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1、金属锈蚀的条件1、（2020安徽）金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。【认识铁的腐蚀】（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是 （填字母序号）。A未擦干的铁锅 B涂油漆的栏杆 C盛水的不锈钢水杯（2）铁锈的主要成分是Fe2O3xH2O，其中铁元素的化合价是 。【探究铁的腐蚀】（3）该小组用如图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约 （填“40”或“10”）mL刻度处，原因是 。【拓展探究】（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述
2、实验，得到铁钉质量增加情况如下表。温度/10203040506070铁钉质量增加/g0.020.040.080.160.180.180.18小强同学的实验是探究 因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是 。注意：若答对第（5）小题奖励3分，化学试卷总分不超过40分。（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因： ；改进实验方案证明你的分析： 解：（1）因为铁生锈的条件是与氧气和水同时接触，A未擦干的铁锅 中铁与水和氧气同时接触易生锈，B涂油漆的栏杆隔绝氧气和水不易生锈，C盛水的不锈钢水杯，由于不锈钢也不易生锈，故填：A；（2
3、）依据在化合物中正负化合价的代数和为零，根据铁锈的化学式Fe2O3xH2O，设铁元素化合价为a，2a+3（-2）+x（+1）2+（-2）=0 a=+3，故填：+3价；（3）因为铁丝绒生锈消耗试管内的氧气，又知空气中的氧气约占空气体积的1/5，可知量筒水面刻度上升到40ml处，故填：40；铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5；（4）分析表格中的数据可推知实验探究的因素为温度，其实验结论为在其它条件相同时，温度在1050的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快，故填：温度；在其它条件相同时，温度在1050的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快；（5）因为铁丝绒生锈后，量筒水面刻度上升到40m
4、l处，说明试管内的氧气全部耗尽，所以50后铁钉的质量不再增加，取一支更大的试管，加入等量的同规格的铁钉，以及等量的蒸馏水，塞上瓶塞，重复小强的实验，记录实验数据，发现60、70时铁钉增重质量大于50时的增重，且大于0.18g，则分析成立；故填：试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀；取一支更大的试管，加入等量的同规格的铁钉，以及等量的蒸馏水，塞上瓶塞，重复小强的实验，记录实验数据，发现60、70时铁钉增重质量大于50时的增重，且大于0.18g，则分析成立。2、（2020海南）小林学习金属的相关知识后，关注到生活中有以下现象：海边的铁制品，锈蚀程度比其他地方更严重。切过咸菜的菜刀，不及时清洗，
5、很容易就锈蚀了。针对和的现象，小林结合学习内容查阅了相关资料并进行实验探究。【资料卡片】探究铁生锈的条件编号实验现象7天后，铁钉表面没有变化2天后，铁钉表面出现红色1天后，铁钉表面出现红色【家庭小实验】为了探究食盐水对铁钉锈蚀速率的影响，小林设计并完成了如图的家庭小实验，很快看到实验现象。（1）该实验中红墨水液面可能出现的现象是 （填序号）；A两端仍持平B左高右低C左低右高你选择的理由是 。（2）小红认为小林的实验不足以说明食盐水能加速铁钉的锈蚀，请在小林实验的基础上完善此实验方案 ；（3）结合资料及实验结果，解释现象和 。解：（1）铁在与氧气和水共存时会发生锈蚀，导致装置内的压强减小，在外界
6、大气压的作用下，U型管内的红墨水液面左侧升高，右侧下降；故答案为：B；因为铁钉与瓶中的氧气、水反应，使瓶内的压强减小；（2）要说明食盐水能加速铁钉的锈蚀，还需要再设计一个对比实验，实验方案如下：仍采用小林的装置作对比实验，保持其他条件不变，将30mL食盐水换成30mL蒸馏水，重复小林的实验操作，观察现象；故答案为：仍采用小林的装置作对比实验，保持其他条件不变，将30mL食盐水换成30mL蒸馏水，重复小林的实验操作，观察现象；（3）海边潮湿的空气和咸菜中都含有一定量的氯化钠，氯化钠能加快铁制品的锈蚀速率，所以海边的铁制品，锈蚀程度比其他地方更严重；切过咸菜的菜刀，不及时清洗，很容易就锈蚀了；故答
7、案为：海边潮湿的空气和咸菜中都含有一定量的氯化钠，氯化钠能加快铁制品的锈蚀速率。3、（2020呼和浩特）某校化学兴趣小组的同学发现长期露置在空气中的金属M表面会被锈蚀，于是他们一起探究金属M锈蚀的原因。经检测，锈蚀物中除含有M元素外，还含有C、H、O三种元素。（1）甲同学依据锈蚀物中的组成元素，推测空气中 肯定参加了反应，但不能确定空气中的氧气是否参与反应。为了确认空气中的氧气是否参加反应，设计如图系列实验，你认为其中必须要做的对照实验是 （填字号）。若观察到 （填现象），证明氧气参加了反应。（2）若金属M是铜，铜器具长期露置在空气中会生成绿色铜锈，它的主要成分是碱式碳酸铜（Cu2（OH）2C
