15. (12分)我国高铁创造的中国速度令世界瞩目,某学习小组对高铁建设中的钢铁锈蚀进行探究。
【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关?
【查阅资料】碳粉可加快铁的锈蚀,碳粉不与盐酸反应;氧化铁能与盐酸反应,不产生气体。
【设计实验】
实验一:定性探究铁锈蚀的因素。

取四枚大小相同的洁净无锈铁钉分别放入试管中,进行图1所示实验,现象如下表。

(1)对比A、B、C试管中的实验现象,说明铁锈蚀是与空气中的
(2)得到无氧蒸馏水可采用煮沸的方法,是因为氧气在水中的溶解度随温度的升高而
(3)对比A和D试管中的实验现象,说明铁锈蚀的快慢与
(4)生活中铁制品易生锈而铝制品不易生锈的原因是
实验二:定量探究影响铁锈蚀的因素。
小组设计了如图2所示装置,检查气密性后,将5g铁粉和2g碳粉加入三颈烧瓶,t₁s加入2mL饱和NaCl溶液后,将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上(此时没有推动注射器活塞),采集数据。



(5)由图3可知,铁生锈
(6)根据图2、图4分析,t₃s后压强突然变大,原因是
【反思评价】
(7)小丽同学猜测:铁锈蚀的快慢还可能与氧气的浓度有关。为判断该猜测是否正确,请你设计实验验证小丽同学的猜想,简述实验方案:

【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关?
【查阅资料】碳粉可加快铁的锈蚀,碳粉不与盐酸反应;氧化铁能与盐酸反应,不产生气体。
【设计实验】
实验一:定性探究铁锈蚀的因素。
取四枚大小相同的洁净无锈铁钉分别放入试管中,进行图1所示实验,现象如下表。
(1)对比A、B、C试管中的实验现象,说明铁锈蚀是与空气中的
氧气
和水蒸气
发生化学反应。(2)得到无氧蒸馏水可采用煮沸的方法,是因为氧气在水中的溶解度随温度的升高而
降低
(填“升高”或“降低”)。(3)对比A和D试管中的实验现象,说明铁锈蚀的快慢与
氯化钠
有关。(4)生活中铁制品易生锈而铝制品不易生锈的原因是
在常温下,铝能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜,保护内层金属不被腐蚀,而铁生锈产生的铁锈是疏松多孔的结构,内部铁仍能继续反应
。实验二:定量探究影响铁锈蚀的因素。
小组设计了如图2所示装置,检查气密性后,将5g铁粉和2g碳粉加入三颈烧瓶,t₁s加入2mL饱和NaCl溶液后,将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上(此时没有推动注射器活塞),采集数据。
(5)由图3可知,铁生锈
放热
(填“放热”或“吸热”),t₂~t₃s反应并未停止,但温度却开始降低,原因是生锈放热小于热量散失
。(6)根据图2、图4分析,t₃s后压强突然变大,原因是
铁生锈消耗氧气,装置中的压强变小,t₃ s时将注射器中的盐酸吸入三颈烧瓶中,盐酸与铁反应生成氢气,使压强增大
。【反思评价】
(7)小丽同学猜测:铁锈蚀的快慢还可能与氧气的浓度有关。为判断该猜测是否正确,请你设计实验验证小丽同学的猜想,简述实验方案:
分别将大小相同的铁钉放入不同浓度氧气的相同规格试管中,并且试管中有等量的水,若观察到氧气浓度较高的试管中铁钉生锈严重,则说明氧气的浓度越高,铁生锈越快(合理即可)
(实验方案包括操作、现象和结论)。答案:15.(1)氧气 水蒸气 (2)降低 (3)氯化钠 (4)在常温下,铝能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜,保护内层金属不被腐蚀,而铁生锈产生的铁锈是疏松多孔的结构,内部铁仍能继续反应 (5)放热 生锈放热小于热量散失 (6)铁生锈消耗氧气,装置中的压强变小,t₃ s时将注射器中的盐酸吸入三颈烧瓶中,盐酸与铁反应生成氢气,使压强增大 (7)分别将大小相同的铁钉放入不同浓度氧气的相同规格试管中,并且试管中有等量的水,若观察到氧气浓度较高的试管中铁钉生锈严重,则说明氧气的浓度越高,铁生锈越快(合理即可)