8.3 金属资源的利用和保护-2024-2025学年九年级化学人教版（2024）下册

Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 课题3 金属资源的利用和保护钠及其化合物 【考点清单】 考点1 金属矿物 1．金、银化学性质很不活泼，以单质形式存在；其余金属都以化合物形式存在。 2．大多数金属在自然界以金属矿物形式存在。 金属矿石 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 赤铜矿 金红石 软锰矿 主要成分 Fe2O3 Fe3O4 Al2O3 Cu2O TiO2 MnO2 图示 3．人类每年从金属矿物中提取大量金属，其中提取量最大的是铁。 考点2 铁的冶炼 设备 高炉 原料 赤铁矿石、焦炭、石灰石、热空气 原理 利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从氧化铁中还原出来 Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2 各原料的作用 赤铁矿石 提供铁元素 焦炭 ①燃烧放热，提供高温环境，维持炉温； ②提供还原剂CO 石灰石 将矿石中的二氧化硅转化成炉渣 热空气 提供焦炭燃烧所需的氧气 炉内反应 由下而上依次为： C+O2CO2 C + CO22CO Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 【特别提醒】 ①高炉炼铁使用的原料是焦炭，反应的原理却是一氧化碳还原氧化铁，原因是：气体与固体的接触面积大于固体之间的接触面积，一氧化碳是气体，与赤铁矿石的接触面积远大于焦炭和赤铁矿石的接触面积，故主要是一氧化碳做还原剂，还原氧化铁。 ②生产产物：生铁（具有较多杂质），密度大于炉渣，故出铁口在出渣口下方。 ③高炉气体的主要成分：N2、CO、CO2等；处理方法：收集后集中处理，或工业生产中常用于制煤气。 考点3 炼铁的相关计算 1．在实际生产时，炼铁用的原料和产品都含有杂质，计算用料和产量时需考虑杂质。 2．计算式： （1）纯度 = ×100% （2）纯物质的质量=不纯物质的质量×纯度 Fe2O3的质量=赤铁矿石的质量×赤铁矿石中Fe2O3的质量分数； Fe的质量=生铁的质量×生铁中Fe的质量分数 Fe的质量=生铁的质量×（1-生铁中杂质的质量分数） （3）不纯物质的质量=纯物质的质量÷纯度 赤铁矿石的质量=Fe2O3的质量÷赤铁矿石中Fe2O3的质量分数； 生铁的质量=Fe的质量÷生铁中铁的质量分数 生铁的质量=Fe的质量÷（1 - 生铁中杂质的质量分数） 考点4 金属的腐蚀与防护 1．铁钉容易生锈，铁锈的主要成分为Fe2O3∙xH2O 2．探究铁钉生锈的条件 实验方案 铁生锈条件的探究 A B C 现象 分析 结论 试管A 铁钉生锈 铁与水、氧气同时接触 铁生锈的条件： 铁与水、氧气 同时接触发生反应 试管B 铁钉无明显变化 铁只与水接触 试管C 铁钉无明显变化 铁只与氧气接触 【特别提醒】 ①蒸馏水煮沸且迅速冷却的目的：“煮沸”是除去其中溶解的氧气，“迅速冷却”是防止空气中的氧气再溶解在水中。 ②铁的纯度，环境的温度、湿度也是影响铁生锈的因素，酸、氯化钠溶液会加快铁锈蚀 ③试管B中植物油的作用是隔绝氧气；试管C中氯化钙具有吸水性，作用是吸收水分。 ④铁生锈是缓慢氧化，铁锈呈红棕色，其主要成分是Fe2O3·xH2O ，结构疏松，不能阻碍里面的铁继续氧化。 ⑤铝比铁活泼，却比铁耐腐蚀的原因：铝常温下与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。 3.防止铁生锈的原理：隔绝空气（或氧气）和水 4.常见的防锈措施： ①保持铁制品表面洁净、干燥； ②表面覆盖一层保护膜：如刷油漆、涂油、烧制搪瓷、烤蓝、镀耐腐蚀的金属如铬等； ③改变内部结构，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢。 5.保护金属资源的原因：矿物的储量有限，且不能再生。 6.保护金属资源的途径： ①防止金属的腐蚀； ②回收利用废旧金属； ③有计划、合理的开采矿物，严禁乱采滥挖； ④寻找金属的代用品； 【题组精炼】 题组一　金属矿物 1.根据矿石的主要成分分析，下列矿石中，最适合炼铁的是 A．磁铁矿（主要成分） B．黄铁矿（主要成分） C．菱铁矿（主要成分） D．赤铜矿（主要成分） 2．“祝融号”火星车探测发现火星地表被赤铁矿覆盖而呈橘红色，赤铁矿主要成分是（ ） A．Fe3O4 B．Fe2O3 C．FeO D．FeCO3 题组二　铁的冶炼 3.炼铁的过程是 A．含铁的化合物在高温下分解而得到铁 B．含有铁的化合物与碳发生置换反应 C．在高温下用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来 D．在高温作用下一氧化碳从铁的化合物中将铁氧化出来 4．如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是（ ） A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素 B．焦炭只起提供热量的作用 C．炼铁中的原理可为 D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分 5.铁是年产量最高的金属，而且应用广泛，下列有关金属铁冶炼说法不正确的是（ ） A．冶炼原料是铁矿石、焦炭、石灰石 B．炼铁中焦炭的作用是提供热量和还原剂 C．磁铁矿的成分是四氧化三铁 D．炼铁所得生铁含碳量是0.03%～2% 题组三 炼铁的相关计算 6.工业用焦炭还原100kg含Fe2O380%的赤铁矿，理论上可炼得铁的质量为多少？（请写出解题步骤） 7.2024年2月，李强总理在山西调研，参观太钢生产线、集控室和实验室，并察看手撕钢等产品展示。工业上采用生铁炼钢，可以从铁矿石中提炼生铁。若用含氧化铁80%的赤铁矿石炼铁（杂质不含铁元素），请回答下列问题： (1)钢和生铁在性能上有差异，原因是 。该赤铁矿石所含铁元素的质量分数为 。 (2)已知该赤铁矿石有100t，理论上可以炼出铁的质量是多少？ 题组四 实验探究铁生锈的条件 8．如图是探究铁锈蚀条件的装置。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧木塞，一周后观察。下列推断错误的是（ ） A．b管中铁钉不会锈蚀 B．L端与R端液面高度仍然保持一致 C．该实验说明铁锈蚀与水有关 D．若将a管中注满水会减慢铁的锈蚀 9．某同学为了探究生锈的条件，做了以下实验，一周后观察。下列说法错误的是（ ） A．①中甲、乙、丙三处中生锈的只有乙处 B．②中植物油的作用是隔绝空气 C．③中氯化钙的作用是作干燥剂 D．对比①②③实验可充分得出铁生锈的条件是与氧气、水同时接触 题组五　金属资源的保护 10.下列有关金属资源的利用与防护说法不正确的是 A．沙漠地区的铁制品比海边的铁制品锈蚀的快 B．用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可减缓钢铁的腐蚀 C．使用最多的金属材料是钢铁 D．废旧金属的回收利用，是保护金属资源的有效途径之一 11．文物出土后，暴露在空气中，其被氧化、锈蚀等过程会加速。可用作保护气以延缓氧化、锈蚀速度的是（ ） A．H2O B．O2 C．N2 D．CO2 【课后练习】 1．关于一氧化碳冶炼铁的反应中叙述不正确的是（ ） A．一氧化碳还原氧化铁的反应属于置换反应 B．氧化铁失去氧被还原，发生还原反应 C．一氧化碳得氧被氧化，发生氧化反应 D．氢气可以代替一氧化碳还原氧化铁中的铁，该反应属置换反应 2．下列有关工业炼铁的说法正确的是（ ） A．工业炼铁的主要设备是高炉 B．炼得的铁是银白色的纯净物 C．工业炼铁产生的废气对空气无害，可以直接排放 D．黄铁矿（主要成分FeS2）比赤铁矿（主要成分Fe2O3）更适合炼铁 3．如图为有关铁的化学性质的两个实验。下列说法正确的是 A．甲、乙实验中的水作用相同 B．甲、乙实验说明铁在不同条件下可与氧气反应 C．乙实验中ac对比说明铁的锈蚀与氧气有关 D．乙实验b中铁钉锈蚀最严重 4．赭石为一种中国传统药物，可“平肝潜阳，重镇降逆，凉血止血”，李时珍在《本草纲目》中对其有“赭，赤色也”、“苦、寒、无毒”的描述，根据上述性质，其主要成分可能为 A．Fe2O3 B．CuO C．KCl D．Fe3O4 5．炼铁工业中高炉煤气的一种新的处理过程如图所示，有关该过程的叙述错误的是 A．可减少CO2的排放 B．Fe3O4和CaO均可循环利用 C．H2、CO在过程①体现还原性 D．在反应中C、H、Fe、Ca的元素化合价都发生了变化 6．陕西博物馆珍藏了许多承载历史变迁的青铜文物，人们发现青铜器在含有Cl-的环境中易生成氯化亚铜(CuCl)，其随着环境条件的变化而发生锈蚀，锈层物质成分示意图如图所示。下列叙述错误的是 A．铜绿Cu2(OH)2CO3是由碳、氢、氧、铜四种元素组成的 B．生成Cu2(OH)3Cl的过程中反应物一定只有CuCl、H2O和O2 C．青铜器在锈蚀的过程中铜元素的化合价升高 D．在干燥、无氧的环境中有利于青铜器的保护 7．炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程如图所示：   请根据题图和所学知识判断下列说法错误的是（　　） A．生铁属于混合物 B．反应过程①是置换反应，②③属于化合反应 C．原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳 D．工业炼铁的设备是高炉 8．在探究“铁生锈的条件”实验中，某小组同学利用如图装置(装置气密性良好)进行创新实验。实验时，先向铁粉中滴入水，观察一段时间后，发现无明显现象；然后滴入NaCl溶液，几分钟后观察到注射器活塞向左移动。下列相关说法错误的是 A．活塞向左移动是因为铁生锈消耗氧气 B．若铁粉过量，注射器活塞最终停在约4mL处 C．此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与 D．对比现象可知加入氯化钠溶液能加快铁的锈蚀 9．工业上炼铁、炼钢及轧制钢材的主要流程如下图： 已知：生铁中含碳量为2%-4.3%，钢中含碳量为0.03%-2%。 （1）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是 。其中焦炭的作用是 。 （2）写出以磁铁矿为原料炼铁的化学方程式： 。 （3）向炼铁高炉通入的热空气和排出的高炉气体的主要成分中，有一种相同的气体，该气体的化学式为 。 （4）用化学方程式表示炼钢炉中通入纯氧的目的： 。 （5）将钢锭轧成钢板，体现了金属的 性。 10．我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”可用下图表示。 资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。 根据图文回答下列问题。 (1)常见的铁矿石有赤铁矿和 (写一种)。 (2)不断鼓入空气的目的是 。 (3)炼铁炉中生成铁的化学方程式为 (写一种)。 (4)撒入潮泥灰主要作用是 。不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 11．某同学发现自己眼镜框中铜制部位表面有绿色的铜锈，他联想到探究铁生锈条件的实验，决定采用控制变量法探究铜生锈的原因，请你一起探究。 【提出问题】 铜生锈的原因是什么？ 【查阅资料】 铜锈的主要成分是，俗称铜绿。 【猜想与假设】 (1)根据查阅的资料猜测：铜生锈是铜与空气中的氧气、水和 共同作用的结果。 【设计与实验】 他仿照探究铁生锈条件的实验，设计并进行了如下四个实验（说明：实验中用到的蒸馏水 均已煮沸过且铜丝已打磨干净）。 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 实验 现象 无明显现象 无明显现象 铜丝表面有绿色物质 无明显现象 无明显现象 【解释与结论】 (2)实验中使用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”，其目的是 。 (3)得出“铜生锈一定与CO2有关”的结论，依据的两个实验是 和 （填编号）。 (4)对比实验②和③，得出的结论是 。 (5)为验证猜想，应在实验⑤瓶中添加物质 。 (6)由上述实验可推知，铜生锈的条件是 。 【反思与应用】 (7)结合上述实验，你对保存铜制品的建议是 。 12．铁是人类历史上至今冶炼得最多的金属。高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气等。其生产原理如图所示。    (1)反应I属于 （填基本反应类型）反应：反应Ⅱ是 （填“放热”或“吸热”）反应。 (2)反应I和反应Ⅱ中焦炭的作用分别是提供热量和 。 (3)主要成分为氧化铁的矿石名称为 ，氧化铁与气体Y的反应的化学方程式为 ；反应Ⅳ是铁矿石中的脉石（SiO2）跟固体R在高温下反应，生成了炉渣（CaSiO3），反应的化学方程式为 。 (4)“铁水”的温度 （填“高于”或“低于”）液态铁的温度，实际生产过程中，通常将铁水进一步处理可得到钢材，这样做的好处是什么？ 。 13．某学习小组对铁锈蚀进行探究。 【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关? 【查阅资料】 ①氯化钙固体可作干燥剂 ②一定条件下，碳可加快铁的锈蚀，但碳本身不参加反应。 【设计与实验】 实验一：定性探究影响铁锈蚀的因素 取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，进行图1实验，现象如表。 试管 一周后现象 A 铁钉表面有一层铁锈 B 铁钉表面无明显变化 C 铁钉表面无明显变化 D 铁钉表面有较厚铁锈 (1)对比A、B、C试管中实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的 发生化学反应。 (2)对比A、D试管中实验现象， 说明铁锈蚀还与 有关。 (3)铁锈蚀后应及时除锈的原因是 。 实验二：定量探究影响铁锈蚀的因素 小组设计了图2装置，检查气密性，将5g铁粉和2g炭粉加入三颈烧瓶，t1时刻加入2mL饱和NaCl溶液后，再将一支装有5mL 稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。 (4)据图3，说明铁生锈 。 (填“吸热”或“放热”) (5)据图4，对比AB段和BC段说明 ，用化学反应方程式表示t3时刻压强突然变大的原因是 。 【反思与评价】 (6)与实验一对比，实验二铁锈蚀明显更快的原因是 。 14．全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。下面是对铁的腐蚀条件及铁锈组成的探究． 问题一：探究铁生锈的条件 课本实验中，铁生锈所需要时间较长，某实验小组设计如下改进实验。 （1）检查装置的气密性：连接好装置，关闭分液漏斗的活塞，将C导管接入到装有水的烧杯中，微热甲装置，说明气密性良好的现象是 。 （2）反应开始后，甲装置中反应现象是 ，MnO2的作用 。 （3）4分钟后观察：A处铁丝依然光亮，B处铁丝表面灰暗，D处铁丝依然光亮．该实验说明铁生锈主要与 和 有关。B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是 。 问题二：测定铁锈的组成 铁锈的成分主要为Fe2O3•H2O，还含有少量的FeCO3．某兴趣小组设计如图装置测定锈铁钉的组成．取一高度腐蚀的干燥铁钉（含有少量铁），称其质量为20.08g，在N2氛围中，充分加热到质量不再减少．该过程中仅考虑发生：，，且不需要考虑装置中空气对本实验的影响．（碱石灰成分：CaO和NaOH固体混合物．物质的相对分子质量：Fe2O3•H2O178，FeCO3116） （1）若反应前后称得C装置总质量分别为100.00g和102.24g，则反应生成的CO2和水蒸气的总质量为 g，D装置中碱石灰的作用是 。 （2）仅有上述实验数据，无法计算组成，若在B、C之间增加一套装置即可，则装置名称和药品为 、 。 （3）经过改进后，测得m（H2O）=1.80g，m（CO2）=0.44g，请计算锈铁钉的组成． ①锈铁钉中Fe2O3•H2O的质量= g。 ②锈铁钉中FeCO3的质量= g。 ③锈铁钉中单质铁的质量分数= 。 （4）将20.08g该锈铁钉溶于足量的稀硫酸，充分反应后，产生的气体中是否有H2？ （填“有”或“无”），请通过计算说明 。（假设铁在H2SO4和Fe2(SO4)3，混合溶液中先发生的反应为：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，Fe2(SO4)3的相对分子质量为400） 【题组精炼】 题组一　金属矿物 1.根据矿石的主要成分分析，下列矿石中，最适合炼铁的是 A．磁铁矿（主要成分） B．黄铁矿（主要成分） C．菱铁矿（主要成分） D．赤铜矿（主要成分） 【答案】A 【详解】赤铜矿中不含铁元素，根据质量守恒定律，不能冶炼出铁；黄铁矿的产物中含有污染性物质二氧化硫，会污染空气；磁铁矿和菱铁矿中均含有铁元素，且产物不污染环境，但菱铁矿中铁的含量较低，则磁铁矿最适合炼铁，故选A。 2．“祝融号”火星车探测发现火星地表被赤铁矿覆盖而呈橘红色，赤铁矿主要成分是（ ） A．Fe3O4 B．Fe2O3 C．FeO D．FeCO3 【答案】B 【解析】A、磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，化学式为 ，故选项错误； B、赤铁矿的主要成分是氧化铁，化学式为，故选项正确； C、方铁矿的主要成分是氧化亚铁，其化学式为，故选项错误； D、菱铁矿的主要成分是碳酸亚铁，其化学式为，故选项错误。 故选B。 题组二　铁的冶炼 3.炼铁的过程是 A．含铁的化合物在高温下分解而得到铁 B．含有铁的化合物与碳发生置换反应 C．在高温下用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来 D．