专题2.2-3金属的化学性质（三）防止金属腐蚀的方法

第2章物质转化与材料利用2.23金属的化学性质（三）防止金属腐蚀的方法目录TOC\o"13"\h\z\u 1 2 2 3【基础巩固练】 3【发散思维练】 7【核心素养练】 11【中考提分练】 14常用的防止金属锈蚀的方法(1)铁的锈蚀条件纯净的铁在干燥的空气中是稳定的，铁在无氧的条件下即便与水接触也不易生锈。铁生锈的条件是：铁与氧气和水等物质相互作用。铁锈的主要成分是Fe2O3。如果接触盐酸、氢氧化钠、氯化钠等溶液锈蚀更快。(2)铁的防锈根据铁的锈蚀条件不难推断防止铁生锈的方法是使铁制品隔绝空气或隔绝水。【注意】铁锈是一种疏松易吸水的物质，铁生锈后如果没有除锈，会加速铁的锈蚀。因此铁制品要除锈后再涂保护层。铝制品表面有一层致密氧化铝保护膜，不需要再涂保护层。实验探究：铁生锈条件的探究实验装置：实验要点：如图所示试管B中的水必须是经煮沸迅速冷却的蒸馏水，目的是除去水中溶解的氧气，且要在试管口塞紧橡胶塞；试管C中应放入干燥剂，吸收空气中的水蒸气。实验现象：一周后，A中铁钉生锈，在水面附近处锈蚀最严重，B、C试管中的铁钉没有生锈。实验分析：A试管中的铁钉同时跟氧气和水接触而生锈；B试管中的铁钉只与水接触不生锈；C试管中的铁钉只与干燥的空气接触不生锈。实验结论：铁与水、氧气接触发生化学反应而生锈。实验拓展：铁若遇酸、食盐溶液等会使其锈蚀速率加快。根据金属锈蚀的条件，采取了涂油漆、抹油、保持金属制品干燥等一系列措施以防止金属生锈。【常考】能说出金属锈蚀的条件以及防止金属腐蚀的简单方法【例】我国2019年版第五套人民币硬币的材料是：铝合金或不锈钢，钢芯镀镍(Ni)。(如图，不按次序)(1)铸造以上硬币用到的材料都是___________(填“合成材料”或“金属材料”)。(2)选择铸造硬币的材料不需要考虑的因素是___________(填字母)。A.金属的导电性B.金属的耐腐蚀性C.金属的硬度D.金属价格与硬币面值的吻合度(3)为防止金属锈蚀，除了制成合金以外，还有哪些防锈方法：______________________(写一种)。(4)以上硬币涉及Fe、Al、Ni(镍)，已知Ni能够发生如下反应：Ni+H2SO4===NiSO4+H2↑Fe+NiCl2——Ni+FeC2三种金属活动性由强到弱的顺序为______________________(用元素符号表示)。(5)某同学向分别盛有等质量的镍粉和铁片的试管中，倒入等质量、等溶质质量分数的稀硫酸，以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断两种金属的活动性强弱。有的同学认为这种方案不够合理，理由是______________________。【答案】(1)金属材料(2)A(3)涂漆、上油(答案合理即可)(4)Al、Fe、Ni(5)镍粉和铁片与酸的接触面积不同，未控制变量【解析】(1)根据题干可知硬币的组成成分都是合金，所以铸造硬币用到的材料都是金属材料；(2)根据硬币的流通特点可知：铸造出的硬币要有较强的耐腐蚀性、硬度较大且硬币价值与面值的吻合度要高，而金属的导电性不是铸造硬币所考虑的因素；(3)为了防止铁制品生锈，除了制成合金外，还有很多其他方法，例如隔绝氧气可以防止铁生锈，在铁制品表面涂油漆、上油等方法可以使铁制品与氧气隔绝；(4)由金属活动性顺序的具体应用可知活动性在氢前的金属可以与稀酸反应生成氢气，金属活动性强的金属可以把金属活动性比它弱的金属从其盐溶液中置换出来，由Ni+H2SO4===H2↑+NiSO4、Fe+NiCl2===Ni+FeCl2，可知Ni活动性比氢强，比铁弱，可知三种金属的活动性顺序是Al>Fe>Ni；(5)金属的颗粒大小不同，与酸的反应速率也不同，所以没控制相同的条件，颗粒大小不同，金属表面产生气泡的快慢也会受到影响。【基础巩固练】1.(2020•湘西)建国以来，中国航运经济取得迅猛发展，现在已成为航运大国，正向航运强国迈进。为保证船舶的使用寿命，船舶要进行防锈处理，下列防锈措施不可行的是（）A.刷防锈漆B.用抗锈蚀性能优异的合金制造船舶的零部件C.给某些部位涂油D.船体表面镀一层黄金【答案】D【解析】船舶要进行防锈处理，刷防锈漆，能使铁制品与氧气和水隔绝，A能防止生锈。