实验17 探究铁生锈的条件-中考化学实验精讲精练

人教版2024下册/第八单元金属和金属材料/课题3金属资源的利用和保护实验17探究铁生锈的条件【实验目的】1．观察铁钉在不同条件下的生锈情况，探究生锈的原因及机制。2．学会控制变量法设计实验方案。【实验仪器】试管、橡皮塞【实验试剂】铁钉、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花、干燥剂氯化钙【实验过程】装置铁钉一半浸在蒸馏水中铁钉全部浸没在蒸馏水中，水面上加一层植物油铁钉在干燥的空气中现象【实验分析】对比实验①②：控制等因素不变，通过有无存在时的实验，说明铁钉生锈需要空气；对比实验①③：控制等因素不变，通过有无存在时的实验，说明铁钉生锈需要水。【实验结论】铁生锈的主要条件：铁与1.铁钉生锈实验设计（1）实验中要用煮沸过的蒸馏水的目的是。（2）装置②试管实验在水面上加一层植物油的目的是。【注意】酸溶液或氯化钠等溶液会加快铁锈蚀的速率。2.钢铁的生锈（1）原理：铁在空气中锈蚀，实际上是铁与等物质作用，发生一系列复杂的化学反应，转化为铁的化合物的过程。（2）铁锈的成分：铁锈的主要成分是，铁锈属于。（3）铁锈蚀属于氧化，该过程热量。（4）铁锈是一种色的物质，空气中的氧气和水分穿过它的空隙，不断向内层渗透，持续跟铁反应，所以铁锈对铁起不到保护作用。如不及时除去，铁甚至会完全锈蚀。【注意】除锈方法：物理方法：用砂纸，用刀刮。（2）化学方法：用清洗（不能过量）。3.防止钢铁锈蚀的原理和方法（1）原理：破坏钢铁锈蚀的条件，使铁制品隔绝。（2）减缓钢铁制品生锈的措施：①“干”：保持铁制品表面。②“膜”：在钢铁表面，如涂油、喷漆或搪瓷等。③“镀”：在钢铁表面，如镀铬、镀锌等。④“烤”：用化学方法使钢铁表面形成，如锯条上的烤蓝等。⑤“改”：改变，添加其他元素制成合金，如钢铁中加镍、铬制成不锈钢等。【典例1】（24-25九年级上·江苏泰州·阶段练习）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．①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水B．四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉C．①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是甲D．③中附着在棉花上的干燥剂的作用是使试管里没有水分【典例2】（2024·辽宁·中考真题）下列有关铁制品锈蚀与保护的说法不正确的是A．铁与氧气、水等反应导致铁制品锈蚀 B．将铁制成不锈钢能减缓锈蚀C．锈蚀的铁制品没有任何利用价值 D．铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀【典例3】（2024·山东滨州·中考真题）下列做法不能减缓或防止钢铁锈蚀的是A．经常用食盐水清洗铁制品 B．保持铁制品表面清洁干燥C．在铁制品表面涂油漆 D．在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属【典例4】（24-25九年级上·河北石家庄·期中）利用铁粉、炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验，实验装置如图所示，止水夹关闭。(1)使用氯化钠溶液的目的是。(2)而后打开止水夹，可观察到烧杯中的水流入锥形瓶，原因是。1．（2024·福建福州·三模）“对比法”是实验探究中常用的一种科学方法，为了检验铁生锈的条件，进行了如图（略去其中的夹持装置）所示三个对比实验。一段时间后，①中铁丝发生锈蚀且试管中液面上升，②和③中均无明显变化，以下得出的结论不正确的是A．对比①②可以说明铁生锈一定要有氧气参加B．对比②③可以说明铁生锈一定要有水参加C．对比①③可以说明铁生锈一定要有水参加D．对比①②③可以说明铁生锈必需水和氧气同时参加2．（2024·四川成都·二模）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3．根据铁锈蚀的条件判断，下列情况中，铁钉最容易生锈的是A． B．C． D．4．（24-25九年级上·北京·期中）某兴趣小组探究铁生锈的条件。如下图所示，取三根洁净无锈的铁钉，分别放置在三个不同环境中，一周后观察铁钉生锈情况并记录如下。已知：氧气在一定量的水中的溶解量随温度升高而降低，在植物油中非常难溶。实验①②③现象在液面附近，铁钉生锈严重铁钉无明显变化铁钉无明显变化下列说法不正确的是A．①和②中煮沸蒸馏水是为了除去水中B．②和③中，铁钉没有生锈的原因相同C．对比①和②，可知铁钉生锈的条件是铁钉与氧气接触D．对比①和③，可知铁钉生锈的条件是铁钉与水接触5．（24-25九年级上·江苏泰州·阶段练习）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．①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水B．四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉C．①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是甲D．③中附着在棉花上的干燥剂的作用是使试管里没有水分6．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。【查阅资料】铁锈为红色固体，其主要成分为。【进行实验】如图1所示进行实验，一段时间后观察到C中铁钉表面有红色固体产生，A、B中铁钉无明显变化。