安徽省中考化学必考科学探究题《金属锈蚀的条件》
1、世界上每年因锈蚀而报废的金属设备和材料，高达产量的20%～40%，某实验小组对铁的燃烧和锈蚀进行如下探究．
探究一：铁丝燃烧
如图1所示，取3根粗细、长度均相同的光亮细铁丝，将其中两根分别盘成螺旋状，在每根铁丝一端系上粗铜丝，另一端系一根火柴杆，点燃火柴杆待快燃尽时，分别插入充满氧气的集气瓶中．观察到：Ⅰ、Ⅱ中铁丝都剧烈燃烧，且Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中的更剧烈；Ⅲ中铁丝没有燃烧．
探究一：铁丝燃烧
如图1所示，取3根粗细、长度均相同的光亮细铁丝，将其中两根分别盘成螺旋状，在每根铁丝一端系上粗铜丝，另一端系一根火柴杆，点燃火柴杆待快燃尽时，分别插入充满氧气的集气瓶中．观察到：Ⅰ、Ⅱ中铁丝都剧烈燃烧，且Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中的更剧烈；Ⅲ中铁丝没有燃烧．
（1）集气瓶中加入少量水的作用： 防止生成物溅落下来，使集气瓶炸裂．
（2）为什么Ⅲ中铁丝不能燃烧实验III中火柴在铁丝上方，用其火焰内焰对铁丝加热，内焰温度低，没有对铁丝充分预热，因此不能达到铁丝的着火点 ．
（3）分析Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中更剧烈的原因实验II中铁丝绕成螺旋状，与氧气接触面积增大，反应更充分 ．
探究二：铁粉腐蚀的条件
如图2所示，将所有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，观察到量筒内水沿着细导管慢慢进入广口瓶（容积为146mL）．当温度恢复至室温，量筒内水面高度不变时读数（此时广口瓶内氧气含量几乎为零），记录量筒的起始和最终读数以及所需时间如下表：
（2）为什么Ⅲ中铁丝不能燃烧实验III中火柴在铁丝上方，用其火焰内焰对铁丝加热，内焰温度低，没有对铁丝充分预热，因此不能达到铁丝的着火点 ．
（3）分析Ⅱ中铁丝燃烧比Ⅰ中更剧烈的原因实验II中铁丝绕成螺旋状，与氧气接触面积增大，反应更充分 ．
探究二：铁粉腐蚀的条件
如图2所示，将所有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，观察到量筒内水沿着细导管慢慢进入广口瓶（容积为146mL）．当温度恢复至室温，量筒内水面高度不变时读数（此时广口瓶内氧气含量几乎为零），记录量筒的起始和最终读数以及所需时间如下表：
序号 | 样 品 | 量筒起始读数/mL | 量筒最终读数/mL | 所需时间/min |
① | 1.0g铁粉、0.2g碳和10滴水 | 100 | 72 | 约120 |
② | 1.0g铁粉、0.2g碳和10滴水和少量NaCl | 100 | 72 | 约70 |
③ | ||||
（4）实验①和②说明NaCl可以 加快（填“加快”或“减慢”）铁锈蚀的过程．
（5）实验开始后，广口瓶温度上升，说明铁锈蚀是放热 （填“放热”或“吸热”）过程．
（5）实验开始后，广口瓶温度上升，说明铁锈蚀是放热 （填“放热”或“吸热”）过程．
（6）实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响，实验③表格空白处样品的组成是1.0g铁粉，10安徽省中考时间滴水 ．
（7）该装置还可能用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算得出空气中氧气的体积分数约是19.2% %（精确到小数点后1位），试分析该实验结果出现误差的原因滤纸包占有一定体积 ．
（7）该装置还可能用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算得出空气中氧气的体积分数约是19.2% %（精确到小数点后1位），试分析该实验结果出现误差的原因滤纸包占有一定体积 ．
