4.3 金属材料的锈蚀与防护（题型专练）化学新教材鲁教版五四学制九年级全一册

第三节 金属材料的锈蚀与防护 （题型突破·举一反三） 题型01 探究铁生锈的条件 题型02 金属的防锈措施 题型03 金属资源现状及废旧金属的回收 题型04 锈蚀的两面性 ▌题型01 探究铁生锈的条件 1.影响钢铁锈蚀的实验探究 编号 实验条件 实验现象 ① 铁钉放在干燥的试管中，密封管口（干燥空气） 铁钉无明显变化，不生锈 ② 铁钉全部浸没在煮沸过的蒸馏水中，密封管口（只有水） 铁钉无明显变化，不生锈 ③ 铁钉一半浸入蒸馏水中，试管敞口放置（空气 + 水） 铁钉浸入水中的部分和水面交界处出现明显棕黄色锈斑，水面交界处锈蚀最严重 ④ 铁钉一半浸入食盐水中，试管敞口放置（空气+水+盐） 水面交界处快速出现锈斑，锈蚀速度比实验③更快，锈斑更多更明显 ⑤ 用食醋浸湿的铁钉放在干燥试管中，敞口放置（空气+酸） 铁钉表面快速出现锈斑，锈蚀严重，铁钉表面逐渐变粗糙 2.铁与铝锈蚀的对比 同为活泼金属，二者抗腐蚀性能差异巨大，原因是氧化膜的结构差异，而非金属活动性强弱。 对比 铁 铝 金属活动性 排在铝之后，活动性较弱 排在铁之前，活动性较强 常温氧化反应 常温下干燥空气中反应极慢 常温下迅速反应：4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ 锈蚀产物 主要为 Fe₂O₃（含结晶水） 致密 Al₂O₃薄膜 产物结构 疏松多孔，缝隙多，无法隔绝反应物 致密连续，硬度高，完整均匀覆盖金属表面 保护效果 无保护作用，反而加速内部锈蚀 保护效果极强，隔绝氧气和水，阻止内部继续反应 应用场景 需额外做防护处理，多用于结构件、工具等 无需额外防护，多用于门窗、包装、耐腐蚀器材 【典例1】（25-26九年级上·山东烟台·期末）关于以下实验现象的分析，正确的是 A．对比①②可以探究接触水是否是铁生锈的条件之一 B．上述实验可以得出铁生锈的条件是与空气及水接触 C．对比①③可以探究接触空气是否是铁生锈的条件之一 D．一周过后，②中铁钉产生的铁锈最多 【答案】B 【分析】首先明确三组实验的控制条件：①中铁钉同时接触空气和水；②中植物油隔绝空气，铁钉仅接触水；③中干燥剂吸收水蒸气，铁钉仅接触空气。铁生锈的必要条件是同时与空气（氧气）和水接触。 【详解】A.①②的变量为是否接触空气，探究的是空气对铁生锈的影响，无法探究水的作用，错误。 B.①②对比可得出铁生锈需要接触空气，①③对比可得出铁生锈需要接触水，因此能推出铁生锈的条件是与空气及水同时接触，正确。 C.①③的变量为是否接触水，探究的是水对铁生锈的影响，无法探究空气的作用，错误。 D.②中缺少空气，铁钉几乎不生锈，①中铁钉同时接触空气和水，产生的铁锈最多，错误。 【变式1-1】下列说法不正确的是 A．实验3中铁钉锈蚀的速率最快 B．铁生锈与氧气和水蒸气有关 C．设计实验2和3来探究温度对铁钉生锈速率的影响 D．对比实验1和3可知氯化钠溶液能加快铁生锈的速率 【答案】C 【详解】A.由图像可知，相同时间内实验3的氧气体积分数减小幅度最大，说明铁钉锈蚀速率最快，说法正确。 B.铁生锈的原理就是铁与氧气、水蒸气共同作用的结果，该说法符合化学原理，说法正确。 C.探究温度对铁钉生锈速率的影响时，需要保证除温度外，其他条件完全一致。实验2是蒸馏水，实验3是氯化钠溶液，存在温度、溶液种类两个变量，不符合控制变量法要求，无法探究温度的影响，说法错误。 D.实验1和实验3温度相同，只有溶液种类不同，对比可知氯化钠溶液条件下氧气消耗更快，说明氯化钠溶液能加快铁生锈的速率，说法正确。 【变式1-2】某同学用如图装置探究铁钉生锈的条件。关于该实验的分析不正确的是 A．植物油的作用是隔绝水 B．可用CaO做干燥剂 C．一段时间后，装置中的红墨水左高右低 D．a、b装置的对比说明铁钉生锈的条件之一是需要氧气 【答案】D 【分析】铁生锈的条件是铁同时与氧气、水接触，结合实验设计分析如下： 【详解】A.U型管内植物油浮在红墨水表面，可避免红墨水中的水蒸发进入两侧试管，干扰实验，作用是隔绝水，说法正确。 B.CaO能与水反应生成氢氧化钙，可作为干燥剂除去空气中的水蒸气，说法正确。 C.a试管中铁钉同时接触水和氧气，发生生锈反应消耗氧气，使a侧压强减小；b试管中为干燥空气，铁钉缺少水不生锈，压强几乎不变，因此红墨水会出现左高右低的现象，说法正确。 D.a、b装置的唯一变量是是否存在水，对比只能说明铁钉生锈的条件之一是需要水，无法证明需要氧气，说法错误。 【变式1-3】实验小组同学对铁生锈的条件和影响因素进行探究。 实验1：探究铁生锈的条件。小组同学进行如图甲所示实验，一段时间后观察到C中的铁钉表面有红色固体产生，A、B中的铁钉无明显变化。 (1)B中的蒸馏水要煮沸后迅速冷却，目的是排除水中的__________对实验的影响。 (2)甲实验中能证明“与接触是铁生锈的条件之一”的现象为___________________________ (3)实验甲的结论：铁生锈的条件为_________________________________。 实验2：探究影响铁生锈速率的因素。小组同学设计如图乙所示实验，利用传感器监测实验过程中氧气浓度的变化来判断铁生锈的情况，实验记录如表所示。 序号 其他试剂 初始时氧气浓度/% 200s时氧气浓度/% 水/滴 食盐质量/g 5%的稀醋酸/滴 水/滴食盐质量/g 5%的稀醋酸/滴 ① 0 0 0 20.8 20.8 ② 10 0 0 20.8 15.2 ③ 10 0 5 20.8 12.7 ④ 10 1.0 0 20.8 8.0 (4)由实验2得到“食盐能加快铁生锈”的结论，依据的实验是________（填序号）。 (5)设计实验②③的目的是_______________________________________________________。 (6)继续实验，发现同浓度下的稀盐酸相比于稀醋酸，能使铁生锈变得更快，其实验方案为氧气初始浓度为时，向实验2的装置中加入铁粉、木炭粉、10滴水、_____________，利用传感器监测实验过程中氧气浓度的变化。 【答案】(1)氧气 (2)A 中铁钉无明显变化，C 中铁钉表面出现红色固体 (3)铁与氧气、水同时接触 (4)②④ (5)探究 5% 的稀醋酸对铁生锈速率的影响 (6)0g食盐、5 滴 5% 的稀盐酸 【详解】（1）蒸馏水煮沸可以除去水中溶解的氧气，迅速冷却防止空气中氧气再次溶入，排除溶解氧干扰实验。 （2）A 装置有干燥剂，铁钉接触氧气、无水，不生锈；C 中铁钉同时接触氧气和水，生锈。两组对比，证明水是铁生锈条件之一。 （3）A 缺水不生锈，B 缺氧气不生锈，C 氧气、水都具备而生锈，得出铁生锈需要同时接触氧气和水。 （4）②和④，水的量相同，唯一变量是食盐，对比氧气消耗速率，证明食盐可以加快铁生锈。 （5）②③变量是 5% 稀醋酸，其余条件一致，目的探究稀醋酸是否加快铁生锈。 （6）本实验控制变量，只改变酸的种类，其余条件和实验③保持一致，因此加入 0g食盐、5 滴 5% 的稀盐酸。 ▌题型02 金属的防锈措施 防护层级 具体方法 防锈原理 适用场景 物理表层防护 刷油漆、喷塑 形成致密有机涂层，隔绝氧气和水 户外大型结构、家具、门窗 涂油、涂防锈脂 油膜隔绝水和氧气，同时起到润滑作用 链条、螺丝、刀具、临时存放零件 电镀（镀铬、镀锌） 在金属表面镀一层耐腐蚀金属，隔绝腐蚀介质 餐具、五金件、精密零件 化学转化防护 烤蓝处理 通过化学反应在表面生成致密的氧化物保护膜 枪械、弹簧、精密机械零件 结构改性防护 制成不锈钢、耐候合金 改变金属内部成分，提升整体抗腐蚀能力 餐具、医疗器械、化工设备、海边建筑 电化学防护 阴极保护法（牺牲阳极法） 连接更活泼的金属（如锌块），优先腐蚀活泼金属，保护铁基体 船舶、地下管道、码头钢结构 【典例2】（2026·江苏常州·二模）防止金属锈蚀能有效保护金属资源。下列防锈方法中与其他三种方法原理不同的是 A．密封保存 B．表面刷漆 C．覆盖塑料 D．制成合金 【答案】D 【详解】密封保存、表面刷漆、覆盖塑料，均是通过隔绝金属与氧气、水的接触实现防锈；制成合金是通过改变金属的内部结构提升抗腐蚀性，原理与另外三种不同。 【变式2-1】为防锈，高铁轨道表面涂上防锈漆，其防锈原理是 A．隔绝氧气和水 B．改变金属内部结构 C．降低金属活动性 D．增大金属硬度 【答案】A 【详解】A.防锈漆覆盖在金属表面，可隔绝铁与氧气、水的接触，符合涂漆的防锈原理，正确。 B.改变金属内部结构是制成不锈钢等防锈合金的方法，涂漆不会改变金属内部组成，错误。 C.金属活动性是金属的固有化学性质，涂漆无法降低铁的活动性，错误。 D.硬度是金属的固有物理性质，涂漆不能增大金属硬度，错误。 【变式2-2】自行车车架喷漆防锈的原理是隔绝氧气和水。下列防锈措施原理与其相同的是 A．停放在干燥处 B．雨后及时擦干车身 C．链条定时涂油 D．车轴采用不锈钢材料 【答案】C 【分析】铁生锈的必要条件是同时接触氧气和水，常见防锈原理分为三类：①隔绝氧气和水；②保持干燥（减少水的接触）；③改变金属内部结构。题干中车架喷漆属于第①类原理。 【详解】A.停放在干燥处：仅减少水分接触，属于第②类，不符合； B.雨后擦干车身：仅除去表面水分，属于第②类，不符合； C.链条涂油：可形成油膜同时隔绝氧气和水，属于第①类，与喷漆原理相同，符合； D.采用不锈钢材料：通过制成合金改变金属内部结构防锈，属于第③类，不符合。 