Question

4．某研究小組為探究鐵制品中的雜質(zhì)含量和接觸液體的酸性強弱對鐵發(fā)生腐蝕的影響，將混合均勻的新制鐵粉和碳粉（代替雜質(zhì)）置于錐形瓶底部，塞上瓶塞（如圖1）．從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時測量容器中的壓強變化．

（1）日常使用的鐵制品都是鐵的合金．鐵合金中生鐵的含碳量為2%～4.3%．
（2）請完成以下實驗設(shè)計表（填寫表中空白格）：

編號	實驗?zāi)康?/TD>	鐵粉/g	碳粉/g	醋酸濃度/%
①	為以下實驗作參照	2.0	0.5	90.0
②	醋酸濃度的影響		0.5	20.0
③		2.0	0.2	90.0

（3）編號①實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2．t₂時，容器中壓強明顯小于起始壓強，其原因是隨著時間的進行，鐵粉生銹消耗了裝置內(nèi)的氧氣，導(dǎo)致壓強降低．
（4）該小組認為圖2中0～t₁時壓強變大的原因有以下可能：
①鐵與醋酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生了氫氣氣體（填名稱）．
②鐵與醋酸反應(yīng)放熱．

Answer 1

分析 （1）熟悉常見的合金的組成和用途；
（2）設(shè)計實驗時要注意學(xué)會控制實驗變量，從給出的數(shù)據(jù)中分析要研究的要素；
（3）最終的壓強變小是要緊扣實驗鐵銹蝕有關(guān)，鐵生銹需要消耗裝置內(nèi)的氧氣，導(dǎo)致壓強變�。�
（4）壓強改變兩種情況，一是氣體增大，二是溫度升高，結(jié)合給定的反應(yīng)進行分析．

解答 解：（1）生鐵是含碳量為2%～4.3%的鐵合金；
（2）實驗①②是研究醋酸濃度對鐵生銹速度的應(yīng)影響的，所以處理醋酸的濃度不同以外，鐵粉和木炭粉的質(zhì)量要一樣，顆粒大小也要一樣，所以鐵粉的質(zhì)量對應(yīng)也是2.0g．而①③中醋酸濃度相同，鐵粉質(zhì)量相同，只有雜質(zhì)的量不同，所以是研究雜質(zhì)對反應(yīng)的影響，故填：雜質(zhì)的影響．
（3）最后的壓強與實驗本身的目的是有關(guān)的，因為研究的是金屬的銹蝕，所以要考慮到在長時間的實驗中氧氣和鐵以及水發(fā)生的緩慢氧化消耗裝置內(nèi)的氧氣導(dǎo)致壓強小于起始壓強；
（4）曲線圖的初始階段明顯的壓強增大，應(yīng)該考慮氣體的增多和溫度的影響，氣體的增多，是由于醋酸和鐵反應(yīng)生成了氫氣，氫氣的增加導(dǎo)致裝置內(nèi)的壓強會明顯增大．同時由于金屬和酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度的升高導(dǎo)致分子間間隔變大，壓強也會明顯增大．
故答案為：（1）2%～4.3%．
（2）2.0；雜質(zhì)的影響；
（3）隨著時間的進行，鐵粉生銹消耗了裝置內(nèi)的氧氣，導(dǎo)致壓強降低．
（4）①氫氣；②鐵與醋酸反應(yīng)放熱．

點評 實驗設(shè)計中既要學(xué)會從實驗的實際需要出發(fā)控制變量，也要學(xué)會根據(jù)給出的數(shù)據(jù)分析要研究的實驗影響因素．