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金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。

(认识铁的腐蚀)

1)下列环境中的铁制品最容易生锈的是_______(填字母序号)。

A 未擦干的铁锅    B 除油漆的栏杆    C 盛水的不锈钢水杯

2)铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,其中铁元素的化合价是____

(探究铁的腐蚀)

3)该小组用下图甲装置进行实验,起始时量筒内水面处于50 mL刻度处,之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约____(填“40”“10”mL刻度处,原因是____

(拓展探究)

4)小强同学进行如下实验:取铁钉用砂纸打磨,称其质量,按上图乙安装装置,放置3天,再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验,得到铁钉质量增加情况如下表。

温度/

10

20

30

40

50

60

70

铁钉质量增加/g

0.02

0.04

0.08

0.16

0.18

0.18

0.18

 

小强同学的实验是探究____因素对铁钉腐蚀快慢的影响,结论是____

5)有同学认为小强的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢,理由是50℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因:____;改进实验方案证明你的____

 

答案:
A +3价 40 铁锈蚀消耗氧气,且氧气约占空气总体积的1/5 温度 温度在10~50℃的范围内,温度越高,铁钉腐蚀的速度越快 试管内的氧气已耗尽,剩余的铁不能继续锈蚀 向乙装置的试管中充入氧气,并在50℃的环境中放置3天;若铁钉增加的质量大于0.18g,则分析成立 【解析】 (1)A、未擦干的铁锅,跟潮湿的空气接触最易生锈; B、涂油漆的栏杆隔绝了铁与氧气、水的接触,不易锈蚀; C、不锈钢是一种铁合金,抗腐蚀性能强; (2)氧元素显-2价,设铁元素的化合价是x,根据在化合物中正负化合价代数和为零,可得:2x+(-2)×3=0,则x=+3价; (3)铁锈蚀消耗氧气,且氧气约占空气总体积的1/5,根据题意知,量筒内有50mL空气,其中有氧气10mL,铁丝生锈要消耗掉这10mL氧气,在外界大气压强的作用下,水进入量筒10mL,最后量筒内水面最后约在40mL刻度处; (4)分析表中数据可知,小强同学的实验是探究温度因素对铁钉腐蚀快慢的影响;由数据可知:温度在10~50℃的范围内,温度越高,铁钉腐蚀的速度越快; (5)由表中数据可知,50℃以后铁钉质量不再增加,是因为试管内的氧气已耗尽,剩余的铁不能继续锈蚀;可继续通如氧气,并保持在50℃,几天后观察现象,可得出结论,具体操作:向乙装置的试管中充入氧气,并在50℃的环境中放置3天;若铁钉增加的质量大于0.18g,则分析成立。  
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