【变式2-3】“铁”字在汉字体系中出现得比较晚，最早见于秦代文字，但我国铁器的使用可追溯至西周，春秋战国时期已经普遍使用铁了，到了汉代已有铁锅出现的记录。现在，我国是世界上钢铁年产量最高的国家。 许多铁制品在使用前会进行“发蓝”处理，可以在高温下加热，也可以用碱性或酸性溶液进行氧化，使其表面形成一层致密的氧化膜，以提高其抗腐蚀性能。 依据上文，回答问题。 (1)铁锅可以用来炒菜，这是利用了铁的________性。 (2)铝制品抗腐蚀性能好，原因是________（用化学方程式表示）。 (3)早在公元前4世纪，我国已广泛利用铁矿石与木炭生产生铁，公元前2世纪，发明了“充氧”等炼钢法。 ①生铁生产过程中，CO与反应的化学方程式为________。 ②炼钢中“充氧”的目的是降低生铁中________的含量，获得性能更好的钢。 (4)“发蓝”过程发生了________（填“物理变化”或“化学变化”）；致密的氧化膜防止钢铁锈蚀的原理是________。 【答案】(1)导热 (2) (3) 碳（或） (4) 化学变化 隔绝氧气和水（或隔绝空气和水） 【详解】（1）铁属于金属，具有良好的导热性，因此可制作铁锅用于炒菜。 （2）铝常温下即可与空气中的氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，能阻止内部铝继续被氧化，因此铝制品抗腐蚀性能好。 （3）①工业炼铁的原理是一氧化碳在高温条件下还原氧化铁，生成铁和二氧化碳； ②生铁含碳量为2%~4.3%，钢含碳量为0.03%~2%，炼钢时充氧可使生铁中的碳与氧气反应生成气体除去，降低碳含量得到性能更好的钢。 （4）发蓝过程中铁被氧化生成新的氧化物，有新物质生成，属于化学变化； 铁生锈需要同时接触氧气和水，致密氧化膜可以隔绝铁与氧气、水的接触，从而防止钢铁锈蚀。 ▌题型03 金属资源现状及废旧金属的回收 1.金属回收的必要性 价值 具体说明 量化参考 资源价值 回收废旧金属可直接提纯再加工，减少对原生矿产的开采 回收 1 t 废钢铁可炼得 0.9 t 优质钢，大幅节约铁矿石资源 能源价值 回收冶炼能耗远低于矿石冶炼，越活泼的金属回收节能越显著 回收铝比原生铝冶炼节约 90%～97% 的能源；废钢回收节约约 50% 冶炼能耗 经济价值 减少采矿、选矿、冶炼全流程成本，回收产物可直接作为商品销售 回收铝制易拉罐比制造新易拉罐节约约 20% 成本 环境价值 减少采矿对地表的破坏，减少冶炼废气、废渣排放，避免废弃金属污染土壤水源 大幅减少空气污染、水污染和固体废弃物排放；避免重金属渗入地下水 2.金属回收的方法 回收类别 常见物品 处理要求 普通黑色金属 废铁锅、铁丝、钢管、钢板 分类收集，回炉冶炼除铁锈，重新加工成型 普通有色金属 铝易拉罐、铜导线、锌皮 分类提纯，分别回炉再生利用 有毒有害金属 废旧电池、含汞电子元件、铅制品 专用回收箱收集，专业机构无害化处理，避免二次污染 【典例3】（25-26八年级下·黑龙江大庆·期末）金属在改善人类生活方面发挥着巨大作用。下列相关叙述不正确的是 A．在日常生活中，大量使用的常常不是纯金属，而是它们的合金 B．“真金不怕火炼”说明黄金的化学性质很稳定 C．常温下，所有金属单质均是固体 D．回收废旧金属可实现资源再利用 【答案】C 【详解】A. 合金相比纯金属通常硬度更高、抗腐蚀性更强、性能更适配使用需求，因此日常生活中大量使用的是合金而非纯金属，叙述正确； B. “真金不怕火炼”指金即使在高温条件下也不与氧气发生反应，说明金的化学性质非常稳定，叙述正确； C. 常温下大多数金属为固体，但金属（汞，俗称水银）为液态，叙述错误； D. 回收废旧金属可节约金属矿产资源、减少冶炼能耗和环境污染，实现资源再利用，叙述正确。 【变式3-1】鞍钢被誉为“共和国钢铁工业的长子”。下列说法正确的是 A．金属矿物可任意开采 B．钢是一种常见的铁合金 C．废旧钢材没有任何回收价值 D．刷漆是铁制品防锈的唯一方法 【答案】B 【详解】A. 金属矿物属于不可再生资源，需要合理规划、有序开采，不能任意开采，错误。 B. 常见的铁合金包含生铁和钢两类，钢是含碳量为的铁合金，正确。 C. 回收废旧钢材可节约金属矿产资源、降低冶炼能耗，有很高的回收价值，错误。 D. 铁制品防锈的方法很多，除刷漆外还有涂油、镀耐腐蚀金属、制成不锈钢等，刷漆不是唯一方法，错误。 【变式3-2】2026年春晚武术节目《武BOT》中，人形机器人完成了高难度动作。机器人的制作需要多种金属，因此保护金属资源势在必行。下列做法不能有效保护金属资源的是 A．防止金属腐蚀 B．回收利用废旧金属 C．寻找金属的代用品 D．大肆地开采矿物 【答案】D 【详解】A. 防止金属腐蚀可减少金属不必要的损耗，能有效保护金属资源，不符合题意。 B. 回收利用废旧金属可提升金属资源利用率，能有效保护金属资源，不符合题意。 