9.3金属材料的锈蚀与防护随堂练习 （含解析）鲁教版化学九年级下册

9.3金属材料的锈蚀与防护
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．热爱劳动从我做起。对下列家务劳动中所涉及的化学知识叙述错误的是
选项 家务劳动 化学知识
A 用洗洁精清洗餐具油污 洗洁精能溶解油污
B 给自行车的链条涂油以防锈 使链条的金属与空气和水隔绝
C 用纱布包裹佐料炖肉 利用了过滤的原理
D 用厨房蔬菜、果皮垃圾自制肥料 物质发生缓慢氧化
A．A B．B C．C D．D
2．下列生活中常见物质的成分只含金属元素的是
A．金刚石 B．黄铜 C．赤铁矿 D．天然气
端午节和中秋节是中华民族的传统节日。回答下面小题。
3．端午节有挂艾草、吃粽子、饮雄黄酒、划龙舟等习俗。下列说法错误的是
A．给割艾草的镰刀抹油可以防止生锈
B．煮粽子时香味扑鼻，是因为分子在不断运动
C．雄黄酒是一种混合物
D．龙舟表面所涂的红色颜料是氧化铜
4．中秋节吃月饼赏桂花。桂花中含甜菜碱，下列说法正确的是
A．甜菜碱由碳、氢、氮、氧四种原子构成
B．甜菜碱中氢、氮元素质量比为
C．甜菜碱中碳元素的质量分数为
D．一个甜菜碱分子中含有一个氧分子
5．下列实验方案（夹持装置已略去），能达到实验目的的是
A．探究铁生锈的条件
B．探究不同催化剂的催化效果
C．验证质量守恒定律
D．探究CO2与水反应
6．小明探究了氧气和水对铁生锈的影响后，想进一步证明食盐会加速铁钉生锈的速率，需要进行如图所示实验中的
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
7．某些食品包装袋内常有“双吸收剂”，用来吸收氧气和水分，下列物质属于“双吸收剂”的是
A．碳粉 B．铁粉 C．氢氧化钠 D．生石灰
8．铁是一种重要的金属。下列有关铁制品锈蚀与保护的说法不正确的是
A．铁与氧气、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．铁栏杆表面刷漆能减缓锈蚀 D．锈蚀的铁制品没有任何利用价值
9．下列实验设计不能达到实验目的的是
A．探究可燃物燃烧条件 B．比较合金与纯金属硬度 C．探究铁生锈的条件 D．比较Fe、Zn的金属活动性强弱
A．A B．B C．C D．D
10．下列劳动与所涉及的化学知识叙述错误的是
A．用食醋除水垢——醋酸能与水垢发生反应
B．修车工用汽油洗去手上的油污——汽油能乳化油污
C．油锅着火用锅盖盖灭——隔绝空气灭火
D．将洗净的铁锅擦干——铁在潮湿空气中易生锈
11．正月十五，元宵节。打铁花是流传于豫晋地区民间传统的烟火，始于北宋，盛于明清，至今已有千余年的历史，为“国家级非物质文化遗产”。以下关于铁的认识不正确的是
A．引燃的铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射
B．钢铁是使用最广泛的金属材料
C．铁制品表面刷漆主要是为了美观
D．不锈钢比纯铁耐腐蚀，一般用于制造医疗器械
二、非选择题
12．《梦溪笔谈》中详细记载了炼铜的方法，主要为火法炼铜和湿法炼铜两种制备方案，现利用如下反应模拟炼铜的过程，其中A、B均为黑色固体，E、J为常见气体，Ⅰ物质由两种元素组成且溶液为浅绿色（反应条件已略去），反应①④⑤为制备方案一，反应②③为制备方案二，请回答下列问题：
(1)物质Ⅰ的化学式为 。
(2)写出反应①的化学方程式 。
(3)反应⑤中观察到的现象为 。
(4)工业上用含有物质H的废屑（废屑中杂质不溶于水，也不参加反应）进行湿法冶铜，试计算在反应③中用200.8g物质G的溶液与物质H恰好完全反应后，得到溶液为200g，则溶液中物质Ⅰ的质量分数为 。
(5)大家讨论后认为方案二比方案一更好，其理由是 。
13．西安是全国首个提出并实施“米”字型高铁枢纽的城市，高铁赋能古都西安，让“千年古都”的文旅资源被无限激活，高铁的建设过程中使用了大量的钢铁，某化学兴趣小组的同学们在老师的带领下进行了以下项目式学习。
