Question

【题目】一些金属易生锈，某小组同学设计如下实验，对金属锈蚀进行探究．

【实验一】取5枚去油去锈的洁净铁钉，分别装入下表的试管中，进行实验．

实验图示
生锈时间	8min	较长时间不生锈	5min	3min	1min

(1)通过上述实验可知，温度越高铁钉生锈速率越____(填“慢”或“快”)；在_____(填“酸性”、“碱性”或“中性”)环境中铁钉生锈速率较快．

【实验二】为探究铁锈的成分，用图1所示装置(夹持仪器已省略)进行实验(每步反应和吸收均完全)．

【查阅资料】无水硫酸铜能吸收水而变蓝，碱石灰既能吸收水也能吸收CO2．

(2)请指出图1所示实验装置的一个明显缺陷：___________________．

(3)加热前，先通入CO一段时间，目的是____________________．

(4)将铁锈样品加热，样品逐渐变黑，无水硫酸铜逐渐变蓝，由此推知铁锈中一定含有_____元素，从而推断出空气中的_______参加了铁生锈反应．

【实验记录】

	铁锈样品的质量/g	装置B的质量/g	装置C的质量/g
反应前	23.2	232.4	198.2
反应后	/	239.6	211.4

(5)根据上表数据推算，可确定铁锈的成分，用FexOynH2O表示，则n=_______；若缺少D装置，x：y的值_________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)．

(6)欲通过实验探究镁带在空气中锈蚀的条件，用图2所示装置，试管内可选用的物质如下：

①O2 ②水 ③CO2 ④O2和CO2 ⑤CO2和水 ⑥O2和水 ⑦O2、CO2和水

至少需要选用___________(填数字序号)，才能达到探究镁带锈蚀的条件．

(7)请写出镁带在空气中锈蚀，生成碱式碳酸镁[Mg3(OH)2(CO3)2]的化学方程式_______．

Answer 1

【答案】 快 酸性 没有进行尾气处理 排尽装置内的空气，防止发生爆炸 氢 水 4 偏小 ④⑤⑥⑦ 6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3（OH）2（CO3）2

【解析】（1）对比实验1和实验4，实验3和实验5可知，温度越高铁钉生锈速率越快；对比实验1、2、3可知，铁钉在酸性环境中锈蚀较快； （2）尾气中含有有毒的一氧化碳气体，该装置中没有将其处理； （3）一氧化碳具有可燃性，不纯时加热或点燃易发生爆炸，所以先通入CO一段时间，排净装置内的空气；（4）无水硫酸铜能吸收水而变蓝，将铁锈样品加热，样品逐渐变黑，无水硫酸铜逐渐变蓝，这说明了反应后有水生成，说明铁锈中含有氢元素，也就是铁锈蚀的过程中有水参与； （5）硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为：FexOynH2O+yCOxFe+yCO2+nH2O，根据实验数据可知，反应中生成水的质量为：=7.2g，生成二氧化碳的质量为：=13.2g。设参加反应的CO的质量为w，则

FexOynH2O+yCOxFe+yCO2+nH2O

28y 44y

w 13.2g

w=8.4g

由质量守恒定律可知，生成铁的质量为：23.2g+8.4g﹣13.2g﹣7.2g=11.2g；

由于反应前后元素的种类与质量不变，所以23.2gFexOynH2O中含铁元素的质量为11.2g；含有“H2O”部分质量为7.2g；则余下的氧元素质量为：23.2g﹣11.2g﹣7.2g=4.8g

则：x：y：n=：： =2：3：4，则FexOynH2O的化学式为Fe2O34H2O。

D装置中的碱石灰既能吸收水也能吸收CO2，防止了空气中二氧化碳与水被装置C吸收而造成质量偏大，若没有装置D，则装置C因为吸收了空气中的水蒸气和二氧化碳而质量偏大，由此计算出的二氧化碳质量偏大，导致氧元素的质量偏大，x：y的值偏小；（6）通过实验探究镁带在空气中锈蚀的条件，应该选择这样几组实验：④O2和CO2；⑤CO2和水；⑥O2和水；⑦O2、CO2和水四组实验进行对比；（7）由镁带在空气中锈蚀，生成碱式碳酸镁[Mg3（OH）2（CO3）2]可以推测，是镁与氧气、水和二氧化碳反应生成了碱式碳酸镁6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3（OH）2（CO3）2。