用抗锈蚀性能优异的合金制造船舶的零部件，B能防止生锈。给某些部位涂油，能使铁制品与氧气和水隔绝，C能防止生锈。船体表面镀一层黄金，能防止生锈，但成本太高，D防锈措施不可行。故选D。2.(2020•台州)铁在海水中容易被锈蚀，通常在轮船的吃水线以下焊接比铁更活泼的金属块，用于保护铁质船壳。该金属块的材料可以是（）A.金B.银C.铜D.锌【答案】D【解析】为了防止铁在海水中被锈蚀，应在轮船的吃水线以下焊接比铁更活泼的金属块，用于保护铁质船壳，在所给出的金属中锌比铁活泼，该金属块的材料可以是锌。故选D。3.据估计，全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的四分之一，为探究钢铁锈蚀的原因，某探究性学习小组进行了如右上图所示实验。数天后，只有试管Ⅰ中的铁钉在水面处生锈比较明显。则下列结论错误的是（）A.常温下，铁和氧气不易发生反应B.常温下，铁和水不易发生反应C.常温下，铁和氧气、水不易发生反应D.铁的防锈原理是使铁隔绝空气和水【答案】C【解析】根据铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气，水蒸气等发生化学反应的过程，可知：图中最先锈蚀的部位是b处，因为此处所处的环境是水与氧气都充足，因而更容易生锈，相比之下a处缺少水c处缺少氧气，而不易生锈，故AB正确，防止钢铁锈蚀的措施：表面涂防锈油；烧涂搪瓷；制成合金；电镀其他金属等，故D正确。4.(2020•雅安)下列措施中，不能防止金属制品锈蚀的是（）A.在表面刷漆B.改用不锈钢C.在表面镀铬D.用湿布擦拭【答案】D【解析】在表面刷漆，能隔绝氧气和水；不锈钢具有较强的抗腐蚀性；在表面镀铬，能隔绝氧气和水，能防止金属制品锈蚀；用湿布擦拭，金属制品与氧气、水分充分接触，不能防止金属制品锈蚀。5.(2020•广州)铁制品通常比铝制品更容易锈蚀，下列说法正确的是（）A.铁的金属活动性比铝强B.铝在自然界中以单质形式存在C.锈蚀的铁制品无回收价值D.自行车链条涂油有防锈作用【答案】D【解析】铁的金属活动性比铝弱，A错误；铝化学性质比较活泼，所以，铝在自然界中以化合物形式存在，B错误；锈蚀的铁制品可回收，C错误；自行车链条涂油能阻止铁制品与水接触，防止铁制品生锈，D正确。6.如下图所示，将足量的铁粉用水均匀地粘在试管内壁上，将试管倒立在装有水的烧杯中。实验过程中，观察到试管内液面缓慢上升。下列分析错误的是（）A.水能进入试管的最大体积约为试管容积的1/5B.该铁粉在试管内发生了氧化反应C.这一实验可以验证空气的组成不是单一的D.如把该铁粉改为木炭粉，两者的现象完全相同【答案】D【解析】A、氧气体积占空气体积的1/5，铁与水和空气中的氧气反应，生成氧化铁，消耗了试管内的氧气，因压强变小水能进入试管，并且最大体积约为试管容积的1/5，故A正确；B、铁粉与氧气反应，生成氧化铁，发生了氧化反应，故B正确；C、进入试管内的水的体积约为试管容积的1/5，说明还有其他气体存在，说明空气的组成不是单一的，故C正确；D、在常温下碳不与氧气等气体反应，所以把该铁粉改为木炭粉，两者的现象完全相同，是错误的，故D错误。7.某化学小组用一定量AgNO3和Al(NO3)3的混合溶液加入铜粉和锌粉，充分反应后过滤，得到溶液甲和固体乙，如图所示，则：①溶液甲中一定含有Al(NO3)3和Zn((NO3)2②固体乙中一定含有Ag，可能含有Cu和Zn③若溶液甲中插入洁净的铁丝，铁丝表面附着有固体，则溶液甲中一定有Cu(NO3)2④向固体乙上滴加盐酸有气泡产生，则溶液甲中一定没有AgNO3和Cu(NO3)2上述四种说法正确的个数为（）A.1个B.2个C.3个D.4个【答案】D【解析】铝比铁活泼，铁比铜活泼，铜比银活泼，用一定量AgNO3和Al（NO3）3的混合溶液加入铜粉和锌粉时，锌先和硝酸银反应生成硝酸锌和银，如果新不足，铜再和硝酸银反应生成硝酸铜和银；①溶液甲中一定含有没有反应的Al（NO3）