任务一：了解“古法炼铁”
明代宋应星所著《天工开物》中记载了我国古代炼铁方法，如图所示：
(1)“垦土拾锭”，说明该地区的铁 （填“元素”“原子”或“单质”）含量比较高。
(2)“铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟。生熟相和，炼成则钢。”将生铁炼成钢时，生铁和钢的本质区别是 。
任务二：认识“高炉炼铁”
我国目前使用的炼铁工艺是高炉炼铁，如图所示，将铁矿石（主要是赤铁矿）、焦炭和石灰石按照一定比例加入高炉中，从炉下部通入热空气，进行炼铁。
(3)加入原料前最好将铁矿石粉碎，目的是 。
(4)炼铁的原理是 （用化学方程式表示）。
任务三：认识钢铁锈蚀与防护
钢铁是人类生产和生活中非常重要的材料，但每年因锈蚀而损失巨大，故防止钢铁锈蚀已成为科学研究中的重大课题。
(5)铁在氧气和水等物质存在的条件下，发生复杂的化学反应，生成铁锈，铁锈的主要成分是 （填化学式）。
(6)下列做法能减缓或防止钢铁锈蚀的有________（填字母）。
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
14．A—J都是初中化学中的常见物质，其中D、E对维持自然界生命活动至关重要，A、B均为黑色固体，C是红色金属单质，H为气体。它们的相互转化关系如图所示。A+B→C+D为反应①，F+氧化铁→G+D为反应②，G+稀硫酸→H+I为反应③，D+A→F为反应④，D+澄清石灰水→J为反应⑤。回答下列问题。
(1)Ⅰ为 (填化学式)。
(2)反应①、②、③、④、⑤中，属于置换反应的是 (填序号)。
(3)反应①的化学方程式为 ；反应②的化学方程式为 。
(4)反应②的原理可以用于炼铁，用50 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁质量是 t(结果精确至0.1 t)。
15．人类的生产、生活离不开金属，金属材料的使用推动着人类文明的进步。
(1)铜可压制成厚度为0.02毫米以下的铜箔，说明铜具有良好的 性。
(2)世界上每年钢铁的产量很高，但钢铁的锈蚀也给人类带来了巨大的损失。铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟 相互作用的结果。试举一种能减缓钢铁锈蚀的方法： 。
(3)运载火箭固体推进剂的主要组分为高氯酸铵和铝粉。高氯酸铵(NH4ClO4)中氯元素的化合价是 。铝粉在氧气中燃烧的化学方程式为 。
16．阅读下面材料。
材料一：我国是世界上锌冶炼最早的国家。明代宋应星所著的《天工开物》中有关“火法”炼锌的工艺记载是：“每炉甘石（主要成分是碳酸锌）十斤装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼（反应后生成一氧化碳）垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅（锌）也。”此工艺过程分解模拟如图。（已知：Zn的冶炼温度为904℃，Zn的沸点为906℃）由于还原温度与沸点非常接近，还原后获得的是气态锌。如果没有快速冷凝的回收装置，气态锌会迅速氧化或与炉气中的二氧化碳作用，成为氧化锌。
材料二：《宋会要辑稿》记载：“浸铜之法，先取生铁打成薄片，……浸渍数日，铁片为胆水（硫酸铜溶液）所薄，上生赤煤，取出刮洗……入炉烹炼，……方成铜。”
请结合图文信息，分析思考，解决问题。
(1)我国古代冶锌晚于铁和铜，结合已知信息，分析说明其中的原因是 。
(2)生铁属于 （填“纯净物”“混合物”）。
(3)高温炉内，碳酸锌（ZnCO ）在高温条件下与煤的主要成分发生反应生成Zn和CO，反应的化学方程式为 。该反应生成物中碳元素的化合价为 价。
(4)“铁片为胆水所薄”发生反应的化学方程式为 ，该反应属于 （填基本反应类型）。
(5)对钢铁制品进行“发蓝”处理，使其表面生成一层致密的氧化膜，能有效防止钢铁锈蚀。
①“发蓝”过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。
②“发蓝”能防止钢铁锈蚀的原因是 。
(6)某学习小组同学欲从废旧电脑的某些零部件中回收金属银，设计流程如图所示。
①步骤Ⅰ中加入足量稀硫酸后发生反应的化学方程式为 。
②溶液X中只含有一种溶质，该溶质为 。
17．实验创新可以使现象更明显，操作更简便。Y形管的使用能增强实验的对比性，增添实验的趣味性。某化学兴趣小组的同学利用Y形管设计了四个实验探究活动。请回答下列问题：
(1)实验一观察到燃着的木条a未熄灭而燃着的木条b熄灭了，由此可知二氧化碳具有的一条物理性质是 。
(2)实验二观察到的现象是 ；实验二中发生反应的化学方程式为 。
(3)实验三的目的是 。
(4)实验四中热水的作用是 。
18．钢铁是重要的金属材料，在工农业生产和生活中应用非常广泛。
I、铁的应用
(1)“纳米粉”可以用于食品保鲜，称之为“双吸剂”，因为它能吸收空气中的
II、铁的冶炼
工业炼铁的原理是高温下用CO作还原剂，将铁从氧化物中还原出来。请回答下列问题：
(2)写出以赤铁矿为原料，生成铁的化学反应方程式 。
(3)高炉炼铁中，焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，还能 。
Ⅲ、实验探究炼铁原理：
工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究，请按要求填空：
(4)A中发生的现象是 。
(5)实验过程中，CO的作用有 （填序号）。
①CO气体作为反应物
②实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸
③停止加热后，防止A中生成物被氧化
④停止加热后防止B中的溶液倒吸入A中
⑤对B中反应物起到一定的搅拌作用，便于与反应液充分反应
(6)装置C处酒精灯的作用是 。
(7)实验时准确称取纯净的固体按图进行实验，当固体全部变黑后，继续通入CO直到玻璃管冷却。向得到黑色的固体中加入足量的稀盐酸，固体全部溶解，无气泡产生。
查阅资料：
A．铁的氧化物在足量的稀盐酸中均能全部溶解
B．与CO反应的固体生成物可能情况如下：
根据“无气泡”猜想，黑色粉末可能是；①②FeO；③ ，若测得反应后的固体为，则黑色粉末可能是 （填序号）
19．港珠澳大桥工程技术及设备规模创造了多项世界纪录，体现了我国综合国力和自主创新能力。某化学兴趣小组对大桥中金属的使用及防腐等开展了研究学习和定量计算。
【查阅资料】
I.多种型号不锈钢荟萃。不锈钢主要由铁、铬(Cr)和镍(Ni)等组成，不锈钢的防腐效果优于普通钢铁。
II.针对港珠澳大桥的特定环境，采用了SEBF高性能涂层及用铝保护钢铁(将铝和钢铁连在一起，保护钢铁不被腐蚀)的联合防护技术。
III.部分金属的硬度数值如表：
金属 钨 钒 锰 不锈钢 钛 铬 镍 铁 铜 铝
布氏硬度 350 264 210 105～200 115 110 80 50 40 25
【研究学习】
(1)港珠澳大桥是公路建设史上技术最复杂、施工难度最大、工程规模最庞大的桥梁。在施工过程中涉及下列项目，其中属于化学学科研究领域的是______(填字母)。
A．研制高强度高防腐性能的合金 B．研究海底隧道沉管精准对接方法
C．安装大数据识别和处理系统 D．研究施工机械燃料燃烧的污染问题
(2)大桥上使用我国自主研发的双相不锈钢钢筋，不锈钢属于 (填“合金”或“纯金属”)。大桥没有选择硬度更大的钨等金属，可能原因是 (写出一条即可)。
(3)甲同学设计如图1所示的对比实验，用氯化钠溶液模拟海水，观察到 ，说明氯化钠溶液能加速铁锈蚀。
(4)港珠澳大桥给浸在海水中的钢管桩外壁加了SEBF涂层，该涂层在酸碱盐环境中化学稳定性强，抗水防渗能力优异。你认为在钢管桩上加涂层的目的是 。
