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鲁教版九年级下册第三节 钢铁的锈蚀与防护课后作业题
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这是一份鲁教版九年级下册第三节 钢铁的锈蚀与防护课后作业题，共15页。试卷主要包含了下列不是保护金属资源的途径的是，“垃圾是放错地方的资源”，化学与生活密切相关等内容，欢迎下载使用。
1．下列有关实验现象的描述中，正确的是（ ）
A．铁丝生锈后产生一种黑色固体
B．红磷在氧气中燃烧时，生成大量白雾
C．氯化氢和氨气混合产生白雾
D．久置的未打磨的镁条表面呈深灰黑色
2．下列不是保护金属资源的途径的是（ ）
A．防止金属锈蚀B．合理开采矿物
C．废旧金属回收成本高D．寻找金属替代品
二．填空题（共2小题）
3．金属与人类生活密切相关，回答下列问题。
（1）将黄铜片和纯铜片相互刻画，发现纯铜片表面留下较深的划痕，则它们的硬度大小关系是：纯铜 黄铜（填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）金属资源储量有限，而且不可再生，下列措施能有效保护金属资源的是 。
A.回收利用废旧金属
B.加大对金属矿物的开采，提高金属产量
C.寻找和开发金属的替代品
D.提高防腐能力，延长金属制品的使用寿命
（3）金属钛（Ti）是航空、宇航、化工等方面的重要金属材料，被称为“21世纪的金属”。在工业上可用镁在高温下与TiCl4反应制取金属钛，TiCl4中钛元素的化合价为 。
（4）往硝酸银溶液中加入一定量的锌和铜的混合物，充分反应后，过滤，滤液为蓝色，则滤液中一定含有的金属离子是 。（填离子符号）
4．为充分利用资源，全国各地都在试行垃圾分类回收，有以下生活垃圾：
①纸盒；②铝质易拉罐；③雪碧塑料饮料瓶；④铜导线；⑤镀锌自来水管
可以作为同一类回收的是 （填编号），它们属于 （填“金属”、“非金属”）
三．实验题（共1小题）
5．为更好的利用和保护金属，某化学兴趣小组开展了对铁制品锈蚀条件的探究。实验过程如下：
实验材料：洁净的铁钉、试管若干、水、植物油、棉花、干燥剂氯化钙。
实验过程：
①准备三支试管并编号A、B、C，放入铁钉；
②向A试管中加入水（不淹没铁钉），向B试管中加入水和植物油（水淹没铁钉），将棉花及氯化钙放置于C试管管口并塞上橡胶塞（如图所示）：
③持续一段时间观察铁钉的生锈情况。
请根据所学知识，回答下列问题。
（1）铁锈的主要成分是 ；
（2）B中植物油的作用是 ；C中氯化钙的作用是： ；
（3）本实验对氧气控制十分严格，在本实验基础上，可以如何进一步减少水中氧气： ；
（4）该兴趣小组得到的结论如下，请帮他们完善：
四．解答题（共4小题）
6．中国汽车制造业正在迅速发展，汽车让我们的出行更加便捷。请根据所学知识回答下列问题。
（1）下列汽车组件中，由金属材料制成的是 （填序号）。
A.钢铁车架
B.真皮座套
C.铝合金轮毂
D.橡胶轮胎
（2）钢铁车壳表面喷漆不仅美观，而且可有效防止与空气中的 接触而生锈。
（3）焊锡与其组成它的纯金属相比具有 的特性，可用来焊接电子元件。生铁和钢性能不同的原因是 。
（4）制造汽车使用的最多的金属材料是铝、铁、铜。下列试剂能判断铝、铁、铜三种金属活动性顺序的是 。
A.铝丝、硫酸亚铁溶液、铜丝
B.硫酸铝溶液、铁丝、硫酸铜溶液
C.硫酸铝溶液、硫酸亚铁溶液、铜丝
（5）金属矿物储量有限，而且不能再生。保护金属资源的有效途径，除防止金属腐蚀外，还可以 （写出一条即可）。
7．某研究性学习小组从含有Hg（NO3）2、Cu（NO3）2的实验室废液中回收金属汞和铜，设计的实验方案如图：
（1）在过滤操作过程中用到的仪器有带铁圈的铁架台、玻璃棒、漏斗和 ，其中铁架台的作用是 。
（2）加过量铁粉的目的是 ；加适量稀硫酸的目的是 ，写出加稀硫酸反应的化学方程式 。
（3）若给黑色固体通入的试剂a为单质，则该单质为 。
（4）为防止有毒的汞蒸气扩散污染环境，冷凝回收汞的操作应 （填序号）：
①通入干冷烧杯； ②用导管通入带胶塞的锥形瓶； ③用导管通入装有水的大试管；
④通入密闭并有冷凝功能的装置。
8．“垃圾是放错地方的资源”．请你应用学到的化学知识参与有关废品收购的实践活动．
（1）假如你在打扫卫生，清理出下列物品：
A．废纸 B．矿泉水瓶 C．易拉罐 D．霉变的蛋糕 E．生锈的铁钉
其中应放入“可回收垃圾箱”的是 （填字母）；废品收购人员发现金属铝做的易拉罐“不生锈”，而铁生锈最厉害，便认为金属铁比铝性质活泼．你认为易拉罐“不生锈”原因是 ．
（2）废旧电池中含有汞，如果随意丢弃，会造成污染，威胁人类健康．汞的元素符号是 ，它在常温下的状态是 ．
9．化学与生活密切相关。
（1）为了全民健康，卫生部推广使用强化加铁酱油，这里的“铁”指的是 （填“单质”、“元素”或“原子”）。
（2）厨房中的碗多为瓷器，普通陶瓷中含有铝元素，铝在地壳中的含量居所有金属元素第 位，其氧化物的化学式为 。
（3）水处理过程中，除去水中的有色物质和有臭味的物质，可用 （填物质名称），加入明矾的作用是 。区分硬水和软水，可用 （填物质名称）。
（4）随着人们生活水平的不断提高，汽车已走进千家万户。
①在汽车电路中，经常用铜作导线，这是利用了铜的 。
②汽车车体的钢材表面刷漆，如果漆被擦掉容易生锈，铁锈的主要成分是 （填化学式）。
③现在很多汽车用铝轮毂，其防锈效果好。铝不易生锈的原因是 。
④汽车目前使用的燃料大多是普通汽油。乙醇汽油和普通汽油最大的不同是乙醇汽油中的乙醇（化学式C2H5OH）是可再生资源，使用更加环保。请写出乙醇完全燃烧的化学方程式 。
五．科学探究题（共1小题）
10．金属材料在生产、生活中有广泛的应用，人类的生产和生活都离不开金属。
（一）铁的应用和防护
