Question

【題目】全世界每年被腐蝕損耗的鋼鐵材料約占全年鋼鐵產(chǎn)量的十分之一。下面是對鐵的腐蝕條件及鐵銹組成的探究。
（1）問題一：探究鐵生銹的條件。 課本實驗中，鐵生銹所需要時間較長，某實驗小組設(shè)計如下改進實驗。
①檢查裝置的氣密性：連接好裝置，關(guān)閉分液漏斗的活塞，將C導管接入到裝有水的燒杯中，微熱甲裝置，說明氣密性良好的現(xiàn)象是。
②反應開始后，甲裝置中反應現(xiàn)象是 ， MnO2的作用是。
③4 min后觀察：A處鐵絲依然光亮，B處鐵絲表面灰暗，D處鐵絲依然光亮。該實驗說明鐵生銹主要與和有關(guān)。B、D處實驗現(xiàn)象對比說明：決定鐵生銹快慢的一個重要因素是。
（2）問題二：測定鐵銹的組成。
鐵銹的成分主要為Fe2O3·H2O，還含有少量的FeCO3。某興趣小組設(shè)計如圖裝置測定銹鐵釘?shù)慕M成。取一高度腐蝕的干燥鐵釘（含有少量鐵），稱其質(zhì)量為20.08 g，在N2環(huán)境中，充分加熱到質(zhì)量不再減少。該過程中僅考慮發(fā)生反應：Fe2O3·H2O Fe2O3＋H2O↑，F(xiàn)eCO3 FeO＋CO2↑，且不需要考慮裝置中空氣對本實驗的影響。
（物質(zhì)的相對分子質(zhì)量：Fe2O3·H2O－178，F(xiàn)eCO3－116)

（堿石灰成分：CaO和NaOH固體混合物，能吸收二氧化碳和水）
①若反應前后稱得C裝置總質(zhì)量分別為100.00 g和102.24 g，則反應生成的CO2和水蒸氣的總質(zhì)量為 g，D裝置中堿石灰的作用是。
②經(jīng)過改進后，測得m(H2O)＝1.80 g，m(CO2)＝0.44 g，請計算銹鐵釘?shù)慕M成。
銹鐵釘中Fe2O3 ． H2O的質(zhì)量＝ g。
銹鐵釘中FeCO3的質(zhì)量＝ g。
銹鐵釘中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)＝。
（3）將20.08 g該銹鐵釘溶于足量的稀硫酸，充分反應后，產(chǎn)生的氣體中是否有H2？請通過計算說明。
[已知：①Fe2O3＋3H2SO4＝Fe2(SO4)3＋3H2O； ②鐵在H2 SO4和Fe2(SO4)3混合溶液中先發(fā)生的反應為：Fe＋Fe2(SO4)3＝3FeSO4。Fe2(SO4)3的相對分子質(zhì)量為400]

Answer 1

【答案】
（1）燒杯中C導管口有氣泡產(chǎn)生；有氣泡產(chǎn)生；催化作用；O2；H2O；O2的濃度（或氧氣的含量、氧氣的量等均正確，只要提到氧氣即可）
（2）2.24；防止空氣中的二氧化碳和水進入C裝置；17.8；1.16；5.58%或5.6%
（3）

無氫氣；

設(shè)鐵釘與硫酸反應生成硫酸鐵的質(zhì)量為X，與硫酸鐵反應的金屬鐵的質(zhì)量為Y，

Fe2O3的質(zhì)量=17.8×160/178=16g

Fe的質(zhì)量=20.08-17.8-1.16=1.12g

Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O

160 　　　　 400

16g 　　　　 x

Fe + Fe2（SO4）3═3FeSO4

56 　　 400

y 　　　 40g

x=40g y=5.6g

5.6g＞1.12g 故鐵的量少，不能和酸反應放出氫氣．

【解析】（1）①若裝置的氣密性良好，加熱后試管中的空氣只能從C端排出，那么燒杯中C導管口有氣泡產(chǎn)生；②甲裝置是利用過氧化氫制取氧氣，二氧化錳具有催化作用，能催化過氧化氫分解，故現(xiàn)象是產(chǎn)生大量的氣泡；③由實驗現(xiàn)象可知鐵生銹的條件是鐵同時與水和氧氣接觸；B處的鐵絲比D處的鐵絲更容易生銹，說明鐵生銹的快慢與氧氣的濃度有關(guān)；（2）①堿石灰能吸收水和二氧化碳，故C中增加的質(zhì)量即為生成的水和二氧化碳的質(zhì)量，即：102.24 g-100.00g=2.24g ；由于空氣中也含有二氧化碳和水蒸汽，故D裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水進入C裝置；②根據(jù)反應的化學方程式可知，F(xiàn)e2O3 ． H2O與水反應的質(zhì)量比為178：18，現(xiàn)m(H2O)＝1.80 g，故Fe2O3 ． H2O的質(zhì)量為17.8g；FeCO3與二氧化碳的反應的質(zhì)量為116：44，現(xiàn)m(CO2)＝0.44 g，故FeCO3的質(zhì)量為1.16g；鐵銹中單質(zhì)鐵的質(zhì)量=20.08 g-（17.8g+1.16g）=1.12g單質(zhì)鐵的質(zhì)量分數(shù)Fe%=1.12g／20.08 g ×100%=5.6% ．
【考點精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解根據(jù)化學反應方程式的計算的相關(guān)知識，掌握各物質(zhì)間質(zhì)量比=系數(shù)×相對分子質(zhì)量之比．