3和反应生成的Zn（NO3）2，该选项说法正确；②固体乙中一定含有反应生成的Ag，如果锌过量，则含有Cu和Zn，因此可能含有Cu和Zn，该选项说法正确；③若溶液甲中插入洁净的铁丝，铁丝表面附着有固体，说明锌不足，溶液中含有硝酸铜，或含有硝酸铜和硝酸银，因此溶液甲中一定有Cu（NO3）2，该选项说法正确；④向固体乙上滴加盐酸有气泡产生，说明锌过量，则溶液甲中一定没有AgNO3和Cu（NO3）2，该选项说法正确；上述四种说法正确的个数为4个。8.小婧做探究性实验：用称量法测定铁在O2中燃烧的产物，发现5.6g铁在足量的O2中燃烧得到7.82g固体。小婧排除了其他因素可能产生的误差，则她得到的固体产物可能是（）A.Fe3O4和Fe的混合物B.Fe3O4和FeO的混合物C.Fe3O4、FeO和Fe的混合物D.Fe3O4和Fe2O3的混合物【答案】D【解析】设5.6g铁完全燃烧生成四氧化三铁的质量为x，则有：3Fe+2O2Fe3O41682325.6gx168/5.6g=232/xx≈7.7g而实际上得到的固体质量为7.82g＞7.7g，说明生成的另一物质的含氧量比四氧化三铁的含氧量高。Fe3O4、FeO、Fe2O3含氧量比较大小，可根据铁原子个数相等将化学式变形，即Fe6O8、Fe6O6、Fe6O9由此可见，Fe2O3含氧量高于四氧化三铁。9.下列现象和事实，可用金属活动性作合理解释的是（）①金属镁在空气中比铝更容易燃烧，说明镁比铝的活动性强②金属铝比金属锌更耐腐蚀，说明锌比铝的活动性强③用硫酸铜、石灰水配制农药波尔多液时，不能用铁制容器盛放④尽管金属的种类很多，但在自然界中，仅有少数金属(银、铂、金)以单质形式存在A.①②B.①③④C.③④D.①②③④【答案】B【解析】①镁和铝与稀盐酸反应的剧烈程度不同，是因为金属的位置越靠前，金属的活动性越强，镁的金属活动性比铝强，金属镁在空气中比铝更容易燃烧。②铝制品比锌制品更耐腐蚀，是因为铝能与空气中氧气反应在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，防止内部的铝进一步被氧化，而不是锌比铝的活动性强，不能用金属活动性强弱顺序加以解释。③用硫酸铜、石灰水配制农药波尔多液时，不能用铁制容器，是因为铁的金属活动性比铜强，能与硫酸铜溶液发生置换反应，故不能用铁制容器配制硫酸铜溶液，可用金属活动性强弱顺序加以解释。④金属的在自然界中的存在，与金属的活动性有关，仅有少数很不活泼金属（银、铂、金）以单质形式存在。故①③④能用金属活动性加以解释。10.某科学兴趣小组用如图所示实验探究铁生锈的条件（每支试管中均放有完全相同的洁净铁钉）。（1）甲同学认为，试管A中发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管（填试管编号）发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论。（2）试管D和E的实验目的是进一步探究铁在的环境中是否更容易锈蚀。（3）写出一种防止铁生锈的方法：。【答案】（1）A、B、C（2）盐、酸存在（3）刷油漆（其他合理答案均可）【解析】（1）试管A中铁钉与水、氧气都接触，不能说明铁生锈是水还是氧气还是二者共同作用的结果；试管B中铁钉只与水接触，没有生锈；试管C中铁钉只与空气（或氧气）接触，不生锈；三个实验一起才能说明铁锈蚀是铁与空气中的氧气、水共同作用的结果。（2）食盐是盐，食醋中含有酸，试管D和E进一步探究铁在盐和酸存在的环境中是否更容易生锈。（3）切断铁生锈的条件之一即可达到防锈的目的，故防锈方法有保持铁制品表面的洁净干燥或涂保护层（如刷油漆）等。11.人们常说的“五金”是指：金、银、铜、铁、锡。根据所学知识回答：(1)“真金不怕火炼”说明金即使在高温下也不与__________反应。(2)黄铜片(铜锌合金)和铜片相互刻画，在铜片上留下刻痕，说明黄铜片的硬度比铜片的硬度__________(填“大”或“小”)。(3)铁制容器不能用来盛放农药波尔多液(主要成分是硫酸铜和氢氧化钙)，用化学方程式表示其原因：____________________。(4)防止金属腐蚀是保护金属资源的有效途径之一，写出一种防止铁制品生锈的具体方法：______________________________。