（1）常州地铁的轨道主要材料是铁合金制作的，其硬度比纯铁 。
（2）为防止铁生锈，通常会对铁制品进行“烤蓝”处理，烤蓝是用化学方法在铁表面生成一层致密的四氧化三铁（Fe3O4）保护膜。烤蓝的原理是：在高温下，铁与水发生反应，生成四氧化三铁和一种单质气体，写出该反应的化学反应方程式： 。
（二）铁的冶炼
我国劳动人民在春秋战国时期就会冶铁炼钢，实验室模拟炼铁实验装置如图所示。
（1）实验时，应先注水片刻后再加热的目的是 。
（2）实验过程中，硬质玻璃管中发生的化学方程式为 。
（3）有同学提出黑色粉末中还可能含有Fe3O4。已知：Fe3O4能溶于稀H2SO4，且有Fe3+生成；Fe3+遇到硫氰化钾溶液显血红色。为证明黑色粉末成分，该同学取少量样品于烧杯中，加过量稀H2SO4，充分反应后，滴加少量硫氰化钾，证明黑色粉末中含有Fe和Fe3O4的现象是 。
（4）若取16g氧化铁粉末进行实验，反应一段时间后，经检测剩余黑色固体成分是Fe和Fe2O4，称量固体的质量为X，则X的范围为 。
（培优篇）2022-2023学年下学期初中化学鲁教版九年级同步分层作业9.3钢铁的锈蚀与防护
参考答案与试题解析
一．选择题（共2小题）
1．下列有关实验现象的描述中，正确的是（ ）
A．铁丝生锈后产生一种黑色固体
B．红磷在氧气中燃烧时，生成大量白雾
C．氯化氢和氨气混合产生白雾
D．久置的未打磨的镁条表面呈深灰黑色
【解答】解：A、铁丝生锈后，产生一种红棕色固体，故选项说法错误。
B、红磷在氧气中燃烧，产生大量的白烟，而不是白雾，故选项说法错误。
C、氯化氢和氨气混合产生成氯化铵，会观察到产生白烟，故选项说法错误。
D、久置的未打磨的镁条表面有一层氧化物，呈深灰黑色，故选项说正确。
故选：D。
2．下列不是保护金属资源的途径的是（ ）
A．防止金属锈蚀B．合理开采矿物
C．废旧金属回收成本高D．寻找金属替代品
【解答】解：A、防止金属锈蚀，有利于保护金属资源，故选项错误。
B、合理开采矿物，否则既浪费了资源，又损害了国家利益，故选项错误。
C、废旧金属回收，能节约金属资源，有利于保护金属资源；废旧金属回收成本不高，还有利于保护金属资源，故选项正确。
D、寻找金属替代品，能节约金属资源，有利于保护金属资源，故选项错误。
故选：C。
二．填空题（共2小题）
3．金属与人类生活密切相关，回答下列问题。
（1）将黄铜片和纯铜片相互刻画，发现纯铜片表面留下较深的划痕，则它们的硬度大小关系是：纯铜 ＜ 黄铜（填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）金属资源储量有限，而且不可再生，下列措施能有效保护金属资源的是 ACD 。
A.回收利用废旧金属
B.加大对金属矿物的开采，提高金属产量
C.寻找和开发金属的替代品
D.提高防腐能力，延长金属制品的使用寿命
（3）金属钛（Ti）是航空、宇航、化工等方面的重要金属材料，被称为“21世纪的金属”。在工业上可用镁在高温下与TiCl4反应制取金属钛，TiCl4中钛元素的化合价为 +4 。
（4）往硝酸银溶液中加入一定量的锌和铜的混合物，充分反应后，过滤，滤液为蓝色，则滤液中一定含有的金属离子是 Cu2+、Zn2+ 。（填离子符号）
【解答】解：（1）将黄铜片和纯铜片相互刻画，发现纯铜片表面留下较深的划痕，说明纯铜片的硬度较小，则它们的硬度大小关系是：纯铜＜黄铜。
（2）A、回收利用废旧金属，能够减缓金属消耗速度，此选项正确；
B、加大对金属矿物的开采，提高金属产量，不能够减缓金属消耗速度，此选项错误；
C、寻找和开发金属的替代品，能够减缓金属消耗速度，此选项正确；
D、提高金属制品的防腐能力，延长金属制品的使用寿命，能够减缓金属消耗速度，此选项正确。
故选：ACD。
（3）TiCl4中氯元素的化合价为﹣1价，设钛元素的化合价为x，根据化合物中各元素的正负化合价代数和为0，可得x+（﹣1）×4＝0，解得：x＝+4，则TiCl4中钛元素的化合价是+4。
（4）往硝酸银溶液中加入一定量的锌和铜的混合物，由于锌比铜的活动性强，硝酸银先和锌反应生成硝酸锌和银，后和铜反应生成硝酸铜和银，充分反应后，过滤，滤液为蓝色，说明锌完全反应，铜全部或部分反应，则滤液中一定含有的金属离子是硝酸锌中的锌离子和硝酸铜中的铜离子，符号是Cu2+、Zn2+。
故答案为：
（1）＜；
（2）ACD；
（3）+4；
（4）Cu2+、Zn2+。
4．为充分利用资源，全国各地都在试行垃圾分类回收，有以下生活垃圾：
①纸盒；②铝质易拉罐；③雪碧塑料饮料瓶；④铜导线；⑤镀锌自来水管
可以作为同一类回收的是 ②④⑤ （填编号），它们属于 金属 （填“金属”、“非金属”）
【解答】解：铝制易拉罐、铜导线和镀锌自来水管均属于可回收利用的废旧金属．纸盒属于可回收的非金属；饮料瓶属于塑料制品．
故答案为：②④⑤；金属．
三．实验题（共1小题）
5．为更好的利用和保护金属，某化学兴趣小组开展了对铁制品锈蚀条件的探究。实验过程如下：
实验材料：洁净的铁钉、试管若干、水、植物油、棉花、干燥剂氯化钙。
实验过程：
①准备三支试管并编号A、B、C，放入铁钉；
②向A试管中加入水（不淹没铁钉），向B试管中加入水和植物油（水淹没铁钉），将棉花及氯化钙放置于C试管管口并塞上橡胶塞（如图所示）：
③持续一段时间观察铁钉的生锈情况。
请根据所学知识，回答下列问题。
（1）铁锈的主要成分是 氧化铁 ；
（2）B中植物油的作用是 防止空气中的氧气溶解在水中 ；C中氯化钙的作用是： 吸收水蒸气 ；
（3）本实验对氧气控制十分严格，在本实验基础上，可以如何进一步减少水中氧气： 在B试管中蒸馏水需要煮沸 ；
（4）该兴趣小组得到的结论如下，请帮他们完善：
【解答】解：（1）铁生锈的条件是与水和氧气接触，铁锈的主要成分是氧化铁；故答案为：氧化铁；
（2）铁制品生锈的条件是同时与空气和水直接接触，所以在B试管中覆盖一层植物油，可以防止空气中的氧气溶解在水中；氯化钙是干燥剂，作用是吸收水蒸气；故答案为：防止空气中的氧气溶解在水中；吸收水蒸气；