C. 寻找金属的代用品可降低金属的消耗量，能有效保护金属资源，不符合题意。 D. 大肆开采矿物会造成金属资源的过度消耗和浪费，无法有效保护金属资源，符合题意。 【变式3-3】金属资源关乎国家经济安全、生态可持续发展及科技竞争力。防止金属腐蚀、回收利用废旧金属、合理开采金属矿物是保护金属资源的三大有效途径。结合实际，回答下列问题： (1)防止金属腐蚀。常在钢铁表面覆盖保护层以防止其生锈。例如，在钢制船体表面喷涂油漆，其防锈的原理是______。若钢制船体表面没有保护层，长时间接触海水会使其生锈的速率______。 (2)废旧金属的回收利用。日常生活中废旧的金属物品有______(写一个)。生锈的金属也可以回收利用，铜锈的主要成分碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]加热后可分解为氧化铜、水和二氧化碳,发生反应的化学方程式为______。 (3)合理开采金属矿物。金属矿物属于______(填“可再生”或“不可再生”)资源，通过科学规划开采规模，优化开采方式，从源头减少资源浪费。 【答案】(1) 隔绝氧气(或空气)和水 加快 (2) 废旧易拉罐(或废旧金属罐头盒) Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑ (3)不可再生 【详解】（1）铁生锈的必要条件是同时接触氧气和水，喷涂油漆可隔绝钢铁与氧气(或空气)和水接触，从而防锈；海水中含有大量盐类电解质，会加速铁的电化学腐蚀，因此生锈速率加快； （2）日常生活中废旧的金属物品有废旧易拉罐、废旧金属罐头盒；碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]加热后可分解为氧化铜、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑； （3）金属矿物需要经过亿万年的地质作用才能形成，短时间内无法再生，因此属于不可再生资源。 ▌题型04 锈蚀的两面性 锈蚀并非只有危害，利用铁的缓慢氧化原理，可开发出多种实用产品；现代工业也发展出更多前沿防锈技术。 应用方向 示例 原理 关键构成 锈蚀的有益应用 暖宝宝 铁粉缓慢氧化放热，持续释放热量 铁粉、活性炭、食盐、水；食盐加速锈蚀提升放热速率 锈蚀的有益应用 食品双吸剂 铁粉同时吸收包装袋内的氧气和水分，防止食品氧化受潮 铁粉、无机盐；吸氧、吸水双重作用 前沿防锈技术 热浸 镀锌 高温下将工件浸入液态锌，形成锌铁合金层，附着力极强 户外护栏、铁塔、输电塔，户外使用寿命可达数十年 前沿防锈技术 钝化 处理 强氧化剂在金属表面生成极薄致密钝化膜，耐腐蚀性大幅提升 不锈钢器件、化工管道，适合强酸腐蚀环境 【典例4】（24-25九年级上·四川成都·期中）食品脱氧剂的主要成分为铁粉，可用于测量空气中氧气的浓度。如图所示，反应前AO的长度为，反应后BO的长度为，下列有关说法错误的是 A．测量的原理利用了铁生锈消耗管内氧气 B．实验测得氧气的质量分数为 C．实验前应弹动玻璃管，使脱氧剂分布均匀且紧密 D．脱氧剂应平铺在玻璃管中，增加与氧气的接触面积 【答案】B 【详解】A. 测量的原理利用了铁生锈消耗管内氧气，使管内压强减小，不符合题意； B. 由题可知，实验测得氧气的体积分数为，不是质量分数，符合题意； C. 实验前应弹动玻璃管，使食品脱氧剂分布均匀且紧密，充分消耗氧气，不符合题意； D. 食品脱氧剂平铺在玻璃管中，可以增加铁粉与氧气的接触面积，不符合题意； 故选B。 【变式4-1】利用铁生锈的原理能用于制作“暖宝宝”。某“暖宝宝”的成分为铁粉、蛭石(保温作用)和吸水性树脂、食盐、活性炭。探究小组利用温度和氧气浓度传感器进行探究，实验结果如图。下列说法错误的是 A．铁粉能制作“暖宝宝”，说明铁生锈是放热反应 B．“暖宝宝中”中的铁粉、活性炭都是金属材料 C．由氧气浓度变化推测，铁粉还可用作食品脱氧剂 D．化学反应常常伴随着能量变化 【答案】B 【详解】A、“暖宝宝”利用铁生锈放热来取暖，这表明铁生锈是放热反应，该选项正确，故不符合题意。 B、铁粉是金属材料，而活性炭是由碳元素组成的单质，属于非金属材料，该选项错误，故符合题意。 C、从氧气浓度变化曲线能看到，氧气浓度逐渐降低，说明铁粉可消耗氧气，所以铁粉还可用作食品脱氧剂，该选项正确，故不符合题意。 D、铁生锈过程中有热量放出，体现了化学反应常常伴随着能量变化，该选项正确，故不符合题意。 故选：B。 【变式4-2】一种“贴身暖宝宝”贴的标签如表所示，下列说法错误的是 品名：XX牌贴身暖宝宝 成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等 内袋材料：微孔透气无纺布 外袋材料：不透气塑料 用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时 A．