中考人教版化学科学探究《探究金属锈蚀的条件》专题练习Word文档格式.docx
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【实验设计】兴趣小组同学取打磨光亮的铜丝，设计了如图的所示的四个实验。
【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）铜锈中含有四种元素。
（2）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，其目的是除去蒸馏水中的氧气。
（3）B瓶与
D瓶中的现象对比，可以得出的结论是铜生锈与二氧化碳有关。
（4）通过对比AD实验可以得到铜生锈与水有关。
【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氧气、水和二氧化碳共同作用的结果。
4、创新意识与科学探究是我们应该逐步形成的必备品格和关键能力。
化学兴趣小组对“铁的生锈”进行了如下创新探究；
探究Ⅰ铁的生锈条件（失持仪器已略去）
【实验准备】向气密性良好的如图装置中装入药品。
【实验现象】大约8分钟后观察，发现U形管左侧支管内的液面高于右侧支管内的液面。
再过8分钟后观察，发现蒸馏水中的钢丝棉、干燥的钢丝棉表面没有明显变化；
潮湿的钢丝棉表面出现少量红褐色锈斑，盐水浸温的钢丝棉表面出现明显红褐色锈斑，左右2支管内的液面高度差明显增大：
此时，分别手摸装有盐水浸湿的钢丝棉和装有潮湿的钢丝棉的支管外壁，前者较热、后者微热。
24小时后观察，发现U形管左、右侧支管内的液面己基本相平，潮湿的钢丝棉、盐水浸湿的钢丝棉表面均有较多红褐色锈斑（部分铁锈脱落坠入U形管管底），另外2份钢丝棉仍然无明显变化。
【实验思考】
（1）实验中，蒸馏水煮沸并骤冷的目的是使蒸馏水中几乎不再溶有氧气。
（2）实验中，可选用火碱（或烧碱或苛性钠）（填1种碱的俗名）作干燥剂。
（3）实验中，4份整理成球状（直径略大于20mm）的钢丝棉的粗细、总长度等均需相同。
（4）实验中，说明“铁生锈需要与氧气接触”的现象是蒸馏水中的钢丝表面没有锈斑，潮湿的钢丝表面有锈斑。
（5）依据“U形管左侧支管内的液面高于右侧支管内的液面”的现象，可以推知：
氯化钠的存在加快了铁的生锈速率。
（6）钢丝棉锈蚀过程中伴随的能量转化过程是：
化学能转化为热能。
探究Ⅱ铁粉型“暖宝宝”反应原理与铁的生锈本质是否一致（夹持仪器已略去）
【资料信息】
（1）“暖宝宝”的主要成分：
铁粉、水、活性炭、蛭石、吸水性树酯、食盐。
（2）蛭石是当今世界首出一指的超级保温材料。
（3）吸水性树是一种新型高分子材料，能吸收自身重量几百到几千倍的水分，吸水、保水能力均很强，并可反复释水、吸水。
【实验准备】按如图连接装置，设计采集频率、采集时间，将拆除包装的暖宝宝倒入三颈烧瓶中，密封装置，点击电脑屏幕上的“开始采集”按钮，观察电脑屏幕上的曲线变化。
【实验结果】见下图。
（1）实验中所用的第3种传感器是温度传感器。
（2）分析图象可知：
时间-湿度曲线与探究Ⅰ不相符，原因可能与“暖宝宝”原材料中的吸水性树脂有关。
（3）铁钉生锈需较长时间，而“暖宝宝”能快速反应的原因可能是铁粉与其他物质的接触面积大加快了铁粉的锈蚀速率、蛭石的保温作用加快了铁粉的生锈速率。
由此可见，“暖宝宝”的反应原理与铁的生锈本质是一致的。
（4）除上述探究内容外，请对“暖宝宝”提出另一个探究内容并写出简要的实验方案：
“暖宝宝”中铁粉的质量分数；
取一定质量的样品，向其中加入足量的稀盐酸，测定生成氢气的质量，再依据化学方程式计算出铁粉的质量，最后计算出“暖宝宝”中铁粉的质量分数。
5、世界上每年因锈蚀而报废的金属设备和材料高达产量的20%～40%，某实验小组对铁的锈蚀和铁锈的成分进行如下探究。
（一）如图所示，将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，观察到量筒内水沿着细导管慢慢进入广口瓶。
当温度恢复至室温，且量筒内水面高度不变时读数（此时瓶内氧气含量近似为零）。
记录起始和最终量筒的读数以及所需时间如表
序号