（3）铁制品生锈的条件是同时与空气和水直接接触，所以在B试管中蒸馏水需要煮沸并覆盖一层植物油，可以减少水中的氧气；故答案为：在B试管中蒸馏水需要煮沸；
（4）铁生锈的条件是与水和氧气接触，A试管中铁钉与水和氧气接触，B试管中铁钉不与氧气接触，C试管中铁钉不与水接触，A试管中铁钉生锈；B试管中铁钉不生锈；C试管中铁钉不生锈；因此①A组和B组对比说明铁生锈需要空气；②A组和C组：铁生锈需要水；故答案为：B；A；不。
四．解答题（共4小题）
6．中国汽车制造业正在迅速发展，汽车让我们的出行更加便捷。请根据所学知识回答下列问题。
（1）下列汽车组件中，由金属材料制成的是 AC （填序号）。
A.钢铁车架
B.真皮座套
C.铝合金轮毂
D.橡胶轮胎
（2）钢铁车壳表面喷漆不仅美观，而且可有效防止与空气中的 水蒸气和氧气 接触而生锈。
（3）焊锡与其组成它的纯金属相比具有 熔点低 的特性，可用来焊接电子元件。生铁和钢性能不同的原因是 含碳量不同 。
（4）制造汽车使用的最多的金属材料是铝、铁、铜。下列试剂能判断铝、铁、铜三种金属活动性顺序的是 AB 。
A.铝丝、硫酸亚铁溶液、铜丝
B.硫酸铝溶液、铁丝、硫酸铜溶液
C.硫酸铝溶液、硫酸亚铁溶液、铜丝
（5）金属矿物储量有限，而且不能再生。保护金属资源的有效途径，除防止金属腐蚀外，还可以 回收再利用或寻找金属的替代品（合理即可） （写出一条即可）。
【解答】解：（1）A、金属材料包括纯金属和合金。钢铁是铁的合金，钢铁车架是由金属材料制成，符合题意；.
B、真皮座套是天然材料，不符合题意；
C、铝合金轮毂是合金，属于金属材料，符合题意；
D、橡胶轮胎属于合成材料，不符合题意。
故选：AC。
（2）喷漆可有效防止金属与空气中的水蒸气和氧气接触而生锈。
（3）焊锡是合金，与其组成它的纯金属相比熔点低，可用来焊接电子元件。生铁和钢都是铁的合金，性能不同的原因是含碳量不同。
（4）A、铝能与硫酸亚铁溶液反应，说明金属活动性铝在铁的前面，铜不与硫酸亚铁溶液反应，无现象，说明金属活动性铁在铜的前面，能证明活动性顺序铝＞铁＞铜，符合题意；
B、铁不和硫酸铝反应，说明金属活动性铝在铁的前面，铁可以与硫酸铜反应，铁丝表面有红色物质析出，溶液由蓝色变为浅绿色，说明金属活动性铁在铜的前面，能证明活动性顺序铝＞铁＞铜，符合题意；
C、铜和硫酸铝溶液、硫酸亚铁溶液均不与反应，说明金属活动性铜排在铝、铁的后面，但是不能说明铝和铁的顺序，不符合题意。
故选：AB。
（5）保护金属资源，除防止金属腐蚀外，还可以回收再利用、寻找金属的替代品（合理即可）。
故答案为：
（1）AC；
（2）氧气和水蒸气；
（3）熔点低；含碳量不同；
（4）AB；
（5）回收再利用或寻找金属的替代品（合理即可）。
7．某研究性学习小组从含有Hg（NO3）2、Cu（NO3）2的实验室废液中回收金属汞和铜，设计的实验方案如图：
（1）在过滤操作过程中用到的仪器有带铁圈的铁架台、玻璃棒、漏斗和 烧杯 ，其中铁架台的作用是 固定和支撑漏斗 。
（2）加过量铁粉的目的是 使废液的Hg（NO3）2、Cu（NO3）2中Hg、Cu完全被置换出 ；加适量稀硫酸的目的是 除去过量的铁粉 ，写出加稀硫酸反应的化学方程式 Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑ 。
（3）若给黑色固体通入的试剂a为单质，则该单质为 氢气 。
（4）为防止有毒的汞蒸气扩散污染环境，冷凝回收汞的操作应 ③④ （填序号）：
①通入干冷烧杯； ②用导管通入带胶塞的锥形瓶； ③用导管通入装有水的大试管；
④通入密闭并有冷凝功能的装置。
【解答】解：（1）过滤用到的仪器为铁架台、玻璃棒、漏斗和烧杯，铁架台的作用是固定和支撑漏斗，故答案为：烧杯；固定和支撑漏斗
（2）由于铁的活泼性铜、汞强，在废液中加入过量铁粉的目的是使废液的Hg（NO3）2、Cu（NO3）2中Hg、Cu完全被置换出，然后加入适量的稀硫酸把过量的铁粉除去，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，故答案为：使废液的Hg（NO3）2、Cu（NO3）2中Hg、Cu完全被置换出；除去过量的铁粉；Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
（3）由于给滤渣加热时，铜就变成了氧化铜，为了还原氧化铜，在加热的条件下通入氢气，故答案为：氢气
（4）为防止有毒的汞蒸气扩散污染环境，冷凝回收汞的操作应盛有水的仪器中或有冷凝功能的密闭装置中，故答案为：③④
8．“垃圾是放错地方的资源”．请你应用学到的化学知识参与有关废品收购的实践活动．
（1）假如你在打扫卫生，清理出下列物品：
A．废纸 B．矿泉水瓶 C．易拉罐 D．霉变的蛋糕 E．生锈的铁钉
其中应放入“可回收垃圾箱”的是 A B C E （填字母）；废品收购人员发现金属铝做的易拉罐“不生锈”，而铁生锈最厉害，便认为金属铁比铝性质活泼．你认为易拉罐“不生锈”原因是 铝性质活泼，表面生成一层致密的氧化物薄膜 ．
（2）废旧电池中含有汞，如果随意丢弃，会造成污染，威胁人类健康．汞的元素符号是 Hg ，它在常温下的状态是 液体 ．
【解答】解：
（1）废作业本为纸类，可以回收利用，矿泉水瓶为塑料，可以回收利用，生锈的铁钉和易拉罐属于金属，可以回收利用，霉变的蛋糕和烂苹果无利用价值．铝性质特别活泼，常温下可以和空气中的氧气迅速反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止继续和氧气反应．
故答案为：A B C E；铝性质活泼，表面生成一层致密的氧化物薄膜．
（2）汞俗称水银，常温下为液体，是唯一的液体金属，化学符合为Hg；
故答案为：Hg；液体．
答案：
