（基础篇）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
一．选择题（共9小题）
1．分类是学习化学的重要方法。下列分类错误的是（ ）
A．黑色固体：铁粉、二氧化锰
B．疏松多孔：铁锈、活性炭
C．金属材料：水银、四氧化三铁
D．易燃物质：面粉、焦炉气
2．下列关于金属的说法正确的是（ ）
A．钨的合金的熔点高，可用于制造保险丝
B．铝制品抗腐蚀能力比铁制品强
C．用 FeSO4 溶液、Cu 和 Ag 三种物质可以验证 Fe、Cu、Ag 三种金属的活动性强弱D．铁制品生锈产生的铁锈是一种疏松多孔的物质，它的主要成分是 Fe3O4
3．下列做法中，不利于保护金属资源的是（ ）
A．回收易拉罐 B．过度开采金属矿物
C．防止金属的腐蚀 D．寻找金属代用品
4．对化学知识的归纳不正确的是（ ）
A．金属的回收利用有利于保护金属资源
B．生活中常用煮沸的方法软化硬水
C．含硫杂质的燃料燃烧会产生空气污染物
D．室内放一盆石灰水，可防止煤气中毒
5．下列有关媒体的报道与化学知识不相违背的是（ ）
A．回收处理废旧电池，既可节约资源又可减少环境污染
B．某品牌饮品为绿色食品，不含任何化学物质
C．科研人员发明了一种特殊催化剂，可以将水变为汽油
D．有关部门提倡多开私家车，促进国内经济发展
6．下列关于资源、能源的叙述正确的是（ ）
A．世界上已有50%以上的金和90%以上的铁得到了回收利用
B．金属的回收和利用可以节约金属资源，减少对环境的污染
C．地壳中含量最高的金属元素是铁
D．空气是宝贵的自然资源，其中稀有气体约占总体积的0.97%
7．下列有关金属及合金的说法错误的是（ ）
A．钢的含碳量比生铁的含碳量高
B．铝合金的硬度比铝的硬度大
C．铁制品在潮湿的空气中易生锈
D．钢铁是人类目前使用最多的金属材料
8．为了探究铁的锈蚀，同学们设计并完成了如图的家庭小实验，表明实验取得成功的现象是红墨水液面（ ）
A．两端持平 B．左高右低 C．左低右高 D．无法判断
9．如图是探究铁制品锈蚀实验，实验后得出的结论错误的是（ ）
A．装置①和②探究铁钉生锈时氧气是否参与反应
B．装置③和④探究铁钉生锈是否与水有关
C．装置③中的铁钉不易生锈
D．装置④中的铁钉生锈最严重
二．填空题（共1小题）
10．生活中蕴含着丰富的化学知识，请根据所学的化学知识回答生活中的下列问题，
（1）天然气主要成分是 （填写名称）。
（2）普通干电池采用石墨作为电极材料，是利用其优良的 性。
（3）铝是生活中常见的金属之一，可以加工成铝箔，体现了金属的 性。
（4）闲置的铁锅出现锈蚀，主要是铁与 发生化学反应所致。
（5）为及时发现天然气泄漏，某燃气公司常在天然气中加入少量具有特殊气味的乙硫醇（C2H5SH）。乙硫醇在空气中也能燃烧，乙硫醇燃烧的化学方程式为2C2H5SH+9O24CO2+6H2O+2X，物质X的化学式为 。
（6）不能用铁桶装硫酸铜溶液的原因是（用化学方程式表示）： 。
三．实验题（共1小题）
11．实验是学习化学的重要途径。如图均为初中化学探究实验。
（1）甲中所示实验 （填“可以”或“不可以”）用于探究铁生锈需要氧气参与；
（2）乙中燃着的蜡烛自下而上依次熄灭，说明二氧化碳具有 的性质；
（3）丙实验，A中白磷不燃烧，B中白磷燃烧，说明燃烧的条件之一是 。
四．科学探究题（共1小题）
12．某化学兴趣小组的同学学习了金属的性质后，做了如下探究。请你回答下列问题：
（1）如图为探究金属化学性质的两组实验：
实验Ⅰ 实验Ⅱ
①实验Ⅰ中以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱，甲同学认为不够合理，理由是 ；写出试管A中发生反应的化学方程式 。
②写出实验Ⅱ中C试管内发生反应的化学方程式为 ，D试管内产生的现象为 。
③实验Ⅱ中要验证Cu、Fe、Ag的金属活动性顺序，不必要做的实验是 （填字母序号）；请你设计不同的实验方案验证三种金属的活动性顺序，所需药品为 。
（2）如图为探究铁生锈条件的对比实验（每支试管中均放有完全相同的洁净铁片）：
①甲同学认为，试管A发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，他认为必须全面观察 （选填试管编号）发生的现象，并通过科学严谨的推论，才能得到上述结论。B中植物油的作用是 。
②试管D和E实验的目的是进一步探究铁在 环境中更容易发生锈蚀。
（基础篇）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9小题）
1．分类是学习化学的重要方法。下列分类错误的是（ ）
A．黑色固体：铁粉、二氧化锰
B．疏松多孔：铁锈、活性炭
C．金属材料：水银、四氧化三铁
D．易燃物质：面粉、焦炉气
【解答】解：A、铁粉、二氧化锰都是黑色固体，说法正确；
B、铁锈、活性炭都具有疏松多孔的结构，说法正确；
C、四氧化三铁是一种金属氧化物，不是金属材料，说法错误；
D、面粉、焦炉气均具有可燃性，均为易燃物质，说法正确。
故选：C。
2．下列关于金属的说法正确的是（ ）
A．钨的合金的熔点高，可用于制造保险丝
B．铝制品抗腐蚀能力比铁制品强
C．用 FeSO4 溶液、Cu 和 Ag 三种物质可以验证 Fe、Cu、Ag 三种金属的活动性强弱
D．铁制品生锈产生的铁锈是一种疏松多孔的物质，它的主要成分是 Fe3O4
【解答】解：A．钨的合金的熔点低，可用于制造保险丝，故错误；
B．铝和空气中的氧气反应会生成致密的氧化铝薄膜，所以铝制品抗腐蚀能力比铁制品强，故正确；
C．铁比铜活泼，铜比银活泼，把铜和银分别伸入硫酸亚铁溶液中时，都无明显现象，说明铁比铜和银活泼，但是无法确定银和铜的活泼性，故错误；
D．铁制品生锈产生的铁锈是一种疏松多孔的物质，它的主要成分是Fe2O3，故错误；
故选：B。
3．下列做法中，不利于保护金属资源的是（ ）
A．回收易拉罐 B．过度开采金属矿物
C．防止金属的腐蚀 D．寻找金属代用品