(1)B试管中的水要煮沸并迅速冷却。煮沸的目的是。(2)能证明“与H2O接触是铁生锈条件之一”的现象为。(3)实验1的结论是：铁生锈的条件为。实验2：为进一步探究影响铁生锈速率的因素，小组同学设计如图2所示实验，利用传感器监测过程中氧气浓度的变化来判断铁生锈的情况。实验记录如下：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/g5%稀醋酸/滴①00020.820.8②100020.815.2③100520.812.7④101.0020.88.0(4)由实验2得到“食盐能加速铁生锈”的结论，依据的实验是(填序号)。(5)实验2中，设计②③的目的是。【反思与评价】(6)继续实验，发现稀盐酸比稀醋酸使铁生锈速率更快，其实验方案为：氧气初始浓度为20.8%时，向实验2的装置中，加入5g铁粉、0.1g炭粉，再，利用传感器监测过程中氧气浓度的变化。7．化学小组对钢铁的锈蚀进行实验研究。I．探究钢铁锈蚀的基本条件(1)一段时间后，C、D、E中铁钉生锈，A、B中铁钉无明显锈蚀。由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟(填化学式)等物质作用的过程。D中铁钉比C中铁钉锈蚀程度严重，说明。(2)使用自来水重新进行如图实验，一段时间后发现试管B中铁钉生锈了，其可能的原因是。II．探究食盐水对钢铁腐蚀速率的影响用如图装置进行实验，锥形瓶中放生铁粉末，滴管中预先加入2mL不同浓度的食盐水，并用氧气传感器测定锥形瓶内的氧气浓度，数据如下表所示：实验组生铁粉末质量食盐水浓度3min时瓶内氧气浓度实验①3.5g4%18.96%实验②3.5g8%18.56%实验③3.5g16%18.28%实验④3.5g24%17.99%(3)该实验探究的是对钢铁腐蚀速率的影响，其实验结论是。(4)查阅资料得知，食盐水中的氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜(其原理如图所示)，并促使铁发生一系列反应得到Fe(OH)3，Fe(OH)3在空气中风化失水后变成氧化铁。①氯离子破坏钢筋表面的钝化膜的过程中，从阳极向阴极转移的微粒是。②钢筋锈蚀过程中得到氧化铁的反应方程式为。III．探究水样的pH及溶解氧浓度对钢铁腐蚀速率的影响步骤1：按如图连接好装置，检查装置气密性。步骤2：向三颈烧瓶中放入3.5g生铁粉末，向分液漏斗内加入10mL不同浓度的稀盐酸。步骤3：将盐酸全部注入三颈烧瓶内，关闭分液漏斗活塞，同时采集数据见下表：序号盐酸pH压强p/kPa溶解氧/mg·L-1p反应前p反应后DO反应前DO反应后开始降低所需时间/s实验①2.090.891.85.24.3131实验②3.090.891.55.03.768实验③4.090.890.34.93.424实验④5.090.890.54.93.798实验⑤6.090.890.64.43.7175(5)步骤1中检查装置气密性的方法为。(6)实验1和实验2反应后压强变大的主要原因是(用化学方程式表示)。(7)进行实验3时，观察到溶液中有气泡冒出，反应后体系内压强却变小了。其原因是。(8)分析表中数据，在该实验条件下，下列说法正确的有___________。A．当pH=2时，铁粉与氧气的锈蚀速率最快B．稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的pH有关C．铁粉和盐酸，氧气的反应可以同时发生8．钢铁的锈蚀是重要的研究课题。用下图所示实验进行铁钉锈蚀的研究。一段时间后试管A、B中铁钉几乎没有锈蚀，而试管C中铁钉明显锈蚀，试管D、E中铁钉严重锈蚀。(1)由试管A、B、C中铁钉的锈蚀现象可知，铁的锈蚀是铁与(填化学式)等物质作用的过程。(2)试管B中使用“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”，其目的是。(3)小组同学分析了试管D的情况后，又查阅了相关文献得到在水样温度为22℃、氧含量为6mL/L时，钢铁锈蚀速率与水样pH的关系如图2所示。当pH(选填“>”或“<”)4时，钢铁锈蚀速率明显增大，其原因是。(4)一段时间后，试管E底部出现了黑色粉末。小组同学对黑色粉末进行了探究。【提出问题】试管中黑色粉末是什么物质？【作出猜想】猜想一：Fe；猜想二：；猜想三：；猜想四：。【查阅资料】是黑色晶体，能被磁铁吸引；易溶于水。【分析讨论】①上述四个猜想中，不做实验就可以排除的是猜想。【实验探究】②将试管中的黑色粉末干燥后，用磁铁靠近，发现黑色粉末能被磁铁吸引，于是得出结论：黑色粉末一定是Fe。你认为该结论(选填“正确”或“不正确”)，理由是。(5)请你设计一个实验方案，用化学方法验证黑色粉末是否为Fe。实验操作实验现象及结论取少量黑色粉末于试管中，加入若，则黑色粉末是Fe；若无明显现象，则黑色粉末不是Fe9．（2024·甘肃定西·二模）科技小组同学开展项目式学习：探究食品脱氧剂铁粉的“锈蚀和影响因素【资料信息】①食品脱氧剂的主要成分是铁粉和辅助物质，脱氧原理是铁的生锈。②铁锈的主要成分是Fe2O3•nH2O。【任务一】探究铁生锈的条件(1)一段时间后实验Ⅰ中铁丝生锈、实验Ⅱ、实验Ⅲ铁丝没有生锈，若反应时间足够，当打开实验I止水夹时，还能观察到的现象是，得出铁生锈与有关。请你列举生活、生产中防止铁腐蚀采取的措施：(任写一种即可)。【任务二】探究铁粉锈蚀快慢和程度(2)科技小组设计了图1探究装置，按图1连接好实验仪器后，首先要进行的操作是。将5g铁粉和2g碳粉加入三颈烧瓶，连接压强传感器、数据采集器，采集数据，绘制出压强随时间变化的曲线如图2所示。t1时刻利用注射器加入2mL饱和NaCl溶液，t3将一只装有稀盐酸的注射器插到烧瓶