實(shí)驗(yàn)17 探究鐵生銹的條件-中考化學(xué)實(shí)驗(yàn)精講精練

人教版2024下冊/第八單元金屬和金屬材料/課題3金屬資源的利用和保護(hù)實(shí)驗(yàn)17探究鐵生銹的條件【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．觀察鐵釘在不同條件下的生銹情況，探究生銹的原因及機(jī)制。2．學(xué)會控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案?！緦?shí)驗(yàn)儀器】試管、橡皮塞【實(shí)驗(yàn)試劑】鐵釘、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、棉花、干燥劑氯化鈣【實(shí)驗(yàn)過程】裝置鐵釘一半浸在蒸餾水中鐵釘全部浸沒在蒸餾水中，水面上加一層植物油鐵釘在干燥的空氣中現(xiàn)象【實(shí)驗(yàn)分析】對比實(shí)驗(yàn)①②：控制等因素不變，通過有無存在時的實(shí)驗(yàn)，說明鐵釘生銹需要空氣；對比實(shí)驗(yàn)①③：控制等因素不變，通過有無存在時的實(shí)驗(yàn)，說明鐵釘生銹需要水?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】鐵生銹的主要條件：鐵與1.鐵釘生銹實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（1）實(shí)驗(yàn)中要用煮沸過的蒸餾水的目的是。（2）裝置②試管實(shí)驗(yàn)在水面上加一層植物油的目的是。【注意】酸溶液或氯化鈉等溶液會加快鐵銹蝕的速率。2.鋼鐵的生銹（1）原理：鐵在空氣中銹蝕，實(shí)際上是鐵與等物質(zhì)作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為鐵的化合物的過程。（2）鐵銹的成分：鐵銹的主要成分是，鐵銹屬于。（3）鐵銹蝕屬于氧化，該過程熱量。（4）鐵銹是一種色的物質(zhì)，空氣中的氧氣和水分穿過它的空隙，不斷向內(nèi)層滲透，持續(xù)跟鐵反應(yīng)，所以鐵銹對鐵起不到保護(hù)作用。如不及時除去，鐵甚至?xí)耆P蝕。【注意】除銹方法：物理方法：用砂紙，用刀刮。（2）化學(xué)方法：用清洗（不能過量）。3.防止鋼鐵銹蝕的原理和方法（1）原理：破壞鋼鐵銹蝕的條件，使鐵制品隔絕。（2）減緩鋼鐵制品生銹的措施：①“干”：保持鐵制品表面。②“膜”：在鋼鐵表面，如涂油、噴漆或搪瓷等。③“鍍”：在鋼鐵表面，如鍍鉻、鍍鋅等。④“烤”：用化學(xué)方法使鋼鐵表面形成，如鋸條上的烤藍(lán)等。⑤“改”：改變，添加其他元素制成合金，如鋼鐵中加鎳、鉻制成不銹鋼等?！镜淅?】（24-25九年級上·江蘇泰州·階段練習(xí)）如圖是探究鐵釘銹蝕條件的4個實(shí)驗(yàn)，一段時間后觀察現(xiàn)象。下列說法錯誤的是A．①②對比說明鐵生銹需要空氣，①③對比說明鐵生銹需要水B．四個實(shí)驗(yàn)中，生銹最快的是④中的鐵釘C．①中甲、乙、丙三處比較，生銹最明顯的地方是甲D．③中附著在棉花上的干燥劑的作用是使試管里沒有水分【典例2】（2024·遼寧·中考真題）下列有關(guān)鐵制品銹蝕與保護(hù)的說法不正確的是A．鐵與氧氣、水等反應(yīng)導(dǎo)致鐵制品銹蝕 B．將鐵制成不銹鋼能減緩銹蝕C．銹蝕的鐵制品沒有任何利用價值 D．鐵欄桿表面刷漆能減緩銹蝕【典例3】（2024·山東濱州·中考真題）下列做法不能減緩或防止鋼鐵銹蝕的是A．經(jīng)常用食鹽水清洗鐵制品 B．保持鐵制品表面清潔干燥C．在鐵制品表面涂油漆 D．