Question

某化學學習小組借助下列裝置（夾持裝置已略）及相關(guān)試劑粗略測量空氣 中O₂的體積百分數(shù)．
（1）實驗前用堿液清洗鐵釘，再用0.100mol/L的 H₂SO₄溶液浸泡至有氣泡產(chǎn)生．用H₂SO₄溶液浸泡的目 的是

 

．
（2）為盡量減小誤差，下列操作的正確順序是

 

（填序號）．
①裝人鐵釘②插入注射器向鐵釘表面滴入適量 NaCl溶液并打開止水夾③將導管口浸入品紅溶液④塞 上單孔活塞⑤檢查裝置氣密性
（3）實驗中試管內(nèi)發(fā)生的總反應(yīng)為

 

；用該實驗方案測量空氣中O₂的體積百分數(shù)時應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是：①導管與試管內(nèi)部空間總體積，②

 

．
（4）實驗時發(fā)現(xiàn)上述測量過程因反應(yīng)較慢耗時較長，對其影響因素作如下分析，請補充 寫出假設(shè)三：
假設(shè)一：電解質(zhì)溶液的PH
假設(shè)二_： NaCl溶液的濃度

 

假設(shè)三：
（5）借助上述實驗裝置，通過調(diào)節(jié)溶液的pH驗證假設(shè)一，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	0cm	1.3cm	8.5cm	8.4cm	8.5cm	8.5cm
形成穩(wěn)定液柱時間	3.0min	3.1 min	5.1 min	5.3 min	15.6 min	17.5 min

①當pH=2時，沒有觀察到穩(wěn)定液柱形成的原因是

 

②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

 

③按上述實驗裝置，設(shè)計實驗證明假設(shè)二．
第一步：

 

；
第二步_：

 

，分別用注射器將NaCl溶液滴入鐵釘表面；
第三步：記錄形成穩(wěn)定液柱所用時間和液柱的高度，比較分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論．

Answer 1

分析：（1）用H₂SO₄溶液除去鐵釘表面鐵銹，有利于鐵與氯化鈉溶液發(fā)生吸氧腐蝕；
（2）按照先檢查裝置氣密性，再裝入鐵釘、塞上單孔活塞、將導管口浸入品紅溶液、注入氯化鈉溶液，打開止水夾的順序進行試驗．
（3）鐵的吸氧腐蝕的化學方程式；根據(jù)實驗?zāi)康模�需要知道進行所以用到的空氣的總體積和氧氣體積；
（4）根據(jù)影響化學反應(yīng)速率元素進行分析；
（5）①根據(jù)鐵的析氫腐蝕分析；
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)如液柱高度、形成穩(wěn)定液柱時間選擇最佳PH范圍；
③目的是測定最佳NaCl溶液的濃度，需要配制不同的氯化鈉溶液，其他條件必須完全相同．

解答：解：（1）用H₂SO₄溶液浸泡的目的是除去鐵釘表明的鐵銹，故答案為：除去鐵釘表明的鐵銹；
（2）實驗操作順序是：檢查裝置氣密性，再裝入鐵釘、塞上單孔活塞、將導管口浸入品紅溶液、注入氯化鈉溶液，打開止水夾，故答案為：⑤①④③②；
（3）實驗中試管內(nèi)發(fā)生了鐵的吸氧腐蝕，反應(yīng)方程式是：4Fe+3O₂+6H₂O═4Fe（OH）₃；實驗?zāi)康氖谴致詼y量空氣中O₂的體積百分數(shù)，需要知道用于實驗的空氣體積及空氣中含有的氧氣，即：①導管與試管內(nèi)部空間總體積，②吸入導管內(nèi)品紅溶液體積，
故答案為：4Fe+3O₂+6H₂O═4Fe（OH）₃；吸入導管內(nèi)品紅溶液體積；
（4）鐵釘表面積大小影響反應(yīng)速率、溫度高低影響反應(yīng)速率，故答案為：鐵釘（固體）表面積（溫度、催化劑等）；
（5）①由于在酸性較強條件下，鐵容易發(fā)生析氫腐蝕，沒有消耗空氣中的氧氣，故答案為：溶液酸性太強，鐵釘主要發(fā)生析氫腐蝕；
②由表中數(shù)據(jù)可知，6.0≤PH≤6.5時，反應(yīng)需要時間最短，液柱高度較高，故答案為：6.0≤PH≤6.5；
③要測定氯化鈉濃度對反應(yīng)時間的影響，需要配制不同的氯化鈉溶液，還要滿足溫度相同、鐵釘?shù)谋砻娣e相同、反應(yīng)裝置相同等，
故答案為：配制不同濃度的氯化鈉溶液；相同溫度下，加入相同表面積的鐵釘，組裝兩套完全相同的上述裝置（或相同的條件下）．

點評：本題考查了粗略測量空氣中O₂的體積百分數(shù)方法，涉及內(nèi)容較多，注意認真分析題中信息，明確實驗方案，本題難度中等．