第2节 金属的化学性质（金属锈蚀的条件及防护）同步练习（含答案）

2021-2022学年浙教版科学金属锈蚀的条件及防护
一．选择题（共5小题）
1．某同学为研究金属腐蚀的条件，用细尼龙线将三根大小相同的铁钉分别固定在下图所示的三个液面高度相同的装置中，放置一星期后观察现象，下列描述不正确的是（　　）
A．装置Ⅰ的铁钉这一侧的液面上升
B．装置Ⅰ、Ⅱ中的铁钉都被腐蚀
C．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
D．比较铁钉这一侧的液面，装置Ⅱ比装置I的高
2．某同学设计了右图所示的装置探究铁锈蚀的条件。a管中装入少量煮沸的蒸馏水，b管中是干燥的空气。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧木塞。一段时间后观察。下列推断错误的是（　　）
A．只有a管中的铁钉会锈蚀
B．L端与R端的液面高度仍然保持一致
C．该实验说明铁的锈蚀与空气和水有关
D．常温下b管中的铁钉很难锈蚀
3．根据你所学和实验知识，铁钉在下列哪种情况下最不容易生锈？（　　）
A．干燥的空气中
B．潮湿的空气中
C．部分浸入食盐水中
D．浸没在植物油中
4．如图是探究铁制品锈蚀的条件时设计的实验。下列对比实验设计与探究的条件，对应关系正确的是（　　）
A．甲和乙：水
B．乙和丙：空气
C．甲和丙：空气
D．甲和丁：水
5．铁锈的主要成分是（　　）
A．Fe2O3
B．FeO
C．Fe3O4
D．Fe
　
二．填空题（共7小题）
6．小黄为了探究铁制品生锈的条件，利用如图装置进行了实验：
（1）一段时间以后，最先生锈的铁丝是　　（用图中序号填写），通过这次实验能得出铁制品锈蚀和下列哪些因素有关　　；
A．空气
B．水分
C．铁丝的内部结构
（2）实验结束后，小黄将10g表面生锈的铁丝（不考虑杂质的影响）浸泡在100g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸中充分反应，观察到铁锈已完全消失，反应停止后，取出光亮的铁丝洗涤、干燥、称量，质量为3.4克，则原生锈铁丝中铁元素的质量分数是　　（已知：2FeCl3+Fe═3FeCl2）。
7．人类的生产生活离不开金属材料。
（1）生活中我们经常发现存放的铁钉会生锈，小明通过图甲所示实验对铁制品生锈的条件进行探究，请你推测最易生锈的是　　（填序号），由实验可知，铁生锈的条件是　　。
（2）小明发现家里的铜器上有少许绿色物质出现，查阅资料可知，铜锈的主要成分是铜绿[Cu2（OH）2CO3]，某化学兴趣小组为了研究铜生锈的条件，进行了如图所示的实验。一个月后，发现B中的铜丝慢慢生锈，且水面处铜丝生锈较A、C、D中的铜丝基为严重，而本无变化。试根据实验回答下列问题：
由此可知：铜生锈所需的条件是：铜与　　相互作用发生化学反应的结果。写出铜生锈产生铜绿的化学反应方程式　　。
（3）我国是世界上最早开始湿法炼铜的国家，其原理是　　（化学方程式）。
8．某化学课外活动小组，对钢铁制品的锈蚀的条件进行如下探究，
设计了如图所示的实验，据此回答下列问题：
（1）一周后，观察到编号为　　的试管中的铁钉锈蚀严重．
（2）常温下，铁生锈是铁跟　　和　　等物质相互作用的结果，铁锈的主要成分是　　（化学式表示）．
（3）人们通常用稀盐酸或（稀硫酸）除去铁器表面的锈，其原理可用化学方程式表示为（写出其中一个即可）　　．
（4）如何防止家庭中常用的铁制品生锈，简单易行的方法有（列举一种）　　．
9．据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属材料相当于其年产量的20%﹣40%．某课外活动小组的同学为了研究金属腐蚀的条件，进行了如下的探究活动：
A
B
C
实验装置
实验现象
铁片不生锈
铁片不生锈
铁片生锈且水面附近锈蚀最严重
发现问题：盛有水的铁锅在与水面接触的部位最容易生锈．
提出问题：铁制品生锈的原因是什么？
提出假设：铁制品生锈与水和空气中的氧气有关．
实验探究：将三块小铁片分别按上图所示放置，每天观察并记录实验现象，十天后所得现象如表中所示．
