4.3钢铁的锈蚀与防护-2023-2024学年九年级化学鲁教版（五四学制）全一册

第三节　钢铁的锈蚀与防护 第四单元　金　属 一、导致钢铁锈蚀的因素 1. 锈蚀条件：主要是铁与空气中的 、 ⁠等物质发生化学反应 的结果。 2. 锈蚀的因素：钢铁的 和环境的 、 、 等。 3. 铁锈 （1）主要成分是氧化铁（化学式为 ⁠）。 （2）结构： ，不仅不能阻止钢铁制品与空气和水的接触，还会把空气 和水分保留在钢铁制品的表面，进一步加速锈蚀。 氧气　 水蒸气　 成分　 温度　 湿度　 酸碱性　 Fe2O3　 疏松多孔　 二、减缓钢铁锈蚀的方法 在金属表面涂覆保护层（涂刷矿物油或 、覆盖 或 等）， 镀上一层不易锈蚀的 或用“烤蓝”等方法形成致密保护层，以及改变金属 的组成和结构（如制成 ）等。 三、废旧金属的回收利用 1. 危害：造成 污染和 污染。 2. 回收意义：既有利于金属资源的充分利用，又有利于 ，节约 ⁠ 和 ⁠。 油漆　 搪瓷　 塑料　 金属　 合金　 水　 土壤　 保护环境　 能 源　 资源　 考点一　导致钢铁锈蚀的因素 1. 按如图装置进行实验，一周后发现铁钉锈蚀最严重的位置是（　B　） A. a处 B. b处 C. c处 D. 三处同样严重 B 2. （教材P101习题1变式）在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最慢的是 （　A　） A. 在干燥、致密、不透气的土壤中 B. 在潮湿、疏松、透气的土壤中 C. 在潮湿、致密、不透气的土壤中 D. 在潮湿、疏松、透气的酸性土壤中 A 3. 为了探究铁制品锈蚀的条件，小明用普通铁钉、纯铁钉同时进行如图所示四组实 验，一段时间后只在实验Ⅰ中观察到了红褐色锈斑，其他均无明显变化。下列说法错 误的是（　D　） A. Ⅰ和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要O2 B. Ⅰ和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要H2O C. Ⅰ和Ⅳ说明H2O和O2同时存在，铁制品不一定发生锈蚀 D. Ⅲ和Ⅳ说明铁制品锈蚀跟铁制品内部结构有关 D 4. 金属材料的研究和应用是化学学习的一个重要内容。 为了探究铁制品锈蚀的条件做了如图所示三个对比实验，一周后，B、C中无明显现 象，A中的现象是 、 ，实验证明，铁制品锈蚀主 要是铁与空气中的 共同作用的结果。 铁丝生锈　 试管内液面上升　 氧气和水蒸气　 考点二　减缓钢铁锈蚀的方法 5. （2022·桂林中考）钢铁生锈会造成安全隐患和经济损失。下列做法不能防止铁生 锈的是（　C　） A. 喷漆 B. 电镀 C. 置于潮湿环境 D. 制成不锈钢 6. 某博物馆藏有一柄古代铁剑，为防止其生锈，下列做法合理的是（　D　） A. 定期用清水冲洗，除去灰尘 B. 放于体验区，让观众触摸 C. 用盐水除去铁剑上的锈斑 D. 放在充满氮气的展览柜中 C D 7. 电动车的主要材料是钢铁，易生锈，下列说法正确的是（　C　） A. 电动车的钢圈和链条表面镀上其他金属以防生锈 B. 电动车的支架和车篓都要进行涂油以防生锈 C. 电动车在沿海城市比在内陆城市更容易生锈 D. 电动车骑过后要用水进行及时冲洗以防生锈 8. 港珠澳大桥的桥、岛、隧以及“雪龙2”号的船身等主要由金属材料制成。下列金 属防护措施不正确的是（　D　） A. 在金属制品表面镀保护层 B. 改变金属结构制成合金使用 C. 在金属制品表面涂油漆 D. 用稀盐酸定期清洗金属制品 C D 考点三　废旧金属的回收利用 9. （2022·长沙中考）我国的矿物种类比较齐全，储量很丰富，但是矿物不能再生。 下列能保护金属资源的是（　C　） A. 废旧金属不需要回收利用 B. 矿物资源无限，可以任意开采 C. 寻找金属代用品 D. 将铁钉放置于潮湿的空气中 C 10. “绿箱子环保计划——废弃手机及配件回收联合行动”已在全国多个城市中开 展。下列有关废弃手机中的金属材料回收利用的说法不正确的是（　D　） A. 可以节约金属资源 B. 可以节约冶炼相关金属所消耗的能源 C. 可以减少对环境的污染 D. 回收废弃手机中的金属材料没有任何价值 D 11. 