Question

（2010•安徽）小明对铁的锈蚀进行如下探究．室温时，将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，装置如图．观察到量筒内水沿导管慢慢进入广口瓶（净容积为146mL）．当温度恢复至室温，且量筒内水面高度不变时读数（此时瓶内氧气含量近似为零）．记录起始和最终量筒的读数以及所需时间如下表．

序号	样品	量筒起始 读数/mL	量筒最终 读数/mL	所需时间 /min
1	1g铁粉、0.2g碳和10滴水	100	70	约120
2	lg铁粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl	100	70	约70
3	1g铁粉、10滴水	-----------	----------	----------

（1）实验①和②说明NaCl可以______（填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的速率．
（2）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁的锈蚀过程是______（填“放热”或“吸热”）过程．
（3）实验结束后取出滤纸包，观察到有红棕色物质生成，该物质的化学式是：______．
（4）实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响，请在表格空白处填写实验③的样品组成．
（5）该装置还可用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算氧气的体积含量是______%（保留3位有效数字）．
注意：若答对第（6）小题将奖励4分．但化学试卷总分不超过60分．
（6）现仅提供：置筒、大烧杯、玻璃棒、水、滤纸包（内含1g铁粉、O.2g碳、10滴水和少量NaCl），请你帮助小明再设计一个测量空气中氧气体积含量的实验方案，画出实验装置示意图即可（注明滤纸包的位置）．

Answer

通过铁生锈的探究实验，分析缓慢氧化过程中的能量变化及铁锈的主要成分．从探究实验中，对照试验组之间只能有一个变量，从而根据唯一变量所出现的不同结果，得出科学的结论．分析表中数据，根据唯一变量是碳，得出碳对铁生锈的影响．通过空气体积的变化得出，空气中氧气的体积分数．
【解析】
（1）实验①和②之间唯一的变量为是否有NaCl，根据含有NaCl的②组实验，反应所需的时间较短，得到NaCl能加快铁锈蚀的速率；
（2）通过温度升高，可以直接得出铁锈蚀的过程是放热的过程；
（3）根据题干“小明对铁的锈蚀进行如下探究”及“红棕色物质生成”，我们可以判定此物质为铁锈，主要成分为Fe2O3•xH2O[Fe2O3或Fe（OH）3]；
（4）“实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响”，所以该对照组间唯一的变量应为是否含有碳，因为实验①还有碳，则实验③不含碳，而其它的因素应完全相同，所以实验③的样品组成为1g铁粉、10滴水；
（5）因为量筒内液体减少的体积即为广口瓶内所含有的全部氧气的体积，所以氧气的体积含量是×100%=20.5%．
该题答案为：（1）加快 （2）放热 （3）Fe2O3•xH2O[Fe2O3或Fe（OH）3]；（4）1g铁粉、10滴水  （5）20.5%
（6）①画出量筒倒置于烧杯中，量筒口在液面以下；②正确标出滤纸包在量筒中的位置．