在高温作用下一氧化碳从铁的化合物中将铁氧化出来 【答案】C 【详解】A、炼铁的过程是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，含铁的化合物没有发生分解反应，不符合题意； B、置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，炼铁的过程是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的反应物均是化合物，不属于置换反应，不符合题意； C、炼铁的过程是在高温下用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来，符合题意； D、炼铁的过程是在高温下用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来，不是氧化出来，不符合题意。 故选C。 4.．如图为《天工开物》中描绘我国古代炼铁的场景。下列说法错误的是（ ） A．铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素 B．焦炭只起提供热量的作用 C．炼铁中的原理可为 D．炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分 【答案】B 【解析】A、地壳含量较多的元素（前四种）按含量从高到低的排序为：氧、硅、铝、铁，铁是地壳中含量仅次于铝的金属元素，故选项说法正确； B、碳与氧气反应生成二氧化碳，放出热量；二氧化碳与焦炭高温下反应生成一氧化碳；因此工业炼铁中焦炭除了起到提供热量的作用，还可将二氧化碳还原为一氧化碳，为反应提供还原剂，故选项说法错误； C、炼铁的原理可以是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：，故选项说法正确； D、炼铁中风箱鼓入空气与投料逆行是为了增大反应物的接触面积，反应更加充分，故选项说法正确。 故选B。 5.铁是年产量最高的金属，而且应用广泛，下列有关金属铁冶炼说法不正确的是（ ） A．冶炼原料是铁矿石、焦炭、石灰石 B．炼铁中焦炭的作用是提供热量和还原剂 C．磁铁矿的成分是四氧化三铁 D．炼铁所得生铁含碳量是0.03%～2% 【答案】D 【解析】A、冶炼原料是铁矿石、焦炭（提供热量和一氧化碳）、石灰石（将矿石中的二氧化硅转化为炉渣），不符合题意； B、炼铁中，焦炭燃烧生成二氧化碳，放出热量，提供热量，同时二氧化碳与焦炭在高温下反应生成一氧化碳，提供还原剂，不符合题意； C、磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，不符合题意； D、生铁的含碳量为：2%-4.3%，符合题意。 故选D。 题组三 炼铁的相关计算 6.工业用焦炭还原100kg含Fe2O380%的赤铁矿，理论上可炼得铁的质量为多少？（请写出解题步骤） 【答案】解：设理论上可炼得铁的质量为x 答：理论上可炼得铁的质量为56kg。 7.2024年2月，李强总理在山西调研，参观太钢生产线、集控室和实验室，并察看手撕钢等产品展示。工业上采用生铁炼钢，可以从铁矿石中提炼生铁。若用含氧化铁80%的赤铁矿石炼铁（杂质不含铁元素），请回答下列问题： (1)钢和生铁在性能上有差异，原因是 。该赤铁矿石所含铁元素的质量分数为 。 (2)已知该赤铁矿石有100t，理论上可以炼出铁的质量是多少？ 【答案】(1) 含碳量不同 56% (2)解法一：设理论上可以炼出铁的质量为x， x=56t。   答：理论上可以炼出铁的质量是56t。 解法二：根据化学方程式可知，在反应过程中，氧化铁中的铁元素全部转化为单质铁。 该赤铁矿石所含铁元素的质量分数为=， 100t该赤铁矿石所含铁元素的质量=100t×56%=56t。 答：理论上可以炼出铁的质量是56t。 【详解】（1）含碳量在2%～4.3%之间的属于生铁，含碳量在0.03%～2%之间的属于钢，钢和生铁在性能上有差异，原因是含碳量不同； 该赤铁矿石所含铁元素的质量分数=； （2）见答案。 题组四 实验探究铁生锈的条件 8．如图是探究铁锈蚀条件的装置。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧木塞，一周后观察。下列推断错误的是（ ） A．b管中铁钉不会锈蚀 B．L端与R端液面高度仍然保持一致 C．该实验说明铁锈蚀与水有关 D．若将a管中注满水会减慢铁的锈蚀 【答案】B 【解析】铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触，a中的铁钉与氧气和水充分接触，容易生锈；b中的铁钉没有与水充分接触，不容易生锈。 A、b管中缺少水，铁钉不会锈蚀，故A选项正确； B、因为a中的氧气减少，压强也减小，从而导致L端比R端液面高，故B选项错误； C、a试管中铁钉生锈，b试管中铁钉没有生锈，说明铁锈蚀与空气、水有关，故C选项正确； D、氧气不易溶于水，所以将a管中注满水会使铁不能与氧气充分接触，从而减慢铁的锈蚀。 故选B。 9．某同学为了探究生锈的条件，做了以下实验，一周后观察。下列说法错误的是（ ） A．①中甲、乙、丙三处中生锈的只有乙处 B．②中植物油的作用是隔绝空气 C．③中氯化钙的作用是作干燥剂 D．对比①②③实验可充分得出铁生锈的条件是与氧气、水同时接触 【答案】A 【解析】A、铁和氧气、水同时接触时会生锈，则①中三处均会生锈，但乙处生锈更严重，说法错误； B、②中植物油的作用是隔绝空气，使铁钉只和水接触，说法正确； C、③中氯化钙的作用是作干燥剂，使铁钉只和氧气接触，说法正确； D、①中铁和水、氧气共同接触，铁会生锈，②③铁均不生锈，对比①②③实验可充分得出铁生锈的条件是与氧气、水同时接触，说法正确； 故选：A。 题组五　金属资源的保护 10.下列有关金属资源的利用与防护说法不正确的是 A．沙漠地区的铁制品比海边的铁制品锈蚀的快 B．用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可减缓钢铁的腐蚀 C．使用最多的金属材料是钢铁 D．