【解答】解：A、回收易拉罐，经过处理后再利用可以节约金属资源，故选项错误。
B、过度开采金属矿物，不利于金属资源的保护，故选项正确。
C、防止金属的腐蚀，减少金属的损耗，可以节约金属资源，故选项错误。
D、寻找金属代用品，可以节约金属资源，故选项错误。
故选：B。
4．对化学知识的归纳不正确的是（ ）
A．金属的回收利用有利于保护金属资源
B．生活中常用煮沸的方法软化硬水
C．含硫杂质的燃料燃烧会产生空气污染物
D．室内放一盆石灰水，可防止煤气中毒
【解答】解：A.金属的回收利用有利于保护金属资源，故A正确；
B.生活中常用煮沸的方法软化硬水，故B正确；
C.含硫杂质的燃料燃烧会生成有毒的气体二氧化硫，进入空气会污染环境，故C正确；
D.一氧化碳不和氢氧化钙反应，所以室内放一盆石灰水，不能防止煤气中毒，故D错误。
故选：D。
5．下列有关媒体的报道与化学知识不相违背的是（ ）
A．回收处理废旧电池，既可节约资源又可减少环境污染
B．某品牌饮品为绿色食品，不含任何化学物质
C．科研人员发明了一种特殊催化剂，可以将水变为汽油
D．有关部门提倡多开私家车，促进国内经济发展
【解答】解：A、废旧电池对环境有危害，回收处理废旧电池，既可节约资源，又可减少环境污染，故A说法正确；
B、任何物质都属于化学物质，所以饮料中肯定含有化学物质，故B说法错误；
C、水中只含有氢、氧元素，汽油中含有碳元素，催化剂只能改变反应速度，根据质量守恒定律可知，不可以将水变为汽油，故C错误；
D、有关部门提倡多开私家车，促进国内经济发展，增加了化石燃料的使用，会增加环境污染，故D错误；
故选：A。
6．下列关于资源、能源的叙述正确的是（ ）
A．世界上已有50%以上的金和90%以上的铁得到了回收利用
B．金属的回收和利用可以节约金属资源，减少对环境的污染
C．地壳中含量最高的金属元素是铁
D．空气是宝贵的自然资源，其中稀有气体约占总体积的0.97%
【解答】解：A、收利用金属，能节约金属资源、减少污染等，目前世界上已有50%以上的铁和90%以上的金得到了回收利用，故选项说法错误。
B、金属的回收和利用可以节约金属资源，减少对环境的污染，故选项说法正确。
C、地壳中含量最高的金属元素是铝，故选项说法错误。
D、空气是宝贵的自然资源，其中稀有气体约占总体积的0.94%，故选项说法错误。
故选：B。
7．下列有关金属及合金的说法错误的是（ ）
A．钢的含碳量比生铁的含碳量高
B．铝合金的硬度比铝的硬度大
C．铁制品在潮湿的空气中易生锈
D．钢铁是人类目前使用最多的金属材料
【解答】解：A、生铁和钢是铁的两种重要的合金，它们的主要区别是含碳量不同，生铁的含碳量要比钢的高，故选项说法错误。
B、合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，铝合金的硬度比铝的硬度大，故选项说法正确。
C、铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水蒸气共同作用的结果，铁制品在潮湿的空气中易生锈，故选项说法正确。
D、钢铁是使用最多的金属材料，故选项说法正确。
故选：A。
8．为了探究铁的锈蚀，同学们设计并完成了如图的家庭小实验，表明实验取得成功的现象是红墨水液面（ ）
A．两端持平 B．左高右低 C．左低右高 D．无法判断
【解答】解：铁与氧气和水同时接触时会生锈，图中实验，食盐水会加快铁锈蚀的速率，一段时间后铁丝会生锈；由于氧气被消耗，塑料瓶中气体减少，压强减少，则表明实验取得成功的现象是红墨水液面左高右低。
故选：B。
9．如图是探究铁制品锈蚀实验，实验后得出的结论错误的是（ ）
A．装置①和②探究铁钉生锈时氧气是否参与反应
B．装置③和④探究铁钉生锈是否与水有关
C．装置③中的铁钉不易生锈
D．装置④中的铁钉生锈最严重
【解答】解：A、装置①中铁钉（有铁、有水、有氧气）生锈，装置②中铁钉（有铁、有水、无氧气）不生锈，可得出装置①和②探究铁钉生锈时氧气是否参与反应，故选项说法正确。
B、装置③中铁钉[有铁、无水、有氧气（空气）]不生锈，装置④（有铁、有水、有氧气[空气+通入氧气]），装置④和装置③中含氧量不同，变量不唯一，不能得出装置③和④探究铁钉生锈是否与水有关，故选项说法错误。
C、装置③中氧化钙与水反应可以将空气干燥，铁钉在干燥的空气中不容易生锈，故选项说法正确。
D、装置④中的铁钉（有铁、有水、有空气），而且向水中不断通入氧气，与装置①相比，铁钉与水和氧气可以更直接的接触，铁钉生锈最严重，故选项说法正确。
故选：B。
二．填空题（共1小题）
10．生活中蕴含着丰富的化学知识，请根据所学的化学知识回答生活中的下列问题，
（1）天然气主要成分是 甲烷 （填写名称）。
（2）普通干电池采用石墨作为电极材料，是利用其优良的 导电 性。
（3）铝是生活中常见的金属之一，可以加工成铝箔，体现了金属的 延展 性。
（4）闲置的铁锅出现锈蚀，主要是铁与 氧气和水 发生化学反应所致。
（5）为及时发现天然气泄漏，某燃气公司常在天然气中加入少量具有特殊气味的乙硫醇（C2H5SH）。乙硫醇在空气中也能燃烧，乙硫醇燃烧的化学方程式为2C2H5SH+9O24CO2+6H2O+2X，物质X的化学式为 SO2 。
（6）不能用铁桶装硫酸铜溶液的原因是（用化学方程式表示）： Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 。
【解答】解：（1）天然气主要成分是甲烷，故答案为：甲烷；
（2）石墨具有导电性，所以可用石墨作为电极材料，故答案为：导电性；
（3）铝具有延展性，可制作铝箔，故答案为：延展；
（4）铁的锈蚀是铁与空气中的氧气和水发生化学反应所致，故答案为：氧气和水；
（5）由化学方程式可知，反应前出现了4个碳原子、12个氢原子、2个硫原子和18个氧原子，反应后出现了4个碳原子、12个氢原子和14个氧原子，根据质量守恒定律可知，反应后尚缺的2个硫原子和4个氧原子存在于2X中，则X的化学式为SO2，故答案为：SO2；
