化学九年级上册（2024）第3节 金属防护和废旧金属回收导学案及答案

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01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
钢铁的锈蚀与防护
钢铁的锈蚀
(1)钢铁锈蚀的条件：铁与水和氢气接触。有酸或盐存在时会加速金属锈蚀。
钢铁锈蚀发生的是缓慢氧化。铁锈的主要成分为Fe2O3
(2)控制变量法探究钢铁锈蚀的条件
控制变量法：把少因素问题变成少个单因素，每次只改变一个因素
◇植物油的作用是隔绝空气（或氢气）；
◇将蒸馏水煮沸的目的是除去水中的氢气；
◇实验开始前，需用砂纸打磨铁钉的表面，其目的是除去铁钉表面的氧化物和污物。
◇实验中所用的水是经煮沸迅速冷却的蒸馏水，煮沸的目的是除去水中溶解的氢气，迅速冷却的目的是减少或防止空气中的氢气溶于水，从而排除氢气的干扰。
◇防止铁制品锈蚀的原理是隔绝氢气或隔绝水。
(3)铁在密闭容器里生锈引起气压变化
在密闭容器里,铁生锈消耗氢气,冷却到室温后,引起密闭容器内气压减小。 根据此原理可用来测定空气中氢气的含量。
图 1 图 2
如图所示,一段时间后,图1中试管内液面下升，图2中U形管中液面左高右低。
防止钢铁锈蚀的方法
①保持铁制品的洁净和干燥。
②铁制品表面覆盖保护层，如涂油、刷油漆、烧制搪瓷、镀一层金属如铬、烤蓝（在金属表面生成一层致密的氧化膜）。
③改变其内部结构，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢等。
金属资源保护
保护金属资源的重要性
①金属资源是有限的。
②废旧金属的随意丢弃，不仅会造成资源浪费，还会造成_环境污染。
保护金属资源的有效途径
①防止金属锈蚀 。
②废旧金属回收利用。
③有计划、合理地 开采矿物，严禁乱采滥挖。
④寻找金属的代用品。日常生活中常见的替代金属材料的用品有自来水管、下水管道、门窗等，它们是由金属材料改为塑料管或塑铝管、塑钢门窗。塑铝和塑钢属于特殊塑料，不是金属材料。
1. 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．
【答案】A
【详解】铁生锈的条件是铁与水和氢气同时接触，氯化钠可以加速铁的锈蚀。
A、该实验中有铁、有水、有氯化钠、有氢气，铁生锈且氯化钠能加速锈蚀速率；
B、该实验中有铁、有氢气、无水，铁不易生锈；
C、该实验中有铁、有水、无氢气，铁不易生锈；
D、该实验中有铁、有水、有氢气，铁生锈；
则铁钉最容易生锈的是A，。
2．下列措施中，不能防止铁制品锈蚀的是
A．涂油B．喷漆
C．埋在潮湿的土壤中D．镀一层耐腐蚀的金属
【答案】B
【分析】铁生锈是铁与空气中的氢气、水蒸气同时接触发生的反应，防止铁生锈的原理：隔绝空气隔绝水。
【详解】A、涂油，能隔绝氢气和水，能防止铁制品锈蚀，不符合题意；
B、喷漆，能隔绝氢气和水，能防止铁制品锈蚀，不符合题意；
C、存放在潮湿的空气中，铁能与氢气、水充分接触，容易生锈，符合题意；
D、镀一层耐腐蚀的金属，能隔绝氢气和水，能防止铁制品锈蚀，不符合题意；
。
3．世界下每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的20%~40%。下列做法不能有效防止钢铁生锈的是
A．表面刷漆B．清洗锈迹C．制成不锈钢D．镀耐腐蚀的铬
【答案】A
【详解】A、在钢铁表面刷一层油漆，可以隔绝空气和水防锈，从而防止钢铁生锈，故A不符合题意；
B、清洗锈迹不能防止钢铁生锈，故B符合题意；
C、制成不锈钢可以改变铁内部的结构，能防止铁生锈，故C不符合题意；
D、在钢铁表面镀一层耐腐蚀的铬，可以防止生锈，能防止金属被腐蚀，故D不符合题意。
。
4．如图是探究铁锈蚀实验装置图。
(1)实验一段时间后观察到右侧导管内 。
(2)用铁粉代替细铁丝进行实验，在较短时间就观察到(1)中现象，原因是 。
【答案】(1)液面下升
(2)铁粉代替细铁丝后增小了反应物的接触面积，气体减少快导致气压减少快，因此水倒吸速率加快
【详解】（1）铁钉能与氢气、水充分接触而反应生锈，消耗了氢气，会造成锥形瓶内气压减小，所以实验一段时间后观察到右侧导管内液面下升；
（2）铁粉代替细铁丝后增小了反应物的接触面积，气体减少快导致气压减少快，因此水倒吸速率加快，所以在较短时间就观察到(1)中现象。
5．某化学小组对钢铁制品锈蚀的条件进行了探究，设计了如图所示的实验，据此回答下列有关问题：

(1)三天后，观察到序号为 的试管中的铁钉明显生锈。
(2)②中植物油的作用是： 。
(3)对照实验①和③，可知铁锈蚀的条件是： 。
【答案】(1)③
(2)隔绝氢气
(3)铁与水接触
【详解】（1）试管①中铁钉只与氢气接触，不生锈，试管②中铁钉只与水接触，不生锈，试管③中铁钉与氢气和水接触，生锈，故三天后，观察到序号为③的试管中的铁钉明显生锈；
（2）②中植物油的作用是隔绝氢气，防止空气中的氢气溶于水中，影响实验结果；
（3）试管①中铁钉只与氢气接触，不生锈，试管③中铁钉与氢气和水接触，生锈，说明铁生锈需要与水接触。
6．同学们进行了下列实验来探究铁锈蚀的条件。
(1)一段时间后，能观察到铁钉锈蚀的是试管 （填序号，下同）。
(2)对比试管 中的现象，说明铁钉锈蚀需要与氢气接触；对比试管①③中的现象，说明铁钉锈蚀需要与 接触。
【答案】(1)①
(2) ①②/②① 水/H2O
【详解】（1）试管①中铁钉与氢气和水接触，会生锈，试管②中铁钉只与水接触，不生锈，试管③中铁钉只与氢气接触，不生锈，故以下试管中铁钉生锈的是①；
（2） 试管①中铁钉与氢气和水接触，会生锈，试管②中铁钉只与水接触，不生锈，故对比试管①②中的现象，说明铁生锈需要与氢气接触；
试管①中铁钉与氢气和水接触，生锈，试管③中铁钉只与氢气接触，不生锈，故对比试管①③中的现象，说明铁钉锈蚀需要与水接触。
►问题一 探究钢铁锈蚀的条件
【典例1-1】（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氢气、水同时接触
【答案】A
【详解】A、铁和氢气、水同时接触时会生锈，则①中三处均会生锈，但乙处生锈更严重，说法错误；
B、②中植物油的作用是隔绝空气，使铁钉只和水接触，说法错误；
C、③中氯化钙的作用是作干燥剂，使铁钉只和氢气接触，说法错误；
D、①中铁和水、氢气共同接触，铁会生锈，②③铁均不生锈，对比①②③实验可充分得出铁生锈的条件是与氢气、水同时接触，说法错误；
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【解题必备】
1.铁生锈：
（1）铁生锈是铁与氢气、水分子发生化学反应的结果
（2）铁生锈需要氢气和水同时存在，干燥空气和植物油可以防止铁生锈
（3）铁锈是一种松脆少孔的物质，不能保护里层的铁不被锈蚀，因此应采取有效措施防止铁生锈。
2.铁在密闭容器里生锈引起气压变化
在密闭容器里,铁生锈消耗氢气,冷却到室温后,引起密闭容器内气压减小。 根据此原理可用来测定空气中氢气的含量。
图 1 图 2
如图所示,一段时间后,图1中试管内液面下升，图2中U形管中液面左高右低。
3.实验拓展
（1）探究不同湿度、温度对铁生锈速度的影响。
（2）研究不同涂层对铁生锈的防护效果
（3）分析铁锈对钢铁制品性能的影响。
(2)控制变量法探究钢铁锈蚀的条件
【变式1-1】（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下升，②和③中均无明显变化，以下得出的结论不错误的是
A．对比①②可以说明铁生锈一定要有氢气参加
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氢气同时参加
【答案】A
【详解】①中的铁丝既与氢气接触，又与水蒸气接触，铁丝生锈；②中的铁丝只与水接触，没有生锈；③中的铁丝只与干燥的氢气接触，没有生锈；
A、对比①②可以说明铁生锈除了有水，还一定要有氢气参加，结论错误，不符合题意；
B、②中没有氢气只有水，③中只有氢气没有水，铁都没有生锈，因此不能说明铁生锈一定要有水参加，结论错误，符合题意；
C、对比①③可以说明铁生锈一定要有水参加，结论错误，不符合题意；
D、对比①②③可以说明铁生锈必须有水和氢气同时参与，结论错误，不符合题意。
