第五章第3节金属防护和废金属回收-2023-2024学年九年级化学上册举一反三（全国）

第3节金属防护和废金属回收【题型1实验探究金属锈蚀的条件】【题型2金属防护的措施】【题型3废金属的回收利用】【题型4关于金属铁的有关推断】【题型5关于金属的科普阅读】【题型1实验探究金属锈蚀的条件】【例1】某化学学习小组为探究铁丝生锈、铁丝燃烧的影响因素，进行如下实验（点燃操作已略去）。下列说法错误的是A．对比①③可知：水是铁丝生锈的条件之一B．对比①②可知：氧气是铁丝生锈的条件之一C．对比②③可知：氧气是铁丝燃烧的条件之一D．对比③④可知：铁丝形状能影响铁丝的燃烧【答案】B【分析】根据铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气、水共同作用的结果；燃烧需要同时满足三个条件：①可燃物、②可燃物与氧气或空气接触、③温度要达到着火点；进行分析判断。【详解】A、①中的铁丝只与氧气接触，③中的铁丝与氧气、水接触，对比①③可知，①中铁丝不生锈，③中铁丝生锈，说明水是铁丝生锈的条件之一，故选项说法正确。B、①中的铁丝只与氧气接触，②中的铁丝与氮气、水接触，对比①②可知，变量有氧气、水，不能得出氧气是铁丝生锈的条件之一，故选项说法错误。C、②中的铁丝与氮气、水接触，③中的铁丝与氧气、水接触，对比②③可知，除了氧气外，其它条件均相同，可得出氧气是铁丝燃烧的条件之一，故选项说法正确。D、③中的铁丝（螺旋状）与氧气、水接触，④中的铁丝（直线状）与氧气、水接触，对比③④可知，除了铁丝形状不同外，其它条件均相同，可得出铁丝形状能影响铁丝的燃烧，故选项说法正确。故选B。【变式1】用如图所示装置探究铜生锈的条件，一个月后发现铜丝未生锈。下列叙述错误的是

A．金属的腐蚀是金属从单质变成化合物的过程B．在潮湿的空气中，铝比铁耐锈蚀C．在有氧气和水的条件下，铜比铁易生锈D．铜生锈可能与空气中的O2、H2O和CO2有关【答案】C【详解】A、金属的腐蚀，实际上是金属与氧气、水等发生反应，是金属从单质变成化合物的过程，故选项说法正确；B、在潮湿的空气中，铝比铁耐锈蚀，是因为铝在空气中能与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止内部的铝进一步被氧化，故选项说法正确；C、用如图所示装置探究铜生锈的条件，一个月后发现铜丝未生锈，说明在有氧气和水的条件下，铜不如铁易生锈，故选项说法不正确；D、用如图所示装置探究铜生锈的条件，氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳，氢氧化钠固体能防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入盛有铜丝的试管中，一个月后发现铜丝未生锈，说明铜生锈可能与空气中的O2、H2O和CO2有关，故选项说法正确。故选C。【变式2】某项目小组开展了下列“铁的性质”探究实验。回答下列问题：（1）①的实验现象是。（2）实验②中产生气泡速度更快的是（填字母标号），由此可知金属活动性：锌铁（填“强于”或“弱于”）。试管b中发生反应的化学方程式为，基本反应类型是。（3）实验③进行一段时间后，铁钉明显锈蚀的是（填字母标号），对比三支试管的现象可知，铁生锈需要的条件是。【答案】（1）剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体（2）a强于置换反应（3）c与氧气和水接触【详解】（1）实验①中铁丝在氧气中剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体；（2）实验②中铁、锌均能与稀硫酸反应生成氢气，且锌片和铁片形状相同，酸的体积和浓度相同，锌比铁活泼，故实验②中产生气泡速度更快的是a；在相同条件下，锌与稀硫酸反应速率比铁与稀硫酸反应速率快，说明金属活动性：锌强于铁；试管b中发生反应为铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，该反应的化学方程式为：；该反应符合“一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”的反应，属于置换反应；（3）实验③进行一段时间后，试管c中铁钉与氧气和水直接接触，故铁钉明显锈蚀的是c；试管c中铁钉与氧气和水接触，生锈，试管d中铁钉只与水接触，不生锈，试管e中铁钉只与氧气接触，不生锈，对比cd可知，铁生锈需要与氧气接触，对比ce可知，铁生锈需要与水接触，故铁生锈需要的条件是：与氧气和水接触。