如图为铁制品循环利用的示意图，根据图示回答： （1）①②③中，一定发生化学变化的是 （填序号）。 （2）如何防止金属生锈是世界面临的难题。铁生锈实际上是铁与 ⁠ 共同作用的结果。 （3）废旧金属“循环利用”的意义是 （写一点即可）。 ①③　 水蒸气、氧气　 节约金属资源　 12. 下列有关金属资源的利用与防护不合理的是（　A　） A. 经常用钢丝球擦洗铝锅表面，保持洁净 B. 在钢铁表面喷油漆可防止生锈 C. 废旧金属的回收利用，是保护金属资源的有效途径之一 D. 改变金属的组成和结构，铸造成合金材料可优化其性能 A 13. 如图装置（夹持装置已略）是利用铁生锈的原理测定空气中氧气含量的实验。下 列说法不正确的是（　D　） A. 实验得出的结论是氧气约占空气体积的 B. 实验观察到的现象之一是铁丝表面生成一层红棕色的物质 C. 实验中植物油的作用是防止试管外空气中的某些成分对实验的影响 D. 本实验也可将细铁丝换成足量的细铜丝 D 14. （多选）分别向a、b两支试管中加入形状和大小完全相同的铁片，再向a中加入 植物油，均塞上橡胶塞，U形玻璃管内为红墨水（开始时两端液面相平），如图所 示，放置一段时间后，以下说法错误的是（　BC　） A. 植物油用于隔绝氧气和水 B. 两支试管中的铁片均被锈蚀 C. U形玻璃管两端的液面变为右低左高 D. U形玻璃管两端的液面变为左低右高 BC 15. 如图是某化学兴趣小组设计的观察铁制品锈蚀的实验装置。下列相关叙述中正确 的是（　B　） ①一段时间后，铁丝会由下向上出现锈蚀现象； ②一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重； ③一段时间后，塑料瓶会变膨胀，因为铁生锈要放热； ④一段时间后，塑料瓶会变瘪，因为铁生锈与氧气有关。 B A. ①② B. ②④ C. ②③ D. ③④ 16. 利用铁粉、木炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验（装置如图所示，装置气密性良 好）。实验1min后温度计读数上升，8min后打开止水夹，水倒吸入锥形瓶。实验数 据如下表。 实验前的体积 实验后的体积 锥形瓶内空气（含导管内空气） 烧杯内水 烧杯内剩余水 246.0mL 100.0mL 51.5mL 下列说法不合理的是（　C　） C A. 铁的锈蚀是放热反应 B. 使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀 C. 此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与 D. 计算得出空气中氧气的含量约为19.7％ 微专题　铁生锈条件的探究 技 巧 方 法 　探究金属锈蚀的条件通常采用控制变量法设计对比实验来进行，控制 变量是控制一个量不同，在其他条件都相同的情况下，来研究该变量对反应的影 响。 17. 如图所示，通过实验探究铁钉锈蚀的条件。下列说法不正确的是（　A　） A. ①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是丙 B. ①②中使用煮沸的蒸馏水，目的是除去水中的氧气 C. ②中植物油的作用是隔绝空气 D. 对比①②③实验，得出结论：铁生锈的主要条件是与空气、水直接接触 A 18. 同学们在实验室操作金属的性质练习时，发现回收铁钉和铜片的烧杯中的铁钉和 铜片都生锈了，同学们对铁生锈的条件展开了探究。 　　 步骤1：利用图甲所示装置，将干燥的O2从导管a通入U形管（装置气密性良好、药 品如图所示）；待U形管内充满O2后，在导管b处连接一活塞推至底部的注射器收集 20mLO2后在导管a处连接胶皮管并用止水夹夹紧，如图乙所示。 步骤2：一段时间后，观察U形管内的铁丝，其现象如下表所示. 观察对象 现象 ①干燥的普通铁丝 没有明显变化 ②潮湿的普通铁丝 较多红褐色锈斑 ③潮湿的纯铁丝 没有明显变化 （1）步骤1中，检查U形管内是否已充满O2的方法是 ⁠ ⁠。 （2）铁制品锈蚀的条件之一是需要O2，在此实验中能支持此条件的证据是 ⁠ ⁠。 （3）通过对比实验现象，此实验还可得出铁制品锈蚀的条件是 ⁠ ⁠。 