中考化学专题揭秘钢铁锈蚀

中考化学专题揭秘钢铁锈蚀

钢铁锈蚀探究 题目 全世界每年被腐蚀损耗的钢铁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，铁生锈所需时间较长，某实验小组设计如下图所示的改进实验。‎ ‎⑴检查装置的气密性：连接好装置，关闭分液漏斗的活塞，将C导管接入到装有水的烧杯中，微热甲装置，说明气密性良好的现象是_______________________。‎ ‎⑵反应开始后，甲装置中反应现象_______________________，MnO2的作用_____________。‎ ‎⑶4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。某兴趣小组设计如下图装置来测定锈铁钉的组成。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 · H2O 178，FeCO3 116)‎ ‎⑴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CO2‎ 和水蒸气的总质量为_________g，D装置中碱石灰的作用是_______________。‎ ‎⑵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________、________。‎ ‎⑶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=_______。‎ 解析 本题利用双氧水制取氧气来探究铁生锈的条件以及铁锈的组成，旨在提高学生的科学探究能力和化学计算能力。‎ 问题一：⑴由于气体受热膨胀，若气密性良好，则C导管口处应有气泡冒出。‎ ‎⑵由于反应产生O2，所以有气泡冒出，MnO2在此反应中做催化剂。‎ ‎⑶铁生锈与水和氧气有关，通过B、D对比，氧气的浓度越大，铁在水的作用下生锈的速率越快。‎ 问题二：⑴C中碱石灰吸收CO2和水，增加的质量(102.24g－100.00g=2.24g)为反应生成CO2和水的质量；D装置中碱石灰的作用是为了防止空气中的二氧化碳和水进入装置C中，从而对实验结果造成影响。‎ ‎△‎ ‎⑵由于2.24g是CO2和水的质量，无法根据CO2的质量和水的质量来分别计算出FeCO3和Fe2O3 · H2O的质量，因此应在B、C间增加一个易吸收水的装置，如装有浓硫酸的洗气瓶，这样可以分别得到CO2的质量和水的质量。‎ ‎△‎ ‎⑶根据m(H2O)=1.80g和反应Fe2O3 · H2O==Fe2O3+H2O↑可计算出锈铁钉中Fe2O3 · H2O的质量为17.8g ；根据m(CO2)=0.44g和反应FeCO3== FeO+CO2↑可计算出锈铁钉中FeCO3的质量为1.16g；因此锈铁钉中单质铁的质量为20.08g－17.8g－1.16g=1.12g，其质量分数为5.6%。‎ 参考答案：问题一：(1)C导管口有气泡 (2)产生大量的气泡 催化剂 (3)水 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)①17.8 ②1.16 ③5.6%‎