（6）不能用铁桶装硫酸铜溶液的原因是铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜会影响药效，故反应的化学方程式写为：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。故答案为：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。
三．实验题（共1小题）
11．实验是学习化学的重要途径。如图均为初中化学探究实验。
（1）甲中所示实验 可以 （填“可以”或“不可以”）用于探究铁生锈需要氧气参与；
（2）乙中燃着的蜡烛自下而上依次熄灭，说明二氧化碳具有 密度比空气大，不可燃、不助燃 的性质；
（3）丙实验，A中白磷不燃烧，B中白磷燃烧，说明燃烧的条件之一是 温度达到着火点 。
【解答】解：（1）实验甲中左侧试管中的铁丝与水蒸气、氮气接触，右侧试管中的铁丝与水蒸气、氮气、氧气接触，一段时间后观察到右侧试管中铁丝生锈，左侧试管中铁丝基本不发生变化，对比可知：该实验可以证明铁丝生锈需要氧气参与；
（2）将二氧化碳倒入装有阶梯蜡烛的烧杯中，观察到蜡烛自下而上依次熄灭，说明CO2密度比空气大，且不能燃烧，也不支持燃烧；
（3）A中的白磷与氧气接触在20℃的水中，B中的白磷与氧气接触在80℃的水，观察到A中的白磷不燃烧，B中的白磷燃烧，说明燃烧的条件之一是温度需要达到物质着火点。
故答案为：（1）可以；
（2）密度比空气大，不可燃、不助燃；
（3）温度达到着火点。
四．科学探究题（共1小题）
12．某化学兴趣小组的同学学习了金属的性质后，做了如下探究。请你回答下列问题：
（1）如图为探究金属化学性质的两组实验：
实验Ⅰ 实验Ⅱ
①实验Ⅰ中以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱，甲同学认为不够合理，理由是 加入的酸的种类不同 ；写出试管A中发生反应的化学方程式 Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑ 。
②写出实验Ⅱ中C试管内发生反应的化学方程式为 Cu+2AgNO3＝Cu（NO3）2+2Ag ，D试管内产生的现象为 铁丝表面有红色固体析出，溶液逐渐由蓝色变成浅绿色 。
③实验Ⅱ中要验证Cu、Fe、Ag的金属活动性顺序，不必要做的实验是 E （填字母序号）；请你设计不同的实验方案验证三种金属的活动性顺序，所需药品为 Fe（NO3）2溶液、铜丝、AgNO3溶液（合理即可） 。
（2）如图为探究铁生锈条件的对比实验（每支试管中均放有完全相同的洁净铁片）：
①甲同学认为，试管A发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，他认为必须全面观察 ABC （选填试管编号）发生的现象，并通过科学严谨的推论，才能得到上述结论。B中植物油的作用是 隔绝氧气 。
②试管D和E实验的目的是进一步探究铁在 盐和酸存在的 环境中更容易发生锈蚀。
【解答】解：（1）①判断锌、铁的活动性强弱，加入的酸的种类、浓度应相同，实验 I 中，A试管中的放有稀硫酸，B试管中放入稀盐酸，两支试管中的酸的种类不同，不能来判断锌、铁的活动性强弱，由图可知，试管 A 中发生的反应是锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，故反应的化学方程式写为：Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑。故答案为：加入的酸的种类不同；Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑；
②由图可知，实验 II 中 C 试管内发生的反应是铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银，故反应的化学方程式写为：Cu+2AgNO3＝Cu（NO3）2+2Ag；D试管内发生的反应是铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，观察到的现象是铁丝表面有红色固体析出，溶液逐渐由蓝色变成浅绿色，故填铁丝表面有红色固体析出，溶液逐渐由蓝色变成浅绿色。故答案为：Cu+2AgNO3＝Cu（NO3）2+2Ag；铁丝表面有红色固体析出，溶液逐渐由蓝色变成浅绿色；
③实验 II 中，C 试管内发生的反应是铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银，能够证明铜的活动性比银强，D试管内发生的反应是铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，证明铁的活动性比铜强，两个实验已经证明三种金属的活动性的关系为Fe＞Cu＞Ag，所以要验证 Cu、Fe、Ag 的金属活动性顺序，不必要做的实验是E；
验证三种金属的活动性顺序，还可以选择活动性居中金属的单质和另外两支金属的盐溶液，所以验证 Cu、Fe、Ag 的金属活动性顺序，可以选择Fe（NO3）2溶液、铜丝、AgNO3溶液，故填Fe（NO3）2溶液、铜丝、AgNO3溶液（合理即可）；故答案为：E；Fe（NO3）2溶液、铜丝、AgNO3溶液（合理即可）；
（2）①A试管中的铁钉既能够接触水分也能够接触空气中的氧气，一段时间后生锈，B试管中的铁钉只能够接触水分，一段时间后不生锈，说明铁的锈蚀与氧气有关，A试管中的铁钉既能够接触水分也能够接触空气中的氧气，一段时间后生锈，C试管中的铁钉只能够接触空气，不能接触水分，一段时间后不生锈，说明铁的锈蚀与水有关，所以探究铁锈蚀的条件必须全面观察ABC三支试管中的现象，故选：ABC；B 中植物油的作用是隔绝氧气，探究氧气对铁锈蚀的影响，故答案为：ABC；隔绝氧气；
②试管 D中加入食盐水，食盐属于盐，试管 E中加入的铁钉用食醋浸湿，食醋属于酸，所以试管 D 和 E实验的目的是进一步探究铁在盐和酸存在的环境中更容易发生锈蚀，故答案为：盐和酸存在的。（进阶篇）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
