2019年安徽省中考化学必考科学探究题《金属锈蚀的条件》（word版有答案）

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．

（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：

（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．
（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 ．

【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；
（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：

（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；
探究二：
（4）加快；
（5）放热；
（6）

（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．

（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色物质．
【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：

（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） ．

【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色物质，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】

（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）．

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。

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色物质，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：

（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 。

【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色物质，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：

【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。

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↑

【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克红色固体，小丽得到 20.8 克红色固体．为什么两人得到的红色固体质量不相等？查阅资料：
Ⅰ．CO 还原 CuO 时也可产生红色的氧化亚铜（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 得到红色固体 a 克，若红色固体为 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色固体中是否有 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

【问题探究】同学们发现实验室中有一保管不善的铁粉，大部分已经结块成红褐色，为了 探究铁锈（Fe2O3•nH2O）的组成，称取 27g 这种部分锈蚀的铁粉样品（假 设不含其他杂质），按如图1所示装置进行实验．

（1）实验开始前，连接好仪器并 检查装置的气密性．
（2）实验中观察到 A 中的现象是固体逐渐变为黑色 ；请指出该装置中有一处明显不足未进行尾气处理 ．
【数据处理】以下是 B、C 中质量不再变化时 B 中浓硫酸、C 中碱石灰装置质量变化情况，以及 A 中固体质量和加热时间的关系图（T5 后 A 中固体质量不再变化）．

（3）装置 C 的作用是 吸收生成的二氧化碳．装置 B 和 C 是否可以颠倒？否 （填“是”或“否”）． 写出 T3～T4 时间段发生的化学方程式Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2．
（4）n 的值为3 ．若没有装置 D，则 n 的值将偏小 （填“偏大”或“偏小”或“无 影响”）．
（5）关系图中 m 的值为16.8 ．

【答案】

解：（一）
【分析评价】（1）步骤Ⅱ中 CO 的作用是还原剂．
故填：A．
（2）步骤Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要进行的实验操作是过滤．
故填：过滤．
（3）步骤Ⅴ过程中，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，发生反应的化学方程式为：Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑．
故填：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相等，这是因为两种方案中铜元素没有流失；
以上两种方案中，方案二优越于方案一，理由是操作简单．
故填：=；操作简单．
【拓展探究】（1）一致认为小明的产物中没有 Cu2O，这是因为 24 克氧化铜中铜元素质量是19.2g．
故填：小明．
（2）如果红色固体都是铜，则红色固体质量是：

如果红色固体都是氧化亚铜，则红色固体质量为：

若红色固体为 Cu 和 Cu2O 的混合物，则a 的取值范围为6.4＜a＜7.2．
故填：6.4＜a＜7.2．
（3）实验验证红色固体中是否有 Cu2O的操作、现象及结论：取样滴加足量的稀硫酸，若溶液变蓝，说明含 Cu2O．
故填：取样滴加足量的稀硫酸，若溶液变蓝，说明含 Cu2O．
（二）
（1）实验开始前，连接好仪器并检查装置的气密性．
故填：检查装置的气密性．
（2）实验中观察到 A 中的现象是：固体逐渐变为黑色；
该装置中有一处明显不足是未进行尾气处理．
故填：固体逐渐变为黑色；未进行尾气处理．
（3）装置 C 的作用是吸收生成的二氧化碳；
装置 B 和 C 不能颠倒，这是因为如果颠倒，则生成的水和二氧化碳都被碱石灰吸收；
 写T3～T4 时间段，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，发生的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2．
故填：吸收生成的二氧化碳；否；Fe2O3+3CO2Fe+3CO2．
（4）由表中数据可知，反应生成水的质量为：105.4g-100g=5.4g，
反应生成二氧化碳的质量为：163.2g-150g=13.2g，
设氧化铁的质量为x，

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

160                              132
x                                13.2g

x=16g，
根据题意有：Fe2O3•nH2O，
                     160    18n
                     16g    5.4g

n=3，
若没有装置 D，则由上面计算n的值可知，n的值将偏小．
故填：3；偏小．
（5）关系图中m的值为混合物中铁的质量和反应生成的铁的质量之和，铁的质量为：

故填：16.8．

5、化学是一门以实验为基础的学科。
【实验一】常见气体的制取（图1）

（1）实验室用高锰酸钾制取氧气，应该选用的发生装置为 A （填字母）化学方程式是：2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑。
（2）实验室用双氧水（H2O2）制取氧气，应该选用的发生装置为B （填字母），验满方法：把带火星的木条放在a管口，木条复燃，证明氧气满了 。
【实验二】图2装置有多种用途
（3）排空气法收集气体：气体从a端进入，该气体必须具有的性质是气体的密度比空气小 。
（4）排水法收集气体：瓶中装满水，气体从a （填“a”或“b”）端进入。
（5）干燥气体：除去二氧化碳中的水蒸气，则装置中应盛放浓硫酸 （选填“浓硫酸”或“NaOH溶液”）。
【实验三】控制变量法是实验探究的重要方法
（6）同学们在探究铁的锈活动中，同时做了如图3的三组实验进行对比：

