第三节 钢铁的锈蚀与防护
基础落实
一、导致钢铁锈蚀的因素
1．金属锈蚀的条件：
铁在空气中锈蚀，是铁跟__氧气__、__水__等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应，是铁转化为铁的化合物的过程，同时钢铁的成分、环境的温度、湿度和酸碱性也是影响钢铁锈蚀的因素。
2．铁锈的成分及其特点：
铁锈(主要成分为__Fe2O3__)__疏松多孔__，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。
二、减缓钢铁锈蚀的方法
1.在金属表面涂覆保护层(涂刷__矿物油__或__油漆__、覆盖搪瓷或塑料等)。
2．镀上一层不易锈蚀的金属或用“烤蓝”等方法形成致密保护层。
3．改变金属的组成和结构(如制成合金)。
三、废旧金属的回收利用
1．废旧金属的危害：
既造成了环境污染，又浪费了有限的金属资源。
2．回收利用废旧金属的意义：
既可以保护环境，又能节约资源和能源。
1．相同的铁栏杆，为什么安装在南方沿海地区比安装在北方更容易生锈？
提示：铁在潮湿的空气中与水和氧气同时接触容易生锈，南方沿海地区的湿度较大且温度要高一些，所以比北方更容易生锈。
2．为延长食品保质期，可在有些食品袋中放入铁粉双吸剂。你知道它的作用吗？
提示：铁粉在生锈过程中吸收氧气和水蒸气，既能保持食品干燥，又能隔绝氧气防腐。
重点探析
INCLUDEPICTURE "../小图JS.TIF" \* MERGEFORMAT 考点一 铁制品的锈蚀与防护
典例1:(2022·济南市中区质检)下列有关金属资源的利用与防护的说法不合理的是(A)
A．应经常用钢丝球擦洗铝锅表面，保持洁净
B．沙漠地区的铁制品比海边锈蚀的慢
C．废旧金属的回收利用，是保护金属资源的有效途径之一
D．改变金属的组成和结构，铸造成合金材料可优化其性能
解析:A.Al的表面有致密的氧化膜，能保护内部的Al不被氧化，所以经常用钢丝球擦洗铝锅表面会加速铝的腐蚀，故错误；B.沙漠地区空气中的水蒸气比沿海地区少，因此铁制品锈蚀慢，故正确；C.废旧金属的回收利用，是保护金属资源的有效途径之一，故正确；D.制成合金改变了金属的组成和结构，铸造成合金材料可优化其性能，故正确。
INCLUDEPICTURE "../方法点拨JS.TIF" \* MERGEFORMAT 防止铁生锈常采用的方法
(1)干：保持铁制品表面洁净和干燥。
(2)膜：在铁制品表面覆盖保护膜，如在车、船的表面喷涂油漆，在机械表面涂油，在杯子表面烧涂搪瓷等。
(3)镀：在铁制品表面镀一层其他金属，如在钢铁表面镀锌、镀铬等。
(4)烤：用化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜，如锯条上的烤蓝。
(5)改：改善金属的本质，添加合金元素，如在铁制品中加入镍制成不锈钢，可以增强耐腐蚀性能。
INCLUDEPICTURE "../小图JS.TIF" \* MERGEFORMAT 考点二 金属锈蚀条件的探究
典例2:(2022·淄博张店期末)铁钉是生活中常见的铁制品。学习小组对不同条件下铁钉的锈蚀进行探究。取四枚铁钉，按图所示进行实验。一天后观察到的现象如下。
试管 a b c d
实验现象 铁钉表面无明显变化 铁钉表面无明显变化 蒸馏水和空气交界处铁钉出现轻锈蚀 食盐水和空气交界处铁钉出现较多锈蚀
(1)由试管a、b、c中的现象可知铁钉锈蚀的条件是__铁钉生锈需要与水和空气接触__。
(2)由试管c、d中的现象可以得出的结论是__食盐可以加快铁钉锈蚀__。
(3)切过咸菜的菜刀不及时处理，易生锈。防止切过咸菜的菜刀生锈，处理的方法是__洗涤干净后擦干，放置在干燥处__。
解析:(1)由试管a、b、c中的现象可知铁钉锈蚀的条件是需要与水和空气接触。(2)由试管c、d中的现象可以得出的结论是食盐可以加快铁钉锈蚀。(3)切过咸菜的菜刀不及时处理，易生锈。防止切过咸菜的菜刀生锈，处理的方法是洗涤干净后擦干，放置在干燥处。