【答案】(1)氧气(2)大(3)Fe+CuSO4===Cu+FeSO4(4)刷漆(或涂油或保持表面洁净、干燥或制成合金)(其他合理答案均可)【解析】（1）“真金不怕火炼”说明了金的性质很不活泼，金即使在高温下也不与氧气反应；（2）黄铜片（铜锌合金）和铜片相互刻画，在铜片上留下刻痕，说明黄铜片的硬度比铜片的硬度大；（3）铁制容器不能用来盛放农药波尔多液（主要成分是硫酸铜和氢氧化钙），原因是铁的活动性大于铜，用化学方程式表示其原因是：Fe+CuSO4═Cu+FeSO；（4）防止铁制品生锈的方法有很多，例如：刷漆、涂油等。12.运用酸、碱、盐的性质可以解决工业生产中的许多问题。(1)工业上常选用__________(填物质名称)来除去铁锈。(2)某工厂向含有AgNO3、Cu(NO3)2的废水中加入一定量的锌粉(Zn)以回收金属，充分反应后，得到的金属组成可能有哪几种情况?__________________________________________________。【答案】(1)稀硫酸(或稀盐酸)(2)Ag或Ag、Cu或Ag、Cu、Zn【解析】（1）铁锈的主要成分是氧化铁，能与酸反应，工业上常用稀盐酸除铁锈．（2）由题意可知，向AgNO3和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量的锌粉，发生的反应有锌可置换硝酸银中的银、锌可置换硝酸铜中的铜，生成的铜还可以置换硝酸银中的银．充分反应后，得到的金属组成可能由三种情况：Ag；Ag和Cu；Ag、Cu和Zn．13.根据下列物质间的转化关系回答：其中化合物A为黑色固体，化合物C由两种元素组成。写化学式：单质乙__________；化合物A__________；化合物B可能是__________。【答案】H2Fe3O4FeCl2【解析】A是黑色固体，是铁点燃后生成的，所以A是四氧化三铁，四氧化三铁和单质乙会生成铁和化合物D，所以乙是碳或氢气，铁和化合物C的水溶液会生成单质乙和化合物B，所以乙就是氢气，D就是水，化合物C由两种元素组成，C和铁会生成氢气，所以C是盐酸，D就是氯化亚铁，经过验证各物质转换关系.【发散思维练】14.(2021•嘉兴海宁期中)如图是探究铁钉锈蚀条件的4个实验，一段时间后观察现象。下列说法错误的是（）A.生锈最快的是④中的铁钉B.①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水C.③中附着在棉花上的氯化钙的作用是作干燥剂D.①中一段时间后，铁钉会由下至上出现锈蚀现象【答案】D【解析】④中铁钉接触到的是纯氧气，四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉，A正确。①中的铁钉能与氧气、水充分接触；②中的铁钉只能与水接触；③中的铁钉只能与干燥的空气接触；一段时间后，①中的铁钉生锈，另外两支试管的铁钉没有生锈，①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水，B正确。氯化钙具有吸水性，③中附着在棉花上的氯化钙的作用是作干燥剂，C正确。①中甲、乙、丙三处比较，乙处铁钉最易与氧气、水充分接触，生锈最明显的地方是乙，D错误。15.如图为某化学兴趣小组同学设计的观察铁制品锈蚀的实验装置，下列叙述正确的是（）①一段时间后，铁丝会由下至上出现锈蚀现象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，因为铁生锈要消耗氧气A.①③B.②④C.②③D.①④【答案】B【解析】①一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重，而水上、水下部分生锈不明显，故错误；②一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重，而水上、水下部分生锈不明显，故正确；③铁生锈会吸收空气中的氧气，塑料瓶一段时间后会变瘪，故错误；④一段时间后，塑料瓶会变瘪，说明铁生锈消耗了氧气，故正确。16.铜锈蚀时氧气和水一定参与了反应，为了探究二氧化碳是否参与了反应，需要进行的实验是（）A.甲和乙B.甲和丁C.乙和丁D.丙和丁【答案】B【解析】甲试管的铜片与氧气、水和二氧化碳同时接触发生了锈蚀；乙中的铜片只和水接触，没有锈蚀，说明铜的锈蚀与二氧化碳、氧气有关；丙中的铜片与二氧化碳和水接触，没有锈蚀，说明铜的锈蚀与氧气有关；丁中的铜片与氧气和水接触没有锈蚀，说明了铜的锈蚀与二氧化碳有关。