16.每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。橡樹灣化學(xué)興趣小組的同學(xué)對鐵生銹的條件進(jìn)行了如下探究。
【任務(wù)一】
如圖實(shí)驗(yàn):
(1)一周后只有A中鐵釘生銹,說明鐵銹蝕主要是鐵與
發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
(2)實(shí)驗(yàn)使用的蒸餾水需加熱煮沸,原因是
。
【任務(wù)二】鐵生銹條件再探究
【查閱資料】①金屬腐蝕包括金屬與酸反應(yīng),也包括金屬與氧反應(yīng),兩種反應(yīng)經(jīng)常同時(shí)發(fā)生。
②在一定條件下,碳可加快鐵的銹蝕,但本身不參加反應(yīng)。
③溶解氧是指溶解在水里氧氣的量,用每升水里氧氣的毫克數(shù)表示。
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】將2g鐵粉、1.5g碳粉放入錐形瓶底部,連接好壓強(qiáng)傳感器,用量筒依次量取10mL不同pH的稀鹽酸分別倒入錐形瓶中,在溶液中迅速插入溶解氧傳感器,采集數(shù)據(jù)。
【實(shí)驗(yàn)記錄】不同pH溶液下體系壓強(qiáng)及溶解氧變化情況如表:
序號 |
稀鹽酸pH |
壓強(qiáng)p/kPa |
溶解氧DO/(mg/L) |
p反應(yīng)前 |
p反應(yīng)后 |
p反應(yīng)后-p反應(yīng)前 |
p反應(yīng)前 |
p反應(yīng)后 |
溶解氧開始降低所需時(shí)間/s |
① |
2.0 |
90.8 |
91.8 |
1.0 |
5.2 |
4.3 |
131 |
② |
3.0 |
90.8 |
91.5 |
x |
5.0 |
3.7 |
68 |
③ |
4.0 |
90.8 |
90.3 |
-0.5 |
4.9 |
3.4 |
24 |
④ |
5.0 |
90.8 |
90.5 |
-0.3 |
4.9 |
3.7 |
98 |
⑤ |
6.0 |
90.8 |
90.6 |
-0.2 |
4.4 |
3.7 |
175 |
(3)實(shí)驗(yàn)②中,x為
;寫出金屬鐵與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:
。
(4)根據(jù)溶解氧的實(shí)驗(yàn)記錄可以得出的結(jié)論是:
。
(5)實(shí)驗(yàn)④可以看到溶液中有氣泡冒出,反應(yīng)后體系壓強(qiáng)卻變小了,原因是
。
【任務(wù)三】測定鐵銹的含量
將任務(wù)二其中一組錐形瓶中的剩余物過濾、洗滌、干燥,得到mg固體,連接裝置如圖二,檢查氣密性,加入固體與足量稀鹽酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(6)完全反應(yīng)后,常溫常壓下測得生成氣體體積為VmL,常溫常壓下,其密度是dg/mL。則該固體中鐵銹質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為
。
(7)該實(shí)驗(yàn)條件下測得鐵銹質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小的原因是
。