（1）A B C E；铝性质活泼，表面生成一层致密的氧化物薄膜；
（2）Hg；液体．
9．化学与生活密切相关。
（1）为了全民健康，卫生部推广使用强化加铁酱油，这里的“铁”指的是 元素 （填“单质”、“元素”或“原子”）。
（2）厨房中的碗多为瓷器，普通陶瓷中含有铝元素，铝在地壳中的含量居所有金属元素第 一 位，其氧化物的化学式为 Al2O3 。
（3）水处理过程中，除去水中的有色物质和有臭味的物质，可用 活性炭 （填物质名称），加入明矾的作用是 加速沉降速率 。区分硬水和软水，可用 肥皂水 （填物质名称）。
（4）随着人们生活水平的不断提高，汽车已走进千家万户。
①在汽车电路中，经常用铜作导线，这是利用了铜的 导电性 。
②汽车车体的钢材表面刷漆，如果漆被擦掉容易生锈，铁锈的主要成分是 Fe2O3 （填化学式）。
③现在很多汽车用铝轮毂，其防锈效果好。铝不易生锈的原因是 金属表面形成氧化性保护膜 。
④汽车目前使用的燃料大多是普通汽油。乙醇汽油和普通汽油最大的不同是乙醇汽油中的乙醇（化学式C2H5OH）是可再生资源，使用更加环保。请写出乙醇完全燃烧的化学方程式 C2H5OH+3O22CO2↑+3H2O 。
【解答】解：（1）金属作为微量元素被人体吸收，单质铁人体无法直接吸收，铁原子限制了铁的存在形式，所以铁元素可以概括铁在人体内所有存在形式；
故答：元素。
（2）地壳中元素含量较多为氧硅铝铁，所以金属元素含量最多为铝，氧化物主要为氧化铝；
故答：一，Al2O3。
（3）水处理中常用活性炭吸附色素及去除异味，利用其吸附性，明矾可以加速水中沉淀的沉积速率；硬水可使肥皂水泡沫减少，沉淀增多，软水则不可以；
故答：活性炭；加快沉降速率；肥皂水。
（4）①铜作为良好的导体被应用于电路中，由于其电阻小，良好的导电性，
故答：导电。
②铁在空气中被氧化，生成三氧化二铁；
故答：Fe2O3
③金属铝可以在表面形成一层致密的氧化铝保护膜，防止内部铝被腐蚀生锈；
故答：金属表面形成氧化性保护膜。
④乙醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和水，方程式进行配平；
故答：C2H5OH+3O22CO2↑+3H2O。
五．科学探究题（共1小题）
10．金属材料在生产、生活中有广泛的应用，人类的生产和生活都离不开金属。
（一）铁的应用和防护
（1）常州地铁的轨道主要材料是铁合金制作的，其硬度比纯铁 大 。
（2）为防止铁生锈，通常会对铁制品进行“烤蓝”处理，烤蓝是用化学方法在铁表面生成一层致密的四氧化三铁（Fe3O4）保护膜。烤蓝的原理是：在高温下，铁与水发生反应，生成四氧化三铁和一种单质气体，写出该反应的化学反应方程式： 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 。
（二）铁的冶炼
我国劳动人民在春秋战国时期就会冶铁炼钢，实验室模拟炼铁实验装置如图所示。
（1）实验时，应先注水片刻后再加热的目的是 排出装置中的空气，防止一氧化碳和空气混合加热时发生爆炸 。
（2）实验过程中，硬质玻璃管中发生的化学方程式为 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 。
（3）有同学提出黑色粉末中还可能含有Fe3O4。已知：Fe3O4能溶于稀H2SO4，且有Fe3+生成；Fe3+遇到硫氰化钾溶液显血红色。为证明黑色粉末成分，该同学取少量样品于烧杯中，加过量稀H2SO4，充分反应后，滴加少量硫氰化钾，证明黑色粉末中含有Fe和Fe3O4的现象是 溶液中有气泡产生，且溶液变为血红色 。
（4）若取16g氧化铁粉末进行实验，反应一段时间后，经检测剩余黑色固体成分是Fe和Fe2O4，称量固体的质量为X，则X的范围为 11.2g＜X＜15.5g 。
【解答】解：（一）（1）常州地铁的轨道主要材料是铁合金制作的，其硬度比纯铁大。
故答案为：大。
（2）高温条件下水和铁反应生成四氧化三铁和氢气，该反应的化学反应方程式：3Fe+4H2OFe3O4+4H2。
故答案为：3Fe+4H2OFe3O4+4H2。
（二）（1）实验时，应先注水片刻后再加热的目的是排出装置中的空气，防止一氧化碳和空气混合加热时发生爆炸。
故答案为：排出装置中的空气，防止一氧化碳和空气混合加热时发生爆炸。
（2）实验过程中，硬质玻璃管中，高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，发生的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
故答案为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
（3）证明黑色粉末中含有Fe和Fe3O4的现象是溶液中有气泡产生（铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气），且溶液变为血红色（四氧化三铁和稀硫酸反应生成的硫酸铁中的铁离子能使硫氰化钾变红色）。
故答案为：溶液中有气泡产生，且溶液变为血红色。
（4）设反应生成铁的质量是x，生成四氧化三铁的质量是y。
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160 112
16g x
＝
x＝11.2g
6Fe2O3+2CO4Fe3O4+2CO2
960 928
16g y
＝
y≈15.5g
结合以上信息，若取16g氧化铁粉末进行实验，反应一段时间后，经检测剩余黑色固体成分是Fe和Fe2O4，称量固体的质量为X，则X的范围为11.2g＜X＜15.5g。
故答案为：11.2g＜X＜15.5g.。编号
现象
结论
A
一段时间后铁钉生锈
①A组和 组：铁生锈需要空气
② 组和C组：铁生锈需要水
B
一段时间后铁钉 生锈
C
一段时间后铁钉不生锈