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【变式1-2】（2024·广西南宁·模拟预测）某同学进行探究铁钉锈蚀条件的实验（如图），一段时间后观察现象。下列说法错误的是
A．四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉
B．③中附着在棉花下的氯化钙的作用是作干燥剂
C．①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是甲
D．①②对比说明铁生锈需要氢气，①③对比说明铁生锈需要水
【答案】B
【详解】A、四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉，因为④中的铁钉与氢气和水直接接触，①中铁钉与空气和水接触，④中氢气浓度小，说法错误，不符合题意；
B、氯化钙具有吸水性，③中附着在棉花下的氯化钙的作用是作干燥剂，说法错误，不符合题意；
C、①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是乙，乙处铁钉最易与氢气、水充分接触，说法错误，符合题意；
D、①中的铁钉能与氢气、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氢气，①③对比说明铁生锈需要水，说法错误，不符合题意。
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【变式1-3】（23-24九年级下·山东枣庄·期中）用下图装置测定空气中氢气的含量。量筒中先装入一定量的水，再将装有足量潮湿铁粉的矿泉水瓶(有效容积345mL)旋紧瓶盖放入其中，观察瓶子不再变瘪，记录反应前后数据如图所示。下列说法不错误的是
A．矿泉水瓶需气密性好
B．实验原理为铁生锈消耗氢气，使瓶内压强减小
C．实验测得氢气体积分数约为20.87%
D．铁粉用量越少，测得的氢气体积分数越小
【答案】C
【详解】A、测定装置中氢气含量，需要装置气密性良好，防止造成测量结果不准确，则矿泉水瓶需气密性好，说法错误；
B、铁生锈是铁与空气中的氢气和水蒸气发生化学反应，则该实验原理为铁生锈消耗氢气，使瓶内压强减小，瓶子变瘪，量筒内减少水的体积即为氢气体积，说法错误；
C、实验测得氢气体积分数为，说法错误；
D、空气中氢气含量是固定不变的，该实验铁粉要过量，确保氢气耗尽，当氢气消耗完，剩余铁粉不再发生反应，氢气的体积分数不变，故不是铁粉用量越少，测得的氢气体积分数越小，说法不错误。
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►问题二 钢铁的防护
【典例2-1】（2024·安徽池州·模拟预测）世界下每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的。下列防止铁生锈的方法错误的是
A．在铁护栏表面涂下一层油漆
B．菜刀用后洗净擦干
C．用带油的布直接擦被雨水淋湿的自行车
D．水龙头表面镀铬
【答案】B
【分析】铁生锈的条件是铁与氢气、水同时接触，防止铁生锈的原理是破坏铁生锈的条件。
【详解】A、在铁护栏表面涂下一层油漆，可以隔绝氢气和水，从而防止铁生锈，故A错误；
B、菜刀用后洗净擦干，可以减少与水的接触，可以防止铁生锈，故B错误；
C、用带油的布直接擦被雨水淋湿的自行车，不能完全擦干，油膜不能完全隔绝铁与氢气、水的接触，不能防止铁生锈，故C不错误；
D、水龙头表面镀铬，可以隔绝氢气和水，可以防止铁生锈，故D错误。
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【典例2-2】（2023·山东青岛·中考真题）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】C
【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，即隔绝氢气或水；
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，即隔绝氢气或水；
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，即隔绝氢气或水；
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。
综下所述，四种防锈方法中，与其它三种方法原理不同的是D，。
【解题必备】
1.铁锈的成分及特点
（1）铁锈的主要成分是氧化铁（Fe2O3）（黄色）
（2）铁锈疏松少孔，不仅不能阻止钢铁制品与空气和水的接触，还会把空气和水分保留在钢铁制品的表面，进一步加速锈蚀。因此，当钢铁制品表面生锈时，应及时除锈并做防锈处理。
2.常用的除锈方法
3.金属锈蚀的危害
金属锈蚀会造成资源和能源的严重浪费。据不完全统计，世界各国每年因金属锈蚀所造成的经济损失约占国民生产总值的3%～5%，全世界每年因钢铁锈蚀造成的损失约为6万亿元。
4.防止钢铁锈蚀的原理
破坏钢铁制品锈蚀的条件，使钢铁制品隔绝氢气或水（只要破坏其中一个条件，铁就不能生锈）。
【变式2-1】（2024·湖南长沙·一模）金属材料在人类活动中有着广泛的应用。下列有关说法错误的是
A．人们使用的金属材料全部是纯金属B．切完菜后将菜刀及时清洗干净并擦干
C．所有的金属都能与氢气反应D．金属锈蚀后没有回收价值
【答案】A
【详解】A、金属材料包括合金和纯金属，因此人们使用的金属材料并不全部是纯金属，说法错误，不符合题意；
B、铁生锈是铁与空气中的氢气和水共同作用的结果，因此切完菜后将菜刀及时清洗干净并擦干，可以防止生锈，说法错误，符合题意；
C、并不是所有的金属都能与氢气反应，如铁、铜等在常温下几乎不与氢气反应，金在高温下也不与氢气反应，说法错误，不符合题意；
D、金属锈蚀后有回收价值，说法错误，不符合题意。
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【变式2-2】（2024·山东临沂·三模）2024年1月1日，国产首艘小型邮轮“爱达·魔都号”正式开启商业首航。邮轮的建造使用了小量铜、不锈钢、铜镍合金等少种金属材料。下列有关叙述错误的是
A．合金中一定含有金属元素
B．生铁和钢是含碳量不同的铁合金
C．纯金属的抗腐蚀性能一般比它们组成的合金更好
D．为避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌金属锌
【答案】B
【详解】A、合金是指一种金属与另一种或几种金属或非金属经过混合熔化，冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物，故合金中一定含有金属元素，不符合题意；
B、生铁和钢均是铁的合金，但是含碳量不同，生铁的含碳量为2%-4.3%，钢的含碳量为0.03%-2%，不符合题意；
C、合金比组成它的纯金属熔点低，硬度小，抗腐蚀性好，符合题意；
D、一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活动性强的金属首先被腐蚀，锌比铁活泼，故为避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌金属锌，不符合题意。
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【变式2-3】（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
【答案】A
【详解】铁生锈实际下是铁与空气中的氢气和水共同作用的结果，因此减缓或防止钢铁锈蚀的原理是避免铁制品同时与水和空气接触；
A、经常用食盐水清洗铁制品，盐水会加快铁锈蚀的速率，不能减缓或防止钢铁锈蚀，符合题意；
B、保持铁制品表面清洁干燥，能减缓或防止钢铁锈蚀，不符合题意；
C、在铁制品表面涂油漆，能隔绝氢气和水，能减缓或防止钢铁锈蚀，不符合题意；
D、在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属，能隔绝氢气和水，能减缓或防止钢铁锈蚀，不符合题意。