铁粉和活性炭都属于单质 B．暖宝宝中加入稀硫酸会产生气泡 C．暖宝宝发热的原理主要是利用铁生锈放热 D．内袋使用透气材料的原因是使袋内的物质与氧气接触 【答案】A 【详解】A、铁粉是由铁元素组成的单质，但活性炭的主要成分是碳，还含有其他杂质，属于混合物，并非单质，该说法错误。 B、暖宝宝中含有铁粉，铁粉与稀硫酸反应会生成氢气，因此会产生气泡，该说法正确。 C、暖宝宝发热的核心原理是铁粉、水、氧气发生锈蚀反应（缓慢氧化），释放热量，该说法正确。 D、铁生锈需要与氧气接触，内袋使用透气材料可使袋内物质与空气中的氧气接触，保证锈蚀反应发生，该说法正确。 故选A。 【变式4-3】化学小组的同学在学习了铁生锈后，对暖宝宝的发热原理感到好奇并展开了探究。 【产品名称】一次性发热贴 【主要成分】铁粉、活性炭、水、吸水性树脂、食盐 【产品性能】平均温度53℃，持续时间≥10 h (1)根据“暖宝宝”在使用过程中需撕开外包装袋推断，除主要成分外，“暖宝宝”还需要_______参加反应。不采用铁片用铁粉是为了______。铁锈的主要成分是______（填化学式）。 探究一：对比自制暖宝宝与市售暖宝宝的发热效果 (2)分别取2勺铁粉和活性炭，加入无纺布袋中。滴加少量氯化钠溶液，混合均匀制得暖宝宝。在相同环境下，利用温度传感器测定自制与市售暖宝宝温度随时间变化，形成图像，如图所示。通过图像可知自制暖宝宝有两点不足分别是________，__________。 探究二：设计如图所示的实验装置探究影响铁腐蚀速率的因素，记录表格。 【实验记录】每组实验加入铁炭总质量为24 g，食盐水体积为7.5 mL，恰好能将固体润湿。 因素/序号 铁炭质量比 食盐水浓度/% 示数差3 cm所用时间/s 10分钟时温度升高值/℃ 1 2:1 26 90 7.8 2 4:1 26 170 4.2 3 6:1 26 190 3.3 4 2:1 13 140 6 5 2:1 6.5 140 6 【解释与结论】 (3)通过实验发现，铁炭质量比对铁腐蚀速率的影响：铁炭质量比越高，铁腐蚀速率越_______（填：快或慢）。 (4)为探究食盐水浓度对铁腐蚀速率的影响应选择对比实验________（填实验序号）。 (5)示数差3 cm是指U形管左侧液面上升3 cm，结合表格分析10分钟时U形管内左侧液面上升的原因_________。 【反思与评价】 (6)有同学提出还可以再加一组实验，研究铁炭质量比为2:1，食盐水浓度为3.3%时的实验数据，你觉得是否有必要?______（填：有或无）。 【答案】(1) 氧气/O2 增大反应物之间的接触面积 Fe2O3 (2) 最高温度过高 发热持续时间短 (3)慢 (4)1、4或1、5 (5)铁生锈消耗氧气，导致压强减小，铁生锈放热，导致压强增大，消耗氧气对压强的影响大于放热对压强的影响，故压强减小，导致10分钟时U形管内左侧液面上升 (6)无 【详解】（1）根据“暖宝宝”在使用过程中需撕开外包装袋推断，除主要成分外，“暖宝宝”还需要空气中的氧气参与反应； 不采用铁片用铁粉是为了增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分； 铁锈的主要成分是氧化铁，化学式为：Fe2O3； （2）从图像可知，与市售暖宝宝相比，自制暖宝宝最高温度过高，可能存在安全隐患；且自制暖宝宝温度下降快，发热持续时间短，故应填写：最高温度过高；发热持续时间短； （3）实验1、2、3中铁炭质量比不同，其他因素相同，且相同条件下，铁炭质量比越大，10分钟时温度升高值越低，说明相同条件下，铁炭质量比越大，铁腐蚀速率越慢； （4）探究食盐水浓度对铁腐蚀速率的影响，根据控制变量法，变量是食盐水浓度，其他因素相同，可以选择对比实验1、4或1、5； （5）铁生锈消耗氧气，导致压强减小，铁生锈放热，导致压强增大，消耗氧气对压强的影响大于放热对压强的影响，故压强减小，导致10分钟时U形管内左侧液面上升； （6）实验4、5中食盐水浓度已经较低，且实验数据显示二者示数差3cm所用时间和温度升高值相同，说明继续降低食盐水浓度对铁吸氧腐蚀速率影响不大，所以没必要再做铁炭质量比为2：1、食盐水浓度为3.3%的实验。故填：无。