【变式3】钱老师设计了如图所示的数字化实验指导同学们对铜铁锈蚀进行探究。用铁粉和碳粉的均匀混合物模拟铁钉成分，用传感器测定试剂瓶内气体的相关数据。可供选择的药品见表：组别药品铁粉/g碳粉/g水/滴食盐/g其他一5.00.100干燥剂二5.00.1100无三5.00.1101.0无四5.00.101.0无（1）铁在空气中锈蚀生成铁锈。铁锈的主要成分是（填化学式）。（2）在A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组药品进行实验。①600s内A瓶中O2含量几乎不变，B瓶中不断减少。实验表明，铁在空气中锈蚀是铁和O2、发生了化学反应。②将第二组药品中的水改为迅速冷却的沸水，且用量增多至足以完全浸没固体混合物。600s内B瓶中O2含量也略有减少，主要原因是。（3）为探究食盐对钢铁锈蚀速率的影响，应选择的药品组别是（填序号）。（4）在两只试剂瓶中均加入第二组药品，分别改用温度和湿度传感器测得结果如图所示。瓶内湿度随时间增大（即水蒸气含量增大），根本原因是。（5）请提出一种防止钢铁生锈的方法：。【答案】（1）Fe2O3（2）H2O试剂瓶中的O2逐渐溶于冷却的沸水（3）二和三（4）铁的锈蚀反应有热量放出，瓶内温度上升（5）在钢铁表面覆盖保护层、保持钢铁表面干燥（或制成不锈钢）【详解】（1）铁锈的主要成分是氧化铁，化学式为：Fe2O3。（2）①A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组药品，两组中其他药品相同，变量是水，A中无水，B中有水，600s内A瓶中O2含量几乎不变，B瓶中不断减少。实验表明，铁在空气中锈蚀是铁和O2、水发生了化学反应，故填：H2O或水。②氧气不易溶于水，但也有少量氧气溶解在水中。将第二组药品中的水改为迅速冷却的沸水，且用量增多至足以完全浸没固体混合物。600s内B瓶中O2含量也略有减少，主要原因是试剂瓶中的O2逐渐溶于冷却的沸水。（3）为探究食盐对钢铁锈蚀速率的影响，即其他量相同，唯一的变量是食盐，应选择的药品组别是二和三。（4）根据图像可知，瓶内温度和湿度均随时间增大，瓶内湿度随时间增大（即水蒸气含量增大）的根本原因是温度的升高，即铁的锈蚀反应有热量放出，瓶内温度上升。（5）钢铁在潮湿的空气中易生锈，在钢铁表面覆盖保护层、保持钢铁表面干燥（或制成不锈钢）等方法均可防止钢铁生锈。【题型2金属防护的措施】【例2】防止金属锈蚀能有效保护金属资源。下列防锈方法中，与其它三种方法原理不同的是A．表面涂油 B．表面刷漆 C．覆盖塑料 D．制成合金【答案】D【详解】A.在金属制品表面涂油防锈方法中，方法原理是在铁制品表面涂保护膜，破坏铁锈蚀条件，即隔绝氧气或水；B.在金属制品表面刷漆防锈方法中，方法原理是在铁制品表面涂保护膜，破坏铁锈蚀条件，即隔绝氧气或水；C.在金属制品表面覆盖塑料，方法原理是在铁制品表面覆盖保护膜，破坏铁锈蚀条件，即隔绝氧气或水；D.制成合金进行防锈，方法原理是改变金属的内部结构，制成耐腐蚀的合金。综上所述，四种防锈方法中，与其它三种方法原理不同的是D，故选：D。【变式1】下列措施中，不能防止钢铁生锈的是A．在钢铁表面涂油 B．存放在潮湿的空气中C．在钢铁表面刷漆 D．