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全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一.下面是对铁的腐蚀条件及铁锈组成的探究.问题一:探究铁生锈的条件课本实验中,铁生锈所需要时间较长,某实验小组设
题目详情
全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一.下面是对铁的腐蚀条件及铁锈组成的探究.
问题一:探究铁生锈的条件
课本实验中,铁生锈所需要时间较长,某实验小组设计如下改进实验.
(1)检查装置的气密性:连接好装置,关闭分液漏斗的活塞,将C导管接人到装有水的烧杯中,微热甲装置,说明气密性良好的现象是 ___ .
(2)反应开始后,甲装置中反应现象是 ___ ,MnO2的作用 ___ .
(3)4分钟后观察:A处铁丝依然光亮,B处铁丝表面灰暗,D处铁丝依然光亮.该实验说明铁生锈主要与 ___ 和 ___ 有关.B、D处实验现象对比说明:决定铁生锈快慢的一个重要因素是 ___ .
问题二:测定铁锈的组成
铁锈的成分主要为Fe2O3•H2O,还含有少量的FeCO3.某兴趣小组设计如图装置测定锈铁钉的组成.取一高度腐蚀的干燥铁钉(含有少量铁),称其质量为20.08g,在N2氛围中,充分加热到质量不再减少.该过程中仅考虑发生:Fe2O3•H2O
Fe2O3+H2O,FeCO3
FeO+CO2↑,且不需要考虑装置中空气对本实验的影响.(碱石灰成分:CaO和NaOH固体混合物.物质的相对分子质量:Fe2O3•H2O178,FeCO3116)
(1)若反应前后称得C装置总质量分别为100.00g和102.24g,则反应生成的CO2和水蒸气的总质量为 ___ g,D装置中碱石灰的作用是 ___ .
(2)仅有上述实验数据,无法计算组成,若在B、C之间增加一套装置即可,则装置名称和药品为 ___ 、 ___ .
(3)经过改进后,测得m(H2O)=1.80g,m(CO2)=0.44g,请计算锈铁钉的组成.
①锈铁钉中Fe2O3•H2O的质量= ___ g.
②锈铁钉中FeCO3的质量= ___ g.
③锈铁钉中单质铁的质量分数= ___ .
(4)将20.08g该锈铁钉溶于足量的稀硫酸,充分反应后,产生的气体中是否有H2? ___ (填“有”或“无”),请通过计算说明.(假设铁在H2SO4和Fe2(SO4)3,混合溶液中先发生的反应为:
Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4,Fe2(SO4)3的相对分子质量为400)
[计算过程].
问题一:探究铁生锈的条件
课本实验中,铁生锈所需要时间较长,某实验小组设计如下改进实验.
(1)检查装置的气密性:连接好装置,关闭分液漏斗的活塞,将C导管接人到装有水的烧杯中,微热甲装置,说明气密性良好的现象是 ___ .
(2)反应开始后,甲装置中反应现象是 ___ ,MnO2的作用 ___ .
(3)4分钟后观察:A处铁丝依然光亮,B处铁丝表面灰暗,D处铁丝依然光亮.该实验说明铁生锈主要与 ___ 和 ___ 有关.B、D处实验现象对比说明:决定铁生锈快慢的一个重要因素是 ___ .
问题二:测定铁锈的组成
铁锈的成分主要为Fe2O3•H2O,还含有少量的FeCO3.某兴趣小组设计如图装置测定锈铁钉的组成.取一高度腐蚀的干燥铁钉(含有少量铁),称其质量为20.08g,在N2氛围中,充分加热到质量不再减少.该过程中仅考虑发生:Fe2O3•H2O
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(1)若反应前后称得C装置总质量分别为100.00g和102.24g,则反应生成的CO2和水蒸气的总质量为 ___ g,D装置中碱石灰的作用是 ___ .
(2)仅有上述实验数据,无法计算组成,若在B、C之间增加一套装置即可,则装置名称和药品为 ___ 、 ___ .
(3)经过改进后,测得m(H2O)=1.80g,m(CO2)=0.44g,请计算锈铁钉的组成.
①锈铁钉中Fe2O3•H2O的质量= ___ g.
②锈铁钉中FeCO3的质量= ___ g.
③锈铁钉中单质铁的质量分数= ___ .
(4)将20.08g该锈铁钉溶于足量的稀硫酸,充分反应后,产生的气体中是否有H2? ___ (填“有”或“无”),请通过计算说明.(假设铁在H2SO4和Fe2(SO4)3,混合溶液中先发生的反应为:
Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4,Fe2(SO4)3的相对分子质量为400)
[计算过程].