样品
量筒起始读数mL
量筒最终读数mL
所需时间/min
①
1g铁粉、0.2g碳和10滴水
100
72
约120
②
1g铁粉、0.2g碳、10滴水和少量NaCl
约70
③
1g铁粉、10滴水
--
（1）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁的锈蚀过程是放热（填“放热”或吸热”）过程。
（2）实验①和②说明NaC1可以加快（填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的速率。
（3）实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响，请在表格空白处填写实验③的样品组成是1g铁粉、10滴水。
（二）为探究铁锈的成分，用如图所示装置（夹持仪器已省略）进行实验（每步反应和吸收均完全）。
查阅资料：
无水硫酸铜吸水会由白色变为蓝色，碱石灰既能吸水也能吸收CO2。
（4）该装置有一个明显缺陷是没有处理尾气。
（5）加热前，先通入CO一段时间，目的是排出装置中的空气，防止发生爆炸；
将铁锈样品加热，无水硫酸铜逐渐变蓝，由此推知铁锈中一定含有氢元素，从而推断出空气中的水参加了铁生锈反应。
（6）若将铁锈的成分表示为FexOy•nH2O，为了准确测定该成分，除要称量铁锈样品的质量外，还需要测定装置BC（填标号）反应前后的质量。
若缺少装置D，则测算出的x：
y值将偏小（填“偏大”“偏小”或“无影响”）
6、U型玻璃管是常见的化学仪器，在实验中有广泛的应用。
（1）借助U型玻璃管探究微粒的性质，如图1所示，打开玻璃旋塞，观察到湿润的红色石蕊试纸从左到右先后变蓝，该实验说明分子分子在不停地运动，湿棉花的作用是吸收氨气防止进入空气，污染环境。
（2）借助U型玻璃管探究钢铁锈蚀的条件，如图2所示：
①一段时间后潮湿的钢丝棉有明显锈迹，干燥的钢丝棉没有锈迹，此现象说明钢铁锈蚀需要水。
②实验结束时，细心的同学发现浸没在凉开水中的钢丝棉也有少量锈迹，说明本实验有不完善之处，请利用原有装置提出具体改进方案在盛有凉开水的U型管两端液面上滴加植物油。
（3）借助U型玻璃管粗略测定空气中氧气的体积分数，如图3所示，得出空气中氧气体积分数约为五分之一的实验现象是U型管左侧液面上升到刻度4处。
7、金属及金属材料与人类的生产和生活密切相关。
回答；
（1）铜是一种常见的金属。
根据铜的性质，写出金属铜的重要用途用作导线（答一点即可）。
（2）某同学设计了如图1所示的实验
①图B中，薄铜片受热时发生反应的化学方程式为2Cu+O22CuO。
②趁热将图B所示的薄铜片插入到图A所示的装置中（如图C所示），观察薄铜片的颜色变化并振荡集气瓶，出现的现象是薄铜片由黑色变红色，澄清石灰水变浑浊。
③实验结束后用燃着的木条点燃瓶中的剩余气体，有明显的蓝色火焰出现，该反应的化学方程式为2CO+O22CO2。
（3）探究铜生锈的条件
铜器在潮湿空气中会与多种物质慢慢发生反应，表面生成一层铜绿化学式是[Cu2（OH）2CO3]．根据铜绿的化学式及质量守恒定律，可以推断出铜生锈一定有空气中的水、二氧化碳参加了反应。
为了进一步证明空气中还有哪些重要物质参与了铜的生锈，同学们设计了如图2中A、B两个对比实验，请你帮助他们完成实验设计并注明实验现象（语言叙述或简要说明均可）
实验现象；
（4）实验室可利用碱式碳酸铜制备氧化铜，并进行炭粉还原氧化铜的实验。
【实验一】制备氧化铜并检验产物，装置如图3所示（省略夹持仪器）
步骤一：
连接A和B，打开活塞，通入空气
步骤二：
关闭活塞，连上C和D，开始加热。
步骤三：
在加热过程中，记录B中固体质量变化如下表，在t3时停止加热。
加热时间（min）
t1
t2
t3
B中固体质量（g）
6.66
5.20
4.80
①B中发生反应的化学方程式为Cu2（OH）2CO32CuO+H2O+CO2↑。
②A的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，防止对产物检验造成干扰。
③选择t3时停止加热的理由是固体质量不变，说明碱式碳酸铜完全分解。
