7实验：探究铁生锈的条件

专题：探究铁生锈的条件
探究铁生锈条件是考试热点之一。

在课本实验的基础上进行拓展和创新已成为新的中考命题趋势。

【知识点睛】 1 实验探究
实验装置
实验现象
几天后观察，A 试管中铁钉生锈，在水面附近锈蚀严重，B 、C 试管中的铁
钉没有生锈。

实验分析
A 试管中的铁钉同时跟水、氧气接触而生锈；
B 试管中的铁钉只与水接触不
生锈；C 试管中铁钉只与干燥的氧气接触不生锈。

实验结论
铁生锈的主要条件是与水和氧气同时接触。

2 铁生锈的实质和影响因素
①探究铁生锈的条件时采用经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，目的是赶走水中溶解的氧气；再加上植物油来隔绝氧气。

②环境中的某些物质会加快铁的锈蚀，如与食盐溶液接触的铁制品比不接触的铁制品生锈更快。

③铁生锈的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程（缓慢氧化）。

反应过程相当复杂，最终生成物铁锈是一种混合物。

铁锈（主要成分：232e O O F nH ）为红棕色，表面疏松多孔，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等接触，最终导致铁全部被锈蚀。

【例题精讲】
例1 为了探究金属铁生锈的条件，有同学设计并进行了如图所示4组实验，将相同规格光亮的铁钉同时放入下列装置中进行实验，试回答下列问题：
（1）一段时间后，铁钉无变化的是________________（填写字母，下同）；
（2）整个过程中铁钉表面没有铁锈出现，但质量发生变化的是__________；
（3）同时结束实验后，将铁钉取出烘干、称重，其质量由大到小的顺序为_______；（4）要探究铁生锈的条件，上述实验还不够完善，还需要补充的一个实验是______.
☞解析
☞答案：：（1）D；（2）A；（3）CBDA；（4）将铁钉置于干燥空气中
例2 铜片在潮湿的空气中久置，表面会产生绿色的铜锈。

某小组同学设计并进行实验，探究铜生锈的条件。

【猜想与假设】常温下，铜生锈可能与O2、CO2、水蒸气有关。

【进行实验】通过控制与铜片接触的物质，利用右图装置（铜片长
8cm，宽1cm，试管容积为20mL），分别进行下列7个实验，并持
续观察30天。

编号主要实验操作实验现象
1 充满纯净的O2
2 充满纯净的CO2
3 充满经煮沸并迅速冷却的蒸馏水
铜片均无明显变化
4 加入蒸馏水5mL（液面未浸没铜片），再充满O2
5 加入经煮沸并迅速冷却的蒸馏水5mL，再充满CO2
6 充入10mLO2，再充入10mLCO2
铜片生锈，且水面附
7 加入蒸馏水5ml，再依次充入10mL CO2和10mLO2
近锈蚀最严重
【解释与结论】
（1）实验3中，要使用经煮沸并迅速冷却的蒸馏水，原因是___________________。

（2）实验5的目的是______________________________。

（3）通过上述实验，得出铜生锈的条件是_________________________________。

【反思与评价】
（4）请写出一种防止铜制品锈蚀的方法_________________________。

（5）查阅资料可知，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，化学式为Cu2(OH)2CO3。

由此，你认为上述实验中只需进行实验____________（填实验编号），就可探究出铜生锈条件，理由是____________________________________________。

（6）与以上进行的实验对比，你认为铜片在通常状况的空气中，生锈非常缓慢的原因可能是______________________________________。

☞解析
☞答案：（1）除去水中溶解的氧气
（2）探究铜生锈是否是H2O与CO2共同作用的结果（其他答案合理给分）
（3）需O2、CO2、水蒸气同时存在（4）涂油（其他答案合理给分）
（5）5和7碱式碳酸铜的化学式中含有碳、氢元素，由元素守恒可知，铜生锈的过程中一定有CO2与H2O参加反应，故只需要进行实验5和7即可知道铜生锈条件是否需要O2的参加。