(5)探究铝能保护钢铁的原因。
提出问题：大桥利用铝保护钢铁的原因是什么？
作出猜想：铝的金属活动性比铁强，先被海水腐蚀。
①实验验证：乙设计如图2所示的对比实验，若左侧烧杯内铁片出现锈迹，右侧烧杯内 ，则说明猜想正确。
②你认为选择铝保护钢铁的可能原因还有 。
【定量计算】
(6)港珠澳大桥是世界上最大的钢结构桥梁，主体工程的主梁钢板用量达42万吨。若某工厂要冶炼42t含杂质1%的钢铁，请计算：需要含氧化铁80%的赤铁矿石的质量。
《9.3金属材料的锈蚀与防护》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A B D B A C B D C B
题号 11
答案 C
1．A
【详解】A、用洗洁精清洗餐具油污，是因为洗洁精具有乳化作用，能将油污乳化为细小油滴，随水冲走，洗洁精不能溶解油污，符合题意；
B、铁生锈的条件是铁与氧气（或空气）和水接触，给自行车的链条涂油，可以隔绝氧气（或空气）和水，防止其生锈，不符合题意；
C、用纱布包裹佐料炖肉，可以实现固液分离，利用了过滤原理，不符合题意；
D、用厨房蔬菜、果皮垃圾自制肥料，是因为物质与氧气发生了反应，且进行的很慢，属于缓慢氧化，不符合题意。
故选A。
2．B
【详解】A、金刚石为碳单质，碳为“石”字旁，属于非金属元素，该选项不符合题意；
B、黄铜为铜和锌的合金，铜、锌均为“金字旁”，属于金属元素，该选项符合题意；
C、赤铁矿的主要成分为氧化铁，铁为金属元素，但氧为非金属元素，该选项不符合题意；
D、天然气的主要成分为甲烷（CH4），含有碳、氢元素，碳、氢均属于非金属元素，该选项不符合题意。
故选B。
3．D 4．B
【解析】3．A、铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生反应所致，给镰刀抹油可以隔绝氧气和水，能防止生锈，A选项正确；
B、煮粽子时香味扑鼻，是因为分子在不断运动，香味分子扩散到空气中，B选项正确；
C、雄黄酒中含有酒精、雄黄等多种物质，属于混合物，C选项正确；
D、氧化铜是黑色的，龙舟表面所涂的红色颜料不是氧化铜，D选项错误。
故选：D。
4．A、甜菜碱由甜菜碱分子构成，甜菜碱分子由碳、氢、氮、氧四种原子构成，A选项错误；
B、甜菜碱中氢、氮元素质量比为，B选项正确；
C、甜菜碱中碳元素的质量分数为，不是27.4%，C选项错误；
D、分子是由原子构成的，一个甜菜碱分子中含有2个氧原子，不含氧分子，D选项错误。
故选：B。
5．A
【详解】A、探究铁生锈条件需设置对比实验。此实验中左边试管铁钉与空气、水同时接触，铁钉生锈，中间试管铁钉只与水接触，没有生锈，说明铁生铁需要与空气（或氧气）接触，右边的试管中的铁钉只与空气接触，没有生铁，说明铁生铁需要与水接触，故选项实验方案能达到目的；
B、图中实验，过氧化氢溶液的浓度和催化剂的种类均不同，变量不唯一，不能探究不同催化剂的催化效果，故选项实验方案不能达到目的；
C、图中实验，盐酸和镁反应生成氯化镁和氢气，装置不密闭，反应生成的气体会逸出，导致反应前后质量不相等，不能用于验证质量守恒定律，故选项实验方案不能达到目的；
D、图中实验，没有作对比实验，没有排除二氧化碳使紫色石蕊变红色的可能，不能探究二氧化碳与水反应，故选项实验方案不能达到目的；
故选A。
6．C
【详解】铁生锈的条件是铁与水、氧气同时接触；为了证明食盐会加速铁钉生锈的速率，需要对比实验②（铁钉在食盐水中，有氧气）和实验③（铁钉在水中，有氧气）。这两个实验的唯一变量是食盐的存在与否，其他条件（如氧气和水的存在）保持一致，故选C。
7．B
【详解】A、常温下碳的化学性质不活泼，因此常温下碳粉不能和氧气反应，也不能和水反应，不是双吸剂，A选项错误；
B、铁粉能和氧气、水反应而生锈，是双吸剂，B选项正确；
C、氢氧化钠不能和氧气反应，只能吸收水，不是双吸剂，C选项错误；
D、生石灰是氧化钙，不能和氧气反应，只能和水反应，不是双吸剂，D选项错误。
故选：B。
8．D
【详解】A、铁制品锈蚀是因为铁与氧气和水发生了一系列的反应，不符合题意；
B、不锈钢是铁的合金，合金比组成它的纯金属耐腐蚀，故将铁制成不锈钢能减缓锈蚀，不符合题意；
C、铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，铁栏杆表面刷漆可以隔绝氧气和水，减缓锈蚀，不符合题意；
D、锈蚀的铁制品可回收利用，从而节约金属资源，减少污染，符合题意。
故选D。
9．C
【详解】A、铜片上白磷燃烧，红磷不燃烧，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点，铜片上白磷燃烧，水中白磷不燃烧，说明燃烧需要与氧气接触，可探究可燃物燃烧条件，A不符合题意；
B、黄铜能在纯铜上留下划痕，黄铜是铜的合金，该实验可以比较合金与纯金属的硬度大小，B不符合题意；
C、该实验缺少将铁钉同时与水和空气接触的对照实验，无法得出铁生锈需要水和氧气共同作用的结论，故不能达到实验目的，C符合题意；
D、锌粉在盐酸中反应剧烈程度大于铁粉在盐酸中反应剧烈程度，反应越剧烈，金属的金属活动性越强，故该实验可以比较Fe和Zn的金属活动性强弱，D不符合题意。
故选：C。
10．B
【详解】A、醋酸能与水垢中的碳酸钙等反应生成可溶性物质，则能除水垢，该选项正确；
B、汽油能溶解油污，而非乳化，该选项不正确；
C、油锅着火时，盖上锅盖，能隔绝氧气，进而灭火，该选项正确；
D、铁和氧气、水共同接触时会生锈，擦干铁锅可防止铁与潮湿空气接触而生锈，该选项正确。
故选B。
11．C
【详解】A、引燃的铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。A正确；
B、钢铁在日常生活、工农业生产和科学研究中，大量使用。即钢铁是使用最广泛的金属材料。B正确；
C、铁制品表面刷漆主要是为了防止铁制品锈蚀。C不正确；
D、由于不锈钢抗腐蚀性好，所以一般用于制造医疗器械、炊具、容器、反应釜。D正确。
综上所述：选择C。
12．(1)
(2)
(3)固体由黑色变为红色
(4)6.35%
(5)节约能源、操作简单（合理即可）
【分析】现利用如下反应模拟炼铜的过程，反应①④⑤为制备方案一，反应②③为制备方案二，其中A、B均为黑色固体，E、J为常见气体，Ⅰ物质由两种元素组成且溶液为浅绿色，则Ⅰ为氯化亚铁，①A+B→E+D，反应是模拟炼铜的过程，其中A、B均为黑色固体，碳和氧化铜高温下反应生成铜和二氧化碳，⑤J+A→E+D，一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，④B+E→J，碳和二氧化碳高温下反应生成一氧化碳，则A为氧化铜，B为碳，E为二氧化碳，D为铜，J为一氧化碳；
②A+C→G+F，③G+H→D+I，氧化铜和盐酸反应生成氯化铜和水，氯化铜和铁反应生成铜和氯化亚铁，则C是稀盐酸，G是氯化铜，F是水，H是铁，代入验证，推断正确。
【详解】（1）I为氯化亚铁，化学式为FeCl2；
（2）①碳和氧化铜高温下反应生成铜和二氧化碳，化学方程式为；
（3）⑤为一氧化碳和氧化铜加热生成铜和二氧化碳，可观察到固体由黑色变为红色；
（4）③为铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，溶液减少的质量为200.8g-200g=0.8g，设生成氯化亚铁的质量为x，
则有
x=12.7g
则溶液中物质Ⅰ的质量分数为；
（5）大家讨论后认为方案二比方案一更好，是因为方案二不需要在高温条件下发生反应，节约能源，操作简单等（合理即可）。
13．(1)元素
(2)含碳量不同
(3)增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分
(4)
(5)
(6)BCD
【详解】（1）“垦土拾锭”，说明该地区的铁元素含量比较高；故填：元素。