17.如图所示，将除去铁锈的细铁丝网放在锥形瓶中，加入3~4mL的食盐水润湿铁丝网，塞紧带导管的单孔塞，导管的一端伸入红色的水中，2~3min后，可以观察到的现象是（）A.铁丝网全部溶解了B.锥形瓶中溶液变蓝色C.导管末端有气泡冒出D.导管中有一小段红色水柱上升【答案】D【解析】铁生锈的条件是铁与水和氧气同时接触。锥形瓶中的铁与氧气和水同时接触，容易生锈，且食盐水可加速铁丝的生锈，生锈时消耗了锥形瓶中的氧气，气压减小，在外界大气压的作用下红墨水在导管中形成一段液柱。18.下列关于金属材料的说法不正确的是（）A.常温下，铝能与空气中的氧气反应，在其表面生成致密的氧化铝薄膜B.铁在干燥的空气中容易生锈C.硬铝(铝合金)的硬度大于纯铝D.金属资源的回收利用既保护了环境，又节约了金属资源【答案】B【解析】铁生锈的条件是与空气(或氧气)和水接触。19.下列现象和事实可用金属活动性解释的是（）①金属镁在空气中比铝更容易燃烧，说明镁比铝的活动性强②金属铝比金属锌更耐腐蚀，说明锌比铝的活动性强③用硫酸铜、石灰水配制农药波尔多液时，不能用铁制容器盛放④尽管金属的种类很多，但在自然界中，仅有少数金属(银、铂、金)以单质形式存在A.①②B.①③④C.③④D.①②③④【答案】B【解析】排在氢前面的金属可置换出酸中的氢，且金属的活动性越强，反应速率越快；排在前面的金属能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。20.大多数金属材料在空气中都会生锈，铜锈的主要成分是铜绿[Cu2(OH)2CO3]。某同学利用下图所示的实验一进行实验，研究铜在空气中生锈的条件。一个月后该同学发现B装置中的铜丝生锈了，而A、C装置中的铜丝无明显变化。试回答下列问题：(1)同学得出结论说：“铜生锈的原因是铜与空气中的氧气和水相互作用。”该同学得出的结论正确吗?__________，你认为影响铜生锈的因素还可能有____________________。(2)为了验证你的判断，现给你提供上图实验二所示的装置，从左到右每个仪器所盛放的试剂依次为__________、__________和__________。【答案】(1)不正确空气中的CO2气体(2)氢氧化钠溶液蒸馏水碱石灰【解析】实验二是想验证铜生锈是否需要二氧化碳，所以可以通过除去空气中的二氧化碳，仅让铜与水和氧气接触，观察铜是否生锈来加以验证，要想除去空气中的二氧化碳，可以通过氢氧化钠溶液，所以广口瓶盛放的是氢氧化钠溶液，为防止空气中的二氧化碳进入试管，可以在右边的干燥管内放入碱石灰。21.(2020•台州模拟)金属防腐是科学研究的重大课题。学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。【认识铁的腐蚀】(1)下列环境中的铁制品最容易生锈的是______(填字母)。a.未擦干的铁锅b.镀铬的门把手c.盛水的不锈钢水杯(2)每年因锈蚀浪费掉的铁制品数量惊人，铁栅栏常采取的防锈措施是______________。(3)铁锈的主要成分是Fe2O3•xH2O，其中铁元素的化合价是_________。【探究铁的腐蚀】(4)该小组用如图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约________(填“40”或“10”)mL刻度处，原因是________________________________。【拓展探究】(5)小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。温度/℃10203040506070铁钉质量增加/g0.020.040.080.1610.180.1810.18小强同学的实验是探究______________因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是_______________________________________________________________。