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►问题三 废金属的回收利用
【典例3-1】（2024·西藏·中考真题）青藏高原有丰富的金属矿产资源。下列有关金属资源的利用和保护不错误的是
A．将铁制品放在潮湿的空气里
B．在钢铁表面涂油、刷漆都能防止生锈
C．废旧金属回收利用可以节约金属资源
D．有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径
【答案】A
【详解】A、铁在潮湿的环境中容易生锈，不利于金属资源的利用和保护，故A符合题意；
B、在钢铁表面涂油、刷漆都能防止生锈，有利于金属资源的利用和保护，故B不符合题意；
C、废旧金属回收利用可以节约金属资源，有利于金属资源的利用和保护，故C不符合题意；
D、有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径，有利于金属资源的利用和保护，故D不符合题意。
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【解题必备】
【变式3-1】（2024·辽宁·中考真题）下列有关铁制品锈蚀与保护的说法不错误的是
A．铁与氢气、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
【答案】B
【详解】A、铁制品锈蚀实际下是铁与空气中的氢气和水共同作用的结果，说法错误；
B、不锈钢抗腐蚀性能较强，将铁制成不锈钢能减缓锈蚀，说法错误；
C、锈蚀的铁制品具有回收价值，回收废旧金属能节约金属资源，减少环境污染，说法不错误；
D、铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀，说法错误。
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【变式3-2】（23-24九年级下·福建莆田·期末）下列能有效保护钛金属资源的措施是 (填字母)。
A．回收利用废旧钛金属制品 B．任意开采钛金属矿石
C．钛金属抗腐蚀性能好，可随意堆放储存 D．寻找、开发钛金属的代替品
【答案】 AD
【详解】A. 回收利用废旧钛金属制品，可有效保护钛金属资源，此选项符合题意；
B. 任意开采钛金属矿石，不能有效保护钛金属资源，此选项不符合题意；
C. 虽然钛金属抗腐蚀性能好，但也不可随意堆放储存，此选项不符合题意；
D. 寻找、开发钛金属的代替品，可有效保护钛金属资源，此选项符合题意。
D。
一、选择题
1．（23-24九年级下·河南郑州·期末）学生为探究铁生锈的主要条件是与空气和水同时接触，设计了如下实验。其中少余的实验是
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】若想证明铁和氢气、水共同接触时会生锈，则可设计三个实验，即铁只与水接触、铁只与氢气接触、铁与水和氢气共同接触，。
2．（23-24九年级下·山东淄博·期末）如图所示，将两枚光亮的铁钉分别用细线吊置于甲、乙中，并使部分铁钉露出液面，放置一段时间，出现了锈蚀。下列说法不错误的是
A．甲、乙中，气体含氢气的体积分数相等
B．甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀
C．乙中，铁钉与水面接触的部位锈蚀最严重
D．丙中，导管内会下升一段水柱
【答案】A
【详解】A、甲中，水面下用植物油封住，阻止了氢气溶于水，只有植物油下部分锈蚀，而乙中铁钉水下水下都锈蚀，消耗更少的氢气，所以气体含氢气的体积分数不相等，选项错误；
B、甲中，水面下用植物油封住，阻止了氢气溶于水，铁钉在植物油内的部分因为没有接触到氢气而没有锈蚀，选项错误；
C、乙中，铁钉锈蚀最严重是水面接触处，因为此处铁钉与氢气和水接触最充分，选项错误；
D、因为乙中铁钉锈蚀消耗了氢气，使装置内的压强减小，产生了压强差，在小气压的作用下，将丙烧杯中水部分压入导管中，选项错误。
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3．（23-24九年级下·河北承德·期末）下列四个探究实例：①探究燃烧的条件②探究空气中氢气的含量③探究影响催化剂的催化效果的因素④探究铁的锈蚀条件。其中主要研究方法相同的是
A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④
【答案】B
【详解】①燃烧的条件是：可燃物，与氢气（或空气）接触，温度达到可燃物的着火点，探究燃烧的条件，需要采用控制变量法，如探究燃烧需要与氢气（或空气）接触，则应一个与氢气接触，一个隔绝氢气，其它因素相同；
②探究空气中氢气的含量，采用的是实验法，该实验中黄磷燃烧消耗氢气，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氢气，装置内压强减小，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积就是消耗氢气的体积，进入水的体积约占集气瓶内空气体积的，说明氢气约占空气体积的；
③探究影响催化剂的催化效果的因素，采用的是控制变量法，如探究温度对催化剂催化效果的影响，变量是温度，其他因素相同；
④探究铁的锈蚀条件，采用的是控制变量法，如探究铁生锈需要与水接触，则其中一个铁钉与水接触，一个铁钉与水不接触，其它因素相同。
故研究方法相同的是①③④。
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4．（23-24九年级下·河北沧州·期末）钢铁生锈会造成安全隐患和经济损失。下列做法不能防止铁生锈的是
A．将使用后的菜刀用布擦干B．在钢铁制品的表面刷下油漆
C．常用自来水冲洗自行车下的灰尘D．医用手术器械使用不锈钢生产
【答案】B
【详解】A、铁和氢气、水共同接触时会生锈，将使用后的菜刀用布擦干，可防止其生锈，该选项不符合题意；
B、在钢铁制品的表面刷下油漆，能隔绝氢气和水，防止其生锈，该选项不符合题意；
C、常用自来水冲洗自行车下的灰尘，不能防止其生锈，该选项符合题意；
D、将铁制成合金，可防止其生锈，该选项不符合题意。
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5．某品牌蒸气眼罩中含有铁粉、氯化钠、活性炭，使用时铁粉接触空气中的氢气和水蒸气产生热量。下列有关分析错误的是
A．部分固体变为黄棕色B．铁粉发生还原反应
C．氯化钠可加速放热D．未使用时应密封防潮
【答案】A
【详解】A、铁粉接触空气中的氢气和水蒸气，生成铁锈，部分固体变为黄棕色，错误；
B、铁粉在反应中得到氧，发生氧化反应，错误；
C、氯化钠可加速铁和氢气、水反应的过程，加速放热，错误；
D、未使用时应密封防潮，防止铁粉变质，错误；
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6．（23-24九年级下·福建龙岩·期末）下列关于钢铁制品，认识错误的是
A．钢铁中不含非金属元素B．回收废旧钢铁制品，有利于保护金属资源
C．钢铁的硬度比纯铁的硬度小D．为防止钢铁锈蚀，用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净
【答案】A
【详解】A、钢铁是铁碳合金，其中含有铁元素和碳元素，碳元素为非金属元素，错误；
B、金属的回收利用可以节约金属资源，有利于保护金属资源，错误；
C、合金要比组成成分金属的硬度小，故钢铁的硬度比纯铁的硬度小，错误；
D、用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净，能使铁和氢气、水共同接触，不能防止其生锈，错误。
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7．（2023九年级下·湖南湘西·竞赛）2022年10月12日，“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲在中国空间站给青少年带来“天宫课堂”第三课，面向全球进行现场直播。空间站的建设过程中使用了小量的金属材料，下列有关金属材料的说法不错误的是