（2）生铁和钢都是铁的合金，生铁中的含碳量在2%～4.3%之间，钢的含碳量在0.03～2%之间，所以，生铁和钢的本质区别是含碳量不同；故填：含碳量不同；
（3）加入原料前最好将铁矿石粉碎，目的是增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分；故填：增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分。
（4）炼铁的原理是一氧化碳与氧化铁（赤铁矿的主要成分是氧化铁）在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为；故填：。
（5）铁锈的主要成分为；故填：
（6）A、铁与氧气和水蒸气同时接触时会发生锈蚀，食盐能加快钢铁的锈蚀速率，故选项不符合题意。
B、保持铁制品表面清洁干燥，能减缓钢铁锈蚀，故选项符合题意。
C、在铁制品表面涂油漆，隔绝氧气和水，可以防止钢铁锈蚀，故选项符合题意。
D、在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属，隔绝了铁与氧气和水蒸气的接触，可以防止钢铁锈蚀，故选项符合题意。
故选BCD。
14．(1)
(2)①③/③①
(3)
(4)29.2t
【分析】A-J都是初中化学中的常见物质，其中D、E对维持自然界生命活动至关重要，A、B为黑色固体，C是红色金属单质，A、B高温下反应可转化为C、D，C物质是红色的金属单质，则C为铜，黑色固体碳高温下还原黑色固体氧化铜生成红色的铜和二氧化碳，则D为二氧化碳，A能与足量E在点燃条件下反应生成D（二氧化碳），碳和足量的氧气点燃生成二氧化碳，则A为碳，B为氧化铜，E为氧气，D（二氧化碳）与澄清石灰水出现白色沉淀J，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，则J为碳酸钙，D（二氧化碳）与A（碳）高温下反应生成一氧化碳，则F（一氧化碳），一氧化碳高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，则G为铁，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，H为气体，则H为氢气，I为硫酸亚铁，其中D（二氧化碳）、E（氧气）对维持自然界生命活动至关重要，代入验证，推论合理。
【详解】（1） I为硫酸亚铁，化学式为。故填：；
（2）反应①为碳高温下还原氧化铜生成铜和二氧化碳，该反应为一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应；反应②为一氧化碳高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，该反应的反应物是两种化合物，不属于置换反应；反应③为铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，该反应为一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应；反应④为碳和二氧化碳高温下反应生成一氧化碳，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应；反应⑤为二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，该反应反应物和生成物均属于化合物，不属于置换反应；故其中①③属于置换反应。故填：①③或③①；
（3）反应①为碳高温下还原氧化铜生成铜和二氧化碳，化学方程式为：；反应②为一氧化碳高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，化学方程式为：。故填：；；
（4）反应②为一氧化碳高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，用50t含氧化铁80%的赤铁矿石，设理论上可以炼出含铁96%的生铁质量是，