在鋼鐵的表面鍍一層不易銹蝕的金屬【典例4】（24-25九年級上·河北石家莊·期中）利用鐵粉、炭粉、氯化鈉進(jìn)行鐵的銹蝕實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，止水夾關(guān)閉。(1)使用氯化鈉溶液的目的是。(2)而后打開止水夾，可觀察到燒杯中的水流入錐形瓶，原因是。1．（2024·福建福州·三模）“對比法”是實(shí)驗(yàn)探究中常用的一種科學(xué)方法，為了檢驗(yàn)鐵生銹的條件，進(jìn)行了如圖（略去其中的夾持裝置）所示三個對比實(shí)驗(yàn)。一段時間后，①中鐵絲發(fā)生銹蝕且試管中液面上升，②和③中均無明顯變化，以下得出的結(jié)論不正確的是A．對比①②可以說明鐵生銹一定要有氧氣參加B．對比②③可以說明鐵生銹一定要有水參加C．對比①③可以說明鐵生銹一定要有水參加D．對比①②③可以說明鐵生銹必需水和氧氣同時參加2．（2024·四川成都·二模）某同學(xué)為了探究生銹的條件，做了以下實(shí)驗(yàn)，一周后觀察。下列說法錯誤的是A．①中甲、乙、丙三處中生銹的只有乙處B．②中植物油的作用是隔絕空氣C．③中氯化鈣的作用是作干燥劑D．對比①②③實(shí)驗(yàn)可充分得出鐵生銹的條件是與氧氣、水同時接觸3．根據(jù)鐵銹蝕的條件判斷，下列情況中，鐵釘最容易生銹的是A． B．C． D．4．（24-25九年級上·北京·期中）某興趣小組探究鐵生銹的條件。如下圖所示，取三根潔凈無銹的鐵釘，分別放置在三個不同環(huán)境中，一周后觀察鐵釘生銹情況并記錄如下。已知：氧氣在一定量的水中的溶解量隨溫度升高而降低，在植物油中非常難溶。實(shí)驗(yàn)①②③現(xiàn)象在液面附近，鐵釘生銹嚴(yán)重鐵釘無明顯變化鐵釘無明顯變化下列說法不正確的是A．①和②中煮沸蒸餾水是為了除去水中B．②和③中，鐵釘沒有生銹的原因相同C．對比①和②，可知鐵釘生銹的條件是鐵釘與氧氣接觸D．對比①和③，可知鐵釘生銹的條件是鐵釘與水接觸5．（24-25九年級上·江蘇泰州·階段練習(xí)）如圖是探究鐵釘銹蝕條件的4個實(shí)驗(yàn)，一段時間后觀察現(xiàn)象。下列說法錯誤的是A．①②對比說明鐵生銹需要空氣，①③對比說明鐵生銹需要水B．四個實(shí)驗(yàn)中，生銹最快的是④中的鐵釘C．①中甲、乙、丙三處比較，生銹最明顯的地方是甲D．③中附著在棉花上的干燥劑的作用是使試管里沒有水分6．實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對鐵生銹的條件和影響因素進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)1：探究鐵生銹的條件。【查閱資料】鐵銹為紅色固體，其主要成分為?！具M(jìn)行實(shí)驗(yàn)】如圖1所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一段時間后觀察到C中鐵釘表面有紅色固體產(chǎn)生，A、B中鐵釘無明顯變化。(1)B試管中的水要煮沸并迅速冷卻。煮沸的目的是。(2)能證明“與H2O接觸是鐵生銹條件之一”的現(xiàn)象為。(3)實(shí)驗(yàn)1的結(jié)論是：鐵生銹的條件為。實(shí)驗(yàn)2：為進(jìn)一步探究影響鐵生銹速率的因素，小組同學(xué)設(shè)計(jì)如圖2所示實(shí)驗(yàn)，利用傳感器監(jiān)測過程中氧氣濃度的變化來判斷鐵生銹的情況。實(shí)驗(yàn)記錄如下：序號其他試劑初始時氧氣濃度/%200s時氧氣濃度/%水/滴食鹽質(zhì)量/g5%稀醋酸/滴①00020.820.8②100020.815.2③100520.812.7④101.0020.88.0(4)由實(shí)驗(yàn)2得到“食鹽能加速鐵生銹”的結(jié)論，依據(jù)的實(shí)驗(yàn)是(填序號)。