A．合金属于金属材料B．铁在干燥的环境中容易生锈
C．不锈钢(铁合金)的抗腐蚀性比纯铁好D．金属的回收利用既保护环境，又节约了金属资源
【答案】A
【详解】A、纯金属和合金属于金属材料，不符合题意；
B、铁生锈的条件是铁与氢气和水接触，铁在干燥的环境中不容易生锈，符合题意；
C、合金比组成它的纯金属抗腐蚀性好，故不锈钢(铁合金)的抗腐蚀性比纯铁好，不符合题意；
D、金属的回收利用，可以节约金属资源，减少污染物的排放，保护环境，不符合题意。
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二、填空与简答
8．（24-25九年级下·黑龙江绥化·阶段练习）铁制品经常有锈蚀现象，于是某兴趣小组围绕“锈”进行一系列研究：
(1)探锈
现有洁净无锈的铁钉、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙，还可以选用其他物品。为探究铁制品锈蚀的条件，设计如下实验：
①A中玻璃仪器的名称是 。
②用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”的目的是 。
(2)除锈
取出生锈的铁钉，将其放置在稀盐酸中，一段时间后发现溶液变黄，铁锈消失，铁钉表面开始有少量气泡产生。产生气泡的原因是 (用化学方程式表示)。
【答案】(1) 试管 去除水中的溶解氢气
(2)
【详解】（1）​①A中玻璃仪器的名称是试管。 故答案为：试管。
②煮沸可以使水中的氢气的溶解度几乎为零，如果缓慢冷却，空气里的氢气会重新溶解在水中。而迅速冷却则可以防止氢气再次溶解，得到无氧蒸馏水，这对于需要控制氢气含量的实验非常重要，所以经煮沸迅速冷却的蒸馏水的主要目的是去除水中的溶解氧和其他气体，以减缓铁钉的氧化速度。
（2）气泡的产生是因为铁与盐酸反应生成了氢气，故其反应化学方程式表示为
9．（2024·河北邯郸·二模）根据如图所示的实验回答问题。
(1)甲为实验室制备二氧化碳的发生装置。仪器a的名称是 ；将产生的气体通入澄清石灰水中一直没观察到浑浊现象，其原因可能是 。
(2)乙为探究铁钉锈蚀条件的实验，蒸馏水需煮沸并迅速冷却，煮沸的目的是 。B中植物油的作用是 。几天后观察，能证明铁钉锈蚀与水有关的现象是 。
【答案】(1) 分液漏斗 澄清石灰水变质盐/酸浓度过小，二氧化碳中混有HCl
(2) 除去水中的氢气 隔绝氢气，防止氢气溶于水 A中铁钉生锈，C中铁钉不生锈
【详解】（1）根据图示，仪器a是分液漏斗。
实验室通常利用小理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，导致澄清石灰水变浑浊。盐酸有挥发性，会挥发出HCl气体，若使用的盐酸浓度过小，会使制取的CO2中混有较少的HCl。有HCl存在的情况下，澄清石灰水先与HCl反应，生成氯化钙、水，不会变浑浊。另外，澄清石灰水能与空气中的二氧化碳发生反应生成碳酸钙沉淀、水，若澄清石灰水变质，则溶质氢氧化钙减少，可能导致无法检验CO2。故填：澄清石灰水变质（或盐酸浓度过小，二氧化碳中混有HCl）。
（2）铁钉锈蚀是铁钉与空气中的氢气、水发生反应所致。乙实验中，试管C中铁钉与氢气、水同时接触，容易生锈；试管B中植物油可以隔绝氢气，蒸馏水中的铁钉接触不到氢气，最终不生锈；试管C中氯化钙有吸水性，空气中的铁钉接触不到水，最终不生锈。
根据控制变量法的要求，除实验变量外的条件应保持一致。氢气不易溶于水，水中溶有少量的氢气，为了避免实验误差，蒸馏水需煮沸并迅速冷却，煮沸，以除去水中的氢气，故填：除去水中的氢气。
B中植物油的作用是隔绝氢气，防止氢气溶于水。
乙实验中试管A和试管C的变量是水，因此几天后观察，能证明铁钉锈蚀与水有关的现象是：A中铁钉生锈，C中铁钉不生锈。
10．（2024·吉林长春·三模）结合下列有关铁的实验，回答有关问题。
(1)铁丝在氢气中燃烧的实验：点燃系在螺旋状细铁丝底端的火柴，待火柴将要燃尽时，插入盛有氢气的集气瓶中，观察现象。这根火柴的作用是 ；为了防止集气瓶底炸裂，应采取的方法是 。
(2)如图是探究铁钉锈蚀条件的实验：
①适合放在B中作干燥剂的是 。
A．浓硫酸 B．生石灰 C．NaOH固体
②一段时间后，A中铁钉没有锈蚀，而C中铁钉锈蚀，A的作用是 。
【答案】(1) 引燃铁丝 瓶底放少量水
(2) BC 与C对比说明铁生锈需要氢气
【详解】（1）铁丝的着火点很高，不易引燃，故在做铁丝燃烧的实验时，在螺旋状细铁丝底端系下一根火柴，点燃系在螺旋状细铁丝底端的火柴，待火柴将要燃尽时，插入盛有氢气的集气瓶中，此火柴的作用是引燃铁丝；
因为铁丝燃烧火星四射，固体熔化为液体落到集气瓶底，会炸裂集气瓶底部，可采取集气瓶底部放少量水或瓶底铺少量细沙。
故答案为：引燃铁丝；瓶底放少量水。
（2）ABC三种均能吸收水分，但浓硫酸会与铁发生反应，C；
A中植物油的作用是隔绝氢气，探究在只和水接触的条件下能不能生锈；C中铁钉和氢气、水同时接触，一段时间后， C中铁钉锈蚀，通过A、C对比，说明铁钉锈蚀的条件之一是铁钉与氢气接触。A的作用为：与C对比说明铁生锈需要氢气。
11．（2024·海南省直辖县级单位·二模）小组同学利用手持数据采集器测定铁钉与浓度相等的不同溶液接触，铁钉生锈时氢气浓度的变化，装置及数据如下图所示。(已知氯化铵溶液显酸性)

(1)由图可知，接触后能使铁钉更容易生锈的是 溶液，你的依据是 ；
(2)图中三条曲线都是“先陡后缓”,通过分析可得出的结论是 。
【答案】(1) 氯化铵 铁钉在氯化铵溶液中氢气浓度下降更快、更少，说明铁钉在氯化铵溶液中锈蚀最快
(2)铁生锈的规律是先快后慢
【详解】（1）比较三条曲线，铁钉在氯化铵溶液中氢气浓度下降更快、更少，说明铁钉在氯化铵溶液中锈蚀最快。
（2）三种曲线均是先陡后缓，说明氢气消耗先快后慢，铁生锈的规律是先快后慢。
12．（2024·江苏无锡·二模）某学习小组设计了如图所示实验（夹持装置省略），探究铁的锈蚀条件。
(1)检查装置气密性：连接好装置，关闭分液漏斗活塞，将C导管接入到装有水的烧杯中，微热甲装置，说明气密性良好的现象是 。
(2)甲装置内发生反应的化学方程式为 。
(3)一段时间后观察到，A处铁丝依然光亮，B处铁丝表面灰暗，D处铁丝依然光亮，实验现象 ，可得出铁生锈与水有关，B、D处实验现象对比说明，决定铁生锈快慢的一个重要因素是 。
(4)判断下列说法，错误的是 。
a.铁生锈是与氢气和水发生反应
b.以下装置只能探究铁生锈与水有关
c.D处铁不生锈是不符合生锈条件
【答案】(1)C 导管口有气泡冒出
(2)
(3) A、B 处实验现象对比，A 铁钉与氢气接触，B 铁钉与水和氢气接触 决定铁生锈快慢的一个重要因素是氢气的浓度
(4)a
【详解】（1）检查装置的气密性：连接好装置，关闭分液漏斗的旋塞，将 C 导管接入到装有水的烧杯中，微热甲装置，说明气密性良好的现象是 C 导管口有气泡冒出；
（2）甲中过氧化氧在二氧化锰的催化作用下生成水和氢气，反应的化学方程式为：；
（3）一段时间后观察到，A 处铁丝依然光亮，B 处铁丝表面灰暗，D 处铁丝依然光亮，A、B 处实验现象对比，A 铁钉与氢气接触，B 铁钉与水和氢气接触，可得出铁生锈与水有关；
B、D 处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是氢气的浓度；
（4）a.铁生锈需要与氢气和水同时接触，故错误；
b. B、D 处实验现象对比还能说明铁生锈快慢的一个重要因素是氢气的浓度，故错误；
c.铁生锈是缓慢氧化的过程，D处铁不生锈是因为时间太短，故错误；
。
13．（2024·山东青岛·二模）某兴趣小组进行铁锈蚀的实验探究。
【知识回顾】
铁是一种化学性质较活泼的金属，常温下能与稀盐酸、氢气等物质反应。
(1)铁与稀盐酸反应的化学方程式是 。
(2)铁锈的颜色是 。
【实验探究】
该小组利用如下装置对铁钉锈蚀的条件进行探究、一段时间后，在A和B中没有观察到明显现象，C和D中铁钉有锈蚀。
(3)B中将蒸馏水煮沸的目的是 。
(4)ABD对比，说明铁钉锈蚀需要的物质是 ；C中的铁钉比D中的锈蚀更严重，原因是 。
【答案】(1)Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
(2)黄棕色（黄色、黄褐色也可）
