Question

金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。

（认识铁的腐蚀）

（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是_______（填字母序号）。

A 未擦干的铁锅    B 除油漆的栏杆    C 盛水的不锈钢水杯

（2）铁锈的主要成分是Fe₂O₃·xH₂O，其中铁元素的化合价是____。

（探究铁的腐蚀）

（3）该小组用下图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50 mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约____（填“40”或“10”）mL刻度处，原因是____。

（拓展探究）

（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按上图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。

温度/℃	10	20	30	40	50	60	70
铁钉质量增加/g	0.02	0.04	0.08	0.16	0.18	0.18	0.18

小强同学的实验是探究____因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是____。

（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因：____；改进实验方案证明你的____。

Answer

A +3价 40 铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5 温度 温度在10~50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快 试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀 向乙装置的试管中充入氧气，并在50℃的环境中放置3天；若铁钉增加的质量大于0.18g，则分析成立

【解析】

（1）A、未擦干的铁锅，跟潮湿的空气接触最易生锈；

B、涂油漆的栏杆隔绝了铁与氧气、水的接触，不易锈蚀；

C、不锈钢是一种铁合金，抗腐蚀性能强；

（2）氧元素显-2价，设铁元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：2x+（-2）×3=0，则x=+3价；

（3）铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5，根据题意知，量筒内有50mL空气，其中有氧气10mL，铁丝生锈要消耗掉这10mL氧气，在外界大气压强的作用下，水进入量筒10mL，最后量筒内水面最后约在40mL刻度处；

（4）分析表中数据可知，小强同学的实验是探究温度因素对铁钉腐蚀快慢的影响；由数据可知：温度在10~50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快；

（5）由表中数据可知，50℃以后铁钉质量不再增加，是因为试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀；可继续通如氧气，并保持在50℃，几天后观察现象，可得出结论，具体操作：向乙装置的试管中充入氧气，并在50℃的环境中放置3天；若铁钉增加的质量大于0.18g，则分析成立。