【答案】
解：
探究一：
（1）为防止燃烧产生的熔融物溅落瓶底，使瓶底炸裂，集气瓶内要预先装少量水或铺一层细沙；
（2）实验III中火柴在铁丝上方，用其火焰内焰对铁丝加热，内焰温度低，没有对铁丝充分预热，因此不能达到铁丝的着火点，铁丝不能燃烧；
（3）实验II中铁丝绕成螺旋状，与氧气接触面积增大，反应更充分，因此铁丝燃烧更剧烈；
探究二：
（4）因为广口瓶中铁生锈所以广口瓶中气体压强减小所以量筒中的水会进入广口瓶，加入NaCl后所需时间缩短，故答案：加快；
探究一：
（1）为防止燃烧产生的熔融物溅落瓶底，使瓶底炸裂，集气瓶内要预先装少量水或铺一层细沙；
（2）实验III中火柴在铁丝上方，用其火焰内焰对铁丝加热，内焰温度低，没有对铁丝充分预热，因此不能达到铁丝的着火点，铁丝不能燃烧；
（3）实验II中铁丝绕成螺旋状，与氧气接触面积增大，反应更充分，因此铁丝燃烧更剧烈；
探究二：
（4）因为广口瓶中铁生锈所以广口瓶中气体压强减小所以量筒中的水会进入广口瓶，加入NaCl后所需时间缩短，故答案：加快；
（5）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，故答案：放热；
（6）实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响并比较①方案中实验设计，控制铁和水的用量相同不加碳进行即可．
故答案为：
（6）实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响并比较①方案中实验设计，控制铁和水的用量相同不加碳进行即可．
故答案为：
③ | 1 g铁粉、10滴水 |
（7）因为量筒内液体减少的体积即为广口瓶内所含有的全部氧气的体积，所以氧气的体积含量是
答案：
探究一：
（1）防止高温熔化物溅落炸裂瓶底；
（2）实验III中火柴在铁丝上方，用其火焰内焰对铁丝加热，内焰温度低，没有对铁丝充分预热，因此不能达到铁丝的着火点；
（3）实验II中铁丝绕成螺旋状，与氧气接触面积增大，反应更充分；
探究一：
（1）防止高温熔化物溅落炸裂瓶底；
（2）实验III中火柴在铁丝上方，用其火焰内焰对铁丝加热，内焰温度低，没有对铁丝充分预热，因此不能达到铁丝的着火点；
（3）实验II中铁丝绕成螺旋状，与氧气接触面积增大，反应更充分；
探究二：
（4）加快；
（5）放热；
（6）
（4）加快；
（5）放热；
（6）
③ | 1 g铁粉、10滴水 |
（7）19.2%；滤纸包占有一定体积．
2、张敏发现家中炒过咸菜后未及时清洗的铁锅，比洗净未擦干的铁锅更易生锈．难道是在有盐存在的条件下铁生锈的速度加快了吗？小敏针对问题展开了探究．
（1）铁生锈的本质是铁与 氧气和水反应的结果．
【提出猜想】有盐存在的条件下，铁生锈的速度会加快吗？
【设计实验】请设计实验证明自己的猜想，并填写下列实验报告．
实验步骤 | 可能出现的现象 | 实验结论 |
取两支试管分别放入等体积的蒸馏水、加入食盐的蒸馏水，并分别放入洁净无锈的铁钉，浸入一半，静置一段时间 | 放入食盐水的铁钉先生锈，且生锈多 | 盐能加快铁生锈的速度 |
（2）工业生产中用稀盐酸除去铁质器械表面的铁锈，请写出除锈的化学方程式 6HCl+Fe2O3═2FeCl3+3H2O．
【进一步探究】铁生锈的速度还与哪些因素有关？
【实验设计】小敏设计了如图所示实验探究影响铁生锈速率的因素．
（3）经过几天的观察发现，A瓶铁钉表面先出现红物质．
【进一步探究】铁生锈的速度还与哪些因素有关？
【实验设计】小敏设计了如图所示实验探究影响铁生锈速率的因素．
（3）经过几天的观察发现，A瓶铁钉表面先出现红物质．
【实验结论】（4）铁生锈的速率还与 氧气浓度有关．
【进一步猜想】（5）你认为影响铁生锈速率的因素还可能有 温度（合理均可）（填一种即可）．
【拓展与延伸】在查阅资料后，小敏设计了一组实验探究空气中二氧化碳及有酸存在条件下铁生锈的情况．实验记录如下：