▼优质解答
答案和解析
问题一:(1)检查装置的气密性,说明气密性良好的现象是C导管口有气泡;
(2)反应开始后,过氧化氢分解产生大量氧气,反应现象是 产生大量是气泡,MnO2的作用催化剂;
(3)实验现象说明铁生锈主要与 水和 氧气有关.B、D处实验现象对比说明:决定铁生锈快慢的一个重要因素是 氧气的浓度,氧气浓度越大,铁生锈速度越快;
问题二:(1)根据质量守恒定律,反应生成的CO2和水蒸气的总质量为102.24g-100.00g=2.24g,D装置中碱石灰的作用是 防止空气中的二氧化碳和水进入装置C中,影响实验结果.
(2)仅有上述实验数据,无法计算组成,在B、C之间增加 洗气瓶、浓硫酸,目的是测量生成水的质量;
(3)经过改进后,测得m(H2O)=1.80g,m(CO2)=0.44g,请计算锈铁钉的组成.
①锈铁钉中Fe2O3•H2O的质量=
×178=17.8g.
②锈铁钉中FeCO3的质量=
×116=1.16 g.
③锈铁钉中单质铁的质量=20.08-17.8-1.16=1.12g
铁的质量分数=
=5.6%
(4)将20.08g该锈铁钉溶于足量的稀硫酸,充分反应后,产生的气体中没有H2.
计算过程:
设铁钉与硫酸反应生成硫酸铁的质量为x,与硫酸铁反应的金属铁的质量为y,
Fe2O3的质量=17.8×160/178=16g
Fe的质量=20.08-17.8-1.16=1.12g
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
160 400
16g x
=
x=40g
Fe+Fe2(SO4)3═3FeSO4
56 400
y 40g
=
y=5.6g
5.6g>1.12g,故铁的量少,不能和酸反应放出氢气.
故答案为:问题一(1)C导管口有气泡.
(2)产生大量是气泡,催化剂.
(3)水和氧气,氧气的浓度.
问题二:(1)2.24;防止空气中的二氧化碳和水进入装置C中.
(2)洗气瓶、浓硫酸.
(3)①17.8g.
②1.16g.
③5.6%.
(4)无.
(2)反应开始后,过氧化氢分解产生大量氧气,反应现象是 产生大量是气泡,MnO2的作用催化剂;
(3)实验现象说明铁生锈主要与 水和 氧气有关.B、D处实验现象对比说明:决定铁生锈快慢的一个重要因素是 氧气的浓度,氧气浓度越大,铁生锈速度越快;
问题二:(1)根据质量守恒定律,反应生成的CO2和水蒸气的总质量为102.24g-100.00g=2.24g,D装置中碱石灰的作用是 防止空气中的二氧化碳和水进入装置C中,影响实验结果.
(2)仅有上述实验数据,无法计算组成,在B、C之间增加 洗气瓶、浓硫酸,目的是测量生成水的质量;
(3)经过改进后,测得m(H2O)=1.80g,m(CO2)=0.44g,请计算锈铁钉的组成.
①锈铁钉中Fe2O3•H2O的质量=
1.8g |
18 |
②锈铁钉中FeCO3的质量=
0.44g |
44 |
③锈铁钉中单质铁的质量=20.08-17.8-1.16=1.12g
铁的质量分数=
20.08g-17.8g-1.16g |
20.08g |
(4)将20.08g该锈铁钉溶于足量的稀硫酸,充分反应后,产生的气体中没有H2.
计算过程:
设铁钉与硫酸反应生成硫酸铁的质量为x,与硫酸铁反应的金属铁的质量为y,
Fe2O3的质量=17.8×160/178=16g
Fe的质量=20.08-17.8-1.16=1.12g
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
160 400
16g x
160 |
16g |
400 |
x |
x=40g
Fe+Fe2(SO4)3═3FeSO4
56 400
y 40g
56 |
y |
400 |
40g |
y=5.6g
5.6g>1.12g,故铁的量少,不能和酸反应放出氢气.
故答案为:问题一(1)C导管口有气泡.
(2)产生大量是气泡,催化剂.
(3)水和氧气,氧气的浓度.
问题二:(1)2.24;防止空气中的二氧化碳和水进入装置C中.
(2)洗气瓶、浓硫酸.
(3)①17.8g.
②1.16g.
③5.6%.
(4)无.
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