一．选择题（共2小题）
1．对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．对比①②可探究：接触氧气是否为铁生锈的条件之一
B．对比②③可探究：接触水是否为铁生锈的条件之一
C．对比①④可探究：温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一
D．对比③④可探究：接触氧气是否为铁燃烧的条件之一
2．西安交大科研人员发明镁合金防腐蚀新技术，其原理是利用电子束辐照技术，成功地让二氧化碳在室温下与镁合金表面的原生氧化层或腐蚀产物发生反应，生成一层致密、牢固的纳米级碳酸镁层。下列有关说法错误的是（ ）
A．该防腐过程存在化学变化
B．该防腐蚀原理与在铁制品上喷漆原理类似
C．镁表面的氧化层主要成分是氧化镁
D．常温下，二氧化碳可以直接和大多数金属反应
二．填空题（共1小题）
3．金属材料在生产生活中有广泛的用途，人类的生产生活离不开金属。
（1）高铁建设促进了社会的快速发展，制造铁轨的材料是铁合金，与纯铁比较，铁合金具有 的优良性能（答一点）。
（2）生活中，铁锅保存不当易生锈，铁制品锈蚀的过程，实际上是铁跟空气中的 发生化学反应的过程。除去铁制品表面的铁锈可用稀盐酸，反应的化学方程式为 。
（3）将A、B、C三种金属分别投入稀硫酸中，A、C表面有气泡产生，B无明显现象；若将A放入C的硝酸盐溶液中，一段时间后，A的表面有C析出。由此推断这三种金属的活动性由强到弱的顺序是 。
（4）某铁粉中含有锌、镁中的一种杂质，取该样品5.6g与足量的稀盐酸充分反应，生成0.19g氢气，则反应后所得溶液中一定有的溶质是 。另取一定量该样品放入硫酸铜溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。将滤渣洗净，滴入稀硫酸，有气泡产生，则所得滤渣中一定有的金属是 。
三．实验题（共1小题）
4．铁是生产、生活中应用广泛的金属材料。
（一）铁的知识
（1）生活中常用铁锅烹饪，主要利用铁的 （填字母）。
a.导电性
b.导热性
c.耐腐蚀性
（2）图1为铁元素在元素周期表中的信息，铁元素的原子序数为 ，亚铁离子（Fe2+）的核外电子数为 。
（3）如图2为某兴趣小组探究铁生锈的三个实验，最先观察到铁锈的是 （填字母）。
（4）铁生锈的主要过程为：铁氢氧化亚铁氢氧化铁铁锈
写出：氢氧化亚铁→氢氧化铁反应的符号表达式： 。
（二）铁的实验探究
（5）如图3是“铁丝在氧气中燃烧”实验的改进装置。实验时，打开分液漏斗活塞，通入干燥氧气约10秒，引燃铁丝下端火柴杆，伸入塑料瓶内，并对准玻璃管口正上方。
改进后的优点是 （填字母）。
a.氧气无需提前制备和收集，操作更方便
b.塑料瓶代替集气瓶，防止集气瓶炸裂，更安全
c.装置集氧气的制取、干燥和性质验证于一体，实验更优化
（6）某同学根据铁生锈的原理，用铁粉测定空气中氧气的含量，设计了如图4实验，8分钟后测得数据如表：
实验前的体积 实验后的体积
集气瓶内空气 量筒内水 量筒内剩余水
250mL 200.0mL 148.5mL
①装药品前，必须进行的一步操作是 。
②实验时该同学将浸润了氯化钠溶液的铁粉不是堆放在瓶底，而是撒在滤纸条上，再把该滤纸条贴在广口瓶内侧，其目的是 。
③根据表中数据计算出空气中氧气的体积分数为 （结果保留到0.1%）。
（三）拓展与应用
（7）已知：Fe2O3固体在一定的高温下能分解为一种复杂的铁的氧化物和一种常见的气体。该气体可以用 来检验。现将48.0g Fe2O3固体加热到该温度下，发现固体质量减少了2.4g后不再改变。请回答：
①48.0g Fe2O3固体中含有铁元素 g。
②该温度下，Fe2O3固体分解的符号表达式为 。
（8）已知：镁在氮气中燃烧生成淡黄色的氮化镁（Mg3N2）固体。取3.6g镁条在O2和N2的混合气体中完全燃烧，所得固体质量为ag，则a的取值范围是 g＜ag＜ g（结果保留到0.1g）。
四．解答题（共4小题）
5．金属在日常生活中随处可见，研究金属的性质可以更好地利用金属。
（1）铝、铁、铜是常见的金属。人类开始使用这三种金属的先后顺序为 （用元素符号表示）；
（2）铝合金常用于制造飞机的外壳，铝合金的主要优点是 ；
（3）在汽车电路中，经常用铜作导线，这是利用了铜的 性。
（4）写出赤铁矿炼铁的化学方程式： 。
（5）要验证铝、铁、铜的活动顺序，现有铝、铜，需要加入的溶液是 ，写出反应的化学方程式： 。
（6）写出一种保护金属资源的方法： 。
6．分类是学习化学常用的方法．
（1）保护金属资源是每一个公民的义务．请根据下列保护金属资源的事例中所体现的保护金属资源的途径将它们分类，并参照实例完成空白处内容．（填一条即可）
①用塑料代替钢制造管道、汽车零部件等
②给自行车的链条涂油
③用汽车用过的铅酸蓄电池再生铅
④在水龙头表面镀铬
⑤用废电池的锌皮做制取氢气的实验
⑥机器使用氮化硅陶瓷齿轮
（2）一年多的化学学习中，我们经历了很多实验，若按照是否“用数量表示资料或信息”可将实验分为“定性实验”和“定量实验”．若依照上述此标准，可将下列实验中的A与① （填“B”或“C”）归为一类，请你再写出一个你学过的定量实验② ．
A B C
7．某工厂欲从只含有CuSO4的废液中回收金属铜，并得到工业原料硫酸亚铁，其工业流程如图：
（1）操作a、b的名称分别是 、 ．
（2）写出流程中有关反应的化学方程式： 、 ．
8．化学与人类生活、生产密不可分．
（1）目前世界上已有50%以上的废旧钢铁得到回收利用，其目的是 （填字母序号）．
A、节约金属资源 B、合理开采矿物 C、防止钢铁生锈
（2）高层建筑的楼顶常装有用钢铁做的避雷针，其作用是将雷电引导到地下，这说明钢铁具有良好的 性（填一物理性质）．处于楼顶的避雷针生锈了，铁生锈需要的条件是要是： 、 ．
（3）在生产和生活中，大量使用的不是纯金属，而是它们的合金．合金与纯金属比较，其优越的性能有（答出一条即可） ．