编号
现象
结论
A
一段时间后铁钉生锈
①A组和 B 组：铁生锈需要空气
② A 组和C组：铁生锈需要水
B
一段时间后铁钉 不 生锈
C
一段时间后铁钉不生锈
1．下列有关实验现象的描述中，正确的是（ ）
A．铁丝生锈后产生一种黑色固体
B．红磷在氧气中燃烧时，生成大量白雾
C．氯化氢和氨气混合产生白雾
D．久置的未打磨的镁条表面呈深灰黑色
2．下列不是保护金属资源的途径的是（ ）
A．防止金属锈蚀B．合理开采矿物
C．废旧金属回收成本高D．寻找金属替代品
二．填空题（共2小题）
3．金属与人类生活密切相关，回答下列问题。
（1）将黄铜片和纯铜片相互刻画，发现纯铜片表面留下较深的划痕，则它们的硬度大小关系是：纯铜 黄铜（填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）金属资源储量有限，而且不可再生，下列措施能有效保护金属资源的是 。
A.回收利用废旧金属
B.加大对金属矿物的开采，提高金属产量
C.寻找和开发金属的替代品
D.提高防腐能力，延长金属制品的使用寿命
（3）金属钛（Ti）是航空、宇航、化工等方面的重要金属材料，被称为“21世纪的金属”。在工业上可用镁在高温下与TiCl4反应制取金属钛，TiCl4中钛元素的化合价为 。
（4）往硝酸银溶液中加入一定量的锌和铜的混合物，充分反应后，过滤，滤液为蓝色，则滤液中一定含有的金属离子是 。（填离子符号）
4．为充分利用资源，全国各地都在试行垃圾分类回收，有以下生活垃圾：
①纸盒；②铝质易拉罐；③雪碧塑料饮料瓶；④铜导线；⑤镀锌自来水管
可以作为同一类回收的是 （填编号），它们属于 （填“金属”、“非金属”）
三．实验题（共1小题）
5．为更好的利用和保护金属，某化学兴趣小组开展了对铁制品锈蚀条件的探究。实验过程如下：
实验材料：洁净的铁钉、试管若干、水、植物油、棉花、干燥剂氯化钙。
实验过程：
①准备三支试管并编号A、B、C，放入铁钉；
②向A试管中加入水（不淹没铁钉），向B试管中加入水和植物油（水淹没铁钉），将棉花及氯化钙放置于C试管管口并塞上橡胶塞（如图所示）：
③持续一段时间观察铁钉的生锈情况。
请根据所学知识，回答下列问题。
（1）铁锈的主要成分是 ；
（2）B中植物油的作用是 ；C中氯化钙的作用是： ；
（3）本实验对氧气控制十分严格，在本实验基础上，可以如何进一步减少水中氧气： ；
（4）该兴趣小组得到的结论如下，请帮他们完善：
四．解答题（共4小题）
6．中国汽车制造业正在迅速发展，汽车让我们的出行更加便捷。请根据所学知识回答下列问题。
（1）下列汽车组件中，由金属材料制成的是 （填序号）。
A.钢铁车架
B.真皮座套
C.铝合金轮毂
D.橡胶轮胎
（2）钢铁车壳表面喷漆不仅美观，而且可有效防止与空气中的 接触而生锈。
（3）焊锡与其组成它的纯金属相比具有 的特性，可用来焊接电子元件。生铁和钢性能不同的原因是 。
（4）制造汽车使用的最多的金属材料是铝、铁、铜。下列试剂能判断铝、铁、铜三种金属活动性顺序的是 。
A.铝丝、硫酸亚铁溶液、铜丝
B.硫酸铝溶液、铁丝、硫酸铜溶液
C.硫酸铝溶液、硫酸亚铁溶液、铜丝
（5）金属矿物储量有限，而且不能再生。保护金属资源的有效途径，除防止金属腐蚀外，还可以 （写出一条即可）。
7．某研究性学习小组从含有Hg（NO3）2、Cu（NO3）2的实验室废液中回收金属汞和铜，设计的实验方案如图：
（1）在过滤操作过程中用到的仪器有带铁圈的铁架台、玻璃棒、漏斗和 ，其中铁架台的作用是 。
（2）加过量铁粉的目的是 ；加适量稀硫酸的目的是 ，写出加稀硫酸反应的化学方程式 。
（3）若给黑色固体通入的试剂a为单质，则该单质为 。
（4）为防止有毒的汞蒸气扩散污染环境，冷凝回收汞的操作应 （填序号）：
①通入干冷烧杯； ②用导管通入带胶塞的锥形瓶； ③用导管通入装有水的大试管；
④通入密闭并有冷凝功能的装置。
8．“垃圾是放错地方的资源”．请你应用学到的化学知识参与有关废品收购的实践活动．
（1）假如你在打扫卫生，清理出下列物品：
A．废纸 B．矿泉水瓶 C．易拉罐 D．霉变的蛋糕 E．生锈的铁钉
其中应放入“可回收垃圾箱”的是 （填字母）；废品收购人员发现金属铝做的易拉罐“不生锈”，而铁生锈最厉害，便认为金属铁比铝性质活泼．你认为易拉罐“不生锈”原因是 ．
（2）废旧电池中含有汞，如果随意丢弃，会造成污染，威胁人类健康．汞的元素符号是 ，它在常温下的状态是 ．
9．化学与生活密切相关。
（1）为了全民健康，卫生部推广使用强化加铁酱油，这里的“铁”指的是 （填“单质”、“元素”或“原子”）。
（2）厨房中的碗多为瓷器，普通陶瓷中含有铝元素，铝在地壳中的含量居所有金属元素第 位，其氧化物的化学式为 。
（3）水处理过程中，除去水中的有色物质和有臭味的物质，可用 （填物质名称），加入明矾的作用是 。区分硬水和软水，可用 （填物质名称）。
（4）随着人们生活水平的不断提高，汽车已走进千家万户。
①在汽车电路中，经常用铜作导线，这是利用了铜的 。
②汽车车体的钢材表面刷漆，如果漆被擦掉容易生锈，铁锈的主要成分是 （填化学式）。
③现在很多汽车用铝轮毂，其防锈效果好。铝不易生锈的原因是 。
④汽车目前使用的燃料大多是普通汽油。乙醇汽油和普通汽油最大的不同是乙醇汽油中的乙醇（化学式C2H5OH）是可再生资源，使用更加环保。请写出乙醇完全燃烧的化学方程式 。
五．科学探究题（共1小题）
10．金属材料在生产、生活中有广泛的应用，人类的生产和生活都离不开金属。
（一）铁的应用和防护
（1）常州地铁的轨道主要材料是铁合金制作的，其硬度比纯铁 。
（2）为防止铁生锈，通常会对铁制品进行“烤蓝”处理，烤蓝是用化学方法在铁表面生成一层致密的四氧化三铁（Fe3O4）保护膜。烤蓝的原理是：在高温下，铁与水发生反应，生成四氧化三铁和一种单质气体，写出该反应的化学反应方程式： 。
（二）铁的冶炼
