2024年中考化学总复习第四部分真题分类训练专题23铁的锈蚀与防护

专题23 铁的锈蚀与防护
1.（2023·安徽）某兴趣小组进行铁锈蚀的实验探究。

【知识回顾】
铁是一种化学性质较活泼的金属，常温下能与稀盐酸、氧气等物质反应。

（1）铁与稀盐酸反应的化学方程式是________。

（2）铁锈的颜色是_______。

【实验探究】
该小组利用如下装置对铁钉锈蚀的条件进行探究、一段时间后，在A 和B 中没有观察到明显现象，C 和D 中铁钉有锈蚀。

（3）B 中将蒸馏水煮沸的目的是________。

（4）ABD 对比，说明铁钉锈蚀需要的物质是_____；C 中的铁钉比D 中的锈蚀更严重，原因是__________。

【拓展探究】
（5）为进一步探究铁钉锈蚀过程中气态物质的变化，该小组按示意图E 所示装置完成以下实验。

恒温下，向锥形瓶中加入少量稀盐酸，同时测量锥形瓶内气体压强随时间的变化，直至反应完全。

①测量过程中要保待恒温，理由是________ 。

①请在图F 中绘制整个反应过程中锥形瓶内气体压强的变化趋势______。

【答案】（1）22Fe+2HCl FeCl +H ＝ （2）红褐色（或棕褐色）
（3）除去水中溶解的氧气，防止干扰实验（答案合理即可）
（4）氧气和水（或O 2和H 2O ） C 中的铁钉与氧气和水充分接触（或C 中的铁钉接触的氧气量比D 中
的多，合理即可）
（5）①防止温度变化影响气体压强的测定（答案合理即可） ①如图所示：
【解析】（1）铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，该反应的化学方程式为22Fe+2HCl FeCl +H ＝。

（2）铁锈的颜色是红褐色或棕褐色。

（3）探究铁钉锈蚀条件实验中所用的蒸馏水需煮沸并迅速冷却，煮沸的目的是除去水中溶解的氧气，迅速冷却的原因是防止氧气再溶于水中，防止干扰实验。

（4）A 中铁钉与氧气接触，B 铁钉与水接触，在A 和B 中没有观察到明显现象，D 中铁钉与水和氧气同时接触，D 中铁钉锈蚀，对比ABD ，说明铁钉锈蚀需要的物质是氧气和水；C 试管敞口，D 试管密封，C 中的铁钉比D 中的锈蚀更严重，原因是C 中的铁钉与氧气和水充分接触，接触量较多。

（5）①气体的压强受温度影响变化较大，测量过程中要保持恒温，理由是防止温度变化影响气体压强的测定。

①恒温下，向锥形瓶中加入少量稀盐酸，稀盐酸与铁反应生成氯化亚铁和氢气，少量氢气的产生导致密闭容器内气压增大，继而铁与水、氧气反应生成铁锈，较多氧气的减少会导致闭容器内气压减小，小于起始气压，反应完毕后，压强不变。

2．（2020·安徽）金属防腐是科学研究中的重大课题。

某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。

【认识铁的腐蚀】
（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是 （填字母序号）。

A ．未擦干的铁锅 B ．涂油漆的栏杆 C ．盛水的不锈钢水杯 （2）铁锈的主要成分是Fe 2O 3•xH 2O ，其中铁元素的化合价是 。

【探究铁的腐蚀】
（3）该小组用如图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50mL 刻度处，之后水面缓慢上升。

几天后水面最终处于约 （填“40”或“10”）mL 刻度处，原因是 。

【拓展探究】
（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。

在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。

温度/① 10 20 30 40 50 60 70 铁钉质量增加/g
0.02
0.04
0.08
0.16
0.18
0.18
0.18
小强同学的实验是探究 因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是 。

【附加题】
（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50①以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50①以后铁钉质量没有变化。

请分析铁钉质量没有变化的原因： ；改进实验方案证明你的分析： 。

【答案】(1)A (2)+3
(3)40 铁腐蚀消耗O 2,且空气中的氧气含量约占1
5
(4)温度 10~50 ℃时,温度越高,铁钉腐蚀越快(合理即可)
(5)50 ℃以后,试管中的氧气耗尽,铁钉的腐蚀停止 用容积较大的容器代替装置乙中的试管,分别在50 ℃、60 ℃、70 ℃下重复上述实验(合理即可)
【解析】(1)未擦干的铁锅与潮湿的空气接触最易生锈;油漆隔绝了铁与氧气、水的接触,不易锈蚀;不锈钢是一种铁合金,抗腐蚀性能强。

(2)氧元素显-2价,设铁元素的化合价是x ,根据化合物中各元素正负化合价代数和为零,2x +(-2)×3=0,解得x =+3。

(3)铁腐蚀消耗氧气,且氧气约占空气总体积的1
5。

根据题意可知,量筒内有50 mL
空气,其中约有10 mL 氧气,铁丝绒腐蚀消耗10 mL 氧气,量筒内气压减小,在外界大气压强的作用下,水进入量筒,最终量筒内水面约在40 mL 刻度处。

(4)分析题表中数据可知,小强同学的实验是探究温度因素对铁钉腐蚀快慢的影响;由数据可知,温度为10~50 ℃时,温度越高,铁钉腐蚀的速率越快。

(5)由题表中数据可知,50 ℃以后铁钉质量不再增加,是因为试管内的氧气已被耗尽,铁钉的腐蚀停止;因为氧气耗尽铁钉无法继续腐蚀,故可换成更大容积的容器,在50 ℃、60 ℃、70 ℃下重复实验,观察铁钉质量的增加情况。

3．（2017·安徽）某研究小组为探究“影响铁制品锈蚀快慢的因素”，取同浓度的稀氨水和稀醋酸用下图装置完成表中实验，回答下列问题。

（1）铁锈的主要成分是__________（填化学式）。

试剂
（2）实验①和①可探究_________ 因素对铁制品锈蚀快慢的因素；欲探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀快慢的影响，应选择的实验是________（填实验序号）。

（3）根据表中实验现象得出的结论是（写出1 点即可）。

（4）影响铁制品锈蚀快慢受除上述因素外，还有（写出1 点即可），请设计实验方案。

【答案】(1)Fe2O3·x H2O（或Fe2O3）
(2)温度①和②(或③和④)
(3)在相同温度下,酸性环境铁生锈更快(合理即可)
(4)试剂浓度(合理即可)同温下,将相同的铁钉放入等体积、不同浓度的醋酸中,观察铁锈出现的时间(合理即可)
【解析】(1)铁生锈是铁与空气中的O2、H2O共同作用的结果,所以铁锈的主要成分是Fe2O3·x H2O。

(2)实验②和④所用试剂相同,而温度不同,由控制变量法可知,实验②和④可探究温度因素对铁制品锈蚀快慢的影响;欲探究试剂酸、碱性对铁制品锈蚀快慢的影响,应保证实验温度相同,酸、碱性不同,故应选择的实验是①和②或③和④。

(3)根据题表中实验现象可知,在相同温度下,酸性环境铁生锈更快;在酸的浓度相同时,温度越高,铁生锈越快。