制成耐腐蚀的合金如不锈钢【答案】B【详解】A、涂油能隔绝氧气和水，能防止铁制品锈蚀，故选项不符合题意；B、存放在潮湿的空气中，铁能与氧气、水充分接触，容易生锈，故选项符合题意；C、刷漆能隔绝氧气和水，能防止铁制品锈蚀，故选项不符合题意；D、镀一层耐腐蚀的合金如不锈钢，能隔绝氧气和水，能防止铁制品锈蚀，故选项不符合题意。故选B。【变式2】为了防止钢铁制品锈蚀，下列做法不正确的是A．用洗涤剂除去铁制品表面的油膜 B．在车船的表面喷涂油漆C．在铁制品表面镀上一层其他金属 D．将使用后的菜刀用布擦干【答案】A【详解】A、用洗涤剂除去铁制品表面的油膜，铁能与氧气和水充分接触，容易生锈，故选项做法不正确；B、车船表面喷涂油漆，能够阻止铁与氧气、水接触，所以可防止铁生锈，故选项做法正确；C、在铁制品表面镀上一层其它金属能够防止生锈，故选项做法正确；D、将使用后的菜刀用布擦干，能防止与水分接触，能防止钢铁制品锈蚀，故选项做法正确。故选A。【变式3】我国很多大桥的桥体使用了大量的金属材料。下列对桥梁中使用的金属材料保护措施不正确的是A．经常用浓盐酸清洗金属材料B．在金属材料表面刷油漆C．在金属材料表面镀保护层D．改变金属内部结构制成防腐合金【答案】A【详解】A、金属能与酸反应，经常用浓盐酸清洗金属材料，会加速金属的锈蚀，符合题意；B、在金属材料表面刷油漆，可以隔绝氧气和水，防止金属锈蚀，不符合题意；C、在金属材料表面镀保护层，可以隔绝氧气和水，防止金属锈蚀，不符合题意；D、改变金属内部结构制成防腐合金，合金比组成它的纯金属耐腐蚀，可以保护金属材料，不符合题意。故选A。【变式4】下列做法不能有效保护金属资源的是A．防止金属腐蚀 B．寻找金属的代用品C．回收利用废旧金属 D．肆意开采金属矿物【答案】D【详解】A、防止金属腐蚀，可保护金属资源，该选项不符合题意；B、寻找金属的代用品，可保护金属资源，该选项不符合题意；C、回收利用废旧金属，可保护金属资源，该选项不符合题意；D、肆意开采金属矿物，不利于保护金属资源，该选项符合题意。故选D。【题型3废金属的回收利用】【例3】铁是应用最广泛的金属。下列有关说法正确的是A．炼铁原理是用合适的物质将单质铁转化为氧化铁B．将生铁中的大部分碳反应除去得到的钢是纯净物C．铁制品高温处理后，表面形成的致密氧化膜有防腐作用D．日常生活中的废旧铁制品直接填埋处理【答案】C【详解】A、炼铁原理是用合适的物质将氧化铁在一定条件下转化为单质铁，不符合题意；B、生铁和钢均是铁的合金，但是生铁的含碳量比钢高，炼钢的原理是将生铁中的大部分碳反应除去，但是得到的钢也是由铁、碳等混合而成，属于混合物，不符合题意；C、铁制品高温处理后，表面形成的致密氧化膜，可以隔绝氧气和水，防止铁进一步被锈蚀，符合题意；D、日常生活中的废旧铁制品应回收利用，可以节约金属资源，减少污染，不符合题意。故选C。【变式1】“垃圾是一种放错地方的资源”。垃圾的分类回收既可以节约资源又可以减少对环境的污染。含铅、镍、镉、汞的废旧电池属于A．有害垃圾 B．其他垃圾 C．可回收垃圾 D．厨余垃圾【答案】A【详解】废旧电池中含铅、镍、镉、汞等金属，人若摄入汞，会损坏中枢神经系统，废旧电池若填埋处理，废旧电池中的有害物质就会进入土壤、水体，对环境造成污染，故废旧电池属于有害垃圾。故选A。【变式2】在学完《金属资源的利用和保护》之后，某校化学兴趣小组尝试从废旧电子产品中提炼贵重金属（金、银），并制备氧化铜。他们设计的操作流程如图所示：

（1）操作Ⅰ的名称是。（2）溶液A中加入锌粒后冒出气泡，溶液A中一定含有的溶质是（填化学式）。（3）操作流程中加入硝酸银溶液得到溶液B所发生的化学反应的基本反应类型是。【答案】（1）过滤（2）H2SO4、MgSO4、Al2（SO4）3（3）置换反应【详解】（1）分离固体和液体的操作属于过滤。（2）将足量的稀硫酸加入到粗产品后，镁和铝会和稀硫酸发生置换反应生成MgSO4、Al2（SO4）3，将镁和铝反应完后，稀硫酸本身有剩余，故填：H2SO4、MgSO4、Al2（SO4）3。（3）经过操作Ⅰ后剩余的固体是铜、银、金再加入硝酸银溶液后，铜会和硝酸银溶液发生置换反应。【变式3】某化学小组围绕四氧化三铁开展主题学习。

