Question

某化学学习小组借助下列装置(夹持装置已略)及相关试剂粗略测量空气中O₂的体积百分数。

（1） 实验前用碱液清洗铁钉，再用0.100 mol/L的 H₂SO₄溶液浸泡至有气泡产生。用H₂SO₄溶液浸泡的目的是_________                _____。

（2） 为尽量减小误差，下列操作的正确顺序是              ___(填序号)。

①装入铁钉

②插入注射器向铁钉表面滴入适量NaCl溶液并打开止水夹

③将导管口浸入品红溶液

④塞上单孔活塞

⑤检查装置气密性

（3）实验中试管内发生的总反应化学方程式为             ；

用该实验方案测量空气中O₂的体积百分数时应测量的数据是：

①导管与试管内部空间总体积，②                 _。

（4） 实验时发现上述测量过程因反应较慢耗时较长，对其影响因素作如下分析，请补充写出假设三：

假设一：电解质溶液的pH

假设二：NaCl溶液的浓度

假设三：________________

（5）借助上述实验装置，通过调节溶液的pH验证假设一，获得了如下实验数据：

pH	2.0	5.5	6.0	6.5	7.0	8.0
液柱高度	0 cm	1.3 cm	8.5 cm	8.4 cm	8.5 cm	8.5 cm
形成稳定 液柱时间	3.0 min	3.1 min	5.1 min	5.3 min	15.6 min	min

①当pH＝2时，没有观察到稳定液柱形成的原因是_____________________。

②根据实验数据分析，为缩短实验测定时间，pH的最佳范围是________________。

③按上述实验装置，设计实验证明假设二。

第一步：配制不同浓度的NaCl溶液；

第二步：____________________，分别用注射器将NaCl溶液滴入铁钉表面；

第三步：记录形成稳定液柱所用时间和液柱的高度，比较分析数据得出结论。

Answer

（1）除去铁钉表面的铁锈；

（2）⑤①④③②；

（3）4Fe+3O2+6H2O═4Fe(OH)3；吸入导管内品红溶液体积；

（4）铁钉(固体)表面积(温度、催化剂等)；

（5）①溶液酸性太强，铁钉主要发生析氢腐蚀；

②6.0≤PH≤6.5；

③配制不同浓度的氯化钠溶液；相同温度下，加入相同表面积的铁钉，组装两套完全相同的上述装置(或相同的条件下)。

【解析】

试题分析：（1）用H2SO4溶液浸泡的目的是除去铁钉表面的铁锈，故答案为：除去铁钉表面的铁锈；

（2）实验操作顺序是：检查装置气密性，再装入铁钉、塞上单孔活塞、将导管口浸入品红溶液、注入氯化钠溶液，打开止水夹，故答案为：⑤①④③②；

（3）实验中试管内发生了铁的吸氧腐蚀，反应方程式是：4Fe+3O2+6H2O═4Fe(OH)3；实验目的是粗略测量空气中O2的体积百分数，需要知道用于实验的空气体积及空气中含有的氧气，即：①导管与试管内部空间总体积，②吸入导管内品红溶液体积，故答案为：4Fe+3O2+6H2O═4Fe(OH)3；吸入导管内品红溶液体积；

（4）铁钉表面积大小影响反应速率、温度高低影响反应速率，故答案为：铁钉(固体)表面积(温度、催化剂等)；

（5）①由于在酸性较强条件下，铁容易发生析氢腐蚀，没有消耗空气中的氧气，故答案为：溶液酸性太强，铁钉主要发生析氢腐蚀；

②由表中数据可知，6.0≤PH≤6.5时，反应需要时间最短，液柱高度较高，故答案为：6.0≤PH≤6.5；

③要测定氯化钠浓度对反应时间的影响，需要配制不同的氯化钠溶液，还要满足温度相同、铁钉的表面积相同、反应装置相同等，故答案为：配制不同浓度的氯化钠溶液；相同温度下，加入相同表面积的铁钉，组装两套完全相同的上述装置(或相同的条件下)。

考点：考查了粗略测量空气中O2的体积百分数方法的相关知识。