【答案】(1)a(2)涂漆(3)+3(4)40铁锈蚀消耗氧气且氧气约占空气体积的五分之一(5)温度一定温度范围内，温度越高，铁生锈越快，达到一定温度时，铁生锈速率不再改变【解析】(1)a.未擦干的铁锅，与氧气和水充分接触，容易生锈；b.镀铬的门把手，隔绝氧气和水，不容易生锈；c.不锈钢水杯耐腐蚀，不容易生锈。(2)每年因锈蚀浪费掉的铁制品数量惊人，铁栅栏常采取的防锈措施是涂漆。(3)铁锈的主要成分是Fe2O3•xH2O，氧化铁中，氧元素化合价是2，根据化合物中元素化合价代数和为零可知，铁元素的化合价是+3。(4)几天后水面最终处于约40mL刻度处，原因是铁锈蚀消耗氧气且氧气约占空气体积的五分之一。(5)小强同学的实验是探究温度因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是一定温度范围内，温度越高，铁生锈越快，达到一定温度时，铁生锈速率不再改变。【核心素养练】22.(变化观念与平衡思想)在盐酸除铁锈的实验中，我们常会发现生锈的铁钉表面有一些气泡产生。气泡是怎么产生的?针对这一问题，同学们提出了有关假设，并设计了如图甲所示的实验方案进行探究。实验时，观察到放有铁的试管中有气泡产生，而另一试管中没有，从而验证了自己的假设是成立的。(1)分析上述实验，你认为同学们建立的假设是__________________________________________。(2)有同学认为上述实验不够严谨，溶液中的水可能会对实验产生影响。于是他们又进行了对照实验，请你在右上图的虚线框中用图示的形式将图乙的对照实验补充完整。(3)还有同学想：气体会不会是铁锈与水反应产生的?他认为还要补充一个铁锈与水反应的实验，你觉得有没有必要?______________________________________________________________________。【答案】(1)除铁锈时，气泡可能是铁与盐酸反应生成的(2)如图所示(3)没有必要，因为稀盐酸中本身含有水，可以排除铁锈与水反应产生气体的猜想【解析】（1）进行的实验是：铁和稀盐酸相互作用，铁锈和稀盐酸相互作用，说明提出的假设是：气泡是铁和盐酸反应产生的．（3）因为稀盐酸中含有水，所以没有必要补充一个铁锈与水反应的实验．23.(变化观念与平衡思想)久置的铜制品表面能生成绿色的铜锈[主要成分为Cu2(OH)2CO3]，某化学兴趣小组对铜生锈的条件进行了以下探究。【提出猜想】根据铜锈的组成元素推测，铜生锈可能是铜与空气中的二氧化碳、水等物质反应的结果。【实验设计】兴趣小组同学取打磨光量的铜丝，设计了如图所示的四个实验。【现象分析】若干天后，发现只有D瓶中的铜丝出现绿色的铜锈，其他瓶中的铜丝均无铜锈出现。(1)实验B、C瓶中所使用的蒸馏水是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是______________。(2)B瓶与D瓶中的现象对比，可以得出的结论是____________________________。【实验结论】由上述四个实验可分析得出，铜生锈是铜与空气中的______________共同作用的结果。【拓展探究】以锈蚀严重的废铜屑为原料，回收制取纯铜。查阅资料：Cu2(OH)2CO3+2H2SO4===2CuSO4+3H2O+CO2↑；Cu2(OH)2CO3===2CuO+H2O+CO2↑。如图是该兴趣小组设计的两种回收铜的实验方案：【分析评价】(3)步骤Ⅲ、Ⅳ、V都需要进行的实验操作是____________，该操作中玻璃棒的作用是____________。(4)步骤Ⅱ过程发生反应的化学方程式为________________________，此实验开始时要先通一段时间CO再加热，目的是____________________________________。(5)同一份废铜屑分别通过上述两种方案最终得到的铜的质量：方案一____________(填“>”“=”或“<”)方案二，以上两种方案中，方案二优于方案一，理由是____________________________________(任答一点)。