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 金属材料的锈蚀与防护（题型突破·举一反三） 题型01 探究铁生锈的条件 【典例1】B 【变式1-1】C 【变式1-2】D 【变式1-3】(1)氧气 (2)A 中铁钉无明显变化，C 中铁钉表面出现红色固体 (3)铁与氧气、水同时接触 (4)②④ (5)探究 5% 的稀醋酸对铁生锈速率的影响 (6)0g食盐、5 滴 5% 的稀盐酸 题型02 金属的防锈措施 【典例2】D 【变式2-1】A 【变式2-2】C 【变式2-3】(1)导热 (2) (3) 碳（或） (4) 化学变化 隔绝氧气和水（或隔绝空气和水） 题型03 金属资源现状及废旧金属的回收 【典例3】C 【变式3-1】B 【变式3-2】D 【变式3-3】(1) 隔绝氧气(或空气)和水 加快 (2) 废旧易拉罐(或废旧金属罐头盒) Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑ (3)不可再生 题型04 锈蚀的两面性 【典例4】B 【变式4-1】B 【变式4-2】A 【变式5-3】(1) 氧气/O2 增大反应物之间的接触面积 Fe2O3 (2) 最高温度过高 发热持续时间短 (3)慢 (4)1、4或1、5 (5)铁生锈消耗氧气，导致压强减小，铁生锈放热，导致压强增大，消耗氧气对压强的影响大于放热对压强的影响，故压强减小，导致10分钟时U形管内左侧液面上升 (6)无 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 金属材料的锈蚀与防护 （题型突破·举一反三） 题型01 探究铁生锈的条件 题型02 金属的防锈措施 题型03 金属资源现状及废旧金属的回收 题型04 锈蚀的两面性 ▌题型01 探究铁生锈的条件 1.影响钢铁锈蚀的实验探究 编号 实验条件 实验现象 ① 铁钉放在干燥的试管中，密封管口（干燥空气） 铁钉 ，不生锈 ② 铁钉全部浸没在煮沸过的蒸馏水中，密封管口（只有水） 铁钉 ，不生锈 ③ 铁钉一半浸入蒸馏水中，试管敞口放置（空气 + 水） 铁钉浸入水中的部分和水面交界处出现明显棕黄色锈斑， 锈蚀最严重 ④ 铁钉一半浸入食盐水中，试管敞口放置（空气 + 水 + 盐） 水面交界处快速出现锈斑，锈蚀速度比实验③ ，锈斑 ⑤ 用食醋浸湿的铁钉放在干燥试管中，敞口放置（空气+酸） 铁钉表面 ，锈蚀 ，铁钉表面逐渐变粗糙 2.铁与铝锈蚀的对比 同为活泼金属，二者抗腐蚀性能差异巨大，原因是氧化膜的 差异，而非金属活动性强弱。 对比 铁 铝 金属活动性 排在铝之后，活动性 排在铁之前，活动性 常温氧化反应 常温下干燥空气中反应 常温下迅速反应： 锈蚀产物 主要为 （含结晶水） 产物结构 ，缝隙多，无法隔绝反应物 连续，硬度高，完整均匀覆盖金属表面 保护效果 无保护作用，反而加速内部锈蚀 保护效果极强，隔绝 ，阻止内部继续反应 应用场景 需额外做防护处理，多用于结构件、工具等 无需额外防护，多用于门窗、包装、耐腐蚀器材 【典例1】（25-26九年级上·山东烟台·期末）关于以下实验现象的分析，正确的是 A．对比①②可以探究接触水是否是铁生锈的条件之一 B．上述实验可以得出铁生锈的条件是与空气及水接触 C．对比①③可以探究接触空气是否是铁生锈的条件之一 D．一周过后，②中铁钉产生的铁锈最多 【变式1-1】下列说法不正确的是 A．实验3中铁钉锈蚀的速率最快 B．铁生锈与氧气和水蒸气有关 C．设计实验2和3来探究温度对铁钉生锈速率的影响 D．对比实验1和3可知氯化钠溶液能加快铁生锈的速率 【变式1-2】某同学用如图装置探究铁钉生锈的条件。关于该实验的分析不正确的是 A．植物油的作用是隔绝水 B．可用CaO做干燥剂 C．一段时间后，装置中的红墨水左高右低 D．a、b装置的对比说明铁钉生锈的条件之一是需要氧气 【变式1-3】实验小组同学对铁生锈的条件和影响因素进行探究。 实验1：探究铁生锈的条件。小组同学进行如图甲所示实验，一段时间后观察到C中的铁钉表面有红色固体产生，A、B中的铁钉无明显变化。 (1)B中的蒸馏水要煮沸后迅速冷却，目的是排除水中的__________对实验的影响。 (2)甲实验中能证明“与接触是铁生锈的条件之一”的现象为___________________________ (3)实验甲的结论：铁生锈的条件为_________________________________。 实验2：探究影响铁生锈速率的因素。小组同学设计如图乙所示实验，利用传感器监测实验过程中氧气浓度的变化来判断铁生锈的情况，实验记录如表所示。 序号 其他试剂 初始时氧气浓度/% 200s时氧气浓度/% 水/滴 食盐质量/g 5%的稀醋酸/滴 水/滴食盐质量/g 5%的稀醋酸/滴 ① 0 0 0 20.8 20.8 ② 10 0 0 20.8 15.2 ③ 10 0 5 20.8 12.7 ④ 10 1.0 0 20.8 8.0 (4)由实验2得到“食盐能加快铁生锈”的结论，依据的实验是________（填序号）。 (5)设计实验②③的目的是_______________________________________________________。 (6)继续实验，发现同浓度下的稀盐酸相比于稀醋酸，能使铁生锈变得更快，其实验方案为氧气初始浓度为时，向实验2的装置中加入铁粉、木炭粉、10滴水、_____________，利用传感器监测实验过程中氧气浓度的变化。 ▌题型02 金属的防锈措施 防护层级 具体方法 防锈原理 适用场景 物理表层防护 形成致密有机涂层，隔绝氧气和水 户外大型结构、家具、门窗 、涂防锈脂 油膜隔绝 ，同时起到润滑作用 链条、螺丝、刀具、临时存放零件 电镀（镀铬、镀锌） 在金属表面镀一层 ，隔绝腐蚀介质 餐具、五金件、精密零件 化学转化防护 烤蓝处理 通过化学反应在表面生成 枪械、弹簧、精密机械零件 结构改性防护 制成 、耐候合金 改变金属内部成分，提升整体抗腐蚀能力 餐具、医疗器械、化工设备、海边建筑 电化学防护 阴极保护法（牺牲阳极法） 连接更活泼的金属（如锌块），优先腐蚀活泼金属，保护铁基体 船舶、地下管道、码头钢结构 【典例2】（2026·江苏常州·二模）防止金属锈蚀能有效保护金属资源。下列防锈方法中与其他三种方法原理不同的是 A．密封保存 B．表面刷漆 C．覆盖塑料 D．制成合金 【变式2-1】为防锈，高铁轨道表面涂上防锈漆，其防锈原理是 A．隔绝氧气和水 B．改变金属内部结构 C．降低金属活动性 D．增大金属硬度 【变式2-2】自行车车架喷漆防锈的原理是隔绝氧气和水。下列防锈措施原理与其相同的是 A．停放在干燥处 B．雨后及时擦干车身 C．链条定时涂油 D．车轴采用不锈钢材料 【变式2-3】“铁”字在汉字体系中出现得比较晚，最早见于秦代文字，但我国铁器的使用可追溯至西周，春秋战国时期已经普遍使用铁了，到了汉代已有铁锅出现的记录。现在，我国是世界上钢铁年产量最高的国家。 许多铁制品在使用前会进行“发蓝”处理，可以在高温下加热，也可以用碱性或酸性溶液进行氧化，使其表面形成一层致密的氧化膜，以提高其抗腐蚀性能。 依据上文，回答问题。 (1)铁锅可以用来炒菜，这是利用了铁的________性。 (2)铝制品抗腐蚀性能好，原因是________（用化学方程式表示）。 (3)早在公元前4世纪，我国已广泛利用铁矿石与木炭生产生铁，公元前2世纪，发明了“充氧”等炼钢法。 ①生铁生产过程中，CO与反应的化学方程式为________。 ②炼钢中“充氧”的目的是降低生铁中________的含量，获得性能更好的钢。 (4)“发蓝”过程发生了________（填“物理变化”或“化学变化”）；致密的氧化膜防止钢铁锈蚀的原理是________。 ▌题型03 金属资源现状及废旧金属的回收 1.金属回收的必要性 价值 具体说明 量化参考 资源价值 回收废旧金属可直接 ，减少对原生矿产的开采 回收 1 t 废钢铁可炼得 0.9 t 优质钢，大幅节约铁矿石资源 能源价值 回收冶炼能耗远 矿石冶炼，越活泼的金属回收节能越显著 回收铝比原生铝冶炼节约 90%～97% 的能源；废钢回收节约约 50% 冶炼能耗 经济价值 减少采矿、选矿、冶炼全流程成本，回收产物可直接作为商品销售 回收铝制易拉罐比制造新易拉罐节约约 20% 成本 环境价值 减少采矿对 ，减少冶炼废气、废渣排放，避免废弃金属污染土壤水源 大幅减少空气污染、水污染和固体废弃物排放；避免重金属渗入地下水 2.金属回收的方法 回收类别 常见物品 处理要求 普通黑色金属 废铁锅、铁丝、钢管、钢板 ，回炉冶炼除铁锈，重新加工成型 普通有色金属 铝易拉罐、铜导线、锌皮 ，分别回炉再生利用 有毒有害金属 废旧电池、含汞电子元件、铅制品 专用回收箱收集，专业机构无害化处理，避免 【典例3】（25-26八年级下·黑龙江大庆·期末）金属在改善人类生活方面发挥着巨大作用。下列相关叙述不正确的是 A．在日常生活中，大量使用的常常不是纯金属，而是它们的合金 B．“真金不怕火炼”说明黄金的化学性质很稳定 C．常温下，所有金属单质均是固体 D．回收废旧金属可实现资源再利用 【变式3-1】鞍钢被誉为“共和国钢铁工业的长子”。下列说法正确的是 A．金属矿物可任意开采 B．钢是一种常见的铁合金 C．废旧钢材没有任何回收价值 D．刷漆是铁制品防锈的唯一方法 【变式3-2】2026年春晚武术节目《武BOT》中，人形机器人完成了高难度动作。机器人的制作需要多种金属，因此保护金属资源势在必行。下列做法不能有效保护金属资源的是 A．防止金属腐蚀 B．回收利用废旧金属 C．寻找金属的代用品 D．大肆地开采矿物 【变式3-3】金属资源关乎国家经济安全、生态可持续发展及科技竞争力。防止金属腐蚀、回收利用废旧金属、合理开采金属矿物是保护金属资源的三大有效途径。结合实际，回答下列问题： (1)防止金属腐蚀。常在钢铁表面覆盖保护层以防止其生锈。例如，在钢制船体表面喷涂油漆，其防锈的原理是______。