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1、钢铁的锈蚀与防护例1(2020山东滨州课改区，17)全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的1/4。某学生想弄清楚铁生锈是否必须同时有空气和水，他将干净的铁钉放入A、B、C 三支试管中，进行研究。（1）在右图的每支试管中画出并标明所需的物质和用品。（2）一周后，编号为_的试管中铁钉最易生锈。（3）比较吐鲁番盆地和海南岛两地，铁生锈相对较慢的地区是_，理由是_。思路解析：探究铁生锈的条件应根据控制变量的思想，使三支试管中的铁钉处于三种不同的环境中：只与水接触，只与空气接触，同时与空气和水接触。不同地区氧气含量的区别很小，影响生锈的因素主要是空气中水分的含量。答案：（1） （2）B （3）吐鲁
2、番盆地 气候干燥绿色通道：铁生锈的条件是铁与水、空气中的氧气共同作用的结果。要通过实验证实这一结论，必须掌握控制变量的方法，通过整合归纳设计出三个条件不同的对比实验。变式训练 1 钢铁是人类生活和生产中非常重要的材料，但全世界每年都有约四分之一的钢铁因生锈损失。某化学课外小组对钢铁制品锈蚀的条件进行了如下探究，设计了如右图所示的实验，据此完成下列有关问题：（1）一周后观察到编号为_的试管中的铁钉锈蚀严重。（2）常温下，铁锈蚀是铁跟_和_等物质相互作用的结果。思路解析：本题考查钢铁生锈的条件，图C中铁钉既和水接触着，也和空气接触着，所以C试管中的铁钉锈蚀严重。答案：（1）C （2）水 空气中的氧
3、气变式训练2 如图所示，在一烧杯中放有一根铁钉，使其一半在液面以上，一半在液面以下，然后置于空气中，则铁钉最容易生锈的部位是（ ）A.a处 B.b处 C.c处 D.无法判断思路解析：铁钉的b处既和水接触着，也和空气接触着，所以铁钉b处最容易生锈。答案：B例2（经典回放）在下列环境中，埋在地下的铸铁输气（液）管道被腐蚀的速度最慢的是（ ）A含较多沙粒，潮湿透气的土中 B沼泽地中C河流附近的盐碱地中 D干燥、有黏性、透气性差的土中思路解析：使铁制品隔绝空气和水可以减缓铁制品的生锈。D选项是干燥、透气性差的环境，缺水、缺空气的环境腐蚀速度最慢。答案：D绿色通道：减缓钢铁锈蚀的基本方法是：破坏铁制品锈
4、蚀的条件，使铁制品隔绝空气或者水；改变铁制品的内部结构。变式训练 下列做法能防止铁制品生锈的是（ ）A.自行车脏了用水冲洗 B.用废酸液冲洗铁制污水管道C.在铁制篮球架上刷一层油漆 D.切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干思路解析：A选项中自行车用水冲洗后变得潮湿更容易生锈；B选项中废酸和铁的水管发生化学反应。CD选项是正确的，分别是刷漆防锈和保持铁制品的干燥防锈。答案：CD例3家庭生活中下列做法不能防止菜刀生锈的是（ ）A菜刀使用完后，用水洗净，并擦干 B久置不用时在菜刀表面涂一层食用油C把菜刀存放在潮湿的地方 D用不锈钢菜刀取代普通菜刀思路解析：防锈的办法有：在铁制品表面形成保护膜；保持铁制品表
5、面干燥；改变内部结构，制造不锈钢。A、B、D都能防锈。答案：C绿色通道：铁制品防锈可以通过改变铁生锈的环境条件和生成物的状态来进行。变式训练 (2020山东济宁中考，3) 日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。下列做法中不能起防锈作用的是（ ）在铁制品表面镀锌 在铁制品表面涂油脂 保留铁件表面的铁锈作保护层 在铁器表面刷油漆 自行车脏了用清水冲洗 用废酸液冲洗铁制污水管道 切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干A. B. C. D.思路解析：铁制品表面镀锌，锌会生成致密的氧化物膜起到防锈作用；隔绝了氧气和水起到防锈作用；铁锈易吸潮，会加速生锈；刷油漆可以起到防锈作用；自行车用水冲洗后变得潮湿更容易生锈；
6、废酸和铁的水管发生化学反应；洗净擦干隔绝了水可以起到防锈作用。答案：B例4实验装置如右图所示:在三个一头塞有软木塞的玻璃管底部各插入5 g光亮干燥的铁丝。 玻璃管用排空气法收集H2，用玻璃片盖住玻璃管，小心倒置在水槽中，抽去玻璃片，将水面高度做一记号。玻璃管用水浸湿铁丝。玻璃管用饱和食盐水浸湿铁丝，然后倒置在水槽中。将玻璃管和内水面调至同一刻度。过几天后再观察，观察到的现象分别为:玻璃管_。玻璃管_。玻璃管_。思路解析：玻璃管内缺氧气，而不生锈，玻璃管满足了铁生锈的条件，内的铁均生锈，生锈程度严重。铁生锈时消耗了玻璃管内的氧气，使玻璃管内气压减小，所以水沿玻璃管上升，形成一段水柱，生锈较多消耗