Ⅰ.检验（1）生活中常用墨粉中所含铁的氧化物为四氧化三铁，用物理方法初步检验的操作为，用化学方法进一步检验可确定。Ⅱ.制备（2）低碳铁皮在空气中跟等物质作用会生锈。（3）操作Ⅰ和操作Ⅱ相同，为。（4）与方法二比较，方法一的不足之处是（答1点即可）。（5）当A溶液①和A溶液②的质量之比为时，铁元素全部转化到Fe3O4中。Ⅲ.FeOOH的含量测定已知：FeOOH及铁的氧化物加热分解的温度如下。FeOOHFe2O3Fe3O4FeO称取含Fe3O4的FeOOH样品76.6g，进行热分解实验。控制不同的温度对样品加热，测得剩余固体质量随温度的变化如图所示。

（6）样品中FeOOH的含量为%（精确到0.1%）。（7）当加热到T4℃时，M点固体的成分是，对应的质量比为。【答案】（1）用铁块接近墨粉时，铁块上有墨粉吸附其上（2）氧气、水（3）过滤（4）得到的四氧化三铁中还会含有杂质碳（合理即可）（5）2：1（6）69.7（7）Fe3O4和FeO29：54【详解】（1）四氧化三铁具有铁磁性，能够吸引铁，若生活中常用墨粉中所含铁的氧化物为四氧化三铁，则用铁块接近墨粉时，铁块上有墨粉吸附其上，然后用化学方法进一步检验可确定；（2）根据铁生锈是铁与氧气和水共同作用的结果，所以低碳铁皮在空气中跟氧气和水等物质作用会生锈；（3）操作Ⅰ和操作Ⅱ均为把固体和液体分开，为过滤操作；（4）方法一中，低碳铁皮中的铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁；方法二中，低碳铁皮中的铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，硫酸亚铁溶液和FeOOH，经过一系列操作得到纯净的四氧化三铁；方法二中得到纯净的四氧化三铁，而方法一中得到的四氧化三铁中还会含有杂质碳，得到的四氧化三铁不纯；（5）FeOOH中氢元素为+1价，氧元素为2价，根据化合价法则可知，FeOOH中铁元素的化合价是+3价；Fe3O4可表示为FeO•Fe2O3，即需要+3价铁的个数是+2价铁的个数的2倍，所以当A溶液①和A溶液②的质量之比为2：1时，铁元素全部转化到Fe3O4；（6）由图像可知，生成氧化铁的质量为71.2g；设FeOOH的质量为x，x=53.4g则样品中FeOOH的含量为：；（7）由图像看出，当加热到T4℃时，Fe3O4还没有完全反应，M点固体的成分是Fe3O4和FeO；原混合物中四氧化三铁的质量为：76.6g53.4g=23.2g，根据铁元素质量守恒，FeOOH生成的四氧化三铁质量为：；故四氧化三铁总质量为23.2g+46.4g=69.6g；设生成氧化亚铁质量为y，，y=43.2g；故Fe3O4和FeO的质量比为：（）：43.2g=29：54。【题型4关于金属铁的有关推断】【例4】A、B、C、D、E是初中常见的化学物质，A在常温下为液体，D为金属单质，E为铁锈的主要成分，它们之间的相互转化关系如图所示。请回答下列问题：

（1）A的化学式是。（2）写出反应①的化学方程式：。（3）防止D生锈的措施是（写出一个合理答案即可）。【答案】（1）（2）（3）保持铁制品表面的干燥与清洁（刷漆等合理即可）【分析】A在常温下为液体，通电生成B和C，推断A是水，水通电生成氢气和氧气；D为金属单质，能与C、A共同反应生成E，E是铁锈主要成分即氧化铁，故推断C是氧气，因此B是氢气，将结果带入原题验证，符合题意。【详解】（1）根据题意，A是水，化学式是：；（2）反应①即水通电生成氢气和氧气，化学方程式是：；（3）由于铁在潮湿的空气中易生锈即铁和氧气、水共同作用。故防止铁生锈的措施是保持铁制品表面的干燥与清洁（刷漆等合理即可）【变式1】某小组同学对炼铁高炉中发生的主要反应进行了知识网络建构，各物质之间的转化关系如图所示（反应条件已略去）。A~H是初中化学常见物质，其中B、D、G为高炉炼铁原料的主要成分，且G为红棕色氧化物。请回答下列问题：（1）G的化学式为。（2）反应②的基本反应类型为。（3）反应④的化学方程式为。（4）反应①在高炉炼铁中的作用是（写一条即可）。