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小明对铁的锈蚀进行如下探究.室温时,将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上,迅...

小明对铁的锈蚀进行如下探究.室温时,将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上,迅速塞紧,装置如图.观察到量筒内水沿导管慢慢进入广口瓶(净容积为146mL).当装置温度恢复至室温,且量筒内水面高度不变时读数(此时瓶内氧气含量近似为零).记录的反应起始和结束量筒的读数以及所需时间如下表.

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序号

样品

量筒起始读数/mL

量筒最终读数/mL

所需时间/min

1g铁粉、0.2g碳和10滴水

100

70

120

1g铁粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl

100

70

70

 

(1)实验说明NaCl可以________(填“加快”或“减慢”)铁锈蚀的速率.

(2)实验开始后,广口瓶内温度有所上升,说明铁锈蚀的过程是________(填“放热”或“吸热”)过程.

(3)实验结束后取出滤纸包,观察到有红棕色物质生成,该物质主要成分的化学式是________.

(4)实验是探究碳对铁锈蚀速率的影响,请在表格空白处填写实验的样品组成.

(5)该装置还可用于测量空气中氧气的含量,根据上述数据计算氧气的体积分数是________%(保留3位有效数字).

(6)现仅提供:量筒、大烧杯、玻璃棒、水、滤纸包(内含1g铁粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl),请你帮助小明再设计一个测量空气中氧气体积分数的实验方案,在下图框中画出实验装置示意图即可(注明滤纸包的位置).

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(1)加快 (2)放热 (3)Fe2O3·xH2O (4)1g铁粉、10滴水 (5)20.5(6)如下图所示   【解析】铁锈蚀的条件是与氧气和水接触.该实验的设计原理:滤纸包内的铁样品锈蚀,消耗广口瓶内的氧气,导致瓶内气压减小,量筒中的水便进入广口瓶内,根据实验记录的所需时间即可判断铁锈蚀的速率快慢.(1)根据表中提供的信息可知,实验②中铁锈蚀的速率比实验①快,说明NaCl可以加快铁锈蚀的速率.(2)实验开始后,广口瓶内温度上升,说明铁的锈蚀过程是放热的.(3)实验结束后滤纸包内的红棕色物质是铁锈,主要成分为Fe2O3·xH2O.(4)若用实验①和③探究碳对铁锈蚀速率的影响,则两个实验的条件除了所含碳粉不同,其他都必须相同,即实验③的样品组成为1g铁粉、10滴水.(5)由于实验结束后,瓶内氧气含量近似为零,则进入广口瓶内水的体积即为广口瓶内消耗的氧气体积,因此,该实验测出的空气中氧气的体积分数为30mL/146mL×100%=20.5%.(6)根据所提供的实验仪器,可设计如下实验:将滤纸包放在量筒底部,然后将量筒倒置于盛水的烧杯中,且保持量筒口在液面以下,由于铁锈蚀消耗量筒内的氧气,导致量筒内气压减小,烧杯中的水便进入量筒内,观察到量筒内液面会上升.  
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