我国劳动人民在春秋战国时期就会冶铁炼钢，实验室模拟炼铁实验装置如图所示。
（1）实验时，应先注水片刻后再加热的目的是 。
（2）实验过程中，硬质玻璃管中发生的化学方程式为 。
（3）有同学提出黑色粉末中还可能含有Fe3O4。已知：Fe3O4能溶于稀H2SO4，且有Fe3+生成；Fe3+遇到硫氰化钾溶液显血红色。为证明黑色粉末成分，该同学取少量样品于烧杯中，加过量稀H2SO4，充分反应后，滴加少量硫氰化钾，证明黑色粉末中含有Fe和Fe3O4的现象是 。
（4）若取16g氧化铁粉末进行实验，反应一段时间后，经检测剩余黑色固体成分是Fe和Fe2O4，称量固体的质量为X，则X的范围为 。
（培优篇）2022-2023学年下学期初中化学鲁教版九年级同步分层作业9.3钢铁的锈蚀与防护
参考答案与试题解析
一．选择题（共2小题）
1．下列有关实验现象的描述中，正确的是（ ）
A．铁丝生锈后产生一种黑色固体
B．红磷在氧气中燃烧时，生成大量白雾
C．氯化氢和氨气混合产生白雾
D．久置的未打磨的镁条表面呈深灰黑色
【解答】解：A、铁丝生锈后，产生一种红棕色固体，故选项说法错误。
B、红磷在氧气中燃烧，产生大量的白烟，而不是白雾，故选项说法错误。
C、氯化氢和氨气混合产生成氯化铵，会观察到产生白烟，故选项说法错误。
D、久置的未打磨的镁条表面有一层氧化物，呈深灰黑色，故选项说正确。
故选：D。
2．下列不是保护金属资源的途径的是（ ）
A．防止金属锈蚀B．合理开采矿物
C．废旧金属回收成本高D．寻找金属替代品
【解答】解：A、防止金属锈蚀，有利于保护金属资源，故选项错误。
B、合理开采矿物，否则既浪费了资源，又损害了国家利益，故选项错误。
C、废旧金属回收，能节约金属资源，有利于保护金属资源；废旧金属回收成本不高，还有利于保护金属资源，故选项正确。
D、寻找金属替代品，能节约金属资源，有利于保护金属资源，故选项错误。
故选：C。
二．填空题（共2小题）
3．金属与人类生活密切相关，回答下列问题。
（1）将黄铜片和纯铜片相互刻画，发现纯铜片表面留下较深的划痕，则它们的硬度大小关系是：纯铜 ＜ 黄铜（填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）金属资源储量有限，而且不可再生，下列措施能有效保护金属资源的是 ACD 。
A.回收利用废旧金属
B.加大对金属矿物的开采，提高金属产量
C.寻找和开发金属的替代品
D.提高防腐能力，延长金属制品的使用寿命
（3）金属钛（Ti）是航空、宇航、化工等方面的重要金属材料，被称为“21世纪的金属”。在工业上可用镁在高温下与TiCl4反应制取金属钛，TiCl4中钛元素的化合价为 +4 。
（4）往硝酸银溶液中加入一定量的锌和铜的混合物，充分反应后，过滤，滤液为蓝色，则滤液中一定含有的金属离子是 Cu2+、Zn2+ 。（填离子符号）
【解答】解：（1）将黄铜片和纯铜片相互刻画，发现纯铜片表面留下较深的划痕，说明纯铜片的硬度较小，则它们的硬度大小关系是：纯铜＜黄铜。
（2）A、回收利用废旧金属，能够减缓金属消耗速度，此选项正确；
B、加大对金属矿物的开采，提高金属产量，不能够减缓金属消耗速度，此选项错误；
C、寻找和开发金属的替代品，能够减缓金属消耗速度，此选项正确；
D、提高金属制品的防腐能力，延长金属制品的使用寿命，能够减缓金属消耗速度，此选项正确。
故选：ACD。
（3）TiCl4中氯元素的化合价为﹣1价，设钛元素的化合价为x，根据化合物中各元素的正负化合价代数和为0，可得x+（﹣1）×4＝0，解得：x＝+4，则TiCl4中钛元素的化合价是+4。
（4）往硝酸银溶液中加入一定量的锌和铜的混合物，由于锌比铜的活动性强，硝酸银先和锌反应生成硝酸锌和银，后和铜反应生成硝酸铜和银，充分反应后，过滤，滤液为蓝色，说明锌完全反应，铜全部或部分反应，则滤液中一定含有的金属离子是硝酸锌中的锌离子和硝酸铜中的铜离子，符号是Cu2+、Zn2+。
故答案为：
（1）＜；
（2）ACD；
（3）+4；
（4）Cu2+、Zn2+。
4．为充分利用资源，全国各地都在试行垃圾分类回收，有以下生活垃圾：
①纸盒；②铝质易拉罐；③雪碧塑料饮料瓶；④铜导线；⑤镀锌自来水管
可以作为同一类回收的是 ②④⑤ （填编号），它们属于 金属 （填“金属”、“非金属”）
【解答】解：铝制易拉罐、铜导线和镀锌自来水管均属于可回收利用的废旧金属．纸盒属于可回收的非金属；饮料瓶属于塑料制品．
故答案为：②④⑤；金属．
三．实验题（共1小题）
5．为更好的利用和保护金属，某化学兴趣小组开展了对铁制品锈蚀条件的探究。实验过程如下：
实验材料：洁净的铁钉、试管若干、水、植物油、棉花、干燥剂氯化钙。
实验过程：
①准备三支试管并编号A、B、C，放入铁钉；
②向A试管中加入水（不淹没铁钉），向B试管中加入水和植物油（水淹没铁钉），将棉花及氯化钙放置于C试管管口并塞上橡胶塞（如图所示）：
③持续一段时间观察铁钉的生锈情况。
请根据所学知识，回答下列问题。
（1）铁锈的主要成分是 氧化铁 ；
（2）B中植物油的作用是 防止空气中的氧气溶解在水中 ；C中氯化钙的作用是： 吸收水蒸气 ；
（3）本实验对氧气控制十分严格，在本实验基础上，可以如何进一步减少水中氧气： 在B试管中蒸馏水需要煮沸 ；
（4）该兴趣小组得到的结论如下，请帮他们完善：
【解答】解：（1）铁生锈的条件是与水和氧气接触，铁锈的主要成分是氧化铁；故答案为：氧化铁；
（2）铁制品生锈的条件是同时与空气和水直接接触，所以在B试管中覆盖一层植物油，可以防止空气中的氧气溶解在水中；氯化钙是干燥剂，作用是吸收水蒸气；故答案为：防止空气中的氧气溶解在水中；吸收水蒸气；
（3）铁制品生锈的条件是同时与空气和水直接接触，所以在B试管中蒸馏水需要煮沸并覆盖一层植物油，可以减少水中的氧气；故答案为：在B试管中蒸馏水需要煮沸；