【实验二】一定量炭粉还原实验一中制得的氧化铜并检验产物，装置如图4所示。
④反应完全后，若先撤走酒精喷灯停止加热，可能导致的后果是液体倒流入试管把试管炸裂，因此，结束实验正确的操作是先把导管移出液面后熄灭酒精喷灯。
⑤若实验一中省略步骤三，对实验二中反应产物判断可能产生的影响及其原因是影响：
无法判断碳和氧化铜反应是否产生二氧化碳；
原因：
如果碱式碳酸铜没有完全分解，受热会产生二氧化碳，能使澄清石灰水变浑浊。
8、化学研究性学习小组对铁生锈开展深入的探究。
（1）比较与分析铁钉在不同条件下生锈程度。
同学们设计了如图所示的对比实验，并进行实验。
4h后观察到：
试管Ⅰ、Ⅱ中的铁钉均生锈，试管Ⅰ铁钉生锈程度大于试管Ⅱ；
试管Ⅲ中铁钉不生锈。
①试管Ⅰ铁钉生锈程度大于试管Ⅱ的原因是试管中铁钉与氧气接触面积更大。
②试管Ⅲ中，使用冷却后的沸水的目的是除去水中溶解的氧气。
③铁钉生锈的其中一步反应是铁与氧气、水共同作用生成
氢氧化亚铁，该反应的化学方程式是2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2。
（2）探究植物油能否完全隔绝氧气。
同学们第二天观察，发现试管Ⅲ中的铁钉也有锈斑。
为此大家又做了如下探究。
[进行实验]
实验1：
将涂水的铁片置于植物油中，并放置于密封的无氧容器中，8h后观察铁片无锈迹。
排除植物油和铁片上的水中微量氧气对铁片锈蚀的影响。
实验2：
将涂水的铁片置于植物油中，并敝口放置于空气中，8h后发现少量锈班，再过一段时间后观察，锈斑面积增大。
①综合以上两个实验，可得出结论是植物油不能完全隔绝空气中的氧气。
【交流讨论】
②查阅文献获知，植物油对空气中的水分有较好的隔绝效果，请设计实验方案加以验证：
将干燥的铁片置于油中，并敞口放置于潮湿的空气中，8h后观察到铁片无锈迹。
（3）在老师的指导下，进一步探究酸性条件下铁锈蚀的情况。
【查阅资料】
Ⅰ．溶解氧是指溶解在水里氧气的量，用每升水里氧气的毫克数表示。
Ⅱ．醋酸具有酸的通性，能与活泼金属发生反应。
【实验探究】
将4份等质量的铁粉和碳粉的混合物分别加入相同体积不同pH的醋酸的水溶液中，分别用溶解氧传感器和压强传感器采集数据获得如图和如表。
pH
压强/KPa
实验前
实验后
压强差
2.0
90.56
91.58
1.02
3.0
90.46
91.23
0.77
4.0
90.48
90.34
-0.14
5.0
90.81
90.64
-0.17
从①图中可知，在酸性条件下水溶液中溶解氧随时间变化均呈下降趋势，原因是铁生锈不断消耗氧气。
②从表中可知pH为2.0～3.0时，实验后系统中气体压强增大，是因为铁与醋酸反应产生氢气的体积大于铁生锈消耗的氧气体积。
9、某些铜制品在空气中久置，表面生成绿色的铜锈（又称铜绿）。
某化学实验小组设计并进行实验，探究铜锈的组成和铜生锈的条件。
Ⅰ．探究铜锈的组成
【査阅资料】①铜锈受热易分解②硫酸铜粉末遇水由白色变为蓝色
【进行实验】小组同学从铜器上取下适量的干燥铜锈，按图所示装置实验（部分夹持装置已略去）。
观察到B中白色粉末变为蓝色，C中澄清石灰水变浑浊。
【解释与结论】
（1）C中反应的化学方程式是CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O。
（2）依据以上现象分析，铜锈中一定含有的元素：
Cu和
C、H、O。
Ⅱ．探究铜生锈的条件
【提出猜想】根据铜锈的组成推测，铜生锈可能与CO2、H2O和O2有关。
【进行实验】实验小组同学取直径、长度均相同的铜丝，并打磨光亮。
设计了如图所示的4个实验并持续观察。
编号
④
实验
现象
无明显现象
铜丝表面
有绿色物质
【讨论交流】
（1）实验中使用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”，其目的是除去水中溶解的氧气且防止氧气再溶于水。
（2）得出“铜生锈一定与CO2有关”的结论，依据的两个实验是①和③（填编号）。
（3）对比实验②和③，得出的结论是铜生锈与O2有关。
（4）为验证猜想，请将实验④补充完整，广口瓶中填充物有铜丝和CO2和O2的混合气体。
