Question

【題目】一些金屬易生銹，某小組同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)，對金屬銹蝕進(jìn)行探究．

【實(shí)驗(yàn)一】取5枚去油去銹的潔凈鐵釘，分別裝入下表的試管中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)圖示
生銹時(shí)間	8min	較長時(shí)間不生銹	5min	3min	1min

(1)通過上述實(shí)驗(yàn)可知，溫度越高鐵釘生銹速率越____(填“慢”或“快”)；在_____(填“酸性”、“堿性”或“中性”)環(huán)境中鐵釘生銹速率較快．

【實(shí)驗(yàn)二】為探究鐵銹的成分，用圖1所示裝置(夾持儀器已省略)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(每步反應(yīng)和吸收均完全)．

【查閱資料】無水硫酸銅能吸收水而變藍(lán)，堿石灰既能吸收水也能吸收CO2．

(2)請指出圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)明顯缺陷：___________________．

(3)加熱前，先通入CO一段時(shí)間，目的是____________________．

(4)將鐵銹樣品加熱，樣品逐漸變黑，無水硫酸銅逐漸變藍(lán)，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(yīng)．

【實(shí)驗(yàn)記錄】

	鐵銹樣品的質(zhì)量/g	裝置B的質(zhì)量/g	裝置C的質(zhì)量/g
反應(yīng)前	23.2	232.4	198.2
反應(yīng)后	/	239.6	211.4

(5)根據(jù)上表數(shù)據(jù)推算，可確定鐵銹的成分，用FexOynH2O表示，則n=_______；若缺少D裝置，x：y的值_________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)．

(6)欲通過實(shí)驗(yàn)探究鎂帶在空氣中銹蝕的條件，用圖2所示裝置，試管內(nèi)可選用的物質(zhì)如下：

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

至少需要選用___________(填數(shù)字序號)，才能達(dá)到探究鎂帶銹蝕的條件．

(7)請寫出鎂帶在空氣中銹蝕，生成堿式碳酸鎂[Mg3(OH)2(CO3)2]的化學(xué)方程式_______．

Answer 1

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

【解析】（1）對比實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)4，實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)5可知，溫度越高鐵釘生銹速率越快；對比實(shí)驗(yàn)1、2、3可知，鐵釘在酸性環(huán)境中銹蝕較快； （2）尾氣中含有有毒的一氧化碳?xì)怏w，該裝置中沒有將其處理； （3）一氧化碳具有可燃性，不純時(shí)加熱或點(diǎn)燃易發(fā)生爆炸，所以先通入CO一段時(shí)間，排凈裝置內(nèi)的空氣；（4）無水硫酸銅能吸收水而變藍(lán)，將鐵銹樣品加熱，樣品逐漸變黑，無水硫酸銅逐漸變藍(lán)，這說明了反應(yīng)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(zhì)玻璃管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FexOynH2O+yCOxFe+yCO2+nH2O，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)中生成水的質(zhì)量為：=7.2g，生成二氧化碳的質(zhì)量為：=13.2g。設(shè)參加反應(yīng)的CO的質(zhì)量為w，則

FexOynH2O+yCOxFe+yCO2+nH2O

28y 44y

w 13.2g

w=8.4g

由質(zhì)量守恒定律可知，生成鐵的質(zhì)量為：23.2g+8.4g﹣13.2g﹣7.2g=11.2g；

由于反應(yīng)前后元素的種類與質(zhì)量不變，所以23.2gFexOynH2O中含鐵元素的質(zhì)量為11.2g；含有“H2O”部分質(zhì)量為7.2g；則余下的氧元素質(zhì)量為：23.2g﹣11.2g﹣7.2g=4.8g

則：x：y：n=：： =2：3：4，則FexOynH2O的化學(xué)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(zhì)量偏大，若沒有裝置D，則裝置C因?yàn)槲�收了空氣中的水蒸氣和二氧化碳而質(zhì)量偏大，由此計(jì)算出的二氧化碳質(zhì)量偏大，導(dǎo)致氧元素的質(zhì)量偏大，x：y的值偏��；（6）通過實(shí)驗(yàn)探究鎂帶在空氣中銹蝕的條件，應(yīng)該選擇這樣幾組實(shí)驗(yàn)：④O2和CO2；⑤CO2和水；⑥O2和水；⑦O2、CO2和水四組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比；（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(yīng)生成了堿式碳酸鎂6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3（OH）2（CO3）2。