Question

【題目】世界上每年因銹蝕而報廢的金屬設備和材料高達產量的20%～40%，某實驗小組對金屬銹蝕進行如下實驗探究。

（實驗一）取5枚去油去銹的潔凈鐵釘，分別裝入下表的試管中，進行實驗。

實驗圖示
生銹時間	8min	較長時間不生銹	5min	3min	1min

（1）通過上述實驗可知，溫度越高，鐵釘生銹速率越_____（填“慢”或“快”），在_____（填“稀醋酸”、“水”或“稀氨水”）中鐵釘生銹速率較快。

（實驗二）為探究鐵銹的成分，用圖1所示裝置（夾持儀器已省略）進行實驗（每步反應和吸收均完全）。

（查閱資料）無水硫酸銅吸水會由白色變為藍色，堿石灰既能吸水也能吸收CO2。

（進行實驗）

（2）指出如圖1所示實驗裝置的一個明顯缺陷________。

（3）加熱前，先通入CO一段時間，目的是_____________。

（4）將鐵銹樣品加熱，無水硫酸銅逐漸變藍，由此推知鐵銹中一定含有______元素，從而推斷出空氣中的______參加了鐵生銹反應．

（實驗記錄）

	鐵銹樣品的質量/g	裝置B的質量/g	裝置C的質量/g
反應前	23.2	232.4	198.2
反應后	/	239.6	211.4

（實驗記錄）

（5）根據上表數據可以確定鐵銹的成分。若用FexOynH20表示， n=_________；

若缺少裝置D，則x：y的值將________（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。

（6）欲使用如圖2所示裝置探究鎂帶在空氣中銹蝕的條件，已知鎂帶生銹的產物為堿式碳酸鎂[Mg3（OH）2（CO3）2]，則試管內可選用的物質有：

①O2 ②水 ③CO2 ④O2和CO2 ⑤CO2和水 ⑥O2和水 ⑦O2、CO2和水

至少需要選擇_______（填序號）做對比實驗，才能達到探究鎂帶銹蝕的條件。

（7）寫出鎂帶在空氣中銹蝕的化學方程式________。

Answer 1

【答案】快 稀醋酸 沒有進行尾氣處理 排盡裝置內的空氣，防止發生爆炸 氫 水 4 偏小 ④⑤⑥⑦ 6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3（OH）2（CO3）2

【解析】

（1）對比實驗1和實驗4，實驗3和實驗5可知，溫度越高鐵釘生銹速率越快；對比實驗1、2、3可知，鐵釘在稀醋酸中銹蝕較快；

（2）尾氣中含有有毒的一氧化碳氣體，該裝置中沒有將其處理；

（3）一氧化碳具有可燃性，不純時加熱或點燃易發生爆炸，所以先通入CO一段時間，排凈裝置內的空氣；

（4）無水硫酸銅能吸收水而變藍，將鐵銹樣品加熱，樣品逐漸變黑，無水硫酸銅逐漸變藍，這說明了反應后有水生成，說明鐵銹中含有氫元素，也就是鐵銹蝕的過程中有水參與；

（5）硬質玻璃管內發生反應的化學方程式為：FexOynH2O+yCO xFe+yCO2+nH2O，根據實驗數據可知，反應中生成水的質量=（239.6g-232.4g）=7.2g，生成二氧化碳的質量=（211.4g-198.2g）=13.2g；

設：參加反應的CO的質量為w，則

w=8.4g

由質量守恒定律可知，生成鐵的質量為：23.2g+8.4g-13.2g-7.2g=11.2g；由于反應前后元素的種類與質量不變，所以23.2gFexOynH2O中含鐵元素的質量為11.2g；含有“H2O”部分質量=7.2g；則余下的氧元素質量為：23.2g-11.2g-7.2g=4.8g則有：，則FexOynH2O的化學式為Fe2O34H2O；D裝置中的堿石灰既能吸收水也能吸收CO2，防止了空氣中二氧化碳與水被裝置C吸收而造成質量偏大，若沒有裝置D，則裝置C因為吸收了空氣中的水蒸氣和二氧化碳而質量偏大，由此計算出的二氧化碳質量偏大，導致氧元素的質量偏大，則x：y的值將偏小；

（6）通過實驗探究鎂帶在空氣中銹蝕的條件，應該選擇這樣幾組實驗：④O2和CO2；⑤CO2和水；⑥O2和水；⑦O2、CO2和水四組實驗進行對比；故填：④⑤⑥⑦；

（7）由鎂帶在空氣中銹蝕，生成堿式碳酸鎂[Mg3(OH)2(CO3)2]可以推測，是鎂與氧氣、水和二氧化碳反應生成了堿式碳酸鎂，反應的化學方程式是6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3(OH)2(CO3)2。