若钢制船体表面没有保护层，长时间接触海水会使其生锈的速率______。 (2)废旧金属的回收利用。日常生活中废旧的金属物品有______(写一个)。生锈的金属也可以回收利用，铜锈的主要成分碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]加热后可分解为氧化铜、水和二氧化碳,发生反应的化学方程式为______。 (3)合理开采金属矿物。金属矿物属于______(填“可再生”或“不可再生”)资源，通过科学规划开采规模，优化开采方式，从源头减少资源浪费。 ▌题型04 锈蚀的两面性 锈蚀并非只有危害，利用铁的缓慢氧化原理，可开发出多种实用产品；现代工业也发展出更多前沿防锈技术。 应用方向 示例 原理 关键构成 锈蚀的有益应用 暖宝宝 铁粉缓慢氧化 ，持续释放热量 铁粉、活性炭、食盐、水；食盐加速锈蚀提升放热速率 锈蚀的有益应用 食品双吸剂 铁粉同时吸收包装袋内的 ，防止食品氧化受潮 铁粉、无机盐；吸氧、吸水双重作用 前沿防锈技术 热浸 镀锌 高温下将工件浸入液态锌，形成 ，附着力极强 户外护栏、铁塔、输电塔，户外使用寿命可达数十年 前沿防锈技术 钝化 处理 强氧化剂在金属表面生成极薄致密 ，耐腐蚀性大幅提升 不锈钢器件、化工管道，适合强酸腐蚀环境 【典例4】（24-25九年级上·四川成都·期中）食品脱氧剂的主要成分为铁粉，可用于测量空气中氧气的浓度。如图所示，反应前AO的长度为，反应后BO的长度为，下列有关说法错误的是 A．测量的原理利用了铁生锈消耗管内氧气 B．实验测得氧气的质量分数为 C．实验前应弹动玻璃管，使脱氧剂分布均匀且紧密 D．脱氧剂应平铺在玻璃管中，增加与氧气的接触面积 【变式4-1】利用铁生锈的原理能用于制作“暖宝宝”。某“暖宝宝”的成分为铁粉、蛭石(保温作用)和吸水性树脂、食盐、活性炭。探究小组利用温度和氧气浓度传感器进行探究，实验结果如图。下列说法错误的是 A．铁粉能制作“暖宝宝”，说明铁生锈是放热反应 B．“暖宝宝中”中的铁粉、活性炭都是金属材料 C．由氧气浓度变化推测，铁粉还可用作食品脱氧剂 D．化学反应常常伴随着能量变化 【变式4-2】一种“贴身暖宝宝”贴的标签如表所示，下列说法错误的是 品名：XX牌贴身暖宝宝 成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等 内袋材料：微孔透气无纺布 外袋材料：不透气塑料 用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时 A．铁粉和活性炭都属于单质 B．暖宝宝中加入稀硫酸会产生气泡 C．暖宝宝发热的原理主要是利用铁生锈放热 D．内袋使用透气材料的原因是使袋内的物质与氧气接触 【变式4-3】化学小组的同学在学习了铁生锈后，对暖宝宝的发热原理感到好奇并展开了探究。 【产品名称】一次性发热贴 【主要成分】铁粉、活性炭、水、吸水性树脂、食盐 【产品性能】平均温度53℃，持续时间≥10 h (1)根据“暖宝宝”在使用过程中需撕开外包装袋推断，除主要成分外，“暖宝宝”还需要_______参加反应。不采用铁片用铁粉是为了______。铁锈的主要成分是______（填化学式）。 探究一：对比自制暖宝宝与市售暖宝宝的发热效果 (2)分别取2勺铁粉和活性炭，加入无纺布袋中。滴加少量氯化钠溶液，混合均匀制得暖宝宝。在相同环境下，利用温度传感器测定自制与市售暖宝宝温度随时间变化，形成图像，如图所示。通过图像可知自制暖宝宝有两点不足分别是________，__________。 探究二：设计如图所示的实验装置探究影响铁腐蚀速率的因素，记录表格。 【实验记录】每组实验加入铁炭总质量为24 g，食盐水体积为7.5 mL，恰好能将固体润湿。 因素/序号 铁炭质量比 食盐水浓度/% 示数差3 cm所用时间/s 10分钟时温度升高值/℃ 1 2:1 26 90 7.8 2 4:1 26 170 4.2 3 6:1 26 190 3.3 4 2:1 13 140 6 5 2:1 6.5 140 6 【解释与结论】 (3)通过实验发现，铁炭质量比对铁腐蚀速率的影响：铁炭质量比越高，铁腐蚀速率越_______（填：快或慢）。 (4)为探究食盐水浓度对铁腐蚀速率的影响应选择对比实验________（填实验序号）。 (5)示数差3 cm是指U形管左侧液面上升3 cm，结合表格分析10分钟时U形管内左侧液面上升的原因_________。 【反思与评价】 (6)有同学提出还可以再加一组实验，研究铁炭质量比为2:1，食盐水浓度为3.3%时的实验数据，你觉得是否有必要?______（填：有或无）。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $