初中化学金属锈蚀的条件及其防护试题

2019 年 5 月湖南省第七届矿博会在郴州市隆重举行，展厅上展出了各种矿物，其中有一 枚黑色的陨石引起了大家的兴趣。查阅资料获知，陨石的主要成分是铁和铁的化合物。

（1）通常情况下碳粉和铁粉都是黑色，检验碳粉中是否含有铁粉既可用物理方法又可 用化学方法：

①物理方法是 　　；

②化学方法是 　　。

（2）常见铁的氧化物有 FeO、Fe ₂O ₃、 　　。（填化学式）

（3）铁制品在潮湿的空气中易生锈，实际上是铁与空气中的氧气、 　　等发生化 学反应的过程，请举出一例防止铁制品锈蚀的方法 　　。

实验员小明取一小块陨石进行了研究，研究过程如图所示：

（4）图中操作 2的名称是 　　。

（5）溶液2中的溶质是 　　。（写化学式）

（6）陨石中含铁元素的质量分数为        。

金属及其化合物在生产生活中有广泛的应用。

（一）金属的应用和防护

（1）用不锈钢、合成橡胶、氧化镁等材料制造的飞机轮胎属于　　材料。

（2）航空煤油是飞机的燃料，它主要是由　　炼制的。

（3）铁易生锈，提出防止铁生锈的一种方法　　。

（4）特种钢中含有少量Mn、MnO₂和Al粉混合在高温下反应可得到Mn，该反应的化学方程式为　　。

（5）Mg（OH）₂受热分解生成高熔点的MgO．Mg（OH）₂可用作阻燃剂，其主要原理是　（选填序号）。

a．分解吸热，降低可燃物着火点            b．MgO覆盖燃烧物，隔绝氧气

（二）制备还原性铁粉

实验室利用废铁屑（含少量Fe₂O₃）为原料制备还原性铁粉的流程如下：

（1）Fe粉可使“酸溶”产生的Fe₂（SO₄）₃转化为FeSO₄，该反应的化学方程式为　　。

（2）检验FeCO₃已洗净的方法：取最后一次洗涤后的滤液，先加入一定量稀盐酸，再滴加　　溶液，无明显现象。

（3）“干燥”时有少量FeCO₃发生下列转化：FeCO₃ $\stackrel{H_2\mathit{O、}{O}_2}{\to }$FeOOH+CO₂，该转化的化学方程式为　　。

（4）“焙烧”前，应将炭粉与“干燥”所得固体均匀混合，目的是　　。

（三）测定还原性铁粉的组成

还原性铁粉中含有少量Fe_xC_y，小组同学在老师的指导下进行以下实验。

资料：①Fe，Fe_xC_y在加热时与O₂反应能生成相应氧化物。

②Fe_xC_y不与酸反应。

实验1：取29.52g样品，加入足量稀H₂SO₄，充分反应后生成1.00gH₂。

实验2：另取29.52g样品，按如图进行实验。

表：装置A和B的质量变化

装置	A	B
反应前	300.00	400.00
反应后	m	400.44

实验后A中固体全部变为红棕色，装置A、B的质量变化如上表。

（1）装配好装置后，实验前先要　　。

（2）装置C的作用是　　。

（3）Fe_xC_y中，x：y＝　　。表中m的值是　　。

反思：若用空气替代O₂进行实验，测得x：y的值偏大，可能的原因是　　。

2017年4月，“航母”下水，开拓中国新蓝海。

（1）“航母”舰体材料为合金钢，国产航母使用的“超级钢”具有极佳的抗压性、延展性和焊接性。合金钢是　　（填序号）

a．合成材料    b．复合材料     c．无机材料

（2）“航母”升降机可由铝合金制造，用石墨作电极在高温条件下电解熔融氧化铝，在阴极和阳极区分别得到A1和O₂，阳极区使用的石墨易消耗的原因是　　。

（3）“航母”螺旋浆可由铜合金制造。铜合金比铜的硬度　　（填“大”或“小”），铜比铁在海水中耐腐蚀的原因是　　。

（4）由生铁炼钢时，硅（Si）与氧化亚铁在高温条件下反应生成二氧化硅和铁，该反应的化学方程式为　　。

铁及其化合物在生产生活中有广泛的应用。

（一）铁的应用和防护

（1）某麦片中含微量铁粉，食用后铁粉与胃酸反应转化为人体可吸收的铁元素，反应的化学方程式为 　　。

（2）铁锈主要成分是Fe ₂O ₃•nH ₂O，铁生锈主要与空气中的 　　有关。

（3）如图实验说明NaCl在铁生锈中的作用是 　　。

（4）铁生锈的次要过程：Fe FeCO ₃•nH ₂O FeCO ₃

写出Fe转化为总反应的化学方程式 　　。

（5）为防止铁生锈，可对铁制品进行"发蓝"处理，使其表面生成致密氧化物（其中Fe、O元素质量比为21：8）保护膜，该氧化物的化学式为 　　。

（二）废铁的再利用

黄钠铁矾[NaFe _x（SO ₄） _y（OH） _z]是一种高效净水剂。用废铁屑（主要成分为Fe，含少量Fe ₂O ₃和FeCO ₃）制备黄钠铁矾的主要流程如图：

（1）将废铁屑研磨成粉末的目的是 　　。

（2）"酸溶"时H ₂SO ₄与Fe、FeCO ₃反应，还发生反应的化学方程式有 　　和Fe+Fe ₂（SO ₄） ₃＝3FeSO ₄。

（3）"转化1"发生反应的化学方程式为 　　。反应时温度不宜过高的原因是 　　。

（三）黄钠铁矾组成确定

称取9.70g黄钠铁矾，用如图装置进行热分解实验。

【资料】

①NaFe _x（SO ₄） _y（OH） _z在T ₁℃分解会生成H ₂O（气态），提高温度至T ₂℃继续分解产生SO ₃气体，并得到Fe ₂O ₃和Na ₂SO ₄。

