初中化学探究金属锈蚀的条件探究题

某学习小组对铁锈蚀进行探究。

【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关？

【查阅资料】

1.氯化钙固体可作干燥剂。

2.一定条件下，碳可加快铁的锈蚀，但碳本身不参加反应。

3.常温常压，氢气密度是dg/mL。

【设计与实验】

实验一：定性探究铁锈蚀的因素

取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，进行图1实验，现象如表1。

表1

试管	一周后现象
A	铁钉表面有一层铁锈
B	铁钉表面无明显变化
C	铁钉表面无明显变化
D	铁钉表面有较厚铁锈

（1）对比A、B、C试管中实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的 　        　发生化学反应。

（2）对比A、D试管中实验现象，说明铁锈蚀还与 　      　有关。

（3）铁锈蚀后应及时除锈的原因是 　                    　。写出除铁锈的化学方程式 　                     　。

实验二：定量探究铁锈蚀的因素

小组设计了图2装置，检查气密性，将5g铁粉和2g碳粉加入三颈烧瓶，t₁时刻加入2mL饱和NaCl溶液后，再将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。

（4）据图3，t₂时刻后反应并未停止温度却开始降低，原因是 　             　。

（5）据图4，对比AB段和BC段说明 　               　，分析t₃时刻后压强突然变大的原因是 　                                              　。

实验三：测定铁锈含量

将实验二烧瓶中剩余物质过滤、洗涤、干燥，得mg固体，连接图5装置，检查气密性，加入固体与足量稀盐酸进行实验。

（6）完全反应后，常温常压下测得生成气体体积为VmL，则该固体中铁锈质量分数表达式为 　　                 。

（7）该实验条件下测得铁锈质量分数偏小的原因是 　             　，解决方法是 　                      　。

【反思与评价】

（8）与实验一对比，实验二铁锈蚀明显更快的原因是 　                  　。

某同学发现自己眼镜框中铜制部位表面有绿色的铜锈，他联想到探究铁生锈条件的实验，决定采用控制变量法探究铜生锈的原因，请你一起探究。

【提出问题】铜生锈的原因是什么？

【查阅资料】铜锈的主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃，俗称铜绿。

【猜想与假设】根据查阅的资料猜测：铜生锈是铜与空气中的氧气、水和二氧化碳共同作用的结果，理由是 　                                                 　。

【设计与实验】他仿照探究铁生锈条件的实验，设计并进行了如下四个实验（说明：实验中用到的蒸馏水均已煮沸过且铜片已打磨干净）。

实验编号	一	二	三	四
实验装置
实验现象	铜片不生锈	铜片不生锈	铜片不生锈	铜片生锈

在上述实验三中，控制的因素是 　      　，制取氧气的方法与加热高锰酸钾制取氧气的方法相比具有的优点是 　           　（写一条）。铜生成铜绿的化学方程式为 　                                   　。

【实验结论】他的猜想正确。

【反思与提高】

（1）生活中你会发现厨房中的铁锅与水接触的部分最容易生锈，切开的苹果不久后变成咖啡色，好像生了“锈”。这些物质“生锈”除了与水有关外，都与 　      　（填物质名称）有关。

（2）请你提出一条延长食品保质期的建议：　                        　。

（3）要除去眼镜框表面的铜绿，应选用的药品是 　        　（写一种）。

久置的铜制品表面能生成绿色的铜锈[主要成分为Cu ₂（OH） ₂CO ₃]，某化学兴趣小组对铜生锈的条件进行了以下探究．

【提出猜想】根据铜锈的组成元素推测，铜生锈可能是铜与空气中的二氧化碳、水等物质反应的结果．

【实验设计】兴趣小组同学取打磨光量的铜丝，设计了如图所示的四个实验．

【现象分析】若干天后，发现只有D瓶中的铜丝出现绿色的铜锈，其他瓶中的铜丝均无铜锈出现．

（1）实验B、C瓶中所使用的蒸馏水是经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，其目的是 　．

（2）B瓶与D瓶中的现象对比，可以得出的结论是 　　．

【实验结论】由上述四个实验可分析得出，铜生锈是铜与空气中的 　　共同作用的结果．

【拓展探究】以锈蚀严重的废铜屑为原料，回收制取纯铜．

查阅资料：Cu ₂（OH） ₂CO ₃+2H ₂SO ₄═2CuSO ₄+3H ₂O+CO ₂↑

        Cu ₂（OH） ₂CO ₃ 2CuO+H ₂O+CO ₂↑

如图是该兴趣小组设计的两种回收铜的实验方案：

【分析评价】①步骤Ⅱ反应过程中发生了还原反应的物质是 　　（填化学式）．

②步骤Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要进行的实验操作是 　　．

③步骤Ⅴ过程发生反应的化学方程式为 　　．

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 　　（任答一点）．

小金为探究铁制品锈蚀的条件，进行如下实验：

步骤1：利用图甲所示装置，将干燥的O ₂从导管a通入U形管（装置气密性良好，药品如图所示）；待U形管内充满O ₂后，在导管b处连接一活塞推至底部的注射器收集20mLO ₂后在导管a处连接乳胶管并用止水夹夹紧，如图乙所示。

步骤2：一段时间后，观察U形管内的铁丝其现象如表所示。

观察对象	现象
①干燥的普通铁丝	没有明显变化
②潮湿的普通铁丝	较多红褐色锈斑
③潮湿的纯铁丝	没有明显变化

（1）步骤1中，检查U形管内是否已充满O ₂的方法是 　　。

（2）铁制品锈蚀的条件之一是需要 O ₂，在此实验中能支持此条件的证据是 　　。

（3）通过对比实验现象，此实验还可得出铁制品锈蚀的条件是 　　。