【答案】(1)除去水中溶解的二氧化碳和氧气(2)铜生锈需要二氧化碳【实验结论】二氧化碳、水蒸气和氧气(3)过滤引流(4)CO+CuOCu+CO2排尽空气，防止加热CO和空气的混合物引起爆炸(5)=不需要处理尾气【解析】(1)实验B、C瓶中所使用的蒸馏水是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是除去水中溶解的二氧化碳和氧气。(2)B瓶与D瓶中的现象对比可知，B中不含有二氧化碳，不能生锈，D中含有二氧化碳，能够生锈，可以得出的结论是铜生锈需要二氧化碳。【实验结论】由四个实验可分析得出，A中不含有水，B中不含有二氧化碳，C中不含有氧气，都不能生锈，D中同时含有水、二氧化碳和氧气，能够生锈，因此铜生锈是铜与空气中的二氧化碳、水蒸气和氧气共同作用的结果。(3)步骤Ⅲ、Ⅳ、V都需要进行的实验操作是过滤，该操作中玻璃棒的作用是引流。(4)步骤Ⅱ过程中，氧化铜和一氧化碳在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，此实验开始时要先通一段时间CO再加热，目的是排尽空气，防止加热CO和空气的混合物引起爆炸。(5)两个方案中，同一份废铜屑中的铜元素最终都转化成铜，因此两种方案最终得到的铜的质量相等；两种方案中，方案二优越于方案一，理由是不需要处理尾气，节约能源等。24.金属材料在生产、生活中有着广泛的应用，人类的生产和生活都离不开金属。(1)新型材料纳米级铁粉具有广泛的用途，它比普通铁粉更易与氧气反应，其制备的主要流程如下图所示。高温反应器中反应的化学方程式为______________________________；反应前需向反应器中通入氮气，目的是____________________。(2)金属活动性顺序有重要的应用。铜、铝、铁为日常生活中常见的金属，某化学兴趣小组的同学在探究铝、铜、铁三种金属的有关性质时，进行了下图的实验：在A实验中发生反应的化学方程式为______________________________；将A实验结束后①、②试管内的物质倒入烧杯中，发现烧杯中的红色固体物质明显增多，其原因是____________________，一段时间后过滤，滤液中的溶质一定有__________(填化学式)。(3)某同学在一定质量的AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后，他对反应过程进行了分析，得到了以下几个图像(横坐标表示加入铁的质量)，其中错误的是__________(填字母)。【答案】（1）FeCl2+H2Fe+2HCl；②排尽装置内的空气，防止加热时产生爆炸(或防止纳米铁被氧气氧化)；（2）①Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；②未反应的铁继续与硫酸铜反应，FeSO4、Al2(SO4)3；（3）D【解析】（1）①氯化亚铁和氢气在高温的条件下生成铁和氯化氢，化学方程式为：FeCl2+H2Fe+2HCl；②可燃性气体与空气混合后点燃可能发生爆炸，所以反应前需向反应器中通入氮气，目的是：排尽装置内的空气，防止加热时产生爆炸；（2）①铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，化学方程式为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；②铁不会与硫酸铝反应，会与硫酸铜反应置换出铜，所以将A实验结束后①、②试管内的物质倒入烧杯中，发现烧杯中的红色固体物质明显增多，其原因是：未反应的铁继续与硫酸铜反应，一段时间后过滤，滤液中的溶质一定有FeSO4、Al2（SO4）3；（3）在一定质量的AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入铁粉，铁会先与硝酸银反应，硝酸银反应结束，再与硝酸铜反应，所以A、铁先于硝酸银反应，所以铜质量不会增加，然后在与硝酸铜反应时，铜的质量逐渐增多，然后不变，故A正确；B、根据铁与硝酸银反应的化学方程式，铁置换硝酸银的过程中溶液质量逐渐减小，而溶液中硝酸铜的质量不变，因此该阶段硝酸铜的质量分数逐渐增大；等铁粉开始与硝酸铜反应时，硝酸铜不断减小至完全反应，溶液硝酸铜