【获取结论】铜生锈的条件是H2O、O2、CO2同时接触。
【反思应用】结合上述实验，你对保存铜制品的建议是保持铜制品表面干燥。
参考答案
1、答案为：
（1）将带火星的木条放在导管b处，如木条复燃，说明U形管内已充满O2；
（2）H2O；
铁丝生锈；
强；
（3）导管内液面上升；
（4）刷漆（或涂油、烧烤搪瓷、制成合金等）。
2、解：
（1）实验时，打开止水夹，先通一会儿CO再加热，这是为了排净空气，以防气体不纯，加热时发生爆炸；
故填：
排尽空气，以防爆炸；
（2）在高温的条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以观察到红棕色固体慢慢变成黑色；
黑；
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2；
（3）装置B的作用除了检验二氧化碳，还可以收集一氧化碳；
收集一氧化碳；
（1）食盐水可以加快铁的锈蚀速率；
加快铁的生锈；
（2）铁生锈需要消耗装置内的氧气，所以锥形瓶内压强下降；
铁生锈消耗瓶中氧气；
（3）铝合金质轻、耐腐蚀、硬度大，所以自行车钢圈当今多采用铝合金；
质轻（或耐腐蚀或硬度大）（合理即可）
A．试剂可以是稀硫酸，将形状、大小相同的铁、铜分别放入装有等质量等浓度的稀硫酸的2支试管中，有气泡产生的是铁，没有气泡产生的铜，说明铁比铜活泼；
B．试剂还可以是硫酸铜溶液，铜与硫酸铜不反应，而铁能置换出硫酸铜中的铜，会观察到铁的表现出现红色物质，说明铁比铜活泼；
C．铁和铜均不能与硫酸锌溶液反应，所以无法验证铁和铜的活动性强弱。
AB。
3、答案为：
（1）四；
（2）除去蒸馏水中的氧气；
（3）铜生锈与二氧化碳有关；
（4）AD；
【实验结论】氧气、水和二氧化碳。
4、解：
探究Ⅰ：
（1）常温下的蒸馏水中溶有少量的氧气，实验中，蒸馏水煮沸并骤冷的目的是使蒸馏水中几乎不再溶有氧气；
使蒸馏水中几乎不再溶有氧气；
（2）氢氧化钠是一种碱，其固体易潮解，可用作干燥剂，氢氧化钠俗称火碱、烧碱、苛性钠；
火碱（或烧碱或苛性钠）；
（3）根据控制变量法的原则可知，实验中，4份整理成球状（直径略大于20mm）的钢丝棉的粗细、组成、总长度等均需相同。
粗细；
（4）实验中发现蒸馏水中的钢丝棉表面没有明显变化，潮湿的钢丝棉表面出现少量红褐色锈斑，这一实验现象可以说明“铁生锈需要与氧气接触”；
蒸馏水中的钢丝表面没有锈斑，潮湿的钢丝表面有锈斑；
（5）潮湿的钢丝棉表面出现少量红褐色锈斑，盐水浸温的钢丝棉表面出现明显红褐色锈斑，左右2支管内的液面高度差明显增大，U形管左侧支管内的液面高于右侧支管内的液面，这一现象说明氯化钠的存在加快了铁的生锈速率；
氯化钠的存在加快了铁的生锈速率；
（6）钢丝棉锈蚀过程中化学能转化为热能；
化学能转化为热能；
探究Ⅱ：
（1）由图象和题干信息可知，实验中所用的第3种传感器是温度传感器。
温度；
（2）随着铁粉的锈蚀装置内水蒸气的含量应该降低，所以时间-湿度曲线与探究Ⅰ不相符，原因可能与“暖宝宝”原材料中的吸水性树脂有关；
时间-湿度；
吸水性树脂；
（3）“暖宝宝”中铁粉与其他物质的接触面积大加快了铁粉的锈蚀速率；
蛭石的保温作用加快了铁粉的生锈速率；
食盐的存在加快了铁粉的生锈速率；
铁粉与其他物质的接触面积大加快了铁粉的锈蚀速率；
（4）可以探究“暖宝宝”中铁粉的质量分数，可设计如下实验进行探究：
取一定质量的样品，向其中加入足量的稀盐酸，测定生成氢气的质量，再依据化学方程式计算出铁粉的质量，最后计算出“暖宝宝”中铁粉的质量分数；
取一定质量的样品，向其中加入足量的稀盐酸，测定生成氢气的质量，再依据化学方程式计算出铁粉的质量，最后计算出“暖宝宝”中铁粉的质量分数。
5、答案为：
（1）放热；
（2）加快；
（3）1g铁粉、10滴水；
（4）没有处理尾气；
（5）排出装置中的空气，防止发生爆炸；
氢；
水；
（6）BC；
偏小。
6、答案为：
（1）分子在不停地运动；
吸收氨气防止进入空气，污染环境；
（2）①钢铁锈蚀需要水；
②在盛有凉开水的U型管两端液面上滴加植物油；
（3）U型管左侧液面上升到刻度4处。