（4）2010年11月，发生在上海的一座高楼外墙因使用化学保温材料引发的火灾给人们留下了血的教训．化学外墙保温材料引起火灾其原因是： 、 ．
五．科学探究题（共2小题）
9．某同学发现家里多年未用的铜制火锅表面呈绿色，老师说这是铜器长期暴露在空气中生成了铜锈。为了弄清这种绿色铜锈的元素组成，他和几位同学对绿色锈迹进行了如下探究。
【查阅资料】铜锈俗称铜绿，受热易分解。
【实验1】将适量干燥的铜绿粉末放在硬质玻璃管中按图1装置进行实验。实验开始先通一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给铜绿加热。
（1）实验开始先通一会儿氮气的目的是 。
（2）观察到硬质玻璃管内壁有水雾产生，说明铜绿中含有 和 元素。
（3）观察到烧杯内澄清石灰水 ，说明生成了二氧化碳，烧杯内发生反应的化学方程式为 。加热一会儿后，观察到硬质玻璃管中的固体由绿色变为黑色。生成的黑色固体是什么呢？他们进一步进行了探究。
【实验2】他们采用图2装置进行实验，酒精灯加网罩的目的是 。观察到左边试管中的现象为 ，证明黑色固体是氧化铜。停止加热时，应进行的正确操作是 。
【实验结论】铜绿中含有 元素。
【交流与反思】
（4）根据以上实验可以得出铜绿元素组成的理论依据是 。
（5）由铜绿的组成元素可以推测：金属铜锈蚀的条件除有氧气和水外，还必须有二氧化碳。为证明“必须有二氧化碳”，需要进行图3所示实验中的 。
A.甲和乙 B.乙和丁 C.丙和丁 D.甲和丁
（6）为防止铜制品生锈，你认为可以采取的措施是 。
10．铜是一种不活泼的金属，但长期露置在潮湿的空气中会锈蚀生成“铜绿”[化学式：Cu2（OH）2CO3]．某科研小组为探究铜绿生成的条件，并从已部分锈蚀的废铜屑中回收铜（假设不含其它杂质），实验设计如下：
（1）证明生成铜绿的条件除存在O2和H2O外，还必须有CO2．为“证明必须有CO2”需要进行以下实验中的 （填实验编号）。
（2）利用已部分锈蚀的废铜屑按照以下实验方案回收铜。
①已知铜绿受热分解为固体A、CO2和H2O，则步骤I中发生的反应类型有 。
②步骤Ⅱ中主要发生的化学反应方程式为 。
③若步骤Ⅱ所得铜中含有少Cu2O，你认为可能的原因是 （写一条即可）。
④若用CO还原16.0gCuO得到Cu和Cu2O混合物的质量为ag，则a的取值范围为 。
（进阶篇）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．对铁生锈与燃烧条件的实验探究如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．对比①②可探究：接触氧气是否为铁生锈的条件之一
B．对比②③可探究：接触水是否为铁生锈的条件之一
C．对比①④可探究：温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一
D．对比③④可探究：接触氧气是否为铁燃烧的条件之一
【解答】解：A、①②的变量为是否与水会接触，因此探究水是否铁生锈的条件之一，选项A错误；
B、②③变量为除了水之外，还有接触的气体组分不同，因此无法形成对比实验，选项B错误；
C、①④变量为温度，因此探究温度达到着火点是否为铁燃烧的条件之一，选项C正确；
D、③④变量为温度、气体组分等，变量不唯一，选项D错误；
故选：C。
2．西安交大科研人员发明镁合金防腐蚀新技术，其原理是利用电子束辐照技术，成功地让二氧化碳在室温下与镁合金表面的原生氧化层或腐蚀产物发生反应，生成一层致密、牢固的纳米级碳酸镁层。下列有关说法错误的是（ ）
A．该防腐过程存在化学变化
B．该防腐蚀原理与在铁制品上喷漆原理类似
C．镁表面的氧化层主要成分是氧化镁
D．常温下，二氧化碳可以直接和大多数金属反应
【解答】解：A、根据题目信息可以看出，有新物质碳酸镁生成，属于化学变化，选项A正确；
B、两种方法都是在金属表面形成保护层，隔绝氧气和水，起到防腐作用，两种方法原理相似，选项B正确；
C、镁可与氧气反应生成氧化镁，形成保护膜，选项C正确；
D、二氧化碳常温下化学性质稳定，不与金属反应，选项D错误；
故选：D。
二．填空题（共1小题）
3．金属材料在生产生活中有广泛的用途，人类的生产生活离不开金属。
（1）高铁建设促进了社会的快速发展，制造铁轨的材料是铁合金，与纯铁比较，铁合金具有 硬度大（或耐腐蚀） 的优良性能（答一点）。
（2）生活中，铁锅保存不当易生锈，铁制品锈蚀的过程，实际上是铁跟空气中的 H2O和O2 发生化学反应的过程。除去铁制品表面的铁锈可用稀盐酸，反应的化学方程式为 Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O 。
（3）将A、B、C三种金属分别投入稀硫酸中，A、C表面有气泡产生，B无明显现象；若将A放入C的硝酸盐溶液中，一段时间后，A的表面有C析出。由此推断这三种金属的活动性由强到弱的顺序是 A＞C＞B 。
（4）某铁粉中含有锌、镁中的一种杂质，取该样品5.6g与足量的稀盐酸充分反应，生成0.19g氢气，则反应后所得溶液中一定有的溶质是 FeCl2和ZnCl2 。另取一定量该样品放入硫酸铜溶液中，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。将滤渣洗净，滴入稀硫酸，有气泡产生，则所得滤渣中一定有的金属是 Cu和Fe 。
【解答】（1）合金具有硬度大或耐腐蚀等优良性能；
故填：硬度大（或耐腐蚀）
（2）铁生锈是铁与水、氧气发生作用的结果，盐酸和三氧化二铁反应生成氯化铁和水，反应的化学方程式为：Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O；
故填：H2O和O2；Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O；