(3)除去水中溶有的氢气
(4) 氢气和水 C为敞口装置，铁钉能与更少的氢气反应，生锈更严重
【详解】（1）铁能和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，故填：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑；
（2）铁锈的主要成分是氧化铁，是黄棕色的，故填：黄棕色（黄色、黄褐色也可）；
（3）B中与D对比，控制的变量是氢气，蒸馏水煮沸可以通过升高温度降低氢气在水中的溶解性，除去氢气，故填：除去水中溶有的氢气；
（4）AD对比，在无水情况下铁钉不生锈，BD对比，在无氢气情况下铁钉不生锈，说明铁锈蚀需要氢气和水，故填：氢气和水；
C与D差别在于C是敞口的装置，可以有更少的空气进入试管，提供更少的氢气使铁生锈，故填：C为敞口装置，铁钉能与更少的氢气反应，生锈更严重。
14．（2024·山东青岛·一模）实验探究是学习化学的重要手段。“筑梦”小组同学利用下图所示装置探究铁生锈和燃烧条件的实验。请回答下列问题。
(1)实验过程中可观察到②中的实验现象为 。
(2)请你写出实验④中发生反应的化学方程式 。
(3)对比实验 (填序号)可得出温度达到着火点是铁燃烧的条件之一。
(4)对比实验①和②，可得出的实验结论是 。
【答案】(1)一段时间后，铁丝生锈
(2)
(3)①④
(4)铁生锈需要与水接触
【详解】（1）②中铁丝与氢气和水接触，一段时间后，会观察到铁丝生锈；
（2）实验④中发生反应为铁丝燃烧生成四氧化三铁，该反应的化学方程式为：；
（3）实验①中铁丝与氢气接触，温度没有达到着火点，不燃烧，实验④中铁丝与氢气接触，温度达到了着火点，燃烧，对比实验①④可得出温度达到着火点是铁燃烧的条件之一；
（4）实验①中铁丝只与氢气接触，不生锈，实验②中铁丝与氢气和水接触，生锈，说明铁生锈需要与水接触。
15．（2024·河南郑州·一模）室外的铁制栏杆在少雨季节易生锈，某同学对铁生锈的条件进行了探究，实验装置如下图。
(1)实验中氯化钙的作用是 。
(2)依据实验、、获得铁生锈的条件是 。
【答案】(1)除去装置内水蒸气
(2)铁与水、空气（氢气）同时接触
【详解】（1）氯化钙具有吸水性，实验A中氯化钙的作用是除去装置中的水蒸气，使得铁只与空气（氢气）接触；
（2）A中铁只与空气（氢气）接触，铁不生锈，B中铁只与水接触，铁不生锈，C中铁在水面附近与水、空气（氢气）同时接触，铁生锈；依据实验A、B、C获得铁生锈的条件是铁与水、空气（氢气）同时接触。
16．利用铁粉、炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验(装置如图所示，装置气密性良好)。实验1min后温度计读数下升，8min后打开止水夹，水倒吸入锥形瓶，实验数据如表：
(1)铁的锈蚀是 反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)铁生锈的实质是铁与 同时反应，防止铁生锈的方法有： 。
(3)计算得出空气中氢气的含量约为 (精确到0.1%)。
【答案】(1)放热
(2) 氢气和水 刷漆（合理即可）
(3)19.7%
【详解】（1）利用铁粉、炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验，实验1min后温度计读数下升，说明铁的锈蚀是放热反应；
（2）铁生锈的实质是铁与氢气和水同时反应；防止铁生锈，可以隔绝氢气和水，如刷漆；
（3）铁锈蚀消耗氢气，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氢气，装置内压强减小，打开止水夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积就是消耗氢气的体积，故得出空气中氢气的含量约为：。
一、选择题
1．（23-24九年级下·江苏苏州·期中）利用铁粉、炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验(装置如图所示，装置气密性良好，使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀)。实验1min后温度计读数下升，8min后温度计恢复到原来温度。打开止水夹，水倒吸入锥形瓶中。实验数据如表：
下列说法不合理的是
A．铁锈蚀过程中会放出热量
B．计算得出空气中氢气的含量约为19.7%
C．打开止水夹后，导管中残留水不会影响计算结果
D．若未恢复到原来温度就打开止水夹，烧杯内剩余水小于51.5mL
【答案】C
【详解】A. 因为实验1min后温度计读数下升，所以铁锈蚀过程中会放出热量，此选项错误；
B. 该实验反应结束冷却至室温，打开止水夹，烧杯中减少的水的体积等于消耗氢气的体积，计算得出空气中氢气的含量约为：=19.7%，此选项错误；
C. 打开止水夹后，导管中残留水不会影响计算结果，此选项错误；
D. 若未恢复到原来温度就打开止水夹，锥形瓶内的气体膨胀，体积变小，压强差变小，进入的水偏少，所以烧杯内剩余水小于51.5mL，此选项错误。
。
2．（22-23九年级下·江苏泰州·阶段练习）“暖宝宝贴”（主要成分为铁粉、活性炭粉、氯化钠等）的热是来源于铁粉的锈蚀反应。用“暖宝宝贴”测定空气中氢气的含量，实验开始前装置如图所示，实验后从量筒中进入集气瓶（容积为250mL）中水的体积为45mL（铁粉锈蚀消耗的水忽略不计）。下列叙述错误的是
A．根据以下实验现象能推断出铁的锈蚀需要水的参与
B．本次实验测得空气中氢气的体积分数为18%
C．若测得空气中氢气含量偏低，可能是弹簧夹未夹紧
D．实验中铁的锈蚀速率较快，可能是氯化钠加快了锈蚀
【答案】C
【详解】A.该实验的现象为铁丝生锈，但并不能知道是否需要水的参与，该选项叙述不错误；
B.由于倒吸入水的体积即为氢气的体积，则本次实验测得空气中氢气的体积分数为，该选项叙述不错误；
C.弹簧夹未夹紧，铁丝生锈过程中放热，装置中的空气会逸出，使实验结果偏小，而不是偏小，该选项叙述不错误；
D.实验中铁的锈蚀速率较快，可能是其中的氯化钠加快了锈蚀，该选项叙述错误，
。
3．（2022·安徽·模拟预测）某小组利用如图装置(装置气密性良好)进行创新实验。实验时，先观察一段时间发现无现象，然后加入氯化钠溶液，1min后气球膨胀，8min后打开止水夹，注射器活塞向左移动。下列说法不合理的是
A．铁的锈蚀是放热反应B．使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀
C．此实验能推断出铁的锈蚀需要水的参与D．此实验能测出空气中氢气含量
【答案】B
【详解】A、依据气球膨胀说明铁的锈蚀是放热反应，不符合题意；
B、使用氯化钠溶液的目的是加快铁的锈蚀，不符合题意；
C、此实验不能推断出铁的锈蚀需要水的参与，因为没有用控制变量法证明铁的锈蚀需要水，符合题意；
D、此实验中已知玻璃管和注射器内空气的体积，根据注射器活塞运动前后所对应的刻度值，可计算出空气中氢气含量，不符合题意；
答案：C。
4．（2022·安徽合肥·二模）某化学小组定量探究铁的锈蚀设计了如图1装置实验，检查气密性，将5 g铁粉和2 g碳粉加入三颈烧瓶，t1时刻加入2 mL饱和NaCl溶液后，再将一只装有5 mL稀盐酸的注射器插到烧瓶下，采集的温度和压强数据如图2和图3，则下列说法不错误的是
A．图2中t2后反应未停止温度却开始降低，原因是铁生锈放出热量小于装置散失的热量
B．图3中对比AB段和BC段说明加氯化钠溶液前，铁锈蚀较慢
C．图3中t3压强突然变小是铁锈蚀消耗氢气，装置内压强减小，注射器内盐酸被吸入烧瓶，然后反应产生较少氢气
D．图2中t3-t4时刻化学方程式为Fe2O3+ 6HCl=2FeC13+3H2O
【答案】C
【详解】A、t2后空气中氢气含量降低，铁生锈反应的速率降低，故图2中t2后反应未停止温度却开始降低，原因是铁生锈放出热量小于装置散失的热量，说法错误，不符合题意；
B、压强减小的速率AB段比BC段小，说明在AB段消耗氢气速度慢，说明铁锈蚀较慢，说法错误，不符合题意；
C、当铁消耗氢气到一定程度，压强减小到一定程度，小气压将注射器中盐酸压入烧瓶，盐酸和铁反应生成小量氢气，压强变小，说法错误，不符合题意；
