①Fe2O3＋3H2SO4＝Fe2(SO4)3＋3H2O； ②鐵在H2 SO4和Fe2(SO4)3混合溶液中先發(fā)生的反應(yīng)為：Fe＋Fe2(SO4)3＝3FeSO4。Fe2(SO4)3的相對(duì)分子質(zhì)量為400]

Answer 1

【答案】問(wèn)題一：（1）燒杯中C導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生

（2）有氣泡產(chǎn)生 催化作用

（3）O2 H2O O2的濃度（或氧氣的含量、氧氣的量等均正確，只要提到氧氣即可）。

問(wèn)題二：（4）2.24 防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入C裝置 （5）①17.8 ②1.16 ③5.58%或5.6%

（6）無(wú)

【解析】

試題分析：（1）若裝置的氣密性良好，加熱后試管中的空氣只能從C端排出，那么燒杯中C導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生；

（2）甲裝置是利用過(guò)氧化氫制取氧氣，二氧化錳具有催化作用，能催化過(guò)氧化氫分解，故現(xiàn)象是產(chǎn)生大量的氣泡；

（3）由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知鐵生銹的條件是鐵同時(shí)與水和氧氣接觸；B處的鐵絲比D處的鐵絲更容易生銹，說(shuō)明鐵生銹的快慢與氧氣的濃度有關(guān)；

（4）堿石灰能吸收水和二氧化碳，故C中增加的質(zhì)量即為生成的水和二氧化碳的質(zhì)量，即：

102.24 g-100.00g=2.24g ；由于空氣中也含有二氧化碳和水蒸汽，故D裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入C裝置；

（5）①根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，F(xiàn)e2O3．H2O與水反應(yīng)的質(zhì)量比為178:18，現(xiàn)m(H2O)＝1.80 g，故Fe2O3．H2O的質(zhì)量為17.8g；

②FeCO3與二氧化碳的反應(yīng)的質(zhì)量為116:44，現(xiàn)m(CO2)＝0.44 g，故FeCO3的質(zhì)量為1.16g；

③鐵銹中單質(zhì)鐵的質(zhì)量=20.08 g-（17.8g+1.16g）=1.12g

單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fe%=1.12g／20.08 g ×100%=5.6% ；

（6） 無(wú)

解：設(shè)鐵釘與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵的質(zhì)量為X，與硫酸鐵反應(yīng)的金屬鐵的質(zhì)量為Y，

Fe2O3的質(zhì)量=17.8×160/178=16g

Fe的質(zhì)量=20.08-17.8-1.16=1.12g

Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O Fe + Fe2（SO4）3═3FeSO4

160 400 56 400

16g x y 40g

x=40g y=5.6g

5.6g＞1.12g 故鐵的量少，不能和酸反應(yīng)放出氫氣．