（3）氢前的金属能和稀硫酸或稀盐酸反应生成氢气，金属活动性强的金属能把它后面的金属从其盐溶液里置换出来；A、B、C三种金属分别投入稀硫酸中，A、C表面有气泡产生，B无明显现象；说明AC活动性比B强；若将A放入C的硝酸盐溶液中，一段时间后，A的表面有C析出，说明A活动性比C强；
故填：A＞C＞B；
（4）稀盐酸和铁、锌、镁反应的化学方程式及其质量关系：
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑，
56 2
5.6 0.2g
Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑，
65 2
Mg+2HCl═MgCl2+H2↑，
24 2
由以上质量关系可知，5.6g锌完全反应生成氢气质量小0.2g，5.6g镁完全反应生成氢气质量大于0.2g，取该样品5.6g与足量稀盐酸充分反应，生成氢气0.19g，该铁粉中含有的杂质是锌；所以所得溶液中一定含有氯化亚铁和氯化锌，另取一定量该样品放入硫酸铜溶液中，锌先和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，铁后和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液；将滤渣洗净，滴入稀硫酸，有气泡产生，说明滤渣中至少含有铜和铁。
故填：FeCl2和ZnCl2；Cu和Fe。
三．实验题（共1小题）
4．铁是生产、生活中应用广泛的金属材料。
（一）铁的知识
（1）生活中常用铁锅烹饪，主要利用铁的 b （填字母）。
a.导电性
b.导热性
c.耐腐蚀性
（2）图1为铁元素在元素周期表中的信息，铁元素的原子序数为 26 ，亚铁离子（Fe2+）的核外电子数为 24 。
（3）如图2为某兴趣小组探究铁生锈的三个实验，最先观察到铁锈的是 C （填字母）。
（4）铁生锈的主要过程为：铁氢氧化亚铁氢氧化铁铁锈
写出：氢氧化亚铁→氢氧化铁反应的符号表达式： Fe（OH）2+O2+H2O→Fe（OH）3 。
（二）铁的实验探究
（5）如图3是“铁丝在氧气中燃烧”实验的改进装置。实验时，打开分液漏斗活塞，通入干燥氧气约10秒，引燃铁丝下端火柴杆，伸入塑料瓶内，并对准玻璃管口正上方。
改进后的优点是 abc （填字母）。
a.氧气无需提前制备和收集，操作更方便
b.塑料瓶代替集气瓶，防止集气瓶炸裂，更安全
c.装置集氧气的制取、干燥和性质验证于一体，实验更优化
（6）某同学根据铁生锈的原理，用铁粉测定空气中氧气的含量，设计了如图4实验，8分钟后测得数据如表：
实验前的体积 实验后的体积
集气瓶内空气 量筒内水 量筒内剩余水
250mL 200.0mL 148.5mL
①装药品前，必须进行的一步操作是 检验装置的气密性 。
②实验时该同学将浸润了氯化钠溶液的铁粉不是堆放在瓶底，而是撒在滤纸条上，再把该滤纸条贴在广口瓶内侧，其目的是 增大铁粉与氧气接触面积，加快反应速率 。
③根据表中数据计算出空气中氧气的体积分数为 20.6% （结果保留到0.1%）。
（三）拓展与应用
（7）已知：Fe2O3固体在一定的高温下能分解为一种复杂的铁的氧化物和一种常见的气体。该气体可以用 带火星的木条 来检验。现将48.0g Fe2O3固体加热到该温度下，发现固体质量减少了2.4g后不再改变。请回答：
①48.0g Fe2O3固体中含有铁元素 33.6 g。
②该温度下，Fe2O3固体分解的符号表达式为 Fe2O3Fe4O5+O2 。
（8）已知：镁在氮气中燃烧生成淡黄色的氮化镁（Mg3N2）固体。取3.6g镁条在O2和N2的混合气体中完全燃烧，所得固体质量为ag，则a的取值范围是 5.0 g＜ag＜ 6.0 g（结果保留到0.1g）。
【解答】解：（1）性质决定用途，铁锅用于烹饪，主要利用了导热性。故答案为：b；
（2）根据图1中铁元素在元素周期表中的信息可知，铁元素的原子序数为：26，因为原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数，所以铁原子的核外电子数为26，亚铁离子是铁原子失去两个电子，所以亚铁离子核外电子数为：24；
（3）铁生锈是与空气中的水和氧气有关，且食盐会加快铁生锈的速率，所以最先观察到铁锈的是：C；
（4）根据铁生锈的主要过程为：铁氢氧化亚铁氢氧化铁铁锈可知，氢氧化亚铁→氢氧化铁反应的符号表达式为：Fe（OH）2+O2+H2O→Fe（OH）3；
（5）如图所示装置，改进后氧气无需提前制备和收集，操作更方便，塑料瓶代替集气瓶，防止集气瓶炸裂，更安全，装置集氧气的制取、干燥和性质验证于一体，实验更优化，故选：abc；
（6）①为了确保实验成功，在装药品前，必须进行的一步操作是：检查装置气密性；
②将浸润了氯化钠溶液的铁粉撒在滤纸条上，再把该滤纸条贴在广口瓶内侧，其目的是：增大铁粉与氧气接触面积，加快反应速率；
③实验前量筒内水的体积为200mL，实验后量筒内剩余水的体积为148.5mL，说明进入瓶内水的体积为200mL﹣148.5mL＝51.5mL，瓶内消耗的氧的体积等于进入瓶内水的体积，所以空气中氧气的体积分数为：×100%＝20.6%；
（7）根据质量守恒定律，Fe2O3固体在一定的高温下能分解得到一种常见的气体，则这种气体为氧气，检验氧气的方法：用带火星的木条，若木条复燃，证明是氧气；
①氧化铁中铁元素的质量分数为：×100%＝70%，48.0g Fe2O3固体中含有铁元素为：48.0g×70%＝33.6g；
②由于Fe2O3固体在一定的高温下能分解为一种复杂的铁的氧化物和一种常见的气体，所以Fe2O3固体分解的符号表达式为：Fe2O3 Fe4O5+O2；
（8）镁在氮气中燃烧生成淡黄色的氮化镁（Mg3N2）固体。取3.6g镁条在O2和N2的混合气体中完全燃烧，当3.6g镁条全部和氮气反应，生成氮化镁，则生成固体质量为：3.6g÷×100%＝5.0g，当3.6g镁条全部和氧气反应，生成氧化镁，则生成固体质量为：3.6g÷×100%＝6.0g，所以所得固体质量a的取值范围是：5.0g＜ag＜6.0g。
故答案为：（1）b；