一段时间后，发现装置①有铁锈生成，装置②和装置③都没有观察到铁锈，三组实验对比可以探究铁的生锈要有  氧气和水蒸气 同时参加。

【答案】

解：（1）如果用高锰酸钾制氧气就需要加热，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾和二氧化锰和氧气，要注意配平；故答案为：A；2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；
（2）如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，验满方法：把带火星的木条放在a管口，木条复燃，证明氧气满了；故答案为：B；把带火星的木条放在a管口，木条复燃，证明氧气满了；
（3）排空气法收集气体：气体从a端进入，该气体必须具有的性质是：气体的密度比空气小；故答案为：气体的密度比空气小；
（4）排水法收集气体：瓶中装满水，气体从a端进入，因为气体的密度比水小；故答案为：a；
（5）二氧化碳可以用浓硫酸干燥，故答案为：浓硫酸；
（6）一段时间后，发现装置①有铁锈生成，装置②和装置③都没有观察到铁锈，三组实验对比可以探究铁的生锈要有氧气和水蒸气同时参加；故答案为：氧气；水蒸气；

6、根据图回答问题：

（1）A仪器①的名称是 集气瓶，发生反应的化学方程式为2KMnO4 试管口塞一团棉花的作用是为了防止高锰酸钾粉末进入导管 ，判断氧气已收集满的依据是集气瓶口有气泡往外冒 。
（2）B中木条变黑，说明浓硫酸具有脱水或腐蚀 性，浓硫酸的这一性质属于化学 （填“物理”或“化学”）性质。
（3）C中会出现明显现象的试管是Ⅰ （填序号），根据试管Ⅱ （填序号）中的现象可知铁生锈需要氧气，试管Ⅱ中的蒸馏水需要煮沸、迅速冷却后再使用，目的是除去水中溶解的氧气 。

【答案】

解：（1）集气瓶是收集气体的仪器，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾和二氧化锰和氧气，要注意配平；加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，是为了防止高锰酸钾粉末进入导管；判断氧气已收集满的依据是：集气瓶口有气泡往外冒；故答案为：集气瓶；2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；为了防止高锰酸钾粉末进入导管；集气瓶口有气泡往外冒；
（2）B中木条变黑，说明浓硫酸具有脱水或腐蚀性，浓硫酸的这一性质属于化学性质；故答案为：脱水或腐蚀；化学；
（3）C中会出现明显现象的试管是Ⅰ，根据试管Ⅱ中的现象可知铁生锈需要氧气，试管Ⅱ中的蒸馏水需要煮沸、迅速冷却后再使用，目的是除去水中溶解的氧气；故答案为：Ⅰ；Ⅱ；除去水中溶解的氧气；

7、李放对铁的锈蚀进行如下探究，室温时，将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，装置如图，观察到量筒内水沿导管慢慢进入广口瓶（净容积为146 mL）。当温度恢复至室温，且量筒内水面高度不变时读数（此时瓶内氧气含量近似为零）。记录起始和最终量筒的读数以及所需时间如表

（1）实验①和②说明NaCl可以 加快铁锈蚀的速率。
（2）实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁的锈蚀过程是放热 （填“放热”或“吸热”）过程。
（3）实验结束后取出滤纸包，观察到有红棕色物质生成，该物质的化学式是Fe2O3．•xH2O 。

（4）已知碳能够加快铁的生锈速度，小明想通过实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响，请在表格空白处填写实验③的样品组成。
（5）该装置还可用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算氧气的体积含量是 20.5%（小数点后保留1位）。

【答案】

解：（1）实验①和②之间唯一的变量为是否有NaCl，根据含有NaCl的②组实验，反应所需的时间较短，得到NaCl能加快铁锈蚀的速率。
（2）通过温度升高，可以直接得出铁锈蚀的过程是放热的过程。
（3）根据题干“小明对铁的锈蚀进行如下探究”及“红棕色物质生成”，我们可以判定此物质为铁锈，主要成分为Fe2O3•xH2O。
（4）“实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响”，所以该对照组间唯一的变量应为是否含有碳，因为实验①含有碳，则实验③不含碳，而其他的因素应完全相同，所以实验③的样品组成为1 g铁粉、10滴水。（5）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：30 mL/146 mL×100%≈20.5%。
故答案为：（1）加快；（2）放热；　（3）Fe2O3•xH2O；　（4）1 g铁粉和10滴水；　（5）20.5%；

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