INCLUDEPICTURE "../借题发挥JS.TIF" \* MERGEFORMAT
(4)由上述实验可知，a、b、c、d中铁钉最容易生锈的是__d__(填“a”“b”“c”或“d”)。
(5)b中在蒸馏水液面上滴加少量植物油，其目的是__隔绝空气中的氧气__。
解析:(4)由(1)(2)解析可知最易生锈的是d。(5)植物油可以隔绝空气中的氧气，防止铁钉生锈。
INCLUDEPICTURE "../方法点拨JS.TIF" \* MERGEFORMAT 设置探究实验，验证铁的锈蚀条件至少设置以下几个实验
①铁在干燥的空气中。
②铁全部在水中。
③铁既与空气接触，又同时与水接触。
其中①②中的铁不生锈，③中的铁生锈。
通过①③对比确定铁的锈蚀条件为水，通过②③对比确定铁的锈蚀条件为氧气。
素养分层
A层 基础必会
1．港珠澳大桥的桥、岛、隧道以及“雪龙2号”的船身等主要由金属材料制成。下列金属防护措施不正确的是(D)
A．在金属制品表面镀保护层
B．改变金属结构制成合金使用
C．在金属制品表面涂油漆
D．用稀盐酸定期清洗金属制品
解析:在金属制品表面镀保护层，能隔绝氧气和水，能防止金属生锈；改变金属结构制成合金使用，能增强抗腐蚀性，能防止金属生锈；在金属制品表面涂油漆，能隔绝氧气和水，能防止金属生锈；用稀盐酸定期清洗金属制品，能除去金属表面的氧化物，不能防止金属锈蚀。
2．(2022·淄博淄川期末)光亮的铁钉在如图所示情况下最容易生锈的是(B)
解析:铁钉生锈的条件是接触空气和水，故最容易生锈的是B。
3．下列有关金属材料的说法错误的是(C)
A．在潮湿的空气中铁易生锈
B．金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一
C．铝和金都有很好的抗腐蚀性，是因为二者的化学性质都很稳定
D．高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来
解析:铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水共同作用的结果，在潮湿的空气中铁易生锈；金属的回收利用，能节约金属资源、减少污染，是保护金属资源的有效途径之一；铝有很好的抗腐蚀性，是因为在空气中能与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，防止内部的铝进一步被氧化；高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，利用了一氧化碳具有还原性。
4．下列说法正确的是(B)
A．铁是地壳中含量最多的金属元素
B．铁制品在潮湿的空气中容易生锈
C．多数合金的熔点高于它的成分金属
D．铝制品在空气中耐腐蚀是因为铝不活泼
解析:A、铝是地壳中含量最多的金属元素，故选项说法错误。B、铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水共同作用的结果，铁制品在潮湿的空气中容易生锈，故选项说法正确。C、多数合金的熔点低于它的成分金属，故选项说法错误。D、铝制品在空气中耐腐蚀，是因为铝在空气中能与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，防止内部的铝进一步被氧化，故选项说法错误。
5．为了减缓铁制品的锈蚀，下列做法不当的是(B)
A．在铁制品的表面喷涂油漆
B．洗净铁制品表面的油膜
C．将使用后的菜刀用布擦干
D．在铁制品表面镀上一层锌
解析:A、在铁制品的表面喷涂油漆能够防止生锈，不符合题意；B、洗净铁制品表面的油膜，使铁与氧气和水接触，容易生锈，符合题意；C、将使用后的菜刀用布擦干，能减缓铁制品的锈蚀，不符合题意； D、在铁制品表面镀上一层锌，锌比铁的活动性更强，能够防止生锈，不符合题意。