（2）26；24；
（3）C；
（4）Fe（OH）2+O2+H2O→Fe（OH）3；
（5）abc；
（6）①检查装置气密性；
②增大铁粉与氧气接触面积，加快反应速率；
③20.6%；
（7）用带火星的木条；
①33.6g；
②Fe2O3 Fe4O5+O2；
（8）5.0.；6.0。
四．解答题（共4小题）
5．金属在日常生活中随处可见，研究金属的性质可以更好地利用金属。
（1）铝、铁、铜是常见的金属。人类开始使用这三种金属的先后顺序为 Cu、Fe、Al （用元素符号表示）；
（2）铝合金常用于制造飞机的外壳，铝合金的主要优点是 强度大、质量轻、耐腐蚀 ；
（3）在汽车电路中，经常用铜作导线，这是利用了铜的 导电 性。
（4）写出赤铁矿炼铁的化学方程式： Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 。
（5）要验证铝、铁、铜的活动顺序，现有铝、铜，需要加入的溶液是 硫酸亚铁溶液 ，写出反应的化学方程式： 2Al+3FeSO4＝Al2（SO4）3+3Fe 。
（6）写出一种保护金属资源的方法： 防止金属的腐蚀等 。
【解答】解：
（1）活动性弱的金属不易发生化学反应，能以单质形式存在，并比较容易冶炼，故人类使用金属的顺序正好和金属的活动性相反；故答案为：（1）Cu、Fe、Al；
（2）因铝合金材质强度大、质量轻、耐腐蚀，所以铝合金可用于制造飞机的外壳；
（3）铜用作导线，是因为铜具有良好的导电性；
（4）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；
（5）要验证金属的活动性顺序，可以使用两金夹一盐的方法，即使用硫酸亚铁溶液，单质铝与硫酸亚铁溶液反应生成硫酸铝和铁，化学反应方程式是2Al+3FeSO4＝Al2（SO4）3+3Fe；
（6）金属资源不可再生。保护金属资源的方法很多，例如：防止金属的腐蚀、提倡金属的回利用等。
故答案为：
（1）Cu、Fe、Al；
（2）强度大、质量轻、耐腐蚀；
（3）导电；
（4）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；
（5）硫酸亚铁溶液；2Al+3FeSO4＝Al2（SO4）3+3Fe；
（6）防止金属的腐蚀等。
6．分类是学习化学常用的方法．
（1）保护金属资源是每一个公民的义务．请根据下列保护金属资源的事例中所体现的保护金属资源的途径将它们分类，并参照实例完成空白处内容．（填一条即可）
①用塑料代替钢制造管道、汽车零部件等
②给自行车的链条涂油
③用汽车用过的铅酸蓄电池再生铅
④在水龙头表面镀铬
⑤用废电池的锌皮做制取氢气的实验
⑥机器使用氮化硅陶瓷齿轮
（2）一年多的化学学习中，我们经历了很多实验，若按照是否“用数量表示资料或信息”可将实验分为“定性实验”和“定量实验”．若依照上述此标准，可将下列实验中的A与① C （填“B”或“C”）归为一类，请你再写出一个你学过的定量实验② 测定空气里氧气的含量 ．
A B C
【解答】解：（1）保护金属资源的途径有防止金属锈蚀，如给自行车的链条涂油；在水龙头表面镀铬；
可以回收废旧金属，如用汽车用过的铅酸蓄电池再生铅；用废电池的锌皮做制取氢气的实验．
故填：防止金属的腐蚀[或金属的回收利用]；②④[或③⑤]；
（2）实验A是定量探究化学反应前后的质量关系，属于定量实验，实验B是探究物质的性质，属于定性实验；实验C是配制一定质量的一定质量分数的溶液，属于定量实验，测定空气中氧气的含量也属于定量实验；故填：①C；②测定空气里氧气的含量（合理即可）．
7．某工厂欲从只含有CuSO4的废液中回收金属铜，并得到工业原料硫酸亚铁，其工业流程如图：
（1）操作a、b的名称分别是 过滤 、 蒸发 ．
（2）写出流程中有关反应的化学方程式： Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu 、 Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑ ．
【解答】解：（1）经过操作a能得到固体和液体，故a操作为过滤，从液体中得到晶体可以是蒸发操作，故答案为：过滤，蒸发；
（2）经过操作a得到的液体中能得到硫酸亚铁，说明回收铜时加入的是铁，多余的铁与硫酸反应生成硫酸亚铁，
故答案为：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu，Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
8．化学与人类生活、生产密不可分．
（1）目前世界上已有50%以上的废旧钢铁得到回收利用，其目的是 A （填字母序号）．
A、节约金属资源 B、合理开采矿物 C、防止钢铁生锈
（2）高层建筑的楼顶常装有用钢铁做的避雷针，其作用是将雷电引导到地下，这说明钢铁具有良好的 导电 性（填一物理性质）．处于楼顶的避雷针生锈了，铁生锈需要的条件是要是： 水 、 氧气 ．
（3）在生产和生活中，大量使用的不是纯金属，而是它们的合金．合金与纯金属比较，其优越的性能有（答出一条即可） 强度大 ．
（4）2010年11月，发生在上海的一座高楼外墙因使用化学保温材料引发的火灾给人们留下了血的教训．化学外墙保温材料引起火灾其原因是： 有可燃物 、 温度达到可燃物的着火点 ．
【解答】解：（1）废旧钢铁得到回收利用的目的是节约金属资源，故填：A；
（2）高层建筑的楼顶常装有用钢铁做的避雷针，利用的是钢铁的导电性，避雷针生锈是因为铁与水和氧气并存，故填：导电，水，氧气；
（3）合金比纯金属性能优良，强度增大、熔点降低．故填：强度大；
（4）化学外墙保温材料引起火灾的原因是有可燃物，且温度达到了可燃物的着火点，与氧气充分接触，故填：有可燃物，温度达到可燃物的着火点．
五．科学探究题（共2小题）
9．某同学发现家里多年未用的铜制火锅表面呈绿色，老师说这是铜器长期暴露在空气中生成了铜锈。为了弄清这种绿色铜锈的元素组成，他和几位同学对绿色锈迹进行了如下探究。