解得：。
故填：29.2t。
15．(1)延展
(2) 氧气和水 刷漆
(3) -3价 4Al+3O22Al2O3
【详解】（1）金属具有延展性，故铜可压制成厚度为0.02毫米以下的铜箔，说明铜具有良好的延展性；
（2）铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气和水相互作用的结果；防止铁生锈的方法是隔绝氧气和水，如给钢铁刷漆；
（3）高氯酸铵中铵根的化合价为+1，氧元素的化合价为-2，设氯元素的化合价为a,根据化合价代数和为0，+1+a-8=0，a=+7，故高氯酸铵中氯元素的化合价是+7价；铝粉在氧气中燃烧s生成氧化铝，化学方程式为。
16．(1)锌的金属活动性比铁和铜强，锌容易被氧化
(2)混合物
(3) +2
(4) 置换反应
(5) 化学 能隔绝氧气和水
(6) 硝酸铜/
【详解】（1）我国古代冶锌晚于铁和铜，是因为锌的金属活动性比铁和铜强，锌容易被氧化；
（2）生铁是铁的合金，属于混合物；
（3）煤的主要成分是碳，碳酸锌与碳在高温条件下反应生成锌和一氧化碳，化学方程式为；
一氧化碳中氧元素的化合价为-2，根据在化合物中各元素化合价的代数和为零，则一氧化碳中碳元素的化合价为+2；
（4）“铁片为胆水（硫酸铜溶液）所薄”，即铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，化学方程式为；该反应符合一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属于基本反应类型中的置换反应；
（5）①对钢铁制品进行“发蓝”处理，使其表面生成一层致密的氧化膜，该过程中有新物质生成，属于化学变化；
②“发蓝”能防止钢铁锈蚀的原因是能隔绝氧气和水；
（6）①粗产品中含有铜、银、铝，步骤Ⅰ向粗产品中加入足量稀硫酸，根据金属活动性，铜、银与稀硫酸均不反应，铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，化学方程式为；
②粗产品中含有铜、银、铝，步骤Ⅰ向粗产品中加入足量稀硫酸，铜、银与稀硫酸均不反应，铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，则充分反应后过滤得到的固体中含有铜、银，步骤ⅠⅠ向固体中加入适量硝酸银溶液，铜与硝酸银反应生成银和硝酸铜，则充分反应后过滤得到的溶液X中只含有硝酸铜。
17．(1)密度比空气大
(2) 铝片上有气泡产生，铜片上没有明显现象，气球膨胀
(3)探究铁生锈是否需要水
(4)提供热量
【详解】（1）实验一观察到燃着的木条a未熄灭而燃着的木条b熄灭了，说明b处二氧化碳含量多，说明二氧化碳具有的物理性质是密度比空气大；
（2）实验二中铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，铜和稀硫酸不反应，由于生成了氢气，压强增大， 气球膨胀，故现象是：铝片上产生气泡，铜片上没有明显现象，气球膨胀；
实验二中发生反应的化学方程式为；
（3） 实验三中，右边铁片与氧气和水接触，一段时间后，生锈，左边铁片只与氧气接触，不生锈，该实验中变量是水，故目的是：探究铁生锈是否需要水；
（4）实验四探究燃烧条件，热水的作用是提供热量。通过Y形管中白磷燃烧、红磷不燃烧的对比，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点。
18．(1)氧气和水
(2)
(3)提供高温
(4)红棕色固体逐渐变为黑色
(5)①②③④⑤
(6)尾气处理，防止污染空气
(7) FeO、Fe3O4 ①
【详解】（1）“纳米 α Fe 粉”可以用于食品保鲜，称之为“双吸剂”，因为它能吸收空气中的氧气和水；
（2）赤铁矿的主要成分是氧化铁，则生成铁的反应为一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：；