请根据以上实验及产生的现象回答下列问题：
（1）B装置中氮气的作用是　　．
（2）上述实验所得到的结论是：铁生锈是铁与　　、　　等物质共同作用的结果．
（3）实验启示：结合生活实际，写出一种防止铁等金属制品生锈的具体方法　　．
10．地铁是以地下运行为主的城市轨道交通系统，地铁建设中各种材料被广泛应用。
（1）锰钢主要成分是铁、锰、碳，主要用于制造钢轨、挖掘机铲斗等，锰钢属于　　（填“纯净物”或“混合物”）。
（2）在钢轨上喷涂防锈涂料，可防止钢轨生锈。该防锈方法的原理是　　。
（3）地铁中常用氢氧化镁作为阻燃材料，氢氧化镁不溶于水，可用海水中提取的氯化镁与熟石灰在溶液中反应制取，该制取反应的化学方程式是　　。
11．化学与人类生活、生产活动息息相关。根据所学化学知识回答下列问题：
（1）下列措施和认识错误的是　　（填选项序号）。
a．降低化石燃料的使用，可以减少酸雨的形成
b．为保护水资源，应合理使用农药和化肥
c．铁质水龙头表面镀铬可防锈，因为改变了金属的内部结构
（2）芯片是5G时代的关键元器件。制造芯片的单晶硅的结构类似于金刚石，则构成单晶硅的粒子是　　（填“分子”“原子”或“离子”）。
12．
2019年12月16日，淮安正式迈入高铁时代!请结合所学化学知识，回答下列问题：
（1）图中标示的物质中为金属材料的是　　
（填序号）。
（2）动车电路中的导线大多是用铜制的，这是利用了铜的延展性和　　性。
（3）动车表面喷漆主要是为了防止外壳生锈，其原理是　　。
（4）修建铁路所需的大量钢铁是以铁矿石为主要原料冶炼而得。写出一氧化碳和赤铁矿炼铁的化学反应方程式：　　。
　
三．实验探究题（共2小题）
13．
“五一”假期，聪聪同学和家人到故宫去参观，发现故宫内许多铜制品表面有一层绿色物质。绿色物质是什么？它是怎样形成的？化学活动课上，同学们设计实验对这种绿色物质进行了如下探究活动。
[查阅资料]①铜在空气易生成铜锈，它为绿色，其主要成分是Cu2（OH）2CO3；
②白色的硫酸铜粉末遇水能变为蓝色。
探究活动一：验证铜锈的组成。
[进行实验1]
同学们设计了如图所示装置并进行实验。
实验操作
实验现象
实验结论
①按上图组装仪器，装入药品。②加热铜锈，直至不再有气体产生。
绿色固体变为黑色；硫酸铜粉末变为蓝色；烧杯中液体变浑浊
加热铜锈生成的物质有CuO、　　，烧杯中发生反应的化学方程式为　　
③冷却后，向试管中黑色固体加入适量稀硫酸。
黑色固体溶解，溶液变为蓝色
探究活动二：探究铜生锈的条件。
[进行实验2]
同学们进行了下面的4个实验，每天观察一次现象，一段时间后，发现只有实验4中的铜丝生锈了，且与水接触的部分生锈更明显。
序号
实验内容
实验现象与结论
实验1
在干燥环境中，铜不生锈
实验2
铜仅与氧气和水接触，不生锈
实验3
铜仅与二氧化碳和水接触，不生锈
实验4
铜生锈，它生锈的条件是　　
[反思与拓展]
（1）实验2和3中使用的是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是　　。
（2）如果要除去铜制品表面的铜锈，可以用稀盐酸浸泡，写出反应的化学方程式　　。
14．安琪同学为探究铁制品锈蚀的条件，进行如下实验：
（1）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20mL
O2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下表所示。
观察对象
现
象
①干燥的普通铁丝
无明显变化
②潮湿的普通铁丝
　　
③潮湿的纯铁丝
无明显变化
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　　和　　。
（4）雨后郊外的路比较泥泞，如果你的交通工具是自行车，你回来进行清洗后，采取的防锈措施是：　　（填字母）。
A．立即晾晒干
B．涂油漆
C．链条传动部件涂上油
　
四．解答题（共2小题）
15．人类社会的发展离不开金属。
（1）“沙里淘金”说明金在自然界中主要以　　形式存在（填“单质”或“化合物”）。