②浓硫酸可用于吸收SO ₃。

（1）装配好实验装置后，先要 　　。

（2）分别控制温度在T ₁℃、T ₂℃对A中固体加热。

①控制温度在T ₁℃加热，实验后测得B装置质量增加1.08g。

②用D装置替换B装置，控制温度在T ₂℃，加热至反应完全。

③T ₁℃、T ₂℃时，加热后均通入一段时间N ₂，目的是 　　。

（3）反应完全后，将A装置中固体溶于足量水，过滤、洗涤、烘干得4.80g固体，将滤液蒸干得1.42g固体（不含结晶水）。

结论：NaFe _x（SO ₄） _y（OH） _z中，x：y：z＝ 　　。

反思：若该实验过程中缺少C装置，则x：z的值 　　（选填"偏大""偏小"或"不变"）。

材料是人类赖以生存和发展的重要物质，目前使用量最多的金属材料仍然是钢铁

（一）铁材料的有关知识

1．人类使用金属先后经历了"青铜"、"铁器"时代，直到近代才开始大量使用铝材料．

这也反映出Cu、Fe、Al三种金属的活动性由强到弱的顺序是 　　．

2．钢铁材料通常分为生铁和钢．如图1是我国1997年发行的纪念钢产量首次突破1亿吨的邮票．邮票通常密封保存在聚乙烯塑料袋中

①以上叙述中不涉及到的材料是 　　（选填序号）．

A．合金 B．无机非金属材料 C．有机合成材料

②以赤铁矿为原料冶炼铁反应的化学方程式

③钢铁露置在空气中易生锈，请提出防止其生锈的一种措施 　　．

（二）铁及其化合物的实验

1．将Fe粉溶于稀H ₂SO ₄，此反应属于 　　（填基本反应类型）．用点燃法检验生成的H ₂前必须 　　．

2．向上述反应后的溶液中滴加NaOH溶液，生成白色Fe（OH） ₂沉淀，随后沉淀变为灰绿色．

①生成Fe（OH） ₂反应的化学方程式 　　．

②白色沉淀变为灰绿色的原因之一是部分Fe（OH） ₂接触空气生成Fe（OH） ₃，反应的化学方程式 　　．生成的Fe（OH） ₃分解为Fe ₂O ₃．

③过滤、洗涤、低温干燥得到灰绿色固体，其组成为2FeSO ₄•2Fe（OH） ₂•Fe ₂O ₃〔相对分子质量为644]．能证明固体已洗净的方法为 　　．

（三）灰绿色固体的热分解实验

兴趣小组称取此固体6.44g，在科研人员的指导下用如图2装置进行热分解实验．

【查阅资料】

①Fe（OH） ₂在150℃～200℃时完全分解为FeO；

②FeSO ₄在450℃～500℃时完全分解为Fe ₂O ₃，2FeSO ₄ Fe ₂O ₃+SO ₂↑+SO ₃↑．

1．加热前后及过程中均通入N ₂，加热前通N ₂的目的是 　　．

2．控制温度在不同的范围对A中样品加热，测得剩余固体质量随温度的变化如图3所示．B装置中浓硫酸只能吸收SO ₃和H ₂O，当加热到t ₁℃时，装置C中的现象为 　　．

①图3中E点对应的m ₁＝ 　　．

②图3中F点对应物质中Fe ₂O ₃的质量为 　　g．

③科研人员将F点所得剩余固体隔绝空气，在密闭容器中加热到1400℃，得到纯净的磁性Fe ₃O ₄．已知加热过程中发生两个反应，且反应前后固体总质量不变．请写出其中一个反应的化学方程式 　　．

汽车制造是盐城市的支柱经济产业之一，汽车制造过程中要用到大量的铁、铜、铝等金属材料，请按要求填空．（1）汽车制造中用得最多的金属材料是钢．钢 　　（填"是"或"不是"）纯金属．车体表面喷漆不仅美观，而且可有效防止钢铁与 　　接触而生锈．炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁反应还原出铁，反应的化学方程式为 　　．

（2）汽车电路中的导线大都是铜芯的，这主要是利用了铜的 　　性．将赤铜矿（主要成分Cu ₂O）和辉铜矿（主要成分Cu ₂S）混合焙烧可得到铜，请将反应的方程式补充完整：2Cu ₂O+Cu ₂S 6Cu+ 　　．

（3）铁、铜、铝三种因素在地壳中的含量多少顺序为Al＞Fe＞Cu，但三种金属被人类发现和利用的时间是铜最早，而铝最晚，这跟它们的 　　有关．铝具有很好的抗腐蚀性能，原因是 　　．

（4）镁铝合金是汽车制造中的重要材料之一．为测定某镁铝合金（只含镁、铝两种元素）的组成成分，某学习小组取3.9g合金粉末加入100.0g过量的盐酸中，向充分反应后的溶液中加入过量20.0%的氢氧化钠溶液，最终得到沉淀2.9g．

【质疑】通过讨论，大家认为得到的沉淀质量数据可能有问题．按初中化学现有知识计算，沉淀的质量至少为 　　g．

【探讨】经向老师请教，同学们了解到氢氧化铝沉淀可与氢氧化钠溶液反应，产生可溶性的偏铝酸钠，反应如下：NaOH+Al（OH） ₃═NaAlO ₂+2H ₂O

【计算】若已知产生沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的质量关系如图所示，请计算：

①该合金中镁的质量为 　　g；铝的质量为 　　g．

②加入的盐酸溶质质量分数为多少？（请写出计算过程）