废旧金属的回收利用，是保护金属资源的有效途径之一 【答案】A 【详解】A、铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，沙漠地区缺少水分，海边铁制品能与氧气和水接触，且氯化钠能加速铁的锈蚀，故沙漠地区的铁制品比海边的铁制品锈蚀的慢，选项说法错误，符合题意； B、用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可隔绝氧气和水，减缓钢铁的腐蚀，选项说法正确，不符合题意； C、现阶段用使用最多的金属材料是钢铁，选项说法正确，不符合题意； D、保护金属资源的有效途径有：防止金属锈蚀、废旧金属的回收利用、寻找金属替代品、有计划、合理地开采矿物等，选项说法正确，不符合题意。 11．文物出土后，暴露在空气中，其被氧化、锈蚀等过程会加速。可用作保护气以延缓氧化、锈蚀速度的是（ ） A．H2O B．O2 C．N2 D．CO2 【答案】C 【解析】铁生锈的条件是与氧气和水同时接触；铜生锈的条件是与氧气、水和二氧化碳同时接触；氮气化学性质稳定，可作保护气，该气体的化学式为N2。 故选C。 【课后练习】 1．关于一氧化碳冶炼铁的反应中叙述不正确的是（ ） A．一氧化碳还原氧化铁的反应属于置换反应 B．氧化铁失去氧被还原，发生还原反应 C．一氧化碳得氧被氧化，发生氧化反应 D．氢气可以代替一氧化碳还原氧化铁中的铁，该反应属置换反应 【答案】A 【解析】A、置换反应是一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应，故该反应不是置换反应，故叙述错误； B、氧化铁反应后生成铁，失去氧，作氧化剂，被还原，发生还原反应，故叙述正确； C、一氧化碳在化学反应中得到氧生成二氧化碳，作还原剂，被氧化，发生氧化反应，故叙述正确； D、氢气具有还原性可以来代替 CO 还原氧化铁中的铁，反应的化学方程式为：，该反应属于置换反应，故叙述正确。 故选A。 2．下列有关工业炼铁的说法正确的是（ ） A．工业炼铁的主要设备是高炉 B．炼得的铁是银白色的纯净物 C．工业炼铁产生的废气对空气无害，可以直接排放 D．黄铁矿（主要成分FeS2）比赤铁矿（主要成分Fe2O3）更适合炼铁 【答案】A 【解析】A、工业炼铁是在高炉中进行的，故A说法正确； B、在炼铁的过程加入了较多的物质，所以在炼出的铁中含有其他杂质，例如碳，所以不能得到银白色的纯净物，故B说错误； C、炼铁的过程产生的高炉气中含有较多的一氧化碳，而一氧化碳有毒直接排放到空气中会引起空气的污染，故C说法错误； D、黄铁矿（主要成分是FeS2）中含有硫元素，在炼制过程中会产生二氧化硫，所以必须添加除硫设备，增加了成本，所以赤铁矿（主要成分Fe2O3）更适合炼铁，故D说法错误。 故选：A。 3．如图为有关铁的化学性质的两个实验。下列说法正确的是 A．甲、乙实验中的水作用相同 B．甲、乙实验说明铁在不同条件下可与氧气反应 C．乙实验中ac对比说明铁的锈蚀与氧气有关 D．乙实验b中铁钉锈蚀最严重 【答案】B 【详解】A、甲实验中的水作用是防止溅落的熔化物炸裂瓶底；乙实验中的水作用是证明铁的锈蚀与水有关。所以甲、乙实验中的水作用不同。A不正确； B、甲实验说明铁在纯氧中燃烧生成四氧化三铁；乙实验说明铁的锈蚀与氧气和水有关。所以甲、乙实验说明铁在不同条件下可与氧气反应。B正确； C、乙实验中a试管内铁钉与水和氧气充分接触，c试管内铁钉只能与干燥的氧气接触，a试管内铁钉生锈，c试管内铁钉没有生锈。所以乙实验中ac对比说明铁的锈蚀与水有关。C不正确； D、乙实验中a试管内铁钉与水和氧气充分接触，b试管内铁钉只与水接触，c试管内铁钉只能与干燥的氧气接触，所以a试管内铁钉生锈，b、c试管内铁钉没有生锈。即乙实验a中铁钉锈蚀最严重。D不正确。 综上所述：选择B。 4．赭石为一种中国传统药物，可“平肝潜阳，重镇降逆，凉血止血”，李时珍在《本草纲目》中对其有“赭，赤色也”、“苦、寒、无毒”的描述，根据上述性质，其主要成分可能为 A．Fe2O3 B．CuO C．KCl D．Fe3O4 【答案】A 【分析】赭，赤色也，说明赭石主要成分是红色。 【详解】A、氧化铁是红色固体，符合题意； B、氧化铜是黑色固体，不符合题意； C、氯化钾是白色固体，不符合题意； D、四氧化三铁是黑色固体，不符合题意。 故选A。 5．炼铁工业中高炉煤气的一种新的处理过程如图所示，有关该过程的叙述错误的是 A．可减少CO2的排放 B．Fe3O4和CaO均可循环利用 C．H2、CO在过程①体现还原性 D．在反应中C、H、Fe、Ca的元素化合价都发生了变化 【答案】D 【详解】A、该反应中消耗二氧化碳，将二氧化碳转化为CO，故可减少二氧化碳的排放，故A正确， B、由图可知，四氧化三铁和铁之间相互转化，氧化钙和碳酸钙之间相互转化，故Fe3O4和CaO均可循环利用，故B正确； C、过程①氢气得氧变成水，一氧化碳得氧变成二氧化碳，H2、CO均体现还原性，故C正确； D、在该反应中，一氧化碳和二氧化碳相互转化，碳化合价发生变化；氢气转化为水，氢元素的化合价也发生变化；四氧化三铁和铁之间相互转化，铁元素的化合价也发生变化，碳酸钙和氧化钙中钙元素的化合价均为+2价，则钙元素的化合价不变，故D错误； 故选D。 6．陕西博物馆珍藏了许多承载历史变迁的青铜文物，人们发现青铜器在含有Cl-的环境中易生成氯化亚铜(CuCl)，其随着环境条件的变化而发生锈蚀，锈层物质成分示意图如图所示。下列叙述错误的是    A．铜绿Cu2(OH)2CO3是由碳、氢、氧、铜四种元素组成的 B．生成Cu2(OH)3Cl的过程中反应物一定只有CuCl、H2O和O2 C．青铜器在锈蚀的过程中铜元素的化合价升高 D．在干燥、无氧的环境中有利于青铜器的保护 【答案】B 【详解】A、由铜绿的化学式可知，铜绿中含有碳、氢、氧、铜四种元素，故A正确，不符合题意： B、生成Cu2(OH)3Cl的过程中反应物一定只有CuCl、H2O和O2，根据元素守恒也有可能有氧化亚铜，故B错误，符合题意； C、青铜器在锈蚀的过程中，由CuCl中的＋1价变为Cu2（OH）2CO3、Cu2（OH）3Cl中的＋2价，铜元素的化合价升高，故C正确，不符合题意； D、青铜器生锈与水和氧气有关，故在干燥、无氧的环境中有利于青铜器的保护，故D正确，不符合题意。 故选：B。 7．炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁，主要反应过程如图所示：   请根据题图和所学知识判断下列说法错误的是（　　） A．生铁属于混合物 B．反应过程①是置换反应，②③属于化合反应 C．原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳 D．工业炼铁的设备是高炉 【答案】B 【详解】A、生铁是铁和碳的合金，属于混合物，不符合题意； B、①焦炭为单质碳，在高温条件下与空气中氧气反应生成二氧化碳；化学方程式为：；②二氧化碳在高温条件下，与焦炭继续发生化合反应生成具有还原性的气体一氧化碳；化学方程式为：；③一氧化碳在高温条件下，与赤铁矿石中的氧化铁发生氧化还原反应，生成铁和二氧化碳；化学方程式为：。故反应过程①②③中，属于化合反应的有①②，③既不是置换反应，也不是化合反应，符合题意； C、焦炭为单质碳，在高温条件下与空气中氧气反应生成二氧化碳，放出大量的热，原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳，不符合题意； D、工业炼铁的设备是高炉，不符合题意。故选B。 8．在探究“铁生锈的条件”实验中，某小组同学利用如图装置(装置气密性良好)进行创新实验。实验时，先向铁粉中滴入水，观察一段时间后，发现无明显现象；然后滴入NaCl溶液，几分钟后观察到注射器活塞向左移动。下列相关说法错误的是 A．活塞向左移动是因为铁生锈消耗氧气 B．若铁粉过量，注射器活塞最终停在约4mL处 C．此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与 D．对比现象可知加入氯化钠溶液能加快铁的锈蚀 【答案】C 【详解】A、铁锈蚀会消耗空气中的氧气，装置内气压减小，注射器活塞向左移动，故A说法正确； B、铁锈蚀会消耗空气中的氧气，装置内气压减小，注射器活塞向左移动，氧气约占空气体积的五分之一，若铁粉过量，消耗氧气的体积为（20mL+10mL）×=6mL，故注射器活塞最终停在约10mL-6mL=4mL处，故B说法正确； C、由题意可知：实验开始滴加氯化钠溶液前，无明显现象，说明反应缓慢，滴加氯化钠溶液后，发现注射器活塞向左移动，说明反应速率加快，所以使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀，不能推断出铁的锈蚀需要水的参与，故C说法错误； D、由题意可知：实验开始滴加氯化钠溶液前，无明显现象，说明反应缓慢，滴加氯化钠溶液后，发现注射器活塞向左移动，说明反应速率加快，所以使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀，故D说法正确； 故选：C。 9．工业上炼铁、炼钢及轧制钢材的主要流程如下图： 已知：生铁中含碳量为2%-4.3%，钢中含碳量为0.03%-2%。 （1）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是 。其中焦炭的作用是 。 （2）写出以磁铁矿为原料炼铁的化学方程式： 。 （3）向炼铁高炉通入的热空气和排出的高炉气体的主要成分中，有一种相同的气体，该气体的化学式为 。 （4）用化学方程式表示炼钢炉中通入纯氧的目的： 。 （5）将钢锭轧成钢板，体现了金属的 性。 【答案】 增大反应物接触面积，加快反应速率 提供热量，生成还原剂一氧化碳 N2 延展 【解析】（1）炼铁的固体原料需经过粉碎，其目的是增大反应物接触面积，加快反应速率。其中焦炭的作用是和氧气反应生成二氧化碳放出大量热，提供反应所需的高温，并和二氧化碳反应生成还原剂一氧化碳。 （2）磁铁矿主要成分为四氧化三铁；一氧化碳在高温下和四氧化三铁反应生成二氧化碳和铁，。 （3）空气中氮气的体积分数约为78%，氮气化学性质稳定不容易参加化学反应；向炼铁高炉通入的热空气和排出的高炉气体的主要成分中，有一种相同的气体，该气体为氮气N2。 （4）炼钢炉中通入纯氧的目的是和生铁中碳反应，降低合金的含碳量，碳和氧气在点燃的条件下生成二氧化碳：。 （5）将钢锭轧成钢板，体现了金属良好的延展性。 10．我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”可用下图表示。 资料：①潮泥灰主要成分是石灰石。②铁的熔点是1535℃。 根据图文回答下列问题。 (1)常见的铁矿石有赤铁矿和 (写一种)。 (2)不断鼓入空气的目的是 。 (3)炼铁炉中生成铁的化学方程式为 (写一种)。 (4)撒入潮泥灰主要作用是 。不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 【答案】(1)磁铁矿（合理即可） (2)使碳充分燃烧，提高炉温 (3)(或) (4) 将铁矿石中的二氧化硅转化为炉渣而除去 碳/C 【解析】（1）常见的铁矿石有赤铁矿和磁铁矿或菱铁矿(合理即可) （2）不断鼓入空气的目的是使碳与氧气充分燃烧，放热，提高炉温 （3）高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：；或高温条件下四氧化三铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：。 （4）撒入潮泥灰主要作用是将铁矿石中的二氧化硅转化为炉渣而除去，生铁和钢的区别是含碳量不同，不断翻炒液态生铁，使生铁中碳与氧气接触反应生成二氧化碳，降低碳元素的含量。 11．某同学发现自己眼镜框中铜制部位表面有绿色的铜锈，他联想到探究铁生锈条件的实验，决定采用控制变量法探究铜生锈的原因，请你一起探究。 【提出问题】 铜生锈的原因是什么？ 【查阅资料】 铜锈的主要成分是，俗称铜绿。 【猜想与假设】 (1)根据查阅的资料猜测：铜生锈是铜与空气中的氧气、水和 共同作用的结果。 【设计与实验】 他仿照探究铁生锈条件的实验，设计并进行了如下四个实验（说明：实验中用到的蒸馏水 均已煮沸过且铜丝已打磨干净）。 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 实验 现象 无明显现象 无明显现象 铜丝表面有绿色物质 无明显现象 无明显现象 【解释与结论】 (2)实验中使用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”，其目的是 。 (3)得出“铜生锈一定与CO2有关”的结论，依据的两个实验是 和 （填编号）。 (4)对比实验②和③，得出的结论是 。 (5)为验证猜想，应在实验⑤瓶中添加物质 。 (6)由上述实验可推知，铜生锈的条件是 。 【反思与应用】 (7)结合上述实验，你对保存铜制品的建议是 。 【答案】(1)二氧化碳/CO2 (2)除去水中溶解的氧气 (3) ① ③ (4)铜生锈需要氧气 (5)氧气和二氧化碳 (6)铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果 (7)保持铜表面干燥洁净（合理即可） 【详解】（1）铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3，含有铜元素、碳元素、氧元素和氢元素，根据质量守恒定律，化学变化前后元素的种类不变，则反应物中含有铜元素、碳元素、氧元素和氢元素，空气中的O2和H2O中含有氧元氧元素和氢元素，空气中能提供碳元素的时二氧化碳，所以铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果； （2）气体的溶解度随温度的升高而减小，实验中使用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”，其目的是除去水中溶解的氧气； （3）“铜生锈一定与CO2有关”则实验控制的因素是二氧化碳，实验①中铜只与氧气和水接触不生锈，实验③铜与氧气、水和二氧化碳同时接触生锈，所以对比实验①和③，得出“铜生锈一定与CO2有关”的结论； （4）实验②铜只与水和二氧化碳接触不生锈，实验③铜与氧气、水和二氧化碳同时接触生锈，对比实验②和③，得出结论“铜生锈需要氧气”； （5）对比实验①和③，得出“铜生锈需二氧化碳”的结论，对比实验②和③，得出结论“铜生锈需要氧气”，则还需探究的影响因素是水，所以实验⑤瓶中添加的物质是氧气和二氧化碳； （6）对比实验①和③，得出“铜生锈需二氧化碳”的结论，对比实验②和③，得出结论“铜生锈需要氧气”，对比实验③和⑤，地出“铜生锈需水”的结论，所以由上述实验可推知，铜生锈的条件是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果； （7）铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果，防锈的措施是隔绝铜氧气、水和二氧化碳，故铜制品保存时保持其表面干燥洁净。 12．铁是人类历史上至今冶炼得最多的金属。高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气等。其生产原理如图所示。    (1)反应I属于 （填基本反应类型）反应：反应Ⅱ是 （填“放热”或“吸热”）反应。 (2)反应I和反应Ⅱ中焦炭的作用分别是提供热量和 。 (3)主要成分为氧化铁的矿石名称为 ，氧化铁与气体Y的反应的化学方程式为 ；反应Ⅳ是铁矿石中的脉石（SiO2）跟固体R在高温下反应，生成了炉渣（CaSiO3），反应的化学方程式为 。 (4)“铁水”的温度 （填“高于”或“低于”）液态铁的温度，实际生产过程中，通常将铁水进一步处理可得到钢材，这样做的好处是什么？ 。 【答案】(1) 化合 吸热 (2)生成还原剂一氧化碳 (3) 赤铁矿 (4) 低于 炼钢过程中要将生铁再熔化，这样做可以避免消耗能源 【详解】（1）反应I是碳和氧气反应生成二氧化碳，是多变一的反应，是化合反应。反应Ⅱ是二氧化碳和碳高温下反应生成一氧化碳，该反应是常见的吸热反应。 （2）反应Ⅱ中，焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳用于还原金属氧化物，所以焦炭的作用是生成还原剂一氧化碳。 （3）主要成分为氧化铁的矿石名称为赤铁矿。根据上述分析Y是生成的CO，氧化铁和一氧化碳在高温下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为。 反应Ⅳ的反应物是SiO2与石灰石高温分解生成的氧化钙（R）反应，生成CaSiO3，则反应的化学方程式为。 （4）“铁水”冷却后是生铁，是铁合金，合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低。所以“铁水”的温度低于液态铁的温度。生铁进一步处理得到钢需要先把生铁熔化，直接使用铁水可以减少熔化的过程，减少能源的消耗。所以这样做的好处是炼钢过程中要将生铁再熔化，这样做可以避免消耗能源。 13．某学习小组对铁锈蚀进行探究。 【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关? 【查阅资料】 ①氯化钙固体可作干燥剂 ②一定条件下，碳可加快铁的锈蚀，但碳本身不参加反应。 【设计与实验】 实验一：定性探究影响铁锈蚀的因素 取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，进行图1实验，现象如表。 试管 一周后现象 A 铁钉表面有一层铁锈 B 铁钉表面无明显变化 C 铁钉表面无明显变化 D 铁钉表面有较厚铁锈 (1)对比A、B、C试管中实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的 发生化学反应。 (2)对比A、D试管中实验现象， 说明铁锈蚀还与 有关。 (3)铁锈蚀后应及时除锈的原因是 。 实验二：定量探究影响铁锈蚀的因素 小组设计了图2装置，检查气密性，将5g铁粉和2g炭粉加入三颈烧瓶，t1时刻加入2mL饱和NaCl溶液后，再将一支装有5mL 稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。 (4)据图3，说明铁生锈 。 (填“吸热”或“放热”) (5)据图4，对比AB段和BC段说明 ，用化学反应方程式表示t3时刻压强突然变大的原因是 。 