（3）高炉炼铁中，焦炭燃烧生成二氧化碳，放出大量的热，二氧化碳和焦炭在高温下反应生成一氧化碳，故焦炭的作用除了可以生成一氧化碳外，还能提供高温；
（4）A中一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，故现象是：红棕色固体逐渐变为黑色；
（5）①该实验中一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，一氧化碳是反应物，正确；
②一氧化碳具有可燃性，混有一定量的空气，遇到明火，容易发生爆炸，故实验开始时，先通入一氧化碳，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，正确；
③停止加热后，继续通入一氧化碳至冷却至室温，防止A中生成物被氧化，正确；
④停止加热后，继续通入一氧化碳，可以防止B中的溶液倒吸入A中，正确；
⑤一氧化碳可对B中反应物起到一定的搅拌作用，便于CO2与反应液充分反应，正确。
故选①②③④⑤；
（6）一氧化碳有毒，未反应的一氧化碳散逸到空气中，会污染空气，一氧化碳具有可燃性，故装置C处酒精灯的作用是：尾气处理，防止污染空气；
（7）FeO和Fe3O4均是黑色的，铁的氧化物在足量的稀盐酸中均能全部溶解，而铁能与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，产生气泡，故根据“无气泡”，说明黑色粉末中不含铁，则猜想黑色粉末可能是：①Fe3O4；②FeO；③FeO、Fe3O4；
根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，则反应后固体中铁元素的质量与氧化铁中铁元素的质量相等，铁元素的质量为：，则反应后固体中氧元素的质量为：4.64g-3.36g=1.28g，则反应后固体中铁、氧元素的原子个数比为：，故该固体为Fe3O4，故填：①。
19．(1)AD
(2) 合金 成本较高（钨密度大、钨加工难度大）
(3)模拟海水中的铁生锈比蒸馏水中的更明显（或更快出现锈迹）
(4)隔绝氧气和水
(5) 铁片无明显锈迹 铝表面易形成致密的氧化铝薄膜
(6)含杂质的钢铁中，纯铁质量为，设需要的质量为x，则
解得
含氧化铁的赤铁矿石质量为。
答：含氧化铁的赤铁矿石质量为。
【详解】（1）化学研究物质的组成、性质、变化及合成：
A、研制高强度高防腐合金：属于 “物质的性质与合成”，是化学研究范畴，符合题意。
B、沉管精准对接：属于工程技术领域，不符合题意。
C、大数据系统：属于信息技术领域，不符合题意。
D、燃料燃烧污染：属于 “化学反应的影响”，是化学研究范畴，符合题意。
故填：AD。
（2）不锈钢是合金，由铁与其他金属或非金属熔合而成的混合物；
钨未被选用的原因：钨的成本较高（或 钨密度大，增加桥梁自重、钨加工难度大等，任写一条即可）。
故填：合金；成本较高（钨密度大、钨加工难度大）。
（3）对比实验中，模拟海水（含氯化钠）的试管内，铁与氧气、水、氯化钠接触，锈蚀速率更快，因此观察到：模拟海水中的铁生锈比蒸馏水中的更明显（或更快出现锈迹）。
故填：模拟海水中的铁生锈比蒸馏水中的更明显（或更快出现锈迹）。
（4）涂层可隔绝氧气和水，破坏铁生锈的条件，从而防止钢管桩锈蚀。
故填：隔绝氧气和水。
（5）实验验证：若猜想 “铝先被腐蚀，保护铁” 正确，则右侧烧杯（有铝片）中，铝先与海水反应，铁片未被腐蚀，因此观察到：铁片无明显锈迹；
铝保护钢铁的另一个原因：铝表面易形成致密的氧化铝薄膜，可阻止内部铝和钢铁进一步被腐蚀。
故填：铁片无明显锈迹；铝表面易形成致密的氧化铝薄膜。
（6）含杂质的钢铁中，纯铁质量为；
炼铁的化学方程式为，已知的相对分子质量为，的相对分子质量为，设需要的质量为x，则
解得
需要含氧化铁的赤铁矿石质量为。
答：需要含氧化铁的赤铁矿石质量为。
故填：见答案。