【答案】（1）Fe2O3（2）分解反应（3）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（4）提供热量/提供还原剂【分析】B、D、G为高炉炼铁原料的主要成分，且G为红棕色氧化物，由于高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭和石灰石，其中赤铁矿的主要成分氧化铁为红棕色氧化物，则G为氧化铁；又由于石灰石的主要成分为碳酸钙，碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，碳燃烧生成二氧化碳，则D为碳酸钙、C为二氧化碳、E为氧化钙、A为氧气、B为碳；且碳能与二氧化碳反应生成一氧化碳，一氧化碳能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，则F为一氧化碳、H为铁单质，符合推理。【详解】（1）由分析可知，G的化学式为Fe2O3。（2）反应②为碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应。（3）反应④为一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：。（4）反应①中，碳燃烧放热，则为反应提供了热量，且碳燃烧生成的二氧化碳还能与碳反应生成一氧化碳，则还能提供还原剂。【变式2】A~G是初中化学中常见的物质，已知A、B都是黑色固体，D为红色固体单质，F为红棕色固体氧化物，它们之间的转化关系如图所示，请推断出各物质后回答下列问题。

（1）写出物质的化学式A：。（2）写出物质E的用途：。（3）转化过程①可用化学方程式表示为。（4）转化过程③可用化学方程式表示为。【答案】（1）C（2）用做燃料，用于冶金工业（3）（4）【分析】D为红色固体单质，D为铜；F为红棕色固体氧化物，F为氧化铁；A、B都是黑色固体，A、B能转化为铜，A能与C反应，A是碳，B是氧化铜，C是二氧化碳；二氧化碳与碳在高温条件下反应生成一氧化碳，E是一氧化碳；一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，G是铁。代入框图检验，推断合理。【详解】（1）根据分析，物质A是碳，化学式为C，故填：C。（2）E是一氧化碳，一氧化碳具有可燃性，可用作气体燃料，一氧化碳具有还原性，可用于冶金工业。故填：用做燃料，用于冶金工业。（3）碳与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，所以转化过程①的化学方程式为：，故填：。（4）一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，所以转化过程③化学方程式为：，故填：。【变式3】A、B、C、D、E是初中化学常见的物质，常温下A、B、C都为无色气体，且A为单质，B有毒性，D、E都为黑色粉末，且D为化合物。物质间的转化关系如图所示（“—”表示相邻的两物质能发生反应，“→”表示两物质间的转化关系，部分反应物、生成物及反应条件已略去）。请回答下列问题。（1）A具有性，C的用途。（2）B与D反应的化学方程式为。（3）E→B的反应过程中一定放出热量，此说法（填“正确”或“错误”）。【答案】（1）氧化性用于灭火（合理即可）（2）或（3）错误【分析】常温下A、B、C都为无色气体，且A为单质，B有毒性，A能与B反应，B与C能相互转化，推出A为氧气，B为一氧化碳，C为二氧化碳，D为黑色粉末，且D为化合物，D能转化为二氧化碳，D能与一氧化碳反应，推出D为氧化铜或四氧化三铁，E为黑色粉末，E能生成一氧化碳，E能与氧化铜或四氧化三铁反应，也能与氧气反应，推出E为碳，将推出的物质代回框图验证符合。【详解】（1）根据分析A为氧气，氧气在化学变化常作为氧化剂，氧化剂具有氧化性。故填氧化；C为二氧化碳，二氧化碳不能支持呼吸也不能支持燃烧，所以二氧化碳可用于灭火等用途。