7、解：
（1）铜是一种常见的金属，具有良好的导电性，可以用作导线。
用作导线。
（2）
①图B中，薄铜片受热时，铜和氧气反应生成氧化铜，发生反应的化学方程式为：
2Cu+O2
2CuO。
②趁热将图B所示的薄铜片插入到图A所示的装置中（如图C所示），氧化铜和一氧化碳反应生成铜和二氧化碳，观察薄铜片的颜色由黑色变红色，澄清石灰水变浑浊。
薄铜片由黑色变红色，澄清石灰水变浑浊。
③实验结束后用燃着的木条点燃瓶中的剩余气体，有明显的蓝色火焰出现，是因为一氧化碳燃烧生成二氧化碳，该反应的化学方程式为：
2CO+O2
2CO2。
（3）根据铜绿的化学式及质量守恒定律，铜绿中含有氢元素和碳元素，可以推断出铜生锈一定有空气中的水、二氧化碳参加了反应；
如图2中A、B两个对比实验中，B和A中物质的不同是缺少氧气；
实验现象：
A中铜生锈，B中铜不生锈，说明铜和水、氧气、二氧化碳同时接触能够生锈。
故答案为：
水、二氧化碳；
A、B两个对比实验中，B和A中物质的不同是缺少氧气；
A中铜生锈，B中铜不生锈。
（4）①B中碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水和二氧化碳，发生反应的化学方程式为：
Cu2（OH）2CO3
2CuO+H2O+CO2↑。
②A的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，防止对产物检验造成干扰。
水蒸气和二氧化碳。
③选择t3时停止加热的理由是固体质量不变，说明碱式碳酸铜完全分解。
固体质量不变，说明碱式碳酸铜完全分解。
④反应完全后，若先撤走酒精喷灯停止加热，可能导致的后果是液体倒流入试管把试管炸裂，因此，结束实验正确的操作是先把导管移出液面后熄灭酒精喷灯。
液体倒流入试管把试管炸裂；
先把导管移出液面后熄灭酒精喷灯。
⑤若实验一中省略步骤三，对实验二中反应产物判断可能产生的影响：
如果碱式碳酸铜没有完全分解，受热会产生二氧化碳，能使澄清石灰水变浑浊。
影响：
8、解：
（1）①试管Ⅰ铁钉生锈程度大于试管Ⅱ的原因是：
试管中铁钉与氧气接触面积更大；
②试管Ⅲ中，使用冷却后的沸水的目的是：
除去水中溶解的氧气；
③铁钉生锈的其中一步反应是铁与氧气、水共同作用生成氢氧化亚铁，配平即可；
①试管中铁钉与氧气接触面积更大；
（或“试管I与氧气充分接触”“试管I氧气浓度大”“试管I氧气多”“试管I与氧气接触更充分”等）；
②除去水中溶解的氧气；
③2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2；
（2）探究植物油能否完全隔绝氧气：
①综合以上两个实验，可得出结论是：
植物油不能完全隔绝空气中的氧气；
②查阅文献获知，植物油对空气中的水分有较好的隔绝效果，设计实验方案验证如下：
将干燥的铁片置于油中，并敞口放置于潮湿的空气中，8h后观察到铁片无锈迹；
①植物油不能完全隔绝空气中的氧气（或其他合理答案）；
（或“植物油对空气隔绝效果差”“植物油不能完全隔绝氧气”等）；
②将干燥的铁片置于油中，并敞口放置于潮湿的空气中，8h后观察到铁片无锈迹；
（3）探究酸性条件下铁锈蚀的情况，从①图中可知，在酸性条件下水溶液中溶解氧随时间变化均呈下降趋势，原因是：
铁生锈不断消耗氧气；
②从表中可知pH为2.0～3.0时，实验后系统中气体压强增大，是因为铁与醋酸反应产生氢气的体积大于铁生锈消耗的氧气体积；
①铁生锈不断消耗氧气
（或其他合理答案）；
②铁与醋酸反应产生氢气的体积大于铁生锈消耗的氧气体积
9、答案为：
I．【解释与结论】
（1）CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；
（2）C、H、O；
II．【讨论交流】
（1）除去水中溶解的氧气且防止氧气再溶于水；
（2）①和③；
（3）铜生锈与O2有关；
（4）CO2和O2的混合气体；
（5）H2O、O2、CO2同时接触；
【反思与应用】
保持铜制品表面干燥。
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