（6）空气中O2、CO2、水蒸气的含量较低
【练习】
1某同学为了探究铁钉生锈条件，设计了如下实验。

序号①②③④
实验
内容
实验现象铁钉无明显变化铁钉生锈铁钉无明显变化铁钉生锈，U型管左侧液
面上升，右侧液面下降
（1）通过实验①、②对比得出的结论是_________________________。

（2）增加实验③的目的是_____________________。

（3）实验④中，导致“U型管左侧液面上升，右侧液面下降”的原因是___________________。

2 铜片在空气中久置表面会变绿。

某小组同学设计并进行实验，探究铜变绿的条件。

【查阅资料】
（1）铜绿的成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，碱式碳酸铜能够与盐酸反应。

（2）浓硫酸具有吸水性，可以作为一些气体的干燥剂。

【猜想与假设】常温下，铜片变绿可能与O2、CO2、水蒸气有关。

【进行实验】利用下图1装置分别制取并收集气体于试管
中，制取气体原理及收集气体等操作见下表。

将收集好的
气体，用图2所示装置进行4个实验，通过控制与铜片接
触的物质，进行实验并持续观察实验现象。

编号主要实验操作实验现象
1 甲中盛有过氧化氢溶液和二氧化锰，收
集一试管气体
铜片始终无明显变化
2 甲中盛有大理石和稀盐酸，收集一试管
气体
铜片始终无明显变化
3 甲处先用过氧化氢溶液和二氧化锰反
应收集半试管气体，再换盛有大理石和
稀盐酸的装置，继续收集至一试管气体
一段时间后铜片变绿
4 甲处先用过氧化氢溶液和二氧化锰反
应收集半试管气体，再换盛有大理石和
稀盐酸的装置，继续收集至一试管气
体，并向试管中加入适量浓硫酸
铜片始终无明显变化
【解释与结论】
（1）实验1的目的是验证_______________________。

（2）实验2制取气体反应的化学方程式为_______________________。

（3）得出“铜片变绿一定与O2有关”的结论，依据的两个实验是_________（填编号）。

（4）实验4中，试管内的气体主要含有__________________。

（5）上述实验可推知，铜片变绿的条件是__________________。

【讨论与交流】
（6）同学们猜想碱式碳酸铜与盐酸反应有二氧化碳生成，证明此猜想所需试剂是_________。

3．镁条在空气中久置表面会变黑，某小组同学设计并进行实验，探究镁条变黑的条件．【查阅资料】常温下，亚硫酸钠（Na2SO3）可与O2发生化合反应．
【猜想与假设】常温下，镁条变黑可能与O2、CO2、水蒸气有关
【进行实验】通过控制与镁条接触的物质，利用如图装置（镁条长度为
3cm，试管容积为20mL），分别进行下列5个实验，并持续观察20天．
【解释与结论】
（1）实验1和2中，NaOH浓溶液的作用是____________________（用化学方程式表示）（2）实验1的目的是______________________________
（3）实验3中，试管内的气体主要含有CO2、____________________．
（4）得出“镁条变黑一定与CO2有关”结论，依据的两个实验是_____________（填编号）（5）由上述实验可推知，镁条变黑的条件是_________________．
【反思与评价】
（6）在猜想与假设时，同学们认为镁条变黑与N2无关，其理由是_______________
（7）欲进一步证明镁条表面的黑色物质中含有碳酸盐，所需要的试剂是__________________．
答案：
1.（1）水是铁钉生锈的条件之一
（2）探究氧气是否为铁钉生锈的条件之一
（3）铁钉生锈，消耗氧气，使试管中气体压强低于大气压，导致U型管左侧液面上升，右侧液面下降
2.（1）只与氧气和水接触，铜片不生锈
（2）CaCO3 +2HCl == CaCl2 + H2O +CO2↑
（3）2和3
（4）氧气和二氧化碳
（5）O2、CO2、水蒸气同时存在
（6）澄清石灰水
3.（1）CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O；（2）检验只用氧气是否会使镁条变黑；（3）氧气、氮气；（4）2、5；（5）水、二氧化碳、氧气；（6）氮气的化学性质不活泼，很难与其它物质反应；（7）稀盐酸和澄清的石灰水．。