（4）铁生锈的条件是与水和氧气接触，A试管中铁钉与水和氧气接触，B试管中铁钉不与氧气接触，C试管中铁钉不与水接触，A试管中铁钉生锈；B试管中铁钉不生锈；C试管中铁钉不生锈；因此①A组和B组对比说明铁生锈需要空气；②A组和C组：铁生锈需要水；故答案为：B；A；不。
四．解答题（共4小题）
6．中国汽车制造业正在迅速发展，汽车让我们的出行更加便捷。请根据所学知识回答下列问题。
（1）下列汽车组件中，由金属材料制成的是 AC （填序号）。
A.钢铁车架
B.真皮座套
C.铝合金轮毂
D.橡胶轮胎
（2）钢铁车壳表面喷漆不仅美观，而且可有效防止与空气中的 水蒸气和氧气 接触而生锈。
（3）焊锡与其组成它的纯金属相比具有 熔点低 的特性，可用来焊接电子元件。生铁和钢性能不同的原因是 含碳量不同 。
（4）制造汽车使用的最多的金属材料是铝、铁、铜。下列试剂能判断铝、铁、铜三种金属活动性顺序的是 AB 。
A.铝丝、硫酸亚铁溶液、铜丝
B.硫酸铝溶液、铁丝、硫酸铜溶液
C.硫酸铝溶液、硫酸亚铁溶液、铜丝
（5）金属矿物储量有限，而且不能再生。保护金属资源的有效途径，除防止金属腐蚀外，还可以 回收再利用或寻找金属的替代品（合理即可） （写出一条即可）。
【解答】解：（1）A、金属材料包括纯金属和合金。钢铁是铁的合金，钢铁车架是由金属材料制成，符合题意；.
B、真皮座套是天然材料，不符合题意；
C、铝合金轮毂是合金，属于金属材料，符合题意；
D、橡胶轮胎属于合成材料，不符合题意。
故选：AC。
（2）喷漆可有效防止金属与空气中的水蒸气和氧气接触而生锈。
（3）焊锡是合金，与其组成它的纯金属相比熔点低，可用来焊接电子元件。生铁和钢都是铁的合金，性能不同的原因是含碳量不同。
（4）A、铝能与硫酸亚铁溶液反应，说明金属活动性铝在铁的前面，铜不与硫酸亚铁溶液反应，无现象，说明金属活动性铁在铜的前面，能证明活动性顺序铝＞铁＞铜，符合题意；
B、铁不和硫酸铝反应，说明金属活动性铝在铁的前面，铁可以与硫酸铜反应，铁丝表面有红色物质析出，溶液由蓝色变为浅绿色，说明金属活动性铁在铜的前面，能证明活动性顺序铝＞铁＞铜，符合题意；
C、铜和硫酸铝溶液、硫酸亚铁溶液均不与反应，说明金属活动性铜排在铝、铁的后面，但是不能说明铝和铁的顺序，不符合题意。
故选：AB。
（5）保护金属资源，除防止金属腐蚀外，还可以回收再利用、寻找金属的替代品（合理即可）。
故答案为：
（1）AC；
（2）氧气和水蒸气；
（3）熔点低；含碳量不同；
（4）AB；
（5）回收再利用或寻找金属的替代品（合理即可）。
7．某研究性学习小组从含有Hg（NO3）2、Cu（NO3）2的实验室废液中回收金属汞和铜，设计的实验方案如图：
（1）在过滤操作过程中用到的仪器有带铁圈的铁架台、玻璃棒、漏斗和 烧杯 ，其中铁架台的作用是 固定和支撑漏斗 。
（2）加过量铁粉的目的是 使废液的Hg（NO3）2、Cu（NO3）2中Hg、Cu完全被置换出 ；加适量稀硫酸的目的是 除去过量的铁粉 ，写出加稀硫酸反应的化学方程式 Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑ 。
（3）若给黑色固体通入的试剂a为单质，则该单质为 氢气 。
（4）为防止有毒的汞蒸气扩散污染环境，冷凝回收汞的操作应 ③④ （填序号）：
①通入干冷烧杯； ②用导管通入带胶塞的锥形瓶； ③用导管通入装有水的大试管；
④通入密闭并有冷凝功能的装置。
【解答】解：（1）过滤用到的仪器为铁架台、玻璃棒、漏斗和烧杯，铁架台的作用是固定和支撑漏斗，故答案为：烧杯；固定和支撑漏斗
（2）由于铁的活泼性铜、汞强，在废液中加入过量铁粉的目的是使废液的Hg（NO3）2、Cu（NO3）2中Hg、Cu完全被置换出，然后加入适量的稀硫酸把过量的铁粉除去，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，故答案为：使废液的Hg（NO3）2、Cu（NO3）2中Hg、Cu完全被置换出；除去过量的铁粉；Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
（3）由于给滤渣加热时，铜就变成了氧化铜，为了还原氧化铜，在加热的条件下通入氢气，故答案为：氢气
（4）为防止有毒的汞蒸气扩散污染环境，冷凝回收汞的操作应盛有水的仪器中或有冷凝功能的密闭装置中，故答案为：③④
8．“垃圾是放错地方的资源”．请你应用学到的化学知识参与有关废品收购的实践活动．
（1）假如你在打扫卫生，清理出下列物品：
A．废纸 B．矿泉水瓶 C．易拉罐 D．霉变的蛋糕 E．生锈的铁钉
其中应放入“可回收垃圾箱”的是 A B C E （填字母）；废品收购人员发现金属铝做的易拉罐“不生锈”，而铁生锈最厉害，便认为金属铁比铝性质活泼．你认为易拉罐“不生锈”原因是 铝性质活泼，表面生成一层致密的氧化物薄膜 ．
（2）废旧电池中含有汞，如果随意丢弃，会造成污染，威胁人类健康．汞的元素符号是 Hg ，它在常温下的状态是 液体 ．
【解答】解：
（1）废作业本为纸类，可以回收利用，矿泉水瓶为塑料，可以回收利用，生锈的铁钉和易拉罐属于金属，可以回收利用，霉变的蛋糕和烂苹果无利用价值．铝性质特别活泼，常温下可以和空气中的氧气迅速反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止继续和氧气反应．
故答案为：A B C E；铝性质活泼，表面生成一层致密的氧化物薄膜．
（2）汞俗称水银，常温下为液体，是唯一的液体金属，化学符合为Hg；
故答案为：Hg；液体．
答案：
（1）A B C E；铝性质活泼，表面生成一层致密的氧化物薄膜；
（2）Hg；液体．
9．化学与生活密切相关。
（1）为了全民健康，卫生部推广使用强化加铁酱油，这里的“铁”指的是 元素 （填“单质”、“元素”或“原子”）。
（2）厨房中的碗多为瓷器，普通陶瓷中含有铝元素，铝在地壳中的含量居所有金属元素第 一 位，其氧化物的化学式为 Al2O3 。