【进一步猜想】（5）你认为影响铁生锈速率的因素还可能有 温度（合理均可）（填一种即可）．
【拓展与延伸】在查阅资料后，小敏设计了一组实验探究空气中二氧化碳及有酸存在条件下铁生锈的情况．实验记录如下：
编号 | 实验条件 | 放置条件 | 实验现象 |
1 | 潮湿的空气 | 密封半浸入蒸馏水中 | 生锈多 |
2 | 除去二氧化碳的潮湿空气 | 密封半浸入蒸馏水中 | 生锈少 |
3 | 潮湿的空气 | 密封半浸入滴有少量稀盐酸的蒸馏水中 | 生锈最多 |
（6）分析以上实验，二氧化碳会促进铁的生锈，请结合以上实验和你学过的知识大胆分析其原因，你的分析是 由上述实验现象可知：除去二氧化碳的潮湿空气比潮湿的空气生锈少，而铁生锈需要氧气和水，实验1、2均具备，从而说明二氧化碳会促进铁生锈．
（7）除此之外，你还能从以上实验中得到的信息有（答一点即可）：酸能更快促进铁生锈（合理均可） ．
（7）除此之外，你还能从以上实验中得到的信息有（答一点即可）：酸能更快促进铁生锈（合理均可） ．
【答案】
解：（1）铁生锈实质是铁与氧气和水反应的结果；
【设计实验】要探究盐能加快铁生锈，可取两支试管分别放入等体积的蒸馏水、加入食盐的蒸馏水，并分别放入洁净无锈的铁钉，浸入一半，静置一段时间生锈的铁钉放入稀盐酸中，据实验结论可知：盐能加快铁生锈，所以可能会出现的现象是放入盐水中的铁钉先生锈，且生锈多；
（2）铁锈主要成分氧化铁，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，反应方程式分别是：6HCl+Fe2O3═2FeCl3+3H2O；
（4）经过几天的观察发现，A瓶铁钉表面先出现红物质，而A瓶放的是氧气，B瓶放的是空气，空气中氧气约占空气总体积的五分之一，说明铁生锈 的速率还与氧气浓度有关；
（5）通常温度高化学反应的速度快，生锈速率还可能与铁的表面积有关；
（6）由上述实验现象可知：除去二氧化碳的潮湿空气比潮湿的空气生锈少，而铁生锈需要氧气和水，实验1、2均具备，从而说明二氧化碳会促进铁生锈；
（7）据实验现象可知：浸入稀盐酸的铁钉生锈最多，说明酸也会促进铁生锈，且能更快促进铁生锈；
故答案为：（1）氧气和水；
【设计实验】
【设计实验】要探究盐能加快铁生锈，可取两支试管分别放入等体积的蒸馏水、加入食盐的蒸馏水，并分别放入洁净无锈的铁钉，浸入一半，静置一段时间生锈的铁钉放入稀盐酸中，据实验结论可知：盐能加快铁生锈，所以可能会出现的现象是放入盐水中的铁钉先生锈，且生锈多；
（2）铁锈主要成分氧化铁，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，反应方程式分别是：6HCl+Fe2O3═2FeCl3+3H2O；
（4）经过几天的观察发现，A瓶铁钉表面先出现红物质，而A瓶放的是氧气，B瓶放的是空气，空气中氧气约占空气总体积的五分之一，说明铁生锈 的速率还与氧气浓度有关；
（5）通常温度高化学反应的速度快，生锈速率还可能与铁的表面积有关；
（6）由上述实验现象可知：除去二氧化碳的潮湿空气比潮湿的空气生锈少，而铁生锈需要氧气和水，实验1、2均具备，从而说明二氧化碳会促进铁生锈；
（7）据实验现象可知：浸入稀盐酸的铁钉生锈最多，说明酸也会促进铁生锈，且能更快促进铁生锈；
故答案为：（1）氧气和水；
【设计实验】
实验步骤 | 可能出现的现象 | 实验结论 |
取两支试管分别放入等体积的蒸馏水、加入食盐的蒸馏水，并分别放入洁净无锈的铁钉，浸入一半，静置一段时间 | 放入食盐水的铁钉先生锈，且生锈多 | 盐能加快铁生锈的速度 |
（2）6HCl+Fe2O3═2FeCl3+3H2O；
（4）氧气浓度；
（5）温度（合理均可）；
（6）由上述实验现象可知：除去二氧化碳的潮湿空气比潮湿的空气生锈少，而铁生锈需要氧气和水，实验1、2均具备，从而说明二氧化碳会促进铁生锈；
（7）酸能更快促进铁生锈（合理均可）．
（4）氧气浓度；
（5）温度（合理均可）；