故填用于灭火（合理即可）；（2）根据分析，B为一氧化碳，D为氧化铜或四氧化三铁，则B与D反应的方程式为或。故填或；（3）根据分析，E为碳，B为一氧化碳，由碳转化为一氧化碳的过程，可能放热（如碳和氧气反应生成一氧化碳，该过程放热），也可能吸热（如碳和二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，该过程吸热），故该说法错误。故填错误。【变式4】A~G都是初中化学常见的物质，已知A、B是黑色固体，G是一种蓝色溶液。它们的转化关系如图所示：请回答：（1）写出下列物质的化学式：A；G；（2）写出反应②的化学方程式，写出反应③的化学方程式；（3）上述反应中属于置换反应的是（填序号）；（4）请写出C在生活生产中的一种用途。【答案】（1）CCuSO4（2）（3）①④（4）作灭火剂（合理即可）【分析】碳和氧化铜都是黑色固体，碳和氧化铜在高温条件下反应生成二氧化碳和铜，碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，一氧化碳具有还原性，高温条件下能和氧化铁反应生成铁和二氧化碳；硫酸铜溶液是蓝色的，波尔多液的原料之一，能和铁反应生成硫酸亚铁和铜，因此A是碳，B是氧化铜、C是二氧化碳、D是铜、E是一氧化碳、F是铁、G是硫酸铜，代入验证，符合题意。【详解】（1）由分析可知，A是C，G是CuSO4。（2）反应②中，碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，反应的化学方程式为。反应③中，一氧化碳具有还原性，高温条件下能和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为。（3）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叫做置换反应。反应①为碳和氧化铜在高温条件下反应生成二氧化碳和铜，属于置换反应；反应②为碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳，不属于置换反应；反应③为一氧化碳在高温条件下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，不属于置换反应；反应④为铁和硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁，属于置换反应。综上所述，属于置换反应的是①④。（4）由分析可知，C是二氧化碳，二氧化碳具有不可燃不助燃的性质，可作灭火剂。【变式5】某化学小组围绕四氧化三铁开展主题学习。Ⅰ.检验（1）生活中常用墨粉中所含铁的氧化物为四氧化三铁，用物理方法初步检验的操作为，用化学方法进一步检验可确定。Ⅱ.制备方法一：

方法二：

（2）方法一中发生反应的化学方程式为，低碳铁皮在空气中跟等物质作用会生锈。（3）方法二中A的化学式是。操作Ⅰ和操作Ⅱ相同，为。（4）与方法二比较，方法一的不足之处是（答1点即可）。（5）氢氧化氧铁（FeOOH）中铁元素的化合价是。Fe3O4可表示为FeO·Fe2O3，当A溶液①和A溶液②的质量之比为时，铁元素全部转化到Fe3O4中。Ⅲ.应用纳米高性能Fe3O4可以实现高效催化分解水，其反应历程如图所示。回答以下问题：

（6）该过程中能转化为化学能。（7）分解水前后Fe3O4的和化学性质不变。（8）在加热的条件下反应b的化学方程式为。