将带火星的木条放在b导管 口，木条复燃，证明氧气已充满　 观察 到注射器活塞向左移动（或：注射器内O2体积减小）　 与水接触和铁的纯 度　 19. 某兴趣小组借助如图装置（夹持装置已省略）及相关试剂粗略测定空气中O2的 含量。 （1）实验前用砂纸打磨铁钉至光亮的目的是 ⁠。 （2）铁锈的主要成分是 （填化学式）。铁生锈发生复杂的化学反应，首 先是铁与氧气和水反应生成氢氧化亚铁，该反应的化学方程式为 ⁠ ⁠。 除去铁钉表面的铁锈　 Fe2O3　 2Fe＋O2＋2H2O 2Fe（OH）2　 （3）已知试管剩余空间和导管的总体积约为20mL，充分反应后，形成稳定液柱 时，读取读数得知，液面高度为4.1cm（导管横截面积约为1cm2），则空气中氧气 的体积分数为 ⁠。 20.5％　 （4）实验时发现上述测量过程因反应较慢耗时较长，小组同学想缩短实验测定时 间，于是探究溶液的酸碱性强弱对铁生锈速率的影响。 [实验探究]借助上述实验装置，通过控制铁钉用量等其他条件均相同时，调节溶液 的pH获得了以下实验数据。 pH 2.0 5.5 6.0 6.5 7.0 8.0 液柱高/cm 0 0.6 4.1 4.1 4.1 4.1 形成稳定液 柱时间/min 3.0 3.0 5.1 5.3 15.6 17.5 [实验结论]为了使实验现象更明显并且缩短实验测定时间，pH的最佳取值 是 ⁠。 [实验反思] ①当pH＝2.0时，没有观察到稳定液柱形成的原因是 ⁠ ⁠。 ②本实验还可以采取何种方法缩短实验时间？写出你的实验方案。 ⁠ ⁠ ⁠。 6.0　 pH＝2.0时酸性较强，铁与酸 反应生成氢气　 增大氯化钠溶 液的浓度（或升高温度、将铁钉换成铁粉、换不同纯度的铁），借助题图装置，控 制其他条件相同，观察形成稳定液柱所需的时间　 20. 数字化实验　（2022·金华中考）某项目学习小组用传感器开展“影响铁锈蚀因 素”的探究，设计如图1所示实验装置并完成实验。实验过程中，传感器采集数据绘 制得到如图2所示的甲、乙两幅曲线图。 　　 [资料1]一定条件下，碳和氯化钠溶液可加快铁的锈蚀，但它们本身不参加反应。 [资料2]该实验步骤如下： ①检查装置气密性。 ②装药品，将5g铁粉和2g碳粉加入锥形瓶，并加入2mL饱和氯化钠溶液。 ③立即塞紧橡胶塞，橡胶塞上已插有一支装有5mL稀盐酸的注射器及传感器。 ④观察现象，采集数据。 用所学知识及以上资料信息完成下列问题。 （1）实验进行一段时间后，注射器中的盐酸会自动注入瓶内，原因是 ⁠ ⁠ ⁠。 铁生锈消耗 瓶内氧气，瓶内压强减小，当瓶内气压减小到一定程度时，大气压将注射器的活塞 向下压（合理即可）　 （2）图2甲、乙曲线图中， O ～ t1s段温度升高，瓶内压强减小； t2～ t3s段温度升 高，瓶内压强增大。解释产生这两个不同现象的原因。 ◉答案　 O ～ t1s段温度升高，瓶内压强减小的原因是铁生锈消耗氧气并放热，故温 度升高，消耗氧气使瓶内压强减小，反应放热使温度升高，瓶内压强增大，消耗氧 气减小的压强大于温度升高增大的压强，瓶内压强减小； t2～ t3s段温度升高，瓶内 压强增大的原因是瓶内气压减小，盐酸自动注入瓶内，盐酸与铁反应产生氢气并放 出大量的热，温度升高，温度升高和产生氢气都使瓶内压强增大。 21. 科学探究与创新意识　某些铜制品在空气中久置，表面生成绿色的铜锈（又称铜 绿）。某化学实验小组设计并进行实验，探究铜生成铜绿的条件。 [猜想与假设]铜生锈可能与CO2、H2O和O2有关。 [进行实验]实验小组同学取直径、长度均相同的铜丝，并打磨光亮，设计了如图所 示的5个实验并持续观察。 编号 实验 现象 ① 无明显现象 ② 无明显现象 编号 实验 现象 ③ 无明显现象 ④ 铜丝表面有绿色物质 ⑤ 无明显现象 [解释与结论] （1）得出“铜生锈一定与O2有关”的结论，依据的两个实验是 （填序 号）。 （2）实验③中用蒸馏水的目的是 ⁠ ⁠。 （3）为验证猜想，请在图中将实验⑤补充完整，补充的物质应为 ⁠ ⁠。 （4）由上述实验可推知，铜生锈的条件是 ⁠。 [反思与评价] （5）在猜想与假设时，同学们认为铜生锈与N2无关，其理由是 ⁠ ⁠。 ①④　 排除水中溶解的氧气和二氧化碳对实验的影 响　 干燥的二氧化碳 和氧气　 铜与二氧化碳、水和氧气同时接触　 氮气常温下化学 性质稳定，不易与其他物质发生反应　 $$