Question

【題目】某化學學習小組借助下列裝置(夾持裝置已略)及相關試劑粗略測量空氣中O2的體積百分數。

（1）實驗前用10%的H2SO4溶液清洗鐵釘至有氣泡產生。用H2SO4溶液清洗的目的是。寫出有關化學方程式。
（2）已知試管剩余空間和導管的體積為40 mL，導管截面積約為1 cm2 ， 形成穩定液柱時，讀取讀數為8.2 cm。則空氣中氧氣的體積分數為%。
（3）實驗時發現上述測量過程因反應較慢耗時較長，對其影響因素作如下分析：
【提出假設】假設一：溶液的pH不同；
假設二：NaCl溶液的濃度不同；
請你再提出一種假設，假設三：不同。
（4）【進行實驗】借助上述實驗裝置，通過取體積、濃度相同NaCl溶液調節溶液的pH獲得了如下實驗數據：

pH	2.0	5.5	6.0	6.5	7.0	8.0
液柱高度(cm)	0	1.3	8.2	8.2	8.2	8.2
形成穩定液柱時間(min)	3.0	3.0	5.1	5.3	15.6	17.5

【實驗結論】根據實驗數據分析，為縮短實驗測定時間，pH的最佳范圍是。
（5）【實驗反思】當pH＝2時，沒有觀察到穩定液柱形成的原因是。
（6）請你設計實驗，探究NaCl溶液的濃度對鐵生銹速率的影響。
實驗步驟： 。
實驗現象：。

Answer 1

【答案】
（1）除去鐵釘表面的鐵銹；Fe2O3＋3H2SO4= Fe2(SO4)3＋3H2O
（2）20.5
（3）鐵釘與氧氣的接觸面積(鐵釘浸泡在氯化鈉溶液中的深度等)
（4）6.0～6.5
（5）鐵與酸性溶液反應生成氫氣與鐵生銹過程中消耗的氧氣體積相等
（6）取等體積不同濃度的氯化鈉溶液放入如圖所示裝置的試管中，并各放數量相等、規格相同且除銹后的鐵釘于試管中，測定導管中形成穩定液柱所需時間并記錄液柱高度；最終液柱高度相等，均為8.2 cm，但氯化鈉溶液濃度較低時，形成穩定液柱所需時間較長
【解析】解：(1)除去鐵釘表面的鐵銹。化學方程式為：Fe2O3＋3H2SO4= Fe2(SO4)3＋3H2O ；
(2)20.5％；(3) 假設三：鐵釘與氧氣的接觸面積
【實驗結論】6.0～6.5；
【實驗反思】鐵與酸性溶液反應生成氫氣與鐵生銹過程中消耗的氧氣體積相等；
實驗步驟：取等體積不同濃度的氯化鈉溶液放入如圖所示裝置的試管中，并各放數量相等、規格相同且除銹后的鐵釘于試管中，測定導管中形成穩定液柱所需時間并記錄液柱高度；
實驗現象：最終液柱高度相等，均為8.2 cm，但氯化鈉溶液濃度較低時，形成穩定液柱所需時間較長。
【考點精析】根據題目的已知條件，利用科學探究的基本環節和空氣的成分及各成分的體積分數的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握一般步驟：提出問題→猜想與假設→設計實驗→實驗驗證→記錄與結論→反思與評價；空氣是混合物：O2約占1/5，可支持燃燒；N2約占4/5，不支持燃燒，也不能燃燒，難溶于水．