（3）水处理过程中，除去水中的有色物质和有臭味的物质，可用 活性炭 （填物质名称），加入明矾的作用是 加速沉降速率 。区分硬水和软水，可用 肥皂水 （填物质名称）。
（4）随着人们生活水平的不断提高，汽车已走进千家万户。
①在汽车电路中，经常用铜作导线，这是利用了铜的 导电性 。
②汽车车体的钢材表面刷漆，如果漆被擦掉容易生锈，铁锈的主要成分是 Fe2O3 （填化学式）。
③现在很多汽车用铝轮毂，其防锈效果好。铝不易生锈的原因是 金属表面形成氧化性保护膜 。
④汽车目前使用的燃料大多是普通汽油。乙醇汽油和普通汽油最大的不同是乙醇汽油中的乙醇（化学式C2H5OH）是可再生资源，使用更加环保。请写出乙醇完全燃烧的化学方程式 C2H5OH+3O22CO2↑+3H2O 。
【解答】解：（1）金属作为微量元素被人体吸收，单质铁人体无法直接吸收，铁原子限制了铁的存在形式，所以铁元素可以概括铁在人体内所有存在形式；
故答：元素。
（2）地壳中元素含量较多为氧硅铝铁，所以金属元素含量最多为铝，氧化物主要为氧化铝；
故答：一，Al2O3。
（3）水处理中常用活性炭吸附色素及去除异味，利用其吸附性，明矾可以加速水中沉淀的沉积速率；硬水可使肥皂水泡沫减少，沉淀增多，软水则不可以；
故答：活性炭；加快沉降速率；肥皂水。
（4）①铜作为良好的导体被应用于电路中，由于其电阻小，良好的导电性，
故答：导电。
②铁在空气中被氧化，生成三氧化二铁；
故答：Fe2O3
③金属铝可以在表面形成一层致密的氧化铝保护膜，防止内部铝被腐蚀生锈；
故答：金属表面形成氧化性保护膜。
④乙醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和水，方程式进行配平；
故答：C2H5OH+3O22CO2↑+3H2O。
五．科学探究题（共1小题）
10．金属材料在生产、生活中有广泛的应用，人类的生产和生活都离不开金属。
（一）铁的应用和防护
（1）常州地铁的轨道主要材料是铁合金制作的，其硬度比纯铁 大 。
（2）为防止铁生锈，通常会对铁制品进行“烤蓝”处理，烤蓝是用化学方法在铁表面生成一层致密的四氧化三铁（Fe3O4）保护膜。烤蓝的原理是：在高温下，铁与水发生反应，生成四氧化三铁和一种单质气体，写出该反应的化学反应方程式： 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 。
（二）铁的冶炼
我国劳动人民在春秋战国时期就会冶铁炼钢，实验室模拟炼铁实验装置如图所示。
（1）实验时，应先注水片刻后再加热的目的是 排出装置中的空气，防止一氧化碳和空气混合加热时发生爆炸 。
（2）实验过程中，硬质玻璃管中发生的化学方程式为 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 。
（3）有同学提出黑色粉末中还可能含有Fe3O4。已知：Fe3O4能溶于稀H2SO4，且有Fe3+生成；Fe3+遇到硫氰化钾溶液显血红色。为证明黑色粉末成分，该同学取少量样品于烧杯中，加过量稀H2SO4，充分反应后，滴加少量硫氰化钾，证明黑色粉末中含有Fe和Fe3O4的现象是 溶液中有气泡产生，且溶液变为血红色 。
（4）若取16g氧化铁粉末进行实验，反应一段时间后，经检测剩余黑色固体成分是Fe和Fe2O4，称量固体的质量为X，则X的范围为 11.2g＜X＜15.5g 。
【解答】解：（一）（1）常州地铁的轨道主要材料是铁合金制作的，其硬度比纯铁大。
故答案为：大。
（2）高温条件下水和铁反应生成四氧化三铁和氢气，该反应的化学反应方程式：3Fe+4H2OFe3O4+4H2。
故答案为：3Fe+4H2OFe3O4+4H2。
（二）（1）实验时，应先注水片刻后再加热的目的是排出装置中的空气，防止一氧化碳和空气混合加热时发生爆炸。
故答案为：排出装置中的空气，防止一氧化碳和空气混合加热时发生爆炸。
（2）实验过程中，硬质玻璃管中，高温条件下氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，发生的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
故答案为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
（3）证明黑色粉末中含有Fe和Fe3O4的现象是溶液中有气泡产生（铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气），且溶液变为血红色（四氧化三铁和稀硫酸反应生成的硫酸铁中的铁离子能使硫氰化钾变红色）。
故答案为：溶液中有气泡产生，且溶液变为血红色。
（4）设反应生成铁的质量是x，生成四氧化三铁的质量是y。
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160 112
16g x
＝
x＝11.2g
6Fe2O3+2CO4Fe3O4+2CO2
960 928
16g y
＝
y≈15.5g
结合以上信息，若取16g氧化铁粉末进行实验，反应一段时间后，经检测剩余黑色固体成分是Fe和Fe2O4，称量固体的质量为X，则X的范围为11.2g＜X＜15.5g。
故答案为：11.2g＜X＜15.5g.。编号
现象
结论
A
一段时间后铁钉生锈
①A组和 组：铁生锈需要空气
② 组和C组：铁生锈需要水
B
一段时间后铁钉 生锈
C
一段时间后铁钉不生锈
编号
现象
结论
A
一段时间后铁钉生锈
①A组和 B 组：铁生锈需要空气
② A 组和C组：铁生锈需要水
B
一段时间后铁钉 不 生锈
C
一段时间后铁钉不生锈
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