6．关于金属材料的锈蚀说法不一，下列说法中，没有科学道理的是(D)
A．金属经常接触水和空气锈蚀加快
B．改变金属的内部结构能抵御金属锈蚀
C．金属表面刷油漆可以抵御金属锈蚀
D．不断擦去铝表面的锈能抵御铝的继续锈蚀
解析:不断擦去铝表面的锈，会使内部的金属暴露出来，加快了铝的锈蚀，不能起到保护铝的作用。
7．下列与金属材料有关的说法正确的是(D)
A．黄铜片比铜片硬度小
B．钢的性能优良，是很纯的铁
C．沙漠地区的铁制品锈蚀较快
D．为防止钢铁制品生锈，可在其表面刷漆
解析:黄铜是铜的合金，硬度比铜片大，A说法不正确；钢性能优良，属于合金，B说法不正确；沙漠地区空气中的水分较少，铁制品不易生锈，C说法不正确；在钢铁制品表面刷漆，可以防止钢铁制品生锈，D说法正确。
B层 能力进阶
8．(2021·深圳中考)下列说法错误的是(B)
A.铁钉是由铁合金制成的
B．根据甲图，铁钉生锈过程中O2体积不变
C．根据甲图，铁钉在潮湿环境更容易生锈
D．根据乙图，铁钉生锈过程中温度升高
解析:铁钉是由铁合金制成的，A正确；铁钉生锈过程中，氧气和水、铁钉不断反应，因此氧气体积减少，B不正确；根据甲图，铁钉在潮湿环境更容易生锈，C正确；根据乙图，铁钉生锈过程中温度升高，即铁钉生锈过程中放热，D正确。
9．学习金属单元后，小强知道了铁是当今世界用量最多的金属，而每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。于是小强对金属铁的相关知识展开了探究性学习。
(1)如图，小强将一根长20 cm的光亮的铁棒放在自来水中，观察A、B、C三处的变化。几天后，他发现__B__(填序号)处最先出现铁锈，小强结合书本知识知道，铁生锈实际是铁和__氧气(或O2)__、__水(或H2O)__等物质发生反应的过程。
(2)小强来到已停产的企业厂房，看到许多机械设备上已经生锈，他马上想到可以用稀盐酸将铁锈(主要成分Fe2O3)除去，该反应的化学方程式为__Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O__。去锈后为防止机械设备进一步锈蚀，小强想到的一种防护方法是__涂油(或刷漆等合理即可)__。
解析:铁制品在与空气、水共存的条件下更容易生锈，所以图中金属铁在B点更容易生锈；稀盐酸与氧化铁反应生成氯化铁和水；防止金属生锈的方法有很多，如涂油、刷漆、制成不锈钢等。
10．(2022·泰安期末)某学习小组对铁锈蚀进行探究。
【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关？
【查阅资料】(1)氯化钙固体可作干燥剂。
(2)一定条件下，碳可加快铁的锈蚀，但碳本身不参加反应。
【设计与实验】定性探究铁锈蚀的因素
取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，进行下图实验，现象如表。
试管 一周后现象
A 铁钉表面有一层铁锈
B 铁钉表面无明显变化
C 铁钉表面无明显变化
D 铁钉表面有较厚铁锈
(1)对比A、B、C试管中实验现象，说明铁锈蚀主要是铁与__水和空气(氧气)__发生化学反应。
(2)对比A、D试管中实验现象，说明铁锈蚀还与__氯化钠__有关。
(3)铁锈蚀后应及时除锈的原因是__铁锈疏松多孔，能吸附空气和水分，会加快铁的锈蚀__。写出用盐酸除铁锈的化学方程式__Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O__。