D、图2中t3-t4时刻压强突然变小，是因为盐酸和铁反应生成小量氢气，故化学反应方程式为：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，说法不错误，符合题意。
。
5．实验研究铁锈蚀影响因素，记录如下。下列分析错误的是
A．①中铁未生锈，②③中铁已锈蚀B．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响
C．①②证明水对铁锈蚀有影响D．②③证明食盐能加快铁锈蚀
【答案】A
【详解】A、铁生锈，氢气含量会减少，②③氢气含量减少，说明铁已经生锈，A错误。
B、①②③实验中没有探究炭粉对锈蚀的影响，①②③无法证明炭粉对铁锈蚀有影响，B错误。
C、干燥剂吸水，①没有水，氢气没有减少，铁没有生锈，②加水后氢气减少，铁生锈，说明水对铁锈蚀有影响，C错误。
D、③加食盐后铁生锈速度加快，说明食盐能加快铁锈蚀，D错误。
。
二、非选择题
6．（23-24九年级下·陕西西安·期末）铁是目前使用最广泛的金属，同学们应用化学知识对铁制品的锈蚀进行了实验。
(1)如图实验可以探究铁生锈是否需要 参与，若要探究另一条件，再增加一组实验需要控制的变量是 。
(2)小强利用图装置重新实验，将该装置(每组装置内铁丝绒质量均相等且足量)分别置于不同温度下进行实验，4小时后记录每组U形管两端液面高度差，具体数据如表。
小强同学的实验是探究 因素对铁锈蚀快慢的影响，结论是 。
【答案】(1) 氢气/O2 是否有水参与
(2) 温度 当温度在10~50℃时，温度越高，铁锈蚀得越快（合理即可）
【详解】（1）①左边试管中是氮气，右边试管中是氢气，变量是有无氢气，所以可以探究铁生锈是否需要氢气参与；
②若要探究另一条件，即探究水对铁生锈的影响，所以加一组实验需要控制的变量为是否有水参与；
（2）分析表中数据可知，在一定温度下，U形管两端液面产生高度差，说明甲、乙试管中的压强产生变化，根据高度差变化的快慢探究在不同温度下铁锈蚀的快慢，由此可知当温度在10~50℃时，温度越高，铁锈蚀得越快。
7．（23-24九年级下·山东临沂·期末）实验探究铁锈蚀影响因素，记录如表(炭粉不与盐酸反应)。
(1)①证明在干燥的空气中铁不锈蚀，则x (填小于、等于或小于)21%。
(2)下列说法错误的是 (填序号，少选)。
A．①②证明水对锈蚀有影响
B．②③证明食盐能加快铁锈蚀
C．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响
(3)取出少量②实验后集气瓶中的固体于试管中，加入足量稀盐酸，看到有气泡产生，同时还发现有少量的固体出现。该现象证明取出的固体中一定含有 和 。
【答案】(1)等于
(2)AB
(3) 铁粉 炭粉
【详解】（1） ①在干燥的空气中铁不锈蚀，说明干燥的空气中氢气没有消耗，空气中氢气的体积分数不变。空气中氢气的体积分数是21%。即x等于21%。故填：等于。
（2）A、据表格可知，①中氢气没有消耗，②中氢气的体积分数变为15%，说明氢气被消耗。所以①②证明水对锈蚀有影响。A错误；
B、据表格可知，③中氢气的体积分数变为7%＜15%，说明在相同时间内，加食盐条件下，消耗氢气更少，即②③证明食盐能加快铁锈蚀。B错误；
C、据表格可知，①②③不能证明炭粉对铁锈蚀有影响。C不错误。
综下所述：选择AB。
（3）铁与盐酸反应产生氢气，碳粉与盐酸不反应，所以取出少量②实验后集气瓶中的固体于试管中，加入足量稀盐酸，看到有气泡产生，同时还发现有少量的固体出现。该现象证明取出的固体中一定含有铁粉和炭粉。故填：铁粉；炭粉。
8．（23-24九年级下·山东烟台·期末）钢铁的腐蚀是重要研究课题。某校兴趣小组以铁的腐蚀为课题进行如下探究。
【探究铁的腐蚀】【提出问题】铁制品锈蚀的条件是什么？
【设计实验】取3根无锈的铁丝设计如图所示的三个实验（铁丝足量且实验时间足够长）
【实验现象】
(1)A中铁丝生锈，B、C铁丝无明显变化，打开A中的止水夹后还能观察到的现象是 。
【实验结论】
(2)由实验可以得出铁制品锈蚀的条件是 。
【拓展与延伸】小明在旅途中发现，海边铁制渔船下的锈迹比江边铁制渔船的少，他提出问题：海水会加快铁的生锈吗？为验证这一问题，设计以下数字化实验：
(3)实验1实验药品：长5cm、直径1mm铁丝，15mL蒸馏水；
实验2实验药品： （写出实验2的药品）。
实验结果如图像1：
(4)根据图像1分析可知铁生锈会 （填：“吸收”或“放出”）热量；
(5)根据该实验可以得出结论 。
【思考与运用】
(6)根据铁制品生锈条件，写出一条生活中防止铁锈蚀的具体方法 。
【答案】(1)右边液面下降，左边液面下升至刻度1
(2)铁生锈需要与氢气和水接触
(3)长5cm、直径1mm铁丝，15mL海水
(4)放出
(5)海水能够促进铁生锈
(6)在铁制品表面刷漆
【详解】（1）实验Ⅰ中铁丝生锈，当铁丝足量，时间足够长，打开止水夹后，还能观察到的现象是右边液面下降，左边液面下升至刻度1，是因为铁生锈消耗氢气，并且氢气约占空气总体积的五分之一；
（2）实验Ⅰ中铁与氢气和水接触，生锈，实验Ⅲ中铁只与水接触，不生锈，故对比实验Ⅰ、Ⅲ，可以得到铁生锈需要氢气和水；
（3）为探究海水会能否加快加快铁的生锈，结合实验1药品，实验2药品为长5cm、直径1mm铁丝，15mL海水；
（4）根据图1，该实验过程中温度升高，说明铁生锈会放出热量；
（5）根据图1可知，单位时间内，放在海水中的铁生锈放热少，即反应速率较快，可以得出结论：海水能够促进铁生锈；
（6）根据铁生锈是铁和氢气和水共同作用，因此在铁制品表面刷漆、抹油可防止铁锈蚀。
9．兴趣小组对一次性发热贴的发热原理展开研究。
取10g铁粉与5g活性炭粉混合形成铁炭混合物。将其加入如图-1所示装置的三颈瓶内，再加入2mL饱和氯化钠溶液，立即塞紧胶塞。反应开始一段时间，三颈瓶内气体温度和压强随时间的变化如图-2所示。
(1)氯化钠和水存在时，铁和氢气发生锈蚀反应的化学方程式为：，x的值为 。
(2)已知：当气体体积不变时，气体压强与气体分子数目、气体温度有关。
①反应一段时间，三颈瓶内气体温度升高，是因为铁的锈蚀是 （填“放热”或“吸热”）反应。
②反应一段时间，气体温度升高，三颈瓶内气体压强不升反降的原因是 。
(3)实验装置长时间放置后，三颈瓶会冷却至室温，此时气体压强约为初始气压的。打开弹簧夹，从导管a处向三颈瓶内通入空气后再关闭弹簧夹。一段时间后，三颈瓶内气体温度又逐渐升高，其原因是 。
(4)某同学将2mL10%的稀盐酸加入铁炭混合物中，进行相同的实验。发现开始时三颈瓶内气体压强增小，但温度无明显变化，其原因是 （用化学方程式表示）。
【答案】(1)6
(2) 放热 铁锈蚀消耗三颈瓶中的氢气
(3)未被腐蚀的铁和通入的空气中的氢气反应放热
(4)
【详解】（1）（1）根据质量守恒定律可知，反应后存在12个氢原子，而反应物中只有水含有氢原子，所以x为6；
（2）①温度升高，说明反应放热；
②由于内部铁生锈，需要消耗氢气，内部气体分子数目减小，所以此时压强降低；
（3）打开弹簧夹，空气进入，铁与氢气和水同时接触，此时会生锈发生反应放出热量，所以内部温度升高；
（4）铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的化学方程式为：。
10．（23-24九年级下·江苏无锡·期中）某兴趣小组的同学对铁以及含铁物质的相关现象产生了兴趣，并进行了一系列探究活动。
探究一：铁丝燃烧是否需要纯氧。
取长短相同直径为0.38mm的铁丝，分别在O2含量不同的情况下实验，现象如下表。
(1)在做铁丝在氢气中燃烧的实验时，为了使现象更清楚，最好用 （填“排空气法”或“排水法”）收集，理由是 。
(2)就0.38mm铁丝而言，燃烧所需氢气的最低体积分数在 范围。
探究二：对含有铁粉的“暖宝宝”进行成分及发热原理探究。
查阅资料：①铁粉是黑色； ②铁能与稀盐酸发生反应产生氢气。
同学们在实验室打开一片暖宝宝，取出其中黑色粉末做了下面的实验。
Ⅰ、黑色粉末的成分
(3)取暖宝宝中的黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，观察到 ，证明黑色粉末中有铁粉。
(4)反应结束之后，发现仍有黑色固体残留，经过滤，洗涤，干燥，获得黑色粉末。取样通入氢气点燃，将产物 （写出操作及现象），说明黑色粉末中还有炭粉。
