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专题02铁锈蚀条件的探究
实验原理
实验操作
Ⅰ.在第1支试管中放入一根铁钉,加入少量蒸馏水使铁钉的一部分浸在水中
Ⅱ.在第2支试管中放入一根铁钉,加入经煮沸并迅速冷却的蒸馏水浸没铁钉,再注入植物油,在水面上形成油层
Ⅲ.在第3支试管中加入少量氯化钙(氯化钙可吸收空气中的水蒸气),放入一根铁钉,塞紧试管口
实验装置
实验结论
铁制品锈蚀的条件:同时与水和氧气接触?
实验分析
(1)实验Ⅱ中使用煮沸过的蒸馏水的目的:除去水中溶解的少量氧气;?
实验Ⅱ中加入植物油的目的:防止空气中的氧气进入水中;
(2)实验Ⅲ的试管中放入氯化钙的目的:除去空气中的水蒸气;
1.教材实验装置的不足
(1)仪器多,操作复杂,准备时间长;
(2)实验探究过程需要定时观察记录,耗时较长;
(3)沸水虽尽可能迅速冷却,但也会因为冷却而溶解空气中少量的氧气,浸入在冷却的沸水内铁钉也会观察到少量的锈迹。
2.装置改进
改变仪器,减少仪器数量
实验装置由原来4支试管变成一支U形管,实验准备省时省力;实验装置简化,操作简单;用钢丝棉替代铁钉,接触面积扩大,加速了铁钉锈蚀,缩短了实验时间。
改变仪器组合方式
改进后的实验现象明显,更易于观察,增强实验对比功能
改变密封方式
改用液封,比胶塞更加密闭,实验效果更佳
改变实验形式
增加探究实验的情境,使学生理解铁锈蚀条件的本质。
拓展实验,增加实验功能
联立组合,同时探究多个实验
【例1】(2023·山东烟台·中考真题)实验设计的严谨性会直接影响实验结论的准确性。下列设计不能达到实验目的的是
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??
A.探究铁钉生锈需要氧气
B.探究温度对分子运动速率的影响
??
??
C.验证质量守恒定律
D.探究木炭燃烧的剧烈程度与氧气浓度有关
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A、第一支试管中的铁钉能与氧气、水充分接触,第二支试管中的铁钉只能与水接触,一段时间后,第一支试管中的铁钉生锈,第二支试管中的铁钉没有生锈,可用于探究铁生锈条件之一是与氧气接触,故A不符合题意;
B、图中实验,除了温度不同外,其它条件均相同,可探究温度对分子运动速率的影响,故B不符合题意;
C、锌粒和稀盐酸反应生成氢气,反应过程中氢气逸出,反应后烧杯中的物质质量减少,不能直接用于验证质量守恒定律,故C符合题意;
D、图中实验,木炭在氧气中比在空气中燃烧的更剧烈,可探究木炭燃烧的剧烈程度与氧气浓度有关,故D不符合题意。
故选C。
【例2】(2023·安徽·中考真题)某兴趣小组进行铁锈蚀的实验探究。
【知识回顾】
铁是一种化学性质较活泼的金属,常温下能与稀盐酸、氧气等物质反应。
(1)铁与稀盐酸反应的化学方程式是。
(2)铁锈的颜色是。
【实验探究】
该小组利用如下装置对铁钉锈蚀的条件进行探究、一段时间后,在A和B中没有观察到明显现象,C和D中铁钉有锈蚀。
??
(3)B中将蒸馏水煮沸的目的是。
(4)ABD对比,说明铁钉锈蚀需要的物质是;C中的铁钉比D中的锈蚀更严重,原因是。
【拓展探究】
(5)为进一步探究铁钉锈蚀过程中气态物质的变化,该小组按示意图E所示装置完成以下实验。恒温下,向锥形瓶中加入少量稀盐酸,同时测量锥形瓶内气体压强随时间的变化,直至反应完全。
①测量过程中要保待恒温,理由是。
②请在图F中绘制整个反应过程中锥形瓶内气体压强的变化趋势。
??
【答案】(1)
(2)红褐色(或棕褐色)
(3)除去水中溶解的氧气,防止干扰实验(答案合理即可)
(4)氧气和水(或O2和H2O)C中的铁钉与氧气和水充分接触(或C中的铁钉接触的氧气量比D中的多,答案合理即可)
(5)防止温度变化影响气体压强的测定(答案合理即可)??
【详解】(1)铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,该反应的化学方程式为:,故填:。
(2)铁锈的颜色是红褐色或棕褐色,故填:红褐色(或棕褐色)。
(3)探究铁钉锈蚀条件实验中所用的蒸馏水需煮沸并迅速冷却,煮沸的目的是除去水中溶解的氧气,迅速冷却的原因是防止氧气再溶于水中,防止干扰实验。故填:除去水中溶解的氧气,防止干扰实验(答案合理即可)。
(4)A中铁钉与氧气接触,B铁钉与水接触,在A和B中没有观察到明显现象,D中铁钉与水和氧气同时接触,D中铁钉锈蚀,对比ABD,说明铁钉锈蚀需要的物质是氧气和水;C试管敞口,D试管密封,C中的铁钉比D中的锈蚀更严重,原因是C中的铁钉与氧气和水充分接触,接触量较多。故填:氧气和水(或O2和H2O);C中的铁钉与氧气和水充分接触(或C中的铁钉接触的氧气量比D中的多,答案合理即可)。
(5)①气体的压强受温度影响变
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