7、的氧气也就多，中水柱的高度最高。答案：无明显变化 铁生锈且玻璃管内形成一段水柱 铁生锈严重，玻璃管内形成的水柱最高绿色通道：铁在潮湿的空气中，能与水、氧气发生复杂的缓慢氧化反应，使铁变为铁锈;铁与水、氧气接触，若有食盐等存在的情况下，铁生锈的速率会更快。变式训练 小明同学发现自行车淋雨后容易锈蚀，于是他以”铁生锈的条件”为题进行了研究。他将一段光亮无锈的细铁丝绕成螺旋状，放入一支洁净干燥的试管底部，把试管倒放在一个盛有水的烧杯里（如图）。数天后，他观察到铁丝的表面生成了一层红褐色的铁锈，且试管内水面上升。（1）请你帮助小明分析铁生锈的条件是_接触相互作用的结果。（2）你认为防止自行车生锈的方法
8、是_。（3）铁锈的主要成分是Fe2O3。在电镀或焊接金属制品前，常用稀盐酸来清除表面的铁锈，其原理是（用化学方程式表示）_。思路解析：水面上升是因为试管内的氧气和铁发生了化学反应而减少的原因，铁生锈的条件是Fe与O2、水接触相互作用的结果。防锈的方法有很多种，针对自行车的防锈可以采用的方法是保持自行车干燥，不被雨淋。Fe2O3和盐酸反应时生成的是+3价的FeCl3而不是+2价的FeCl2。答案：（1）Fe与O2、水 （2）保持自行车干燥，不被雨淋 （3）Fe2O3+6HCl=FeCl3+3H2O例5（经典回放）下列关于金属资源的说法中，不正确的是（ ）A.自然界中除少数不活泼的金属如金、银等以
9、单质形式存在外，其余都以化合物形式存在B.自然界中的金属资源是取之不尽的C.防止金属锈蚀、回收利用废旧金属可以保护金属资源和环境D.合理开发矿物、寻找金属代用品都是保护金属资源的有效途径思路解析：矿物的储量有限，而且不能再生。故B项错误。废旧电池中含有汞等重金属，如果将废旧电池随意丢弃，汞等重金属渗出会造成地下水和土壤的污染。如果将汞等重金属回收利用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染，故C项正确。随着科学技术的发展，新材料层出不穷，如用塑料来代替钢等，可以减少金属的使用，故D项正确。答案：B绿色通道：保护金属资源的有效途径是依据金属活动顺序表，依据金属的活泼性不同，采取合适的保
10、护措施。变式训练 矿物的储量是有限的，而且不能再生，这也就意味着金属资源是有限的。那么怎样才能有效地保护金属资源?思路解析：有效地保护金属资源可以从两个方面来回答：一是防止金属因锈蚀等原因造成的流失浪费；二是积极寻找开发金属材料的替代品。答案：人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计的金属，其中20%40%的金属被腐蚀而报废。若长此以往，将发生金属资源的危机。保护金属资源的有效途径是防止金属腐蚀，回收利用废旧金属，合理有效地开采矿物，以及寻找金属的代用品等。问题探究问题 铁生锈需要消耗氧气吗？但是铁生锈仅仅只和氧气有关吗？于是某化学学习小组根据日常生活经验和以上事件的背景进行
11、猜想探究。 这是研究性学习的成功范例，以问题情景为探究课题，实验探究、合作交流。充分体现新课标理念。采用控制变量法，设计对比实验，从而得出正确的结论。联想生活中所遇到的问题：在潮湿地方的铁器比干燥地方的铁器更容易生锈，是因为在潮湿地方的铁器比干燥地方的铁器更容易与水接触；而涂了油漆的铁制品不容易生锈则是因为油漆起到了隔绝空气中和水的作用。而如果要减少铁的生锈，则可以从实验的结论出发，任意切断生锈条件中的一个便可。如把铁上面涂上油漆，便切断了铁和空气的接触。而把一些铁制品如菜刀等用完后擦干并放在干燥的地方，则可以切断铁和水的接触，从而防止铁制品生锈。还可以猜想海南岛的铁应该比吐鲁番的铁更容易生锈
12、，而事实的确如此。探究：猜想：铁制品生锈可能和水、空气及其他因素有关。为了证明他们的猜想，他们便设计了一组对比实验对铁生锈的条件进行探究。由于条件有限，他们无法使用专业的化学用品，所以他们自己动手，利用了日常生活中容易找到的器材作为替代品。实验器材及药品：汽水瓶4个，酒瓶塞2个，电吹风1个、纯净水、食盐。实验探究： （1）将4个汽水瓶分别编号为A、B、C、D。（2）用电吹风将A瓶内吹干后迅速放入一枚铁钉，并立即用酒瓶塞将瓶口塞住。将蜡烛融化后封住瓶口的缝隙，使其与外部的空气无法接触。（3）在B瓶内装入一满瓶煮沸后的纯净水，使纯净水将铁钉完全浸没。再用酒瓶塞将瓶口塞住，并用相同的方法用蜡烛将瓶口
13、的缝隙封住。（4）在C瓶内装入少量纯净水，使铁钉一部分在水里，另一部分裸露在空气中，但不封口，使其与外部空气接触。 （5）在D瓶中加入少量的纯净水并加入少量食盐，将铁钉一部分浸泡在盐水中，而另一部分裸露在空气中，也不封口，使其与外部空气接触。（6）将4个试验瓶放在家中观察一周（每天观察一次）实验现象：A、B瓶不生锈，说明只有水或者只有氧气，铁都不生锈；C瓶既有水也有氧气，但没有盐，而铁生锈，说明铁生锈的必要条件只是水和氧气；对比D瓶，铁生锈的速度比C瓶快，说明盐在铁生锈的过程中起到加速生锈的作用。得出结论： （1）铁生锈的必要条件是氧气、水同时存在。 （2）在有盐的情况下，生锈的程度会加深、速度会加快。