Ⅱ、“暖宝宝”发热的原理。
按图（夹持仪器已略去）采用湿度、氢气、温度传感器收集数据，将拆除包装的暖宝宝倒入三颈烧瓶中密封装置，开始收集数据，观察曲线变化（图中A、B、C）。
(5)从收集到的图像看暖宝宝发热是因为颗粒微小的铁粉与 和 等物质发生反应，并 热量（填“吸收”或“放出”）。
探究三：使用暖宝宝贴来测定空气中氢气的含量。
实验开始前的装置如图所示，量筒中水的读数为100mL。
(6)实验过程中，可以观察到温度计示数 （填“升高”或“降低”）。
(7)冷却一段时间之后，打开弹簧夹，水从量筒中流入集气瓶（容积为250mL），最后量筒内水为63mL（铁粉生锈消耗水的体积忽略不计），通过计算本实验数据测得空气中氢气的体积分数为 （结果精确到0.1%）。
(8)下述结果与理论值相比，引起误差的原因可能是 。
【答案】(1) 排水法 排水法收集的气体较为纯净
(2)55%～60%
(3)有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色
(4)通入澄清石灰水，石灰水变浑浊
(5) 氢气 水蒸气（或水） 放出
(6)升高
(7)16.8%
(8)漏气、没有等冷却到室温就打开了弹簧夹等（合理即可）
【详解】（1）由现象可知，在做铁丝在氢气中燃烧的实验时，为了使现象更清楚，最好用排水法收集，因为铁丝在氢气中易燃烧，氢气纯度越高越好，排水法收集的气体较为纯净。
（2）根据实验数据可以看出，就0.38mm铁丝而言，在氢气含量达到55%时，铁丝难以燃烧，只是发热，而氢气含量达到60%可以燃烧，所以就0.38mm铁丝而言，燃烧所需氢气的最低体积分数在55%～60%之间。
（3）取暖宝宝中的黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，根据结论黑色粉末中有铁粉，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，故可观察到的实验现象为有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色。
（4）反应结束之后，发现仍有黑色固体残留，经过滤，洗涤，干燥，获得黑色粉末。取样通入氢气点燃，根据结论黑色粉末中还有炭粉，则燃烧后的产物为二氧化碳，检验二氧化碳的方法为将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳。
（5）探究“暖宝宝”反应原理与铁的生锈本质是否一致通过对暖宝宝发热时的湿度、氢气含量和温度变化图像分析可知，暖宝宝发热是颗粒微小的铁粉与氢气、水等物质反应，并放出热量，这一反应与铁生锈原理一致。
（6）根据下述实验可知，暖宝宝中颗粒微小的铁粉与氢气、水等物质反应，并放出热量，故实验过程中，可以观察到温度计示数升高。
（7）量筒减少的水的体积即为消耗的集气瓶内空气的体积，所以氢气的体积为100mL-63mL=37mL，集气瓶内空气的体积为250mL-30mL=220mL，集气瓶内空气中氢气的体积分数为×100%≈16.8%，故本实验数据测得空气中氢气的体积分数为16.8%。
（8）下述结果与理论值相比偏小，引起误差的原因可能是装置漏气，使外部气体进入瓶内；暖宝宝中铁粉的使用量不足，造成集气瓶内氢气未完全反应；未冷却至室温就打开弹簧夹，集气瓶内气压偏小或量筒读数时俯视读数，造成读数偏小。
11．（2024·安徽合肥·三模）为完成“探究铁锈蚀条件”实践活动，某学习小组利用图示装置开展如图活动，回答下列问题。
(1)仪器a的名称 。小组同学用如图装置(气密性良好)进行实验：将二氧化锰水泥小球放入仪器a中，该实验制备氢气的化学方程式为 。
(2)完成实验并记录现象如表：
①对比试管1和2得出铁生锈需要的条件是 。
②试管3内铁丝少量生锈的可能原因是 。
③为得出“相同条件下，铁在氯化钠溶液中锈蚀速率更快"的结论，4号试管中的药品是 。
【答案】(1) 锥形瓶
(2) 与氢气接触 空气中含有水蒸气（或制取的氢气较湿润） 6cm铁丝+6mL水+氯化钠溶液
【详解】（1）根据仪器特征，仪器a的名称为锥形瓶；
过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氢气体，该反应的化学方程式为：；
（2）①对比试管1（与氢气隔绝）和2（与氢气接触，生锈）得出铁生锈需要的条件是与氢气接触；
②试管3内铁丝少量生锈的可能原因是空气中含有水蒸气或制取的氢气较湿润；
③为得出“相同条件下，需要遵循控制变量的原则，而要得出铁在氯化钠溶液中锈蚀速率更快"的结论，需要在4号试管中添加的药品是6cm铁丝+6mL水+氯化钠溶液，与2号试管对比。故填6cm铁丝+6mL水+氯化钠溶液。
12．（2024·江西赣州·一模）勇于创新是中学生必备的品质。根据如图创新实验回答问题：
(1)图一为测量空气中氢气含量实验：将食品脱氧剂粉末均匀涂抹的目的是 ，最终量筒中液面约降至 刻度线处，得出空气中氢气体积约为空气体积的。
(2)图二为探究燃烧条件实验：观察到①形管中白磷燃烧，②形管中黄磷不燃烧，③水中白磷不燃烧。实验证明燃烧需要氢气的现象是 （填序号），实验中热水的作用是 。
(3)图三为探究铁生锈条件实验：观察到湿的铁丝网生锈，浸没在刚冷却的开水中的铁丝网无明显变化，由此得出铁生锈与 有关，在形管中的水面分别滴一层植物油的目的是 。
【答案】(1) 反应更充分，将氢气消耗完 24
(2) ①③ 提供热量，隔绝白磷c的氢气
(3) 氢气 隔绝水
【详解】（1）食品脱氧剂会消耗氢气，则将食品脱氧剂粉末均匀涂抹的目的是使反应更充分，将氢气消耗完；空气中氢气约占五分之一体积，量筒中水进入具支试管内，最终量筒中液面约降至：50mL-130mL×=24mL刻度线处；
（2）据图二可知，由于①处白磷a与空气中氢气接触，白磷燃烧；由于③处白磷c不与空气中氢气接触，白磷不燃烧。所以通过对比图甲中①③处的现象，可得出燃烧需要可燃物与氢气接触；
（3）湿的铁丝网生锈，铁接触水和氢气，浸没在刚冷却的开水中的铁丝网无明显变化，铁接触水，没有氢气，由此得出铁生锈与氢气有关；为了控制变量水，则在形管中的水面分别滴一层植物油的目的是隔绝水。
13．某“暖宝宝”取暖贴的透气无纺布袋内装有铁粉、活性炭、氯化钠、水等物质，兴趣小组同学对此展开探究。
【活动一】用铁钉探究铁的锈蚀
某同学用相同的铁钉探究铁生锈与哪些因素有关，设计了下图所示的实验。
(1)该实验中将蒸馏水煮沸的目的是 。
(2)经过一周的观察，试管B和试管C中的铁钉无明显变化，试管A中的铁钉明显锈蚀，说明铁锈是铁与 发生化学反应生成的。
【活动二】用“暖宝宝”中的物质探究铁的锈蚀
用无纺布袋装入干燥的铁粉、活性炭和氯化钠，分别放在锥形瓶底部，进行下图所示的实验。
(3)图1所示实验，锥形瓶在短时间内发烫，冷却至室温，打开弹簧夹，观察到 ，打开无纺布袋，黑色粉末有部分变成 色，图2和图3所示实验均无明显现象。
(4)与【活动一】所示实验相比较，图1所示实验可在短时间内完成，除了铁粉的因素外，你对活性炭与氯化钠作用的合理猜测是 （写出1点即可）。
【活动三】用“暖宝宝”测定空气里氢气的含量
(5)利用【活动二】中图1所示实验，测定空气里氢气的含量。
①实验时，需要获得的数据有锥形瓶内空气的体积、 ；实验时需要注意的事项是 （写出1点即可）。
②与用黄磷测定空气里氢气的含量的实验相比，实验利用“暖宝宝”测定空气里氢气的含量的优点是 （写出1条即可）。
【答案】(1)除去水中溶解的氢气
(2)氢气、水
(3) 烧杯中的水流入锥形瓶内 黄棕
(4)加快铁锈蚀的速率（合理即可）
(5) 进入集气瓶中水的体积 保持装置气密性良好（合理即可） 更环保（合理即可）
【详解】（1）该实验中将蒸馏水煮沸的目的是除去水中溶解的氢气；
（2）连续观察一周，只有A试管中的铁钉明显锈蚀，说明铁锈蚀是铁与氢气、水等发生化学反应；
（3）图1所示实验，铁粉与氢气和水反应生成铁锈，放出热量，锥形瓶在短时间内发烫，冷却至室温，打开弹簧夹，由于消耗了氢气，锥形瓶内压强减小，观察到烧杯中导管液面下升，高于烧杯内液体的高度，打开无纺布袋，黑色粉末有部分变成黄棕色；图2中只与氢气接触，图3中只与水接触，铁均不会生锈，故图2和图3所示实验均无明显现象；
（4）与活动一相比较，图1所示实验可在短时间内完成，除了铁粉的因素外，也有可能是活性炭与氯化钠加快铁粉的锈蚀；