解析:(1)A中铁钉同时与水和空气(氧气)接触，B中没有空气(氧气)，C中没有水，A中铁钉表面有一层铁锈，B、C中铁钉没有生锈，说明铁生锈是铁与空气(氧气)和水共同作用的结果。(2)分析A、D实验可知，D实验比A实验多了氯化钠这个变量，D中铁钉比A中铁钉生锈严重，则说明铁生锈除了与空气(氧气)和水有关外，还与氯化钠有关。(3)铁锈具有疏松多孔的结构，能够吸附空气和水分，加快了铁的生锈过程；盐酸可以除去铁锈，生成氯化铁和水，反应的化学方程式为Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O。
PAGE第三节 钢铁的锈蚀与防护
基础落实
一、导致钢铁锈蚀的因素
1．金属锈蚀的条件：
铁在空气中锈蚀，是铁跟__ __、__ __等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应，是铁转化为铁的化合物的过程，同时钢铁的成分、环境的温度、湿度和酸碱性也是影响钢铁锈蚀的因素。
2．铁锈的成分及其特点：
铁锈(主要成分为__ __)__ __，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__ __并做防锈处理。
二、减缓钢铁锈蚀的方法
1.在金属表面涂覆保护层(涂刷__ __或__ __、覆盖搪瓷或塑料等)。
2．镀上一层不易锈蚀的金属或用“烤蓝”等方法形成致密保护层。
3．改变金属的组成和结构(如制成合金)。
三、废旧金属的回收利用
1．废旧金属的危害：
既造成了环境污染，又浪费了有限的金属资源。
2．回收利用废旧金属的意义：
既可以保护环境，又能节约资源和能源。
1．相同的铁栏杆，为什么安装在南方沿海地区比安装在北方更容易生锈？
2．为延长食品保质期，可在有些食品袋中放入铁粉双吸剂。你知道它的作用吗？
重点探析
INCLUDEPICTURE "../小图JS.TIF" \* MERGEFORMAT 考点一 铁制品的锈蚀与防护
典例1:(2022·济南市中区质检)下列有关金属资源的利用与防护的说法不合理的是( )
A．应经常用钢丝球擦洗铝锅表面，保持洁净
B．沙漠地区的铁制品比海边锈蚀的慢
C．废旧金属的回收利用，是保护金属资源的有效途径之一
D．改变金属的组成和结构，铸造成合金材料可优化其性能
INCLUDEPICTURE "../方法点拨JS.TIF" \* MERGEFORMAT 防止铁生锈常采用的方法
(1)干：保持铁制品表面洁净和干燥。
(2)膜：在铁制品表面覆盖保护膜，如在车、船的表面喷涂油漆，在机械表面涂油，在杯子表面烧涂搪瓷等。
(3)镀：在铁制品表面镀一层其他金属，如在钢铁表面镀锌、镀铬等。
(4)烤：用化学方法使铁制品表面形成致密的氧化膜，如锯条上的烤蓝。
(5)改：改善金属的本质，添加合金元素，如在铁制品中加入镍制成不锈钢，可以增强耐腐蚀性能。
INCLUDEPICTURE "../小图JS.TIF" \* MERGEFORMAT 考点二 金属锈蚀条件的探究
典例2:(2022·淄博张店期末)铁钉是生活中常见的铁制品。学习小组对不同条件下铁钉的锈蚀进行探究。取四枚铁钉，按图所示进行实验。一天后观察到的现象如下。
试管 a b c d
实验现象 铁钉表面无明显变化 铁钉表面无明显变化 蒸馏水和空气交界处铁钉出现轻锈蚀 食盐水和空气交界处铁钉出现较多锈蚀
(1)由试管a、b、c中的现象可知铁钉锈蚀的条件是__ __。
(2)由试管c、d中的现象可以得出的结论是__ __。
(3)切过咸菜的菜刀不及时处理，易生锈。防止切过咸菜的菜刀生锈，处理的方法是__ __。
INCLUDEPICTURE "../借题发挥JS.TIF" \* MERGEFORMAT
(4)由上述实验可知，a、b、c、d中铁钉最容易生锈的是__ __(填“a”“b”“c”或“d”)。
(5)b中在蒸馏水液面上滴加少量植物油，其目的是__ __。
INCLUDEPICTURE "../方法点拨JS.TIF" \* MERGEFORMAT 设置探究实验，验证铁的锈蚀条件至少设置以下几个实验
①铁在干燥的空气中。
②铁全部在水中。