（2）下列不属于合金的是　　（填字母序号）。
A．青铜
B．铝
C．不锈钢
D．碳素钢
E．玻璃钢
（3）防止金属的锈蚀是保护金属资源的一种常用方法。为防止铁锅生锈可采取的措施是（写出一条即可）　　。
（4）向一定质量的FeSO4和CuSO4混合溶液中加入一定质量的锌粉，充分反应后过滤，得滤渣和滤液，向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生，则滤液中一定含有溶质的是　　。
16．金属材料包括纯金属和合金。
（1）铁锅常用于烹饪，是因为有优良　　性。为防止铁锅生锈，请写出一条合理的处理措施　　。实验室常用稀盐酸来除锈，请写出反应的化学方程式　　，该反应的基本类型是　　。
（2）Mg、Al按一定的比例熔合后冷却可得到储氢合金材料。该过程属于　　变化。（填“物理”或者“化学”）
（3）铬（Cr）是银白色光泽的金属。不锈钢是含铬、镍等元素的合金，其优点是　　。
A．硬度大
B．熔点高
C．耐腐蚀
　
2021-2022学年浙教版科学金属锈蚀的条件及防护
参考答案与试题解析
　
一．选择题（共5小题）
1．解：A、铁钉生锈能够耗氧气，从而使得气体的压强小于外界大气压，而使液面上升，故A描述正确；
B、在I和II中铁钉都与水和氧气接触，并且酸溶液能够加快铁的生锈速率，故B描述正确；
C、因为浓硫酸能够吸收水蒸气，使得铁不能与水充分接触，不容易生锈，故C描述正确；
D、考虑到浓盐酸挥发出来的氯化氢气体使得压强增大，所以比较铁钉这一侧的液面，装置Ⅱ比装置I的低，故D描述不正确。
故选：D。
　
2．解：A、只有a管中的铁钉会锈蚀。b管中是干燥的空气，铁在干燥的空气中很难生锈。故A正确
B、L端与R端的液面高度仍然保持一致
铁在空气中生锈，主要是铁跟水和氧气等物质反应，a管中有水反应速度应快些，气压相对低了，红墨水的水平就升高了。故B错误
C、该实验说明铁的锈蚀与空气和水有关
实验结果是L端红墨水上升了，说明a管中铁生锈快，证明铁的生锈与水和空气有关。故C正确
D、常温下b管中的铁钉很难锈蚀
铁在干燥的空气中很难锈蚀，故D正确的。
故选：B。
　
3．解：A、在干燥的空气中，铁不与水接触，不易生锈，错误；
B、在潮湿的空气中，铁钉能与氧气、水分能充分接触，生锈速度较快。
C、食盐能加快铁制品锈蚀的速率，浸没在食盐水，铁钉能与氧气、食盐水分能充分接触，生锈速度较快。
D、浸没在植物油中，铁不能与氧气、水分能充分接触，最不易生锈。故铁钉最不易生锈的是D。
故选：D。
　
4．解：A、甲和乙有2个变量，故A选项说法错误；
B、乙和丙都没有与空气接触，故B选项说法错误；
C、甲和丙有2个变量，故C选项说法错误；
D、甲中铁钉没有与水接触，丙中铁钉与水和空气接触，故探究的是水这个条件，故D选项说法正确；
故选：D。
　
5．解：铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁中铁元素显+3价，氧元素显﹣2价，其化学式为：Fe2O3。
故选：A。
　
二．填空题（共7小题）
6．解：（1）一段时间以后，最先生锈的铁丝是潮湿的普通铁丝，而干燥的普通铁丝和潮湿的纯铁丝都没有明显变化；①干燥的普通铁丝没有明显变化，而②潮湿的普通铁丝表面出现较多红褐色锈斑，这一现象说明铁制品锈蚀与水有关；通过对比实验现象，此实验还可得出铁制品锈蚀还与金属的内部结构有关；故填：②；BC；
（2）充分反应后都生成了FeCl2，根据质量守恒定律可知，FeCl2中的氯元素全部来自于盐酸，设FeCl2中铁元素的质量为x。
x=5.6g
原锈铁钉中铁元素的质量分数为：=90%
故填：90%。
　
7．解：（1）因为我们知道钢铁锈蚀条件是：同时和氧气、水接触。B试管中铁钉浸在水里，管口未做任何处理，故铁钉同时和氧气、水接触，符合钢铁锈蚀条件，故最易生锈的是B试管；A试管中植物油不溶与水，且密度比水小，故可浮在水面，起到了隔绝空气的作用，铁钉虽浸在水里，但不同时具备氧气和水这两个条件，故铁钉也不易生锈；C试管中没有水，管口闭塞，管内既没水也没空气，铁钉更不易生锈，根据以上分析可知铁生锈的条件是与氧气、水同时接触；
