Question

【題目】某化學學習小組借助下列裝置(夾持裝置已略)及相關試劑粗略測量空氣中O2的體積百分數。

（1） 實驗前用堿液清洗鐵釘，再用0.100 mol/L的 H2SO4溶液浸泡至有氣泡產生。用H2SO4溶液浸泡的目的是_________ _____。

（2） 為盡量減小誤差，下列操作的正確順序是 ___(填序號)。

①裝入鐵釘

②插入注射器向鐵釘表面滴入適量NaCl溶液并打開止水夾

③將導管口浸入品紅溶液

④塞上單孔活塞

⑤檢查裝置氣密性

（3）實驗中試管內發生的總反應化學方程式為 ；

用該實驗方案測量空氣中O2的體積百分數時應測量的數據是：

①導管與試管內部空間總體積，② _。

（4） 實驗時發現上述測量過程因反應較慢耗時較長，對其影響因素作如下分析，請補充寫出假設三：

假設一：電解質溶液的pH

假設二：NaCl溶液的濃度

假設三：________________

（5）借助上述實驗裝置，通過調節溶液的pH驗證假設一，獲得了如下實驗數據：

pH	2.0	5.5	6.0	6.5	7.0	8.0
液柱高度	0 cm	1.3 cm	8.5 cm	8.4 cm	8.5 cm	8.5 cm
形成穩定 液柱時間	3.0 min	3.1 min	5.1 min	5.3 min	15.6 min	min

①當pH＝2時，沒有觀察到穩定液柱形成的原因是_____________________。

②根據實驗數據分析，為縮短實驗測定時間，pH的最佳范圍是________________。

③按上述實驗裝置，設計實驗證明假設二。

第一步：配制不同濃度的NaCl溶液；

第二步：____________________，分別用注射器將NaCl溶液滴入鐵釘表面；

第三步：記錄形成穩定液柱所用時間和液柱的高度，比較分析數據得出結論。

Answer 1

【答案】

（1）除去鐵釘表面的鐵銹；

（2）⑤①④③②；

（3）4Fe+3O2+6H2O═4Fe(OH)3；吸入導管內品紅溶液體積；

（4）鐵釘(固體)表面積(溫度、催化劑等)；

（5）①溶液酸性太強，鐵釘主要發生析氫腐蝕；

②6.0≤PH≤6.5；

③配制不同濃度的氯化鈉溶液；相同溫度下，加入相同表面積的鐵釘，組裝兩套完全相同的上述裝置(或相同的條件下)。

【解析】

試題分析：（1）用H2SO4溶液浸泡的目的是除去鐵釘表面的鐵銹，故答案為：除去鐵釘表面的鐵銹；

（2）實驗操作順序是：檢查裝置氣密性，再裝入鐵釘、塞上單孔活塞、將導管口浸入品紅溶液、注入氯化鈉溶液，打開止水夾，故答案為：⑤①④③②；

（3）實驗中試管內發生了鐵的吸氧腐蝕，反應方程式是：4Fe+3O2+6H2O═4Fe(OH)3；實驗目的是粗略測量空氣中O2的體積百分數，需要知道用于實驗的空氣體積及空氣中含有的氧氣，即：①導管與試管內部空間總體積，②吸入導管內品紅溶液體積，故答案為：4Fe+3O2+6H2O═4Fe(OH)3；吸入導管內品紅溶液體積；

（4）鐵釘表面積大小影響反應速率、溫度高低影響反應速率，故答案為：鐵釘(固體)表面積(溫度、催化劑等)；

（5）①由于在酸性較強條件下，鐵容易發生析氫腐蝕，沒有消耗空氣中的氧氣，故答案為：溶液酸性太強，鐵釘主要發生析氫腐蝕；

②由表中數據可知，6.0≤PH≤6.5時，反應需要時間最短，液柱高度較高，故答案為：6.0≤PH≤6.5；

③要測定氯化鈉濃度對反應時間的影響，需要配制不同的氯化鈉溶液，還要滿足溫度相同、鐵釘的表面積相同、反應裝置相同等，故答案為：配制不同濃度的氯化鈉溶液；相同溫度下，加入相同表面積的鐵釘，組裝兩套完全相同的上述裝置(或相同的條件下)。