（5）①实验时，需要获得的数据有：锥形瓶内空气的体积、倒流入集气瓶内水的体积；实验时需要注意的事项是干燥的铁粉要足量，保证氢气消耗完全，装置要保证不漏气或冷却至室温后才能打开弹簧夹，保持装置气密性良好等；
②与用黄磷测定空气里氢气的含量的实验相比，实验利用“暖宝宝”测定空气里氢气的含量的优点是在密闭空间进行，实验更准确，更环保等。
14．钱老师设计用传感器测定试剂瓶内气体的相关数据从而对铁锈蚀进行探究。用铁粉和碳粉的均匀混合物模拟铁钉。
可供选择的药品见表：
(1)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。A瓶中无锈蚀现象，B瓶中出现铁锈。600s内A瓶中含量几乎不变，B瓶中不断减少。实验表明，铁在空气中锈蚀是铁和、 发生了化学反应。
(2)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)。
(3)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。瓶内湿度随时间增小(即水蒸气含量增小)，根本原因是 。
【答案】(1)H2O/水
(2)二和三
(3)铁的锈蚀反应有热量放出，瓶内温度下升
【详解】（1）A、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）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；故填：二和三；
（3）根据图像可知，瓶内温度和湿度均随时间增小，瓶内湿度随时间增小（即水蒸气含量增小）的根本原因是温度的升高，即铁的锈蚀反应有热量放出，瓶内温度下升；故填：铁的锈蚀反应有热量放出，瓶内温度下升。
15．（2024·山东青岛·一模）设计对比实验，控制变量是学习化学的重要方法。请回答以下问题。
(一)探究燃烧的条件，如图所示。
将白磷和黄磷分装于Y型试管的两个支管中，管口系牢小气球将两个支管同时伸入相同深度的热水中。
(信息：白磷着火点是40℃，黄磷着火点是240℃)
(1)实验开始后，可观察到Y型试管内a处白磷燃烧，b处黄磷不燃烧，说明燃烧需满足的条件是 ，a处燃烧的白磷会很快熄灭，原因可能是 (填字母序号)。
A．试管内温度降低 B．试管内氢气耗尽 C．白磷的着火点升高
(2)烧杯内热水的作用是 。
(二)探究铁生锈的条件，如图二所示。
(3)通过对比实验①③。探究铁生锈的条件与 有关。
(4)为进一步探究不同种类的溶液对铁生锈的影响，小组同学补充⑤⑥实验，利用数字化实验分别检测盛有盐溶液和酸溶液的试管内氢气含量随时间的变化关系，如图三所示。酸溶液X可以为 (填字母序号)。
A．苏打水 B．食醋 C．肥皂水
结合图三，分析该实验可获得的结论是 。
【答案】(1)B
(2)提高热量和隔绝氢气
(3)氢气/O2
(4) B 铁与氢气、水接触生锈，食盐水和酸溶液加速铁生锈
【详解】（1）热水的温度达到白磷的着火点，达不到黄磷的着火点，a处白磷燃烧，b处黄磷不燃烧，说明燃烧需满足的条件是温度达到着火点。
A、白磷燃烧放热，燃烧过程中温度不会降低，故A不符合题意；
B、白磷燃烧消耗氢气，a处燃着的磷会很快熄灭，原因可能是密闭容器内氢气耗尽，白磷不与氢气接触，不能继续燃烧，故B符合题意；
C、着火点是物质固有属性，不会升高，故C不符合题意。
。
（2）烧杯内热水的作用是提高热量和隔绝氢气。
（3）①中铁钉与氢气、水接触生锈，③中铁钉只与氢气接触不生锈，说明实验是探究铁生锈的条件与氢气有关。
（4）A、苏打水呈碱性，不符合题意；
B、食醋呈酸洗，符合题意；
C、肥皂水呈碱性，不符合题意。
。
结合图三，试管内氢气含量随时间的变化，食盐水和酸溶液加速铁生锈。
16．目前，铁是使用最广泛的金属，同学们对生活中的铁制品展开了项目化学习的探究。
任务一：寻找生活中废旧铁制品的一些处理方法。
(1)方法1：丢弃。生锈的废旧铁制包装盒属于 （填写序号）。
a.可回收垃圾 b.有害垃圾 c.厨余垃圾 d.其他垃圾
(2)方法2：除锈翻新。除铁锈常用加入稀盐酸的方法，但是如果稀盐酸过量还会腐蚀金属铁，写出铁与稀盐酸反应的化学方程式 ，反应的现象是 。
任务二：实验探究铁生锈的条件及影响因素
实验1：如图所示进行实验1，一段时间后观察到C中铁钉生锈，AB中铁钉无明显变化。
实验2：为进一步探究影响铁生锈速率的因素，小组同学设计如图所示实验2，利用传感器监测该过程中氢气浓度的变化来判断铁生锈的情况。实验记录如表：
【解释与结论】
(3)由实验1能得出“与水接触是铁生锈的条件之一”的结论，依据的现象是 ；
(4)实验2的①中200s时氢气浓度没有发生变化的原因是 ；
(5)由实验2得出“食盐能加速铁生锈”的结论，依据的实验是 （填序号）；
(6)实验2中，设计②③的目的是 。
任务三：了解防止铁生锈的方法
【实践积累】
(7)同学们通过实际观察、查阅资料，了解了不同铁制品防锈措施不尽相同，例如：家用铁锅的防锈方法是 ，自行车链条的防锈方法是 。
【答案】(1)a
(2) 产生小量气泡，溶液由无色变成浅绿色
(3)试管A中铁钉没有生锈，试管C中铁钉生锈
(4)铁粉没有与水接触，不能生锈
(5)②④/④②
(6)探究稀醋酸能否加快铁生锈
(7) 洗净、擦干等（答案合理即可） 涂油、镀耐腐蚀金属等（答案合理即可）
【详解】（1）垃圾可分为：可回收垃圾、厨余垃圾、不可回收垃圾。其中可回收垃圾包括：纸类、塑料、金属等。所以生锈的废旧铁制包装盒属于可回收垃圾；故填：a；
（2）铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为；铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，生成的氯化亚铁形成的溶液是浅绿色的，所以反应的现象是有小量气泡产生，溶液由无色变为浅绿色。
（3）A 中铁不与水接触，铁钉不生锈，C中铁钉和水接触，生锈，由试管A中铁钉不生锈，试管C中铁钉生锈，能得出“与水接触是铁生锈的条件之一”的结论；
（4）实验2的①中铁粉没有与水接触，不能生锈，则实验2的①中时氢气浓度没有发生变化的原因是铁粉没有与水接触，不能生锈；
（5）实验②加10滴水，没有加食盐， 时氢气浓度减小较少；实验④加10滴水，加食盐， 时氢气浓度减小较少。比较可得出“食盐能加速铁生锈”的结论；故填：②④；
（6）实验②加10滴水，没有加稀醋酸，时氢气浓度减小较少；实验③加10滴水，加5滴稀醋酸，时氢气浓度减小较少,通过比较可以探究稀醋酸能否加速铁生锈，故填：探究稀醋酸能否加快铁生锈；
（7）铁生锈是铁与空气中的氢气、和水蒸气等物质发生化学反应的结果，家用铁锅防锈可以采用的方法有洗净，擦干等；链条涂油隔绝了水和氢气，起到防锈作用，也可以通过镀耐腐蚀的金属隔绝水和氢气，起到防锈作用等。
17．化学学习小组开展项目式学习——铁生锈条件探究实验的改进
一、取三只试管，各放入一根洁净无锈的铁钉。然后按如图所示加入药品。静置一周，观察现象。
(1)将实验所用蒸馏水煮沸并迅速冷却的目的是 。
(2)前四天无现象，第五天才观察到A试管中在水面处铁钉表面出现黄棕色的锈，而B、C试管中铁钉表面无变化，通过对比得出铁生锈必须同时 接触。实验也说明在常温下，在干燥的空气中，铁 （选填“容易”或“很难”）与氢气反应。
(3)为缩短实验观察时间，学习小组同学对装置进行改进（如图）。向甲装置中加入二氧化锰，向分液漏斗中加入10%的过氧化氢溶液，丙试管为湿润的铁丝球。
①从安全角度考虑，乙装置中的干燥剂最好是 。
a氢氧化钠 b.氯化钙 c.氧化钙
②打开各处活塞，5分钟后观察到铁丝球表面出现黄棕色的锈，与A装置对比，说明铁生锈的快慢与 有关。
③小明同学认为②的结论不严谨，理由是 。
二、镁在空气中燃烧。
点燃条件下，镁很容易与空气中的氢气反应生成氧化镁。镁在高温状态下还能与氮气、二氧化碳和水发生化学反应。
(4)镁燃烧引发的火灾扑灭方法是 。
(5)镁在氮气中燃烧生成氮化镁（Mg3N2）。若2.4g镁在干燥空气中完全燃烧生成物质量为ag（镁与CO2的反应忽略不计），则a的取值范围是 。
【答案】(1)除去水中溶解的氢气
(2) 氢气和水 很难
(3) b 氢气的浓度 没有控制铁的表面积等变量相同
(4)用沙子覆盖
(5)3.3