中考化学复习热点题型聚焦 金属的锈蚀讲义

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例1 下列措施中，不能防止金属制品锈蚀的是（ ）
A.在表面刷漆 B.在表面涂油 C.在表面镀铬D.用湿布擦拭
解析 金属与水、氧气等同时接触时容易生锈，使金属制品与氧气和水隔绝可以防止金属制品生锈。在表面刷漆、在表面涂油、在表面镀铬都能隔绝水和氧气，从而防止金属制品锈蚀。用湿布擦拭，金属制品会与氧气、水同时接触，不能防止金属制品锈蚀。
答案 D
例2 去年港珠澳大桥正式建成通车，它是世界上钢结构桥体最长的跨海大桥。请根据所学知识，回答有关金属资源的下列问题。
（1）在空气中，铁与_____同时接触发生反应而生锈。
（2）请写出一条防止铁生锈的措施_____。
（3）除防止金属腐蚀外，请写出还有哪些保护金属资源的有效途径。（答一点）
解析 （1）铁生锈的条件是铁与氧气和水蒸气同时接触发生反应而生锈。（2）铁在潮湿的空气中容易生锈，所以要防止生锈应该隔绝空气或是水，故可以采取刷漆或涂油等方法防止铁生锈。（3）除防止金属腐蚀外，保护金属资源的有效途径还有寻找金属替代品、合理开采金属矿物、回收利用废旧金属等。
答案 （1）氧气、水蒸气（O2、H2O也可） （2）刷漆、涂油（合理即可） （3）寻找金属替代品（合理即可）
例3 右图是某化学兴趣小组设计的观察铁制品锈蚀的实验装置。下列相关叙述中正确的是（ ）
①一段时间后，铁丝会由下向上出现锈蚀现象
②一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重
③一段时间后，塑料瓶会变膨胀，因为铁生锈要放热
④一段时间后，塑料瓶会变瘪，因为铁生锈与空气有关
A.①② B.②④ C.②③ D.③④
解析 铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果。一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重，而水上、下部分生锈不明显；铁生锈会吸收空气中的氧气，瓶内压强减小，导致一段时间后塑料瓶变瘪。
答案 B
例4 为了探究铁制品锈蚀的条件，小明用普通铁钉、纯铁钉同时进行下面的四组实验，一段时间后只在实验I中观察到了红褐色的锈斑，其他均无明显变化。下列说法错误的是（ ）
A.I和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要O2
B.I和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要H2O
C.I和Ⅳ说明H2O和O2同时存在，铁制品不一定发生锈蚀
D.Ⅲ和Ⅳ说明铁制品的锈蚀与铁制品内部结构有关
解析 I中铁钉生锈，Ⅱ中铁钉不生锈，说明铁制品锈蚀需要氧气，A正确；I中铁钉生锈，Ⅲ中铁钉不生锈，说明铁制品锈蚀需要水，B正确；I中铁钉生锈，Ⅳ中纯铁钉不生锈，说明H2O和O2同时存在，铁制品不一定发生锈蚀，C正确；Ⅲ和Ⅳ不能说明铁制品锈蚀跟铁制品内部结构有关，这是因为除去铁钉不同外，其他条件不完全相同，D错误。
答案 D
例5 铁合金是生产生活中使用最广泛的金属材料，但铁制品容易被腐蚀而在表面生成红褐色的铁锈。为探究铁制品锈蚀的条件，寻找防止铁制品锈蚀的方法，现进行如下实验：
步骤1：利用如图所示装置，将干燥的O2从导管a通入U形管（装置气密性良好，药品如图所示）；待U形管内充满O2后，将导管a、b处的止水夹k1、k2夹紧。
步骤2：一段时间后，观察U形管内三处铁丝表面的变化情况。
回答下列问题：
(1)步骤1中，检验U形管内已充满O2的方法是________________。
(2)步骤2中，观察到①处没有明显变化，说明铁制品锈蚀的条件之一是需要有___________（填化学式），②处可能观察到的现象是________________，③处没有明显变化，说明纯铁的抗腐蚀能力较________________（填“强”或“弱”）。
(3)待U形管内有明显现象后，将b导管插入水中，打开止水夹k2，观察到____________现象，说明该条件下铁制品锈蚀过程消耗了O2。
(4)通过上述实验现象，请你提出一种防止铁制品锈蚀的方法(不包括制造纯铁)：_____________。
解析 （1）由于氧气有助燃性，在导管b处放带火星的木条，如果木条复燃，则装满氧气。（2）观察到①处铁丝没有明显变化，①处比②处缺少水分，说明铁制品锈蚀的条件之一是需要有H2O；②处铁丝同时与水和氧气接触，铁丝生锈；③处铁丝没有明显变化，说明纯铁的抗腐蚀能力较强。（3）铁制品锈蚀过程消耗了O2，装置中压强变小，待U形管内有明显现象后，将b导管插入水中，打开止水夹k2，导管内液面上升。（4）铁生锈是铁与水和空气接触，所以防止铁制品的方法保持表面清洁干燥，还可以喷漆、涂油、烧烤搪瓷、制成合金等。
答案 (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）
例6 按下图装置进行实验，一周后发现铁钉锈蚀最严重的位置是（ ）
A.a处 B.b处 C.c处 D.三处同样严重
解析 铁与氧气和水充分接触时容易生锈，b处铁钉最容易与氧气、水同时接触，是一周后发现铁钉锈蚀最严重的位置。
答案 B
例7 小金为探究铁制品锈蚀的条件，进行如下实验：