【答案】（1）用磁铁吸引（2）3Fe+2O2Fe3O4O2、H2O（3）FeSO4过滤（4）反应的环境为纯氧，要求较高不易达到（5）+32:1（6）太阳（7）质量（8）3FeO+H2OFe3O4+H2↑【详解】（1）四氧化三铁具体磁性，墨粉不具有磁性，则可以用磁铁吸引检测墨粉中是否含有四氧化三铁，该过程中没有新物质生成，属于物理变化；（2）方法一原理为：铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，化学反应方程式为：3Fe+2O2Fe3O4；铁生锈是铁与空气中氧气、水共同作用的结果；（3）铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁与氢气，则溶液A中的溶质为硫酸亚铁，化学式为FeSO4；操作Ⅰ和操作Ⅱ都为固液分离，为过滤操作；（4）方法一的铁丝需要在纯氧的环境下才能燃烧，对反应的环境要求较高不易达到；（5）化合物中元素的化合价代数和为0，FeOOH中H为+1价，O为2价，设Fe的化合价为x，则x+（2×2）+（+1）=0，x=+3，则Fe为+3价；溶液①中的FeSO4反应后转化为+3价Fe，溶液②中的Fe为+2价，Fe3O4可以表示为FeO·Fe2O3，其中含有+2价Fe与+3价Fe的比例为1:2，故当A溶液①和A溶液②的质量之比为2:1时，铁元素全部转化到Fe3O4中；（6）该反应中条件为光照，则过程中将太阳能转化为化学能；（7）Fe3O4为反应的催化剂，催化剂化学反应前后质量和化学性质不发生变化；（8）反应b为FeO与H2O反应生成Fe3O4与H2，则化学反应方程式为：3FeO+H2OFe3O4+H2↑。【题型5关于金属的科普阅读】【例5】阅读下面短文，回答问题。铁是生活中使用最广泛的金属，活泼性较强，铁元素属于人体必需微量元素之一。我国在春秋时期就开始了铁的冶炼，汉代出现了最早的炼铁高炉。“苟利国家生死以，岂因祸福避趋之。”林则徐修筑洪泽湖大堤，所展现出的勤政爱民、甘于奉献是其一生赤子情怀的缩影。林则徐用生铁铸成铁锅（如图1），放在条石的齿槽之间，再浇上由糯米汁与熟石灰搅拌而成的砂浆，使得条石与条石牢牢地黏合在一起，不留丝毫缝隙，做到了针插不进、水泼不进。他还在每一块铁锔上刻上自己的名字，以表示对其修筑的工程终身负责。如今一百九十多年过去了，洪泽湖大堤依然固若金汤。

（1）人体缺乏铁元素，会影响健康，易得（填序号）。A．佝偻病

B．贫血症

C．甲状腺疾病（2）工业上用赤铁矿石（主要成分：Fe2O3）冶炼生铁，Fe2O3与CO反应的化学方程式是。（3）利用铁锔和砂浆将条石与条石牢牢黏合在一起，使大堤固若金汤。①说明铸造铁锔的生铁具有的物理性质是。②砂浆中的熟石灰与空气接触，发生反应的化学方程式是。（4）从条石中取出的铁锔暴露在空气中一段时间后，表面因生锈而腐蚀。导致铁腐蚀的因素有多种，化学兴趣小组同学对此开展以下探究：取四份质量均为0.15g的生铁粉末，分别放入如图2所示装置中进行四次实验。内容记录如下表所示：

序号实验操作3分钟时氧气的含量Ⅰ/21%Ⅱ打开分液漏斗活塞，滴加2mL蒸馏水，关闭活塞15%Ⅲ打开分液漏斗活塞，滴加2mL食盐水，关闭活塞8%Ⅳ打开分液漏斗活塞，滴加2mL溶质质量分数为10%的稀盐酸，关闭活塞13%①由实验Ⅱ、Ⅲ可知，加速铁生锈的物质是。②能说明铁生锈需要水的证据是。③实验Ⅳ中氧气含量下降的原因可能是。【答案】（1）B（2）（3）硬度大（4）食盐水实验Ⅰ不加水，氧气含量不减少，实验Ⅱ加水后，氧气含量减少铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，气体体积增加，氧气含量下降。【详解】（1）人体缺乏铁元素，会影响健康，易得贫血病，故选B。（2）工业上用赤铁矿石冶炼生铁，Fe2O3与CO反应的化学方程式为：（3）铸造铁锔的生铁具有的物理性质是硬度大；熟石灰与空气接触，发生反应的化学方程式是：；铁生锈为铁与氧气水接触反应生成三氧化二铁，反应过程中氧气含量减少。Ⅰ实验，滴加2mL蒸馏水，3分钟时氧气的含量为15%；Ⅱ实验，滴加2mL食盐水，3分钟时氧气的含量为8%；可知，加食盐水比加蒸馏水氧气减少量更多，因此加速铁生锈的物质食盐水。Ⅰ实验，未加水，3分钟时氧气的含量为21%；Ⅱ实验，滴加蒸馏水，3分钟时氧气的含量为15%；因此对比实验Ⅰ、Ⅱ可知，铁生锈需要水。（4）实验Ⅳ中铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，气体体积增加，氧气含量下降。