（6）由上述实验现象可知：除去二氧化碳的潮湿空气比潮湿的空气生锈少，而铁生锈需要氧气和水，实验1、2均具备，从而说明二氧化碳会促进铁生锈；
（7）酸能更快促进铁生锈（合理均可）．
3、某化学兴趣小组的同学为探究“铁生锈的条件”进行了如下实验：
实验一：
实验一：
实验 | 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
（1） | 一段时间后：A中铁丝表面有红棕固体生成，B中铁丝无明显变化 | 铁生锈需要与水接触 | |
（2） | 一段时间后：C中 铁丝表面出现红物质，试管内液面上升 ，D中铁丝无明显变化 | 铁生锈需要与 氧接触 | |
实验二：某同学在家中发现，炒完菜的铁锅表面容易生锈。于是该同学猜想可能是食盐对铁生锈的速率产生了影响。于是，该同学针对此问题设计了以下实验：
用如图两个装置同时进行实验，其中集气瓶的容积相同，量筒内盛有等体积的水，图2集气瓶内另加入了某种物质。
用如图两个装置同时进行实验，其中集气瓶的容积相同，量筒内盛有等体积的水，图2集气瓶内另加入了某种物质。
实验过程：一段时间后打开止水夹，观察到图1中铁丝和图2中加入的物质表面均出现红物质，记录实验过程中量筒内剩余水的体积，实验数据记录如下表：
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
量筒中剩余水的体积/mL | ||||||
E | 68 | 57 | 44 | 30 | 30 | 30 |
F | 71 | 65 | 56 | a | 30 | 30 |
（1）如图2中，集气瓶内另加入的物质是 蘸有水的铁丝。
（2）根据实验数据分析，a的取值范围是30≤a＜56 。
（3）由实验现象和数据分析，可得出的结论是食盐能加速铁生锈 。
综合上述实验，谈谈你对家中铁锅使用的建议用完后要及时洗净擦干 。
（2）根据实验数据分析，a的取值范围是30≤a＜56 。
（3）由实验现象和数据分析，可得出的结论是食盐能加速铁生锈 。
综合上述实验，谈谈你对家中铁锅使用的建议用完后要及时洗净擦干 。
【答案】
解：实验1中的A中铁丝既与氧气接触，又与水接触，发生了锈蚀；B中的铁丝只与氧气接触，没有与水接触，所以铁丝没有锈蚀，由此可知铁生锈需要与水接触；
实验2的实验结论是铁生锈需要与氧气接触，可以推知C中的铁丝与氧气、水同时接触，出现的现象是铁丝表面出现了红物质，由于消耗了部分氧气，试管内压强减少，在外界大气压的作用下试管内的液面上升；故答案为：
实验2的实验结论是铁生锈需要与氧气接触，可以推知C中的铁丝与氧气、水同时接触，出现的现象是铁丝表面出现了红物质，由于消耗了部分氧气，试管内压强减少，在外界大气压的作用下试管内的液面上升；故答案为：
实验 | 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
1 | 铁生锈需要与水接触 | ||
2 | 铁丝表面出现红物质，试管内液面上升 | 氧气 | |
【进行实验】食盐对铁生锈的速率产生了影响，则EF中均放入铁丝，E中的铁丝表面蘸有食盐水；F中的铁丝只蘸有水，进行对比。a的数值应该是介于前后两次实验数据之间；由此实验探究可知，家中的铁锅使用后应该洗净擦干。
故答案为：（1）蘸有水的铁丝；（2）30≤a＜56；（3）食盐能加速铁生锈；
【反思与应用】用完后要及时洗净擦干。
故答案为：（1）蘸有水的铁丝；（2）30≤a＜56；（3）食盐能加速铁生锈；
【反思与应用】用完后要及时洗净擦干。
4、铁和铜是生活中常见的两种金属．让我们与甲、乙化学兴趣小组一起踏上探究之旅吧！
（一）兴趣小组甲：久置的铜制品表面能生成 Cu2（OH）2CO3．甲组同学以锈蚀严重的废铜 屑为原料（假设不含其他杂质）制取纯铜．如图是兴趣小组设计的两种回收铜的实验方案：
查阅资料：Cu2（OH）2CO3+2H2SO4═2CuSO4+3H2O+CO2↑