③铁既与空气接触，又同时与水接触。
其中①②中的铁不生锈，③中的铁生锈。
通过①③对比确定铁的锈蚀条件为水，通过②③对比确定铁的锈蚀条件为氧气。
素养分层
A层 基础必会
1．港珠澳大桥的桥、岛、隧道以及“雪龙2号”的船身等主要由金属材料制成。下列金属防护措施不正确的是( )
A．在金属制品表面镀保护层
B．改变金属结构制成合金使用
C．在金属制品表面涂油漆
D．用稀盐酸定期清洗金属制品
2．(2022·淄博淄川期末)光亮的铁钉在如图所示情况下最容易生锈的是( )
3．下列有关金属材料的说法错误的是( )
A．在潮湿的空气中铁易生锈
B．金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一
C．铝和金都有很好的抗腐蚀性，是因为二者的化学性质都很稳定
D．高炉炼铁的原理是在高温条件下，用一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来
4．下列说法正确的是( )
A．铁是地壳中含量最多的金属元素
B．铁制品在潮湿的空气中容易生锈
C．多数合金的熔点高于它的成分金属
D．铝制品在空气中耐腐蚀是因为铝不活泼
5．为了减缓铁制品的锈蚀，下列做法不当的是( )
A．在铁制品的表面喷涂油漆
B．洗净铁制品表面的油膜
C．将使用后的菜刀用布擦干
D．在铁制品表面镀上一层锌
6．关于金属材料的锈蚀说法不一，下列说法中，没有科学道理的是( )
A．金属经常接触水和空气锈蚀加快
B．改变金属的内部结构能抵御金属锈蚀
C．金属表面刷油漆可以抵御金属锈蚀
D．不断擦去铝表面的锈能抵御铝的继续锈蚀
7．下列与金属材料有关的说法正确的是( )
A．黄铜片比铜片硬度小
B．钢的性能优良，是很纯的铁
C．沙漠地区的铁制品锈蚀较快
D．为防止钢铁制品生锈，可在其表面刷漆
B层 能力进阶
8．(2021·深圳中考)下列说法错误的是( )
A.铁钉是由铁合金制成的
B．根据甲图，铁钉生锈过程中O2体积不变
C．根据甲图，铁钉在潮湿环境更容易生锈
D．根据乙图，铁钉生锈过程中温度升高
9．学习金属单元后，小强知道了铁是当今世界用量最多的金属，而每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一。于是小强对金属铁的相关知识展开了探究性学习。
(1)如图，小强将一根长20 cm的光亮的铁棒放在自来水中，观察A、B、C三处的变化。几天后，他发现__ __(填序号)处最先出现铁锈，小强结合书本知识知道，铁生锈实际是铁和__ __、__ __等物质发生反应的过程。
(2)小强来到已停产的企业厂房，看到许多机械设备上已经生锈，他马上想到可以用稀盐酸将铁锈(主要成分Fe2O3)除去，该反应的化学方程式为__ __。去锈后为防止机械设备进一步锈蚀，小强想到的一种防护方法是__ __。
10．(2022·泰安期末)某学习小组对铁锈蚀进行探究。
【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关？
【查阅资料】(1)氯化钙固体可作干燥剂。
(2)一定条件下，碳可加快铁的锈蚀，但碳本身不参加反应。
【设计与实验】定性探究铁锈蚀的因素
取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，进行下图实验，现象如表。
试管 一周后现象
A 铁钉表面有一层铁锈
B 铁钉表面无明显变化
C 铁钉表面无明显变化
D 铁钉表面有较厚铁锈
(1)对比A、B、C试管中实验现象，说明铁锈蚀主要是铁与__ __发生化学反应。
(2)对比A、D试管中实验现象，说明铁锈蚀还与__ __有关。
(3)铁锈蚀后应及时除锈的原因是__ __。写出用盐酸除铁锈的化学方程式__ __。
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