8、O3）。小组同学欲探究Cu2（OH）2CO3的性质。查阅资料：Cu2（OH）2CO3的化学性质与Cu（OH）2和CuCO3混合物的性质相同Cu（OH）2受热分解生成CuO和H2O，CuCO3的化学性质和CaCO3相似白色CuSO4粉末遇水变蓝色结合以上信息分析Cu2（OH）2CO3加热分解产物为 。【实验探究】为进一步验证Cu2（OH）2CO3受热分解产物，从如图中选择部分装置进行实验。装置的连接顺序为 ；实验中可观察到的现象是 。【实验结论】碱式碳酸铜受热易分解。解：（1）根据题目信息，锈蚀物除了含有M元素，还含有C、H、O三中元素，这三种元素则来自于空气，而空气中含有碳元素为二氧化碳，含有
9、氢元素为水，这两种物质包含了C、H、O三中元素，所以这两种一定参与了反应；空气也有氧气的存在，含有氧元素，因此为了确定氧气是否参与的反应，设计实验验证氧气的影响，将氧气作为唯一变量，而A和C只是将氧气作为了变量，所以选择其为对照实验；若观察到A中M生锈，C中M不生锈，说明氧气存在可以使M生锈，得出实验结论，氧气参加了反应；故答案为：CO2和H2O；AC；A中M生锈，C中M不生锈。（2）根据题目信息，碱式碳酸铜可以看做是氢氧化铜和碳酸铜的混合物，而碳酸铜与碳酸钙性质相似，氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水，碳酸铜则加热会生成氧化铜和二氧化碳，所以碱式碳酸铜受热分解则会生成氧化铜、水和二氧化碳；故答案
10、为：CuO、CO2和H2O。【实验探究】反应物为固体且需要加热，所以选择A为发生装置，氧化铜为黑色固体，因此在A中通过固体颜色变化确定，二氧化碳可以用澄清石灰水验证，水可以利用无水硫酸铜验证，而验证水的存在是先放在澄清石灰水之前，避免气体先通过澄清石灰水带出水蒸气，影响实验结果判断，所以顺序为ADB；A中固体变为黑色，证明氧化铜的存在，D中无色变为蓝色，证明水的存在，澄清石灰水变浑浊，证明了二氧化碳的存在；故答案为：ADB；A中固体由绿色变为黑色，D中白色柜体变为蓝色，B中澄清石灰水变浑浊。4、“十一”假期，小英同学到上海博物馆去参观，发现博物馆内许多铜制品表面有一层绿色物质。绿色物质是什么？
11、它是怎样形成的？化学活动课上，同学们设计实验对这种绿色物质进行了如下探究活动。【查阅资料】铜在空气中易生成铜锈，它为绿色，其主要成分是Cu2（OH）2CO3；白色的硫酸铜粉末遇水能变为蓝色。探究活动一：验证铜锈的组成。【进行实验1】同学们设计了如图所示装置并进行实验。【猜想】铜锈加热后会生成哪些物质呢？甲说：氧化铜；乙说：氧气；丙说：水；丁说：二氧化碳；戊说：二氧化氮。有位同学一眼就发现，上述五位同学，有一位说错了。请你指出是谁？ ；请说出你判断的理由 。【进行实验1】实验操作实验现象实验操作实验现象实验结论按如图组装仪器，装入药品。加热铜锈，直至不再有气体产生，停止加热。绿色固体变为黑色；硫
12、酸铜粉末变为蓝色；烧杯中液体变浑浊加热铜锈生成的物质有 ；烧杯中发生反应的化学方程式为 。冷却后，向试管中固体加入适稀硫酸，稍加热黑色固体溶解，溶液变为蓝色探究活动二：探究铜生锈的条件。【进行实验2】同学们进行了下面的4个实验，每天观察一次现象，一段时间后，发现只有实验4中的铜丝生锈了，且与水接触的部分生锈更明显。序号实验内容实验现象与结论实验1在干燥环境中，铜不生锈实验2铜仅与氧气和水接触，不生锈实验3铜仅与二氧化碳和水接触，不生锈实验4铜生锈，它生锈的条件是 【反思与拓展】（1）实验2和3中使用的是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是 。（2）如果要除去铜制品表面的铜锈，可以用稀盐酸浸泡，写
13、出反应的化学方程式 。解：【猜想】戊不正确，是因为反应物中不含有氮元素，不能生成二氧化氮。故填：戊；反应物中不含有氮元素。【进行实验1】绿色固体变为黑色；硫酸铜粉末变为蓝色，说明反应生成了水；烧杯中液体变浑浊，说明反应生成了二氧化碳；黑色固体溶解，溶液变为蓝色，说明黑色固体是氧化铜，加热铜锈生成的物质有氧化铜、水和二氧化碳；烧杯中二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，发生反应的化学方程式：Ca（OH）2+CO2CaCO3+H2O。故填：氧化铜、水和二氧化碳；Ca（OH）2+CO2CaCO3+H2O。【进行实验2】实验4：铜和水、氧气、二氧化碳同时接触，能够生锈，说明铜生锈的条件是与水、氧气
14、和二氧化碳同时接触。故填：与水、氧气和二氧化碳同时接触。【反思与拓展】（1）实验2和3中使用的是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是排出溶于水的氧气。故填：排出溶于水的氧气。（2）如果要除去铜制品表面的铜锈，可以用稀盐酸浸泡，是因为碱式碳酸铜和稀盐酸反应生成氯化铜、水和二氧化碳，反应的化学方程式：Cu2（OH）2CO3+4HCl2CuCl2+3H2O+CO2。故填：Cu2（OH）2CO3+4HCl2CuCl2+3H2O+CO2。5、铁锈蚀会造成资源浪费，但生活中人们却能善于利用铁锈蚀的原理，将“害”转化为“利”，研制出好产品，如用于食品保鲜的双吸剂、冬天取暖使用的“暖宝宝”等。某化学兴趣小组对铁锈蚀的原理及应用进行了探究。【查阅资料】某品牌双吸剂的成分为：还原铁粉（有疏松多孔的结构）。某品牌暖宝宝的成分为：铁粉（主要成分）、活性炭、蛭石、吸水性树脂、食盐。蛭石：一种天然矿物，加工后具