（一）兴趣小组甲：久置的铜制品表面能生成 Cu2（OH）2CO3．甲组同学以锈蚀严重的废铜 屑为原料（假设不含其他杂质）制取纯铜．如图是兴趣小组设计的两种回收铜的实验方案：
查阅资料：Cu2（OH）2CO3+2H2SO4═2CuSO4+3H2O+CO2↑
【分析评价】（1）步骤Ⅱ中 CO 的作用是 A（填字母）．A．还原剂B．氧化剂
（2）步骤Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要进行的实验操作是过滤 ．
（3）步骤Ⅴ过程发生反应的化学方程式为Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑ ．
（4）同一份废铜屑分别通过上述两种方案最终得到的铜的质量：方案一= （填“＞”或“=”或“＜”）方案二．以上两种方案中，方案二优越于方案一，理由是操作简单 （答一点）．
【拓展探究】在方案一中，小明和小丽分别取 24 克氧化铜，用 CO 还原，小明得到 19.2克红固体，小丽得到 20.8 克红固体．为什么两人得到的红固体质量不相等？查阅资料：
Ⅰ．CO 还原 CuO 时也可产生红的氧化亚铜（Cu2O）Ⅱ．Cu2O+H2SO4（稀）═Cu+CuSO4+H2O
他们分析推断：
（1）一致认为小明 （填“小明”或“小丽”）的产物中没有 Cu2O；
（2）用 CO 还原 8 克 CuO 得到红固体 a 克，若红固体为 Cu 和 Cu2O 的混合物，则
a 的取值范围为6.4＜a＜7.2 ；
（2）步骤Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要进行的实验操作是过滤 ．
（3）步骤Ⅴ过程发生反应的化学方程式为Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑ ．
（4）同一份废铜屑分别通过上述两种方案最终得到的铜的质量：方案一= （填“＞”或“=”或“＜”）方案二．以上两种方案中，方案二优越于方案一，理由是操作简单 （答一点）．
【拓展探究】在方案一中，小明和小丽分别取 24 克氧化铜，用 CO 还原，小明得到 19.2克红固体，小丽得到 20.8 克红固体．为什么两人得到的红固体质量不相等？查阅资料：
Ⅰ．CO 还原 CuO 时也可产生红的氧化亚铜（Cu2O）Ⅱ．Cu2O+H2SO4（稀）═Cu+CuSO4+H2O
他们分析推断：
（1）一致认为小明 （填“小明”或“小丽”）的产物中没有 Cu2O；
（2）用 CO 还原 8 克 CuO 得到红固体 a 克，若红固体为 Cu 和 Cu2O 的混合物，则
a 的取值范围为6.4＜a＜7.2 ；
（3）可以用简单的实验验证红固体中是否有 Cu2O，请简述操作、现象及结论：取样滴加足量的稀硫酸，若溶液变蓝，说明含Cu2O ．
（二）兴趣小组乙：乙组同学对铁的锈蚀产生了浓厚的兴趣． 铁生锈是铁与空气中的一些物质反应生成氢氧化亚铁后，在空气中被氧化为氢氧化铁，氢氧化铁在日光照射下，缓慢分解，生成氧化铁 Fe2O3．铁锈的化学式可简单表示为 Fe2O3•nH2O．
【提出问题】铁锈（Fe2O3•nH2O）中 n 的值等于多少？
【查阅资料】（1）浓硫酸具有吸水性，是一种常用的液体干燥剂；碱石灰（是氢氧化钠 和氧化钙的混合物）可以吸收水和二氧化碳．
（2）Fe2O3•nH2OFe2O3+nH2O
（二）兴趣小组乙：乙组同学对铁的锈蚀产生了浓厚的兴趣． 铁生锈是铁与空气中的一些物质反应生成氢氧化亚铁后，在空气中被氧化为氢氧化铁，氢氧化铁在日光照射下，缓慢分解，生成氧化铁 Fe2O3．铁锈的化学式可简单表示为 Fe2O3•nH2O．
【提出问题】铁锈（Fe2O3•nH2O）中 n 的值等于多少？
【查阅资料】（1）浓硫酸具有吸水性，是一种常用的液体干燥剂；碱石灰（是氢氧化钠 和氧化钙的混合物）可以吸收水和二氧化碳．
（2）Fe2O3•nH2OFe2O3+nH2O
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