故填：B；与氧气、水同时接触（或在潮湿的空气中）；
（2）根据铜锈的化学式[Cu2（OH）2CO3]，可以看出其中含有铜、氢、碳、氧四种元素，不会是只与氧气和水作用的结果，还应与含有碳元素的物质接触，而空气中的含碳物质主要是二氧化碳，所以铜生锈是铜与氧气、水、二氧化碳共同作用的结果；铜、氧气、水、二氧化碳反应生成碱式碳酸铜，反应的化学方程式为：2Cu+H2O+CO2+O2═Cu2（OH）2CO3；
故填：O2、H2O、CO2；2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2（OH）2CO3；
（3）铁与硫酸铜反应，生成硫酸亚铁和铜，该反应的化学方程式为：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4。
故填：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4。
　
8．解：（1）B中的铁钉与氧气和水充分接触，容易生锈；
故填：B．
（2）常温下，铁生锈是铁跟氧气和水等物质相互作用的结果，铁锈的主要成分是氧化铁；
故填：O2；H2O；Fe2O3．
（3）稀盐酸和氧化铁反应生成氯化铁和水，反应的化学方程式为：6HCl+Fe2O3═2FeCl3+3H2O；
故填：6HCl+Fe2O3═2FeCl3+3H2O
（4）在铁制品上涂上一层油漆可以防止铁制品生锈；
故填：在铁制品上涂上一层油漆．
　
9．解：通过以上三个对比试验得到：铁生锈是铁与氧气和水的共同作用的结果．所以防止金属生锈的方法是隔绝金属与氧气的接触即可，例如在镀上一层金属或刷油漆或涂油等；
故答案为：
（1）隔绝空气或隔离氧气或其他合理答案均可
（2）水（H2O）
空气（或氧气或O2）
（3）镀上一层金属或刷油漆或涂油等（只要是能隔绝氧气的合理答案均给分）．
　
10．解：（1）锰钢中含有其他物质，属于混合物；故填：混合物；
（2）防止金属生锈的方法有：在金属表面涂一层油漆；在金属表面镀一层金属、在金属表面涂一层油等。在钢铁表面涂刷涂料、矿物油或镀上其他金属等覆盖保护膜的原理是隔绝氧气和水。故填：隔绝氧气和水；
（3）氯化镁与熟石灰反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙，所以方程式是：MgCl2+Ca（OH）2═Mg（OH）2↓+CaCl2；故填：MgCl2+Ca（OH）2═Mg（OH）2↓+CaCl2。
　
11．（1）a．化石燃料燃烧会产生二氧化硫、二氧化氮等，降低化石燃料的使用，可以减少酸雨的形成，故说法正确。
b．合理使用农药和化肥，能减少水体污染，可保护水资源，故说法正确。
c．铁质水龙头表面镀铬可防锈，是利用了隔绝氧气和水的原理，不是改变了金属的内部结构，故说法错误。
（2）制造芯片的单晶硅的结构类似于金刚石，金刚石属于固态非金属单质，是由碳原子直接构成的，则构成单晶硅的粒子是原子。
故答案为：
（1）c；
（2）原子。
　
12．解：（1）钢轨属于铁合金，属于金属材料。
（2）动车电路中的导线大多是用铜制的，这是利用了铜的延展性和导电性。
（3）为了防止钢铁的锈蚀，人们常采用在其表面刷漆、涂油或镀上其他金属等覆盖保护膜的方法，动车表面喷漆主要是为了防止外壳生锈，防止锈蚀的原理是隔绝氧气和水。
（4）用赤铁矿（主要成分为Fe2O3）和一氧化碳炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
故答案为：
（1）①；
（2）导电；
（3）隔绝氧气和水；
（4）3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
　
三．实验探究题（共2小题）
13解：探究活动二：