【变式1】阅读下列科技短文，回答问题：镁是一种重要的金属，1808年英国化学家戴维用电解法最早制得少量镁。镁是一种轻质有延展性的银白色金属。镁和位于同族的钹的化学性质相似，但镁不像铍的毒性那么大，和锂、钠这些活泼的碱金属也不同。在空气中，镁的表面会生成一层很薄的氧化膜，使空气很难与它反应，但没有铝的氧化膜致密。镁是一种比较活泼的金属，可以和沸水反应生成氢氧化镁和氢气，在空气中燃烧时，剧烈燃烧，发出耀眼白光，放出大量的热量，生成白色固体。镁能和二氧化碳发生燃烧反应，镁在氮气中进行高温加热，会生成氮化镁。镁所具有的轻质特性决定了镁合金是生产航天器、军用飞机、导弹、高机动性能战车、船舶的必不可少的结构材料。目前使用最广的铁合金是镁铝合金，它具有密度小、耐腐蚀、抗冲击、耐磨、导热和导电性能好等优点。阅读分析，回答问题：（1）用化学方程式表示镁表面形成氧化膜的过程：。（2）镁能用于烟花、照明弹的原因是。（3）镁和沸水反应的基本反应类型是。（4）金属镁燃烧发生火灾时，（选填“能”或“不能”）用二氧化碳灭火器灭火。（5）镁铝合金属于材料，其具有的优点是（写1条）。【答案】（1）（2）镁在空气中燃烧，发出耀眼白光（3）置换反应（4）不能（5）金属密度小、耐腐蚀、抗冲击、耐磨、导热和导电性能好等【详解】（1）镁能与空气中的氧气反应生成一层氧化镁薄膜，该反应的化学方程式为：；（2）镁能用于烟花、照明弹的原因是：镁在空气中燃烧，发出耀眼白光；（3）镁和沸水反应生成氢氧化镁和氢气，该反应符合“一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”的反应，属于置换反应；（4）镁能和二氧化碳发生燃烧反应，故金属镁燃烧发生火灾时，不能用二氧化碳灭火器灭火；（5）镁铝合金属于合金，属于金属材料；由资料可知，镁铝合金具有密度小、耐腐蚀、抗冲击、耐磨、导热和导电性能好等优点。【变式2】阅读下列科技短文，回答问题：有一种不锈钢薄如蝉翼，轻轻一撕，就能撕开，因此也叫“手撕钢”。被广泛应用于高端制造业。虽然其价格高到要论克卖，仍然供不应求。手撕钢的学名叫做“宽幅软态不锈钢精密箔材”，因其厚度仅有0.02mm，仅为A4纸厚度的四分之一、生产手撕钢最核心的技术是轧制和退火。轧制就是一卷厚0.8mm，宽600mm，长度超千米的原始钢带被轧辊轧薄，像擀面一样。退火，就是使钢带变软，有良好的塑性。轧制一次、退火一次，为一个轧程，一个轧程要34天。（1）“手撕钢”是一种铁合金，属于（选填“混合物”或“纯净物”）；原始钢带能被轧辊轧薄制成厚度仅有0.02mm的手撕钢，体现了金属的性。（2）下列说法不正确的是___________（填字母）。A．“手撕钢”的性能比生铁优越B．“手撕钢”能完全溶解在盐酸中C．“手撕钢”的含碳量比生铁高（3）用于制造不锈钢的铁来源于铁矿石，请写出工业上用赤铁矿炼铁的原理（用化学方程式表示）。【答案】（1）混合物延展（2）BC（3）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2【详解】（1）“手撕钢”是一种铁合金，其中含有少量的碳，所以属于混合物；原始钢带能被轧辊轧薄制成厚度仅有0.02mm的手撕钢，体现了金属的延展性；（2）A、“手撕钢”是一种的不锈钢，性能比生铁优越，故选项正确；B、“手撕钢”是一种的不锈钢，其中含有少量的碳，不能完全溶解在盐酸中，故选项不正确；C、“手撕钢”是一种的不锈钢，含碳量比生铁低，故选项不正确；故选BC（3）赤铁矿的主要成分是氧化铁，一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。【变式3】阅读短文，回答有关问题。科技之光点亮三星堆考古“沉睡三千年，一醒惊天下”。2021年3月20日，三星堆古遗址又发现了最新的考古成果，其中青铜面具、黄金面具、青铜大立人、青铜神树、太阳神鸟、象牙等均堪称独一无二的旷世神品。三星堆古遗址的发掘向世人展示了古代文明的高度发达和中