Question

【題目】某化學學習小組借助下列裝置(夾持裝置已略)及相關試劑粗略測量空氣中O2的體積百分數(shù)。

（1）實驗前用10%的H2SO4溶液清洗鐵釘至有氣泡產(chǎn)生。用H2SO4溶液清洗的目的是。寫出有關化學方程式。
（2）已知試管剩余空間和導管的體積為40 mL，導管截面積約為1 cm2 ， 形成穩(wěn)定液柱時，讀取讀數(shù)為8.2 cm。則空氣中氧氣的體積分數(shù)為%。
（3）實驗時發(fā)現(xiàn)上述測量過程因反應較慢耗時較長，對其影響因素作如下分析：
【提出假設】假設一：溶液的pH不同；
假設二：NaCl溶液的濃度不同；
請你再提出一種假設，假設三：不同。
（4）【進行實驗】借助上述實驗裝置，通過取體積、濃度相同NaCl溶液調(diào)節(jié)溶液的pH獲得了如下實驗數(shù)據(jù)：

pH	2.0	5.5	6.0	6.5	7.0	8.0
液柱高度(cm)	0	1.3	8.2	8.2	8.2	8.2
形成穩(wěn)定液柱時間(min)	3.0	3.0	5.1	5.3	15.6	17.5

【實驗結論】根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，為縮短實驗測定時間，pH的最佳范圍是。
（5）【實驗反思】當pH＝2時，沒有觀察到穩(wěn)定液柱形成的原因是。
（6）請你設計實驗，探究NaCl溶液的濃度對鐵生銹速率的影響。
實驗步驟： 。
實驗現(xiàn)象：。

Answer 1

【答案】
（1）除去鐵釘表面的鐵銹；Fe2O3＋3H2SO4= Fe2(SO4)3＋3H2O
（2）20.5
（3）鐵釘與氧氣的接觸面積(鐵釘浸泡在氯化鈉溶液中的深度等)
（4）6.0～6.5
（5）鐵與酸性溶液反應生成氫氣與鐵生銹過程中消耗的氧氣體積相等
（6）取等體積不同濃度的氯化鈉溶液放入如圖所示裝置的試管中，并各放數(shù)量相等、規(guī)格相同且除銹后的鐵釘于試管中，測定導管中形成穩(wěn)定液柱所需時間并記錄液柱高度；最終液柱高度相等，均為8.2 cm，但氯化鈉溶液濃度較低時，形成穩(wěn)定液柱所需時間較長
【解析】解：(1)除去鐵釘表面的鐵銹�；瘜W方程式為：Fe2O3＋3H2SO4= Fe2(SO4)3＋3H2O ；
(2)20.5％；(3) 假設三：鐵釘與氧氣的接觸面積
【實驗結論】6.0～6.5；
【實驗反思】鐵與酸性溶液反應生成氫氣與鐵生銹過程中消耗的氧氣體積相等；
實驗步驟：取等體積不同濃度的氯化鈉溶液放入如圖所示裝置的試管中，并各放數(shù)量相等、規(guī)格相同且除銹后的鐵釘于試管中，測定導管中形成穩(wěn)定液柱所需時間并記錄液柱高度；
實驗現(xiàn)象：最終液柱高度相等，均為8.2 cm，但氯化鈉溶液濃度較低時，形成穩(wěn)定液柱所需時間較長。
【考點精析】根據(jù)題目的已知條件，利用科學探究的基本環(huán)節(jié)和空氣的成分及各成分的體積分數(shù)的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握一般步驟：提出問題→猜想與假設→設計實驗→實驗驗證→記錄與結論→反思與評價；空氣是混合物：O2約占1/5，可支持燃燒；N2約占4/5，不支持燃燒，也不能燃燒，難溶于水．