我國(guó)已成長(zhǎng)為一個(gè)高鐵大國(guó),高鐵運(yùn)營(yíng)里程居世界第一,高鐵建設(shè)大國(guó)的背后,離不開(kāi)攀鋼對(duì)百米重軌的有效支持,目前已建設(shè)的高鐵線(xiàn)路中,有70%的軌道來(lái)自我市,某學(xué)習(xí)小組對(duì)攀鋼煉鋼廠(chǎng)的某型號(hào)的鋼鐵銹蝕進(jìn)行探究。
【提出問(wèn)題】鐵銹蝕與哪些因素有關(guān)。
【查閱資料】炭粉可加快鐵的銹蝕,炭粉不與鹽酸反應(yīng);氧化鐵能與鹽酸反應(yīng),不產(chǎn)生氣體。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
實(shí)驗(yàn)一:定性探究鐵銹蝕的因素
?取四枚大小相同的潔凈某型號(hào)無(wú)銹鐵釘分別放入試管,進(jìn)行圖1實(shí)驗(yàn),現(xiàn)象如下表。
試管編號(hào) |
A |
B |
C |
D |
一周后鐵釘表面現(xiàn)象 |
有一層鐵銹 |
無(wú)明顯變化 |
無(wú)明顯變化 |
有較厚鐵銹 |
(1)對(duì)比A、B、C試管中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,說(shuō)明鐵銹蝕是與空氣中的
氧氣、水
氧氣、水
發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
(2)對(duì)比A和D試管中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,說(shuō)明鐵銹蝕快慢與
NaCl
NaCl
(填化學(xué)式)有關(guān);
實(shí)驗(yàn)二:定量探究影響鐵銹蝕的因素小組設(shè)計(jì)了圖2裝置,檢查氣密性,將5g某型號(hào)鐵粉和2g炭粉加入三頸燒瓶,t
1時(shí)刻加入2mL飽和NaCl溶液后,再將一只裝有5mL稀鹽酸的注射器插到燒瓶上(此時(shí)沒(méi)有推動(dòng)注射器活塞),采集數(shù)據(jù)。
(3)據(jù)圖3,說(shuō)明鐵生銹是
放熱
放熱
(填“放熱”或“吸熱”),t
2~t
3這段時(shí)間反應(yīng)并未停止但溫度卻開(kāi)始降低,原因是
生銹放熱量小于散失的熱量
生銹放熱量小于散失的熱量
。
(4)據(jù)圖2、圖4分析t
3時(shí)刻后壓強(qiáng)突然變大,原因是
鐵生銹消耗氧氣,裝置中的壓強(qiáng)變小,則將注射器中的鹽酸吸入,鹽酸與鐵反應(yīng)生成氫氣
鐵生銹消耗氧氣,裝置中的壓強(qiáng)變小,則將注射器中的鹽酸吸入,鹽酸與鐵反應(yīng)生成氫氣
。
實(shí)驗(yàn)三:測(cè)定部分生銹的鐵粉中鐵的含量
(5)連接如圖5裝置。取部分生銹的鐵粉(鐵和氧化鐵的混合物)0.6g于錐形瓶中,加入足量稀鹽酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。完全反應(yīng)后,測(cè)得生成氣體體積為0.2L,已知該條件下氫氣密度為0.09g/L,根據(jù)以上數(shù)據(jù),請(qǐng)計(jì)算該固體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是
84%
84%
。
【反思評(píng)價(jià)】
(6)學(xué)習(xí)小組有同學(xué)提出:用這種方法測(cè)得的氣體體積不夠準(zhǔn)確,可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變大,可能的原因是
BD
BD
(填序號(hào))。
A.裝置的氣密性不好
B.鐵與鹽酸反應(yīng)放熱
C.生成的氣體會(huì)部分滯留在錐形瓶中
D.沒(méi)有扣掉加入的鹽酸的體積