(5)實(shí)驗(yàn)2中，設(shè)計(jì)②③的目的是?！痉此寂c評價】(6)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)稀鹽酸比稀醋酸使鐵生銹速率更快，其實(shí)驗(yàn)方案為：氧氣初始濃度為20.8%時，向?qū)嶒?yàn)2的裝置中，加入5g鐵粉、0.1g炭粉，再，利用傳感器監(jiān)測過程中氧氣濃度的變化。7．化學(xué)小組對鋼鐵的銹蝕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。I．探究鋼鐵銹蝕的基本條件(1)一段時間后，C、D、E中鐵釘生銹，A、B中鐵釘無明顯銹蝕。由A、B、C的現(xiàn)象可知，鐵的銹蝕是鐵跟(填化學(xué)式)等物質(zhì)作用的過程。D中鐵釘比C中鐵釘銹蝕程度嚴(yán)重，說明。(2)使用自來水重新進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn)，一段時間后發(fā)現(xiàn)試管B中鐵釘生銹了，其可能的原因是。II．探究食鹽水對鋼鐵腐蝕速率的影響用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，錐形瓶中放生鐵粉末，滴管中預(yù)先加入2mL不同濃度的食鹽水，并用氧氣傳感器測定錐形瓶內(nèi)的氧氣濃度，數(shù)據(jù)如下表所示：實(shí)驗(yàn)組生鐵粉末質(zhì)量食鹽水濃度3min時瓶內(nèi)氧氣濃度實(shí)驗(yàn)①3.5g4%18.96%實(shí)驗(yàn)②3.5g8%18.56%實(shí)驗(yàn)③3.5g16%18.28%實(shí)驗(yàn)④3.5g24%17.99%(3)該實(shí)驗(yàn)探究的是對鋼鐵腐蝕速率的影響，其實(shí)驗(yàn)結(jié)論是。(4)查閱資料得知，食鹽水中的氯離子能破壞鋼筋表面的鈍化膜(其原理如圖所示)，并促使鐵發(fā)生一系列反應(yīng)得到Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3在空氣中風(fēng)化失水后變成氧化鐵。①氯離子破壞鋼筋表面的鈍化膜的過程中，從陽極向陰極轉(zhuǎn)移的微粒是。②鋼筋銹蝕過程中得到氧化鐵的反應(yīng)方程式為。III．探究水樣的pH及溶解氧濃度對鋼鐵腐蝕速率的影響步驟1：按如圖連接好裝置，檢查裝置氣密性。步驟2：向三頸燒瓶中放入3.5g生鐵粉末，向分液漏斗內(nèi)加入10mL不同濃度的稀鹽酸。步驟3：將鹽酸全部注入三頸燒瓶內(nèi)，關(guān)閉分液漏斗活塞，同時采集數(shù)據(jù)見下表：序號鹽酸pH壓強(qiáng)p/kPa溶解氧/mg·L-1p反應(yīng)前p反應(yīng)后DO反應(yīng)前DO反應(yīng)后開始降低所需時間/s實(shí)驗(yàn)①2.090.891.85.24.3131實(shí)驗(yàn)②3.090.891.55.03.768實(shí)驗(yàn)③4.090.890.34.93.424實(shí)驗(yàn)④5.090.890.54.93.798實(shí)驗(yàn)⑤6.090.890.64.43.7175(5)步驟1中檢查裝置氣密性的方法為。(6)實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2反應(yīng)后壓強(qiáng)變大的主要原因是(用化學(xué)方程式表示)。