绿色固体变为黑色，说明生成了氧化铜，硫酸铜粉末变为蓝色，是因为硫酸铜和水反应生成了蓝色固体五水硫酸铜，说明反应生成了水，烧杯中液体变浑浊，是因为二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，说明反应生成了二氧化碳，反应的化学方程式：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O。
故填：水、二氧化碳；Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O。
[进行实验2]
由实验1、2、3、4可知，铜与水、二氧化碳和氧气同时接触时容易生锈。
故填：与水、二氧化碳和氧气同时接触。
[反思与拓展]
（1）实验2和3中使用的是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是排出溶解的氧气。
故填：排出溶解的氧气。
（2）如果要除去铜制品表面的铜锈，可以用稀盐酸浸泡，是因为稀盐酸和碱式碳酸铜反应生成氯化铜、水和二氧化碳，反应的化学方程式：Cu2（OH）2CO3+4HCl═2CuCl2+3H2O+CO2↑。
故填：Cu2（OH）2CO3+4HCl═2CuCl2+3H2O+CO2↑。
　
14．解：（1）铁与氧气和水蒸气接触发生锈蚀，铁丝表面出现较多红褐色物质；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；故答案为：铁丝表面出现较多红褐色物质；在b口放带火星的木条，如果木条复燃，则装满氧气；
（2）铁制品锈蚀的条件之一是需要
O2，在此实验中能支持此条件的证据是：潮湿的普通铁丝，通入氧气后，有较多红褐色锈斑；注射器中氧气减少，观察到乙装置中注射器活塞向左移动；故答案为：观察到乙装置中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，此实验还可得出铁制品锈蚀的条件是：水分和金属的内部结构，因为“潮湿的纯铁丝”和“潮湿的普通铁丝”的变量是“有无碳和其他杂质”；故答案为：水分；金属的内部结构；
（4）雨后郊外的路比较泥泞，如果交通工具是自行车，回来进行清洗后，要立即晾晒干、链条传动部件涂上油可以防止自行车锈蚀；故填：AC。
　
四．解答题（共2小题）
15解：（1）金的化学性质不活泼，所以沙里淘金”说明金在自然界中主要以单质形式存在；故填：单质；
（2）合金是在某种金属中加热熔合某些其它金属（或非金属），而形成的具有金属特性的物质。铝是金属单质；玻璃钢是由有机合成材料和玻璃纤维复合而成的，属于复合材料；故填：BE；
（3）铁在与水和氧气并存时易生锈，为防止铁锅生锈可采取的措施是洗净擦干或涂上一层植物油等；故填：洗净擦干；
（4）锌比铁活泼，铁比铜活泼，向一定质量的FeSO4和CuSO4的混合溶液中加入一定质量的锌粉，锌先和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，后和硫酸亚铁反应生成硫酸锌和铁。充分反应后过滤，得滤渣和滤液，向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生，说明铁未被置换出来，且锌也没有剩余，所以滤液中的溶质一定有硫酸锌和硫酸亚铁，可能含有硫酸铜；故填：硫酸锌、硫酸亚铁。
　
16．解：（1）铁锅常用于烹饪，是因为有优良导热性。铁与氧气、水共存时会发生锈蚀，为防止铁锅生锈，可在铁锅使用完后，洗净擦干。铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，反应的化学方程式为Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O，该反应是由两种化合物相互交换成分，生成另外两种化合物的反应，属于复分解反应；故填：导热；用完后洗净擦干；Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O；复分解反应；
（2）Mg、Al按一定的比例熔合后冷却可得到储氢合金材料。该过程没有生成新物质，发生的变化属于物理变化；故填：物理；
（3）不锈钢是含铬、镍等元素的合金，其优点是硬度大、抗腐蚀性强；故填：AC。