【反思与评价】 (6)与实验一对比，实验二铁锈蚀明显更快的原因是 。 【答案】(1)氧气和水蒸气 (2)氯化钠 (3)铁锈疏松多孔，不能阻碍里层的铁继续与氧气和水蒸气反应，会使铁完全锈蚀 (4)放热 (5) NaCl溶液可加快铁锈蚀速率 (6)实验二使用了铁粉和加入碳粉 【解析】（1）A试管中有水，还与氧气接触，铁钉表面有一层铁锈；B试管中有水，不与氧气接触，铁钉表面无明显变化；C 试管中无水，有包有氯化钙的棉花，铁钉表面无明显变化，对比可知，铁锈蚀主要是与空气中的水、氧气发生反应； （2） D 试管中比A试管多添加了饱和氯化钠溶液，A铁钉表面有一层铁锈，D铁钉表面有较厚铁锈，说明铁锈蚀还与氯化钠有关； （3）铁锈的主要成分是氧化铁，铁锈蚀后应及时除锈的原因是铁锈疏松多孔，能吸附空气中的氧气和水，会加快铁的锈蚀； （4）据图 3，温度呈上升趋势，说明铁锈蚀的过程中放热； （5）据图 4，AB 段只有铁粉与碳粉，BC 段加入了饱和氯化钠溶液，说明NaCl会加快铁的锈蚀；t3 时刻后压强突然变大的原因是铁锈蚀消耗氧气，三颈烧瓶内压强减小，注射器内盐酸被吸入烧瓶，铁与盐酸反应生成氢气和氯化亚铁，化学方程式为； （6）铁粉比铁钉表面积大，反应速率快，且实验二还加入了碳粉，故与实验一对比，实验二铁锈蚀明显更快的原因是使用了铁粉和加入碳粉。 14．全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。下面是对铁的腐蚀条件及铁锈组成的探究． 问题一：探究铁生锈的条件 课本实验中，铁生锈所需要时间较长，某实验小组设计如下改进实验。 （1）检查装置的气密性：连接好装置，关闭分液漏斗的活塞，将C导管接入到装有水的烧杯中，微热甲装置，说明气密性良好的现象是 。 （2）反应开始后，甲装置中反应现象是 ，MnO2的作用 。 （3）4分钟后观察：A处铁丝依然光亮，B处铁丝表面灰暗，D处铁丝依然光亮．该实验说明铁生锈主要与 和 有关。B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是 。 问题二：测定铁锈的组成 铁锈的成分主要为Fe2O3•H2O，还含有少量的FeCO3．某兴趣小组设计如图装置测定锈铁钉的组成．取一高度腐蚀的干燥铁钉（含有少量铁），称其质量为20.08g，在N2氛围中，充分加热到质量不再减少．该过程中仅考虑发生：，，且不需要考虑装置中空气对本实验的影响．（碱石灰成分：CaO和NaOH固体混合物．物质的相对分子质量：Fe2O3•H2O178，FeCO3116） （1）若反应前后称得C装置总质量分别为100.00g和102.24g，则反应生成的CO2和水蒸气的总质量为 g，D装置中碱石灰的作用是 。 （2）仅有上述实验数据，无法计算组成，若在B、C之间增加一套装置即可，则装置名称和药品为 、 。 （3）经过改进后，测得m（H2O）=1.80g，m（CO2）=0.44g，请计算锈铁钉的组成． ①锈铁钉中Fe2O3•H2O的质量= g。 ②锈铁钉中FeCO3的质量= g。 ③锈铁钉中单质铁的质量分数= 。 （4）将20.08g该锈铁钉溶于足量的稀硫酸，充分反应后，产生的气体中是否有H2？ （填“有”或“无”），请通过计算说明 。（假设铁在H2SO4和Fe2(SO4)3，混合溶液中先发生的反应为：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，Fe2(SO4)3的相对分子质量为400） 【答案】 C导管口有气泡 产生大量气泡 催化剂 水 氧气 氧气的浓度 2.24 防止空气中的二氧化碳和水进入装置C中 洗气瓶 浓硫酸 17.8 1.16 5.6% 无 解：设铁钉与硫酸反应生成硫酸铁的质量为x，与硫酸铁反应的金属铁的质量为y， Fe2O3的质量： Fe的质量为 1.12g 设三氧化二铁与稀硫酸反应生成硫酸铁的质量为x    x=40g y=5.6g 5.6g＞1.12g，故铁的量少，不能和酸反应放出氢气 【解析】问题一：（1）检查装置的气密性，将C导管接入装有水的烧杯中，微热甲装置，装置内的气体受热膨胀，会从导管口逸出，故说明气密性良好的现象是：C导管口有气泡； （2）反应开始后，过氧化氢分解产生大量氧气，故反应现象是：产生大量气泡； 在该反应中，二氧化锰是催化剂，故MnO2的作用是催化剂； （3）A处铁丝只与氧气接触，依然光亮，B处铁丝与氧气和水接触，表面灰暗，故实验现象说明铁生锈主要与水和氧气有关； B处铁丝与氧气和水接触，表面灰暗，D处铁丝与空气和水接触，依然光亮，实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是氧气的浓度，氧气浓度越大，铁生锈速度越快； 问题二：（1）根据质量守恒定律，反应生成的CO2和水蒸气的总质量为102.24g-100.00g=2.24g；D装置中碱石灰的作用是吸收空气中的二氧化碳和水，防止空气中的二氧化碳和水进入装置C中，影响实验结果； （2）仅有上述实验数据，只能得到生成二氧化碳和水的总质量，无法计算组成，可在B、C之间增加洗气瓶、里面盛放浓硫酸，浓硫酸具有吸水性，可以吸收水蒸气，通过浓硫酸质量的变化，测定生成水的质量，然后根据水的质量得出Fe2O3•H2O的质量，再根据C装置的质量变化，得出生成二氧化碳的质量，继而得出FeCO3的质量，故填：洗气瓶、浓硫酸； （3）经过改进后，测得m（H2O）=1.80g，m（CO2）=0.44g， ①设锈铁钉中Fe2O3•H2O的质量为x    x=17.8g ②设锈铁钉中FeCO3的质量为y    y=1.16g ③锈铁钉中单质铁的质量为：20.08g-17.8g-1.16g=1.12g 铁的质量分数为； （4）将20.08g该锈铁钉溶于足量的稀硫酸，充分反应后，产生的气体中没有H2． 计算过程： 设铁钉与硫酸反应生成硫酸铁的质量为x，与硫酸铁反应的金属铁的质量为y， Fe2O3的质量： Fe的质量为 1.12g 设三氧化二铁与稀硫酸反应生成硫酸铁的质量为x    x=40g y=5.6g 5.6g＞1.12g，故铁的量少，不能和酸反应放出氢气，故填：无。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$