(7)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)3時，觀察到溶液中有氣泡冒出，反應(yīng)后體系內(nèi)壓強(qiáng)卻變小了。其原因是。(8)分析表中數(shù)據(jù)，在該實(shí)驗(yàn)條件下，下列說法正確的有___________。A．當(dāng)pH=2時，鐵粉與氧氣的銹蝕速率最快B．稀鹽酸中的溶解氧含量與鹽酸的pH有關(guān)C．鐵粉和鹽酸，氧氣的反應(yīng)可以同時發(fā)生8．鋼鐵的銹蝕是重要的研究課題。用下圖所示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行鐵釘銹蝕的研究。一段時間后試管A、B中鐵釘幾乎沒有銹蝕，而試管C中鐵釘明顯銹蝕，試管D、E中鐵釘嚴(yán)重銹蝕。(1)由試管A、B、C中鐵釘?shù)匿P蝕現(xiàn)象可知，鐵的銹蝕是鐵與(填化學(xué)式)等物質(zhì)作用的過程。(2)試管B中使用“煮沸并迅速冷卻的蒸餾水”，其目的是。(3)小組同學(xué)分析了試管D的情況后，又查閱了相關(guān)文獻(xiàn)得到在水樣溫度為22℃、氧含量為6mL/L時，鋼鐵銹蝕速率與水樣pH的關(guān)系如圖2所示。當(dāng)pH(選填“>”或“<”)4時，鋼鐵銹蝕速率明顯增大，其原因是。(4)一段時間后，試管E底部出現(xiàn)了黑色粉末。小組同學(xué)對黑色粉末進(jìn)行了探究?！咎岢鰡栴}】試管中黑色粉末是什么物質(zhì)？【作出猜想】猜想一：Fe；猜想二：；猜想三：；猜想四：?！静殚嗁Y料】是黑色晶體，能被磁鐵吸引；易溶于水?！痉治鲇懻摗竣偕鲜鏊膫€猜想中，不做實(shí)驗(yàn)就可以排除的是猜想。【實(shí)驗(yàn)探究】②將試管中的黑色粉末干燥后，用磁鐵靠近，發(fā)現(xiàn)黑色粉末能被磁鐵吸引，于是得出結(jié)論：黑色粉末一定是Fe。你認(rèn)為該結(jié)論(選填“正確”或“不正確”)，理由是。(5)請你設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)方案，用化學(xué)方法驗(yàn)證黑色粉末是否為Fe。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論取少量黑色粉末于試管中，加入若，則黑色粉末是Fe；若無明顯現(xiàn)象，則黑色粉末不是Fe9．（2024·甘肅定西·二模）科技小組同學(xué)開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)：探究食品脫氧劑鐵粉的“銹蝕和影響因素【資料信息】①食品脫氧劑的主要成分是鐵粉和輔助物質(zhì)，脫氧原理是鐵的生銹。②鐵銹的主要成分是Fe2O3?nH2O。【任務(wù)一】探究鐵生銹的條件(1)一段時間后實(shí)驗(yàn)Ⅰ中鐵絲生銹、實(shí)驗(yàn)Ⅱ、實(shí)驗(yàn)Ⅲ鐵絲沒有生銹，若反應(yīng)時間足夠，當(dāng)打開實(shí)驗(yàn)I止水夾時，還能觀察到的現(xiàn)象是，得出鐵生銹與有關(guān)。請你列舉生活、生產(chǎn)中防止鐵腐蝕采取的措施：(任寫一種即可)。【任務(wù)二】探究鐵粉銹蝕快慢和程度(2)科技小組設(shè)計(jì)了圖1探究裝置，按圖1連接好實(shí)驗(yàn)儀器后，首先要進(jìn)行的操作是。將5g鐵粉和2g碳粉加入三頸燒瓶，連接壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器，采集數(shù)據(jù)，繪制出壓強(qiáng)隨時間變化的曲線如圖2所示。t1時刻利用注射器加入2mL飽和NaCl溶液，t3將一只裝有稀鹽酸的注射器插到燒瓶