【查阅资料】铜锈俗称铜绿，受热易分解。
【实验1】将适量干燥的铜绿粉末放在硬质玻璃管中按图1装置进行实验。实验开始先通一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给铜绿加热。
（1）实验开始先通一会儿氮气的目的是 排净装置内的空气 。
（2）观察到硬质玻璃管内壁有水雾产生，说明铜绿中含有 氢 和 氧 元素。
（3）观察到烧杯内澄清石灰水 变浑浊 ，说明生成了二氧化碳，烧杯内发生反应的化学方程式为 CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O 。加热一会儿后，观察到硬质玻璃管中的固体由绿色变为黑色。生成的黑色固体是什么呢？他们进一步进行了探究。
【实验2】他们采用图2装置进行实验，酒精灯加网罩的目的是 使火焰集中并提高温度 。观察到左边试管中的现象为 黑色固体变成红色 ，证明黑色固体是氧化铜。停止加热时，应进行的正确操作是 先将导管从澄清石灰水中移出，再熄灭酒精灯 。
【实验结论】铜绿中含有 铜、碳、氢、氧 元素。
【交流与反思】
（4）根据以上实验可以得出铜绿元素组成的理论依据是 质量守恒定律（或化学反应前后元素种类不变） 。
（5）由铜绿的组成元素可以推测：金属铜锈蚀的条件除有氧气和水外，还必须有二氧化碳。为证明“必须有二氧化碳”，需要进行图3所示实验中的 D 。
A.甲和乙 B.乙和丁 C.丙和丁 D.甲和丁
（6）为防止铜制品生锈，你认为可以采取的措施是 保持铜制品表面洁净干燥 。
【解答】【实验1】（1）为了验证铜绿加热后气体组分，需要先排空，所以先通入氮气排出内部空气；
故答案为：排净装置内的空气。
（2）有水生成，而水含有氢和氧两种元素，所以根据质量守恒定律可知，铜绿含有氢和氧元素；
故答案为：氢；氧。
（3）气体为二氧化碳，二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊，因此看到澄清石灰水变浑浊；二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，书写化学方程式注意配平及沉淀符号，所以化学方程式为CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O；
故答案为：变浑浊；CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O。
【实验2】增加网罩可以集中火焰，提高反应加热温度；黑色粉末为氧化铜，可与碳反应生成铜，而铜为红色，因此看到黑色固体变为红色；反应完毕后为了避免发生倒吸，先移出澄清石灰水中的导管，再熄灭酒精灯；
故答案为：使火焰集中并提高温度；黑色固体变成红色；先将导管从澄清石灰水中移出，再熄灭酒精灯。
【实验结论】水生成，说明含有氢、氧元素，澄清石灰水变浑浊，说明含有碳元素，黑色粉末为氧化铜，证明含有铜元素，所以综上铜绿含有铜、碳、氢、氧四种元素；
故答案为：铜、碳、氢、氧。
（4）根据反应后物质组成，结合质量守恒定律推断物质元素组成；
故答案为：质量守恒定律（或化学反应前后元素种类不变）。
（5）为了确保变量只有二氧化碳，可以选择甲和丁进行对比实验，故选D；
故答案为：D。
（6）根据上述实验可知，铜生锈需要接触水、氧气和二氧化碳，所以可以保持其洁净干燥，不与水接触，避免生锈；
故答案为：保持铜制品表面洁净干燥。
10．铜是一种不活泼的金属，但长期露置在潮湿的空气中会锈蚀生成“铜绿”[化学式：Cu2（OH）2CO3]．某科研小组为探究铜绿生成的条件，并从已部分锈蚀的废铜屑中回收铜（假设不含其它杂质），实验设计如下：
（1）证明生成铜绿的条件除存在O2和H2O外，还必须有CO2．为“证明必须有CO2”需要进行以下实验中的 甲丁 （填实验编号）。
（2）利用已部分锈蚀的废铜屑按照以下实验方案回收铜。
①已知铜绿受热分解为固体A、CO2和H2O，则步骤I中发生的反应类型有 分解反应和化合反应 。
②步骤Ⅱ中主要发生的化学反应方程式为 CO+CuOCu+CO2 。
③若步骤Ⅱ所得铜中含有少Cu2O，你认为可能的原因是 一氧化碳的量不足 （写一条即可）。
④若用CO还原16.0gCuO得到Cu和Cu2O混合物的质量为ag，则a的取值范围为 12.8＜a＜14.4 。
【解答】解：实验探究的目的是证明“必须有二氧化碳”，所以对比是否有二氧化碳，其余要完全一致，所以需要进行如图所示实验中的 甲丁。
（2）①由于铜绿受热分解为三种物质，故属于分解反应，废铜屑中的铜在空气中加热时与氧气发生化合反应生成氧化铜；②氧化铜与一氧化碳反应生成铜和二氧化碳；③当一氧化碳的量不足时，会部分生成Cu2O；
④如果红色固体都是铜，则红色固体质量是：16g××100%＝12.8g，
如果红色固体都是氧化亚铜，则红色固体质量为：12.8g÷×100%＝14.4g，
若红色固体为 Cu 和 Cu2O 的混合物，则a 的取值范围为12.8＜a＜14.4。
答案为：（1）甲丁；（2）①分解反应和化合反应；②CO+CuOCu+CO2；③一氧化碳的量不足；12.8＜a＜14.4。（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
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
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：
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
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：
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
【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.。
