年中考化学专题揭秘：钢铁锈蚀

钢铁锈蚀探究

题目 全世界每年被腐蚀损耗的钢铁约占全年钢铁产量的十分之一。下面是对铁的腐蚀条件及铁锈组成的探究。

问题一：探究铁生锈的条件

课本实验中，铁生锈所需时间较长，某实验小组设计如下图所示的改进实验。 ⑴检查装置的气密性：

连接好装置，关闭分液漏斗

的活塞，将C 导管接入到装

有水的烧杯中，微热甲装置，

说明气密性良好的现象是

_______________________。

⑵反应开始后，甲装置中反应现象_______________________，MnO 2的作用_____________。

⑶4分钟后观察：A 处铁丝依然光亮，B 处铁丝表面灰暗，D 处铁丝依然光亮。该实验说明铁生锈主要与__________和___________有关。B 、D 处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是_______________________________。

问题二：测定铁锈的组成

铁锈的成分主要为Fe 2O 3 · H 2O ，还含有少量的FeCO 3。某兴趣小组设计如下图装置来测定锈铁钉的组成。取一高度腐蚀的干燥铁钉(含有少量铁)，称其质量为20.08g ，在N 2氛围中，充分加热到质量不再减少，

该过程中仅考虑发生：

Fe 2O 3 · H 2O==Fe 2O 3+H 2O

↑，FeCO 3== FeO+CO 2↑，

且不需要考虑装置中空气对

本实验的影响。(碱石灰成分：CaO 和NaOH 固体混合物。物质的相对分子质量：Fe 2O 3 · H 2O 178，FeCO 3 116)

⑴若反应前后称得C 装置总质量分别为100.00g 和102.24g ，则反应生成CO 2和水蒸气的

△

△

总质量为_________g ，D 装置中碱石灰的作用是_______________。

⑵仅有上述实验数据，无法计算组成，若在B 、C 之间增加一套装置即可，则装置名称和药品为________、________。

⑶经过改进后，测得m(H 2O)=1.80g ，m(CO 2)=0.44g ，请计算锈铁钉的组成。

①锈铁钉中Fe 2O 3 · H 2O 的质量=_______g 。

②锈铁钉中FeCO 3的质量=_______g 。

③锈铁钉中单质铁的质量分数=_______。

解析 本题利用双氧水制取氧气来探究铁生锈的条件以及铁锈的组成，旨在提高学生的科学探究能力和化学计算能力。

问题一：⑴由于气体受热膨胀，若气密性良好，则C 导管口处应有气泡冒出。

⑵由于反应产生O 2，所以有气泡冒出，MnO 2在此反应中做催化剂。

⑶铁生锈与水和氧气有关，通过B 、D 对比，氧气的浓度越大，铁在水的作用下生锈的速率越快。

问题二：⑴C 中碱石灰吸收CO 2和水，增加的质量(102.24g －100.00g=2.24g)为反应生成CO 2和水的质量；D 装置中碱石灰的作用是为了防止空气中的二氧化碳和水进入装置C 中，从而对实验结果造成影响。

⑵由于2.24g 是CO 2和水的质量，无法根据CO 2的质量和水的质量来分别计算出FeCO 3和Fe 2O 3 · H 2O 的质量，因此应在B 、C 间增加一个易吸收水的装置，如装有浓硫酸的洗气瓶，这样可以分别得到CO 2的质量和水的质量。

⑶根据m(H 2O)=1.80g 和反应Fe 2O 3 · H 2O==Fe 2O 3+H 2O ↑可计算出锈铁钉中Fe 2O 3 · H 2O 的质量为17.8g ；根据m(CO 2)=0.44g 和反应FeCO 3== FeO+CO 2↑可计算出锈铁钉中FeCO 3的质量为1.16g ；因此锈铁钉中单质铁的质量为20.08g －17.8g －1.16g=1.12g ，其质量分数为

5.6%。 参考答案：问题一：(1)C 导管口有气泡 (2)产生大量的气泡 催化剂 (3)水 氧气 氧气的浓度 问题二：(1)2.24 防止空气中的二氧化碳和水进入装置C 中 (2)洗气瓶 浓硫酸

(3)①17.8 ②1.16 ③5.6%

△

△