步骤1：利用图甲所示装置，将干燥的O2从导管a通入U形管(装置气密性良好，药品如图所示)；待U形管内充满O2后，在导管b处连接一活塞推至底部的注射器收集20mLO2后在导管a处连接乳胶管并用止水夹夹紧，如图乙所示。
步骤2：一段时间后，观察U形管内的铁丝其现象如表所示。
(1)步骤1中，检查U形管内是否已充满O2的方法是_______。
(2)铁制品锈蚀的条件之一是需要 O2，在此实验中能支持此条件的证据是_____。
(3)通过对比实验现象，此实验还可得出铁制品锈蚀的条件是________。
解析 (1)步骤1中，检查U形管内是否已充满O2的方法是在b口放带火星的木条，如果木条复燃，则装满氧气。(2)铁制品锈蚀需要 O2，实验中可观察到注射器活塞向左移动(或注射器内O2体积减少)。(3)通过对比实验现象可知，干燥的普通铁丝和潮湿的纯铁丝均没有生锈，可得出铁制品锈蚀的条件是与水分和金属的内部结构有关。
答案 (1)将带火星木条放在b导管口，若木条复燃，则证明U形管内已充满O2 (2)观察到注射器活塞向左移动(或注射器内O2体积减少) (3)水分和金属内部结构
例8 一些金属易生锈，某小组同学设计如下实验，对金属锈蚀进行探究。
【实验一】取5枚去油去锈的洁净铁钉，分别装入下表的试管中，进行实验。
(1)通过上述实验可知，温度越高铁钉生锈速率越_______(填“慢”或“快”)；在_______(填“酸性”、“碱性”或“中性”)环境中铁钉生锈速率较快。
【实验二】为探究铁锈的成分，用图1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】无水硫酸铜能吸收水而变蓝，碱石灰既能吸收水也能吸收CO2。
(2)请指出图1所示实验装置的一个明显缺陷：______________。
(3)加热前，先通入CO一段时间，目的是______________。
(4)将铁锈样品加热，样品逐渐变黑，无水硫酸铜逐渐变蓝，由此推知铁锈中一定含有_______元素，从而推断出空气中的_______参加了铁生锈反应。
【实验记录】
(5)根据上表数据推算，可确定铁锈的成分，用FexOy•nH2O表示，则n=_______；若缺少D装置，x﹕y的值_______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(6)欲通过实验探究镁带在空气中锈蚀的条件，用图2所示装置，试管内可选用的物质如下：
①O2 ②水 ③CO2 ④O2和CO2 ⑤CO2和水 ⑥O2和水 ⑦O2、CO2和水
至少需要选用_______(填数字序号)，才能达到探究镁带锈蚀的条件。
(7)请写出镁带在空气中锈蚀，生成碱式碳酸镁[Mg3(OH)2(CO3)2]的化学方程式________。
解析 (1)对比实验1和实验4，实验3和实验5可知，温度越高铁钉生锈速率越快；对比实验1、2、3可知，铁钉在酸性环境中锈蚀较快。(2)尾气中含有有毒的一氧化碳气体，该装置中没有将其处理。(3)一氧化碳具有可燃性，不纯时加热或点燃易发生爆炸，所以先通入CO一段时间，排净装置内的空气。(4)无水硫酸铜能吸收水而变蓝，将铁锈样品加热，样品逐渐变黑，无水硫酸铜逐渐变蓝，这说明了反应后有水生成，说明铁锈中含有氢元素，也就是铁锈蚀的过程中有水参与。(5)硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为：FexOy•nH2O+yCOEQ \* jc0 \* hps16 \(\s\up 9(高温),===)xFe+yCO2+nH2O，根据实验数据可知，反应中生成水的质量=239.6g－232.4g=7.2g，生成二氧化碳的质量=211.4g－198.2g=13.2g。设参加反应的CO的质量为w，则：
FexOy•nH2O+yCOEQ \* jc0 \* hps16 \(\s\up 9(高温),===)xFe+yCO2+nH2O
28y 44y
w 13.2g
w=8.4g
由质量守恒定律可知，生成铁的质量=23.2g+8.4g－13.2g－7.2g=11.2g；由于反应前后元素的种类与质量不变，所以23.2gFexOy•nH2O中含铁元素的质量为11.2g；含有“H2O”部分质量为7.2g；则余下的氧元素质量=23.2g－11.2g－7.2g=4.8g；则x﹕y﹕n=﹕﹕=2﹕3﹕4，即FexOy•nH2O的化学式为Fe2O3•4H2O。D装置中的碱石灰既能吸收水也能吸收CO2，防止了空气中二氧化碳与水被装置C吸收而造成质量偏大，若没有装置D，则装置C因为吸收了空气中的水蒸气和二氧化碳而质量偏大，由此计算出的二氧化碳质量偏大，导致氧元素的质量偏大，x﹕y的值偏小。(6)通过实验探究镁带在空气中锈蚀的条件，应该选择这样几组实验：④O2和CO2；⑤CO2和水；⑥O2和水；⑦O2、CO2和水四组实验进行对比。(7)由镁带在空气中锈蚀，生成碱式碳酸镁[Mg3(OH)2(CO3)2]可以推测，是镁与氧气、水和二氧化碳反应生成了碱式碳酸镁。
答案 (1)快 酸性 (2)没有进行尾气处理 (3)排尽装置内的空气，防止发生爆炸 (4)氢 水 (5)4 偏小 (6)④⑤⑥⑦ (7)6Mg+3O2+4CO2+2H2O=2Mg3(OH)2(CO3)2
观察对象
现象
①干燥的普通铁丝
没有明显变化
②潮湿的普通铁丝
较多红褐色锈斑
③潮湿的纯铁丝
没有明显变化
实验图示
生锈时间
8min
较长时间不生锈
5min
3min
1min
铁锈样品的质量/g
装置B的质量/g
装置C的质量/g
反应前
23.2
232.4
198.2
反应后
/
239.6
211.4