沪教九年级化学上册第3节 金属防护和废金属回收（导学案）（解析）

第3节金属防护和废金属回收一、知识目标1.掌握铁生锈的条件是与水和氧气等物质共同作用，了解酸性溶液和氯化钠溶液能加快铁的锈蚀。2.了解铁锈的成分（主要是Fe2O3）及其疏松多孔的结构特点，知道铁锈不能保护里层的铁。3.了解防止铁制品锈蚀的简单方法，如保持表面干燥洁净、涂保护膜、制成合金等。知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等保护金属资源的重要性。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：从宏观上观察铁钉生锈的现象，从微观角度分析铁生锈的原因和条件，以及铁锈的结构特点对铁继续锈蚀的影响。2.科学探究与创新意识：通过设计并完成铁钉锈蚀实验，培养科学探究能力和创新思维，学会分析实验现象、总结实验结论。3.科学态度与社会责任：认识金属资源保护的重要性，培养节约资源、保护环境的意识和社会责任感。一、学习重点1.铁生锈的条件、防止铁制品锈蚀的方法和保护金属资源的措施。二、学习难点1.设计并分析铁钉锈蚀实验，理解铁锈不能保护里层铁的原因。钢铁的锈蚀及防护1．【观察思考】实验装置实验现象铁丝网表面有少量的红棕色物质出现；烧杯中滴有红墨水的水沿导管上升一段距离，形成一段红色水柱。现象解释红棕色物质是铁锈，铁生锈消耗了氧气，使锥形瓶内的气压减小，烧杯内滴有红墨水的水被倒吸入导管中。2．钢铁锈蚀条件的探究实验装置实验现象立即观察无明显现象无明显现象无明显现象有无色气泡产生无明显现象实验现象1天后无明显现象无明显现象无明显现象铁钉表面开始生锈铁钉表面开始生锈3天后无明显现象无明显现象无明显现象铁钉表面的铁锈增多铁钉表面的铁锈增多7天后无明显现象无明显现象铁钉表面开始生锈铁钉表面出现大量铁锈铁钉表面出现大量铁锈实验分析①③对比说明铁锈蚀需要水，②③对比说明铁锈蚀需要氧气，③④对比说明酸能加快铁的锈蚀，③⑤对比说明氯化钠溶液能加快铁的锈蚀实验结论铁锈蚀的条件是铁与水和氧气等同时接触，稀硫酸、醋酸溶液和氯化钠溶液等物质存在时会加速铁的锈蚀3.钢铁的锈蚀过程（1）铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质作用（水和氧气必须同时存在，铁才会生锈），发生一系列复杂的化学反应，转化为铁的化合物的过程。稀硫酸、醋酸溶液和氯化钠溶液等物质存在时会加速铁的锈蚀。（2）铁锈是一种混合物，成分复杂，主要成分是氧化铁(Fe2O3)。铁锈是一种疏松多孔4．防止钢铁生锈的方法（1）保持铁制品表面的清洁和干燥。如将用过的菜刀洗净、擦干后放在干燥的地方。（2）在铁制品表面涂一层保护膜。如，涂油——剪刀刀口涂油；刷漆——汽车表面的喷漆处理；搪瓷——铁盆表面的烧涂搪瓷；表面镀其他的金属——铁表面镀锌制成白铁皮；表面形成致密的氧化膜——锯条表面的烤蓝处理。（3）改变金属内部的组成和结构。如在炼钢过程中加入一定量的铬和镍，制成不锈钢等。5.铝的“自我保护”（1）铝的化学性质比较活泼，比铁更容易与氧气和其他物质发生化学反应。（2）实际上铝制品一般不需要采取防锈措施，因为铝在空气中与氧气反应，生成一层致密而结实的氧化铝膜覆盖在铝的表面，防止内部的铝继续与氧气反应，从而起到“自我保护”的作用。废弃金属的回收利用废金属的概述主要指冶金工业、金属加工业产生的金属碎屑和碎块，以及日常生活中锈蚀和报废的金属器具等废金属的危害①造成资源浪费；②污染环境回收利用废金属的意义①节约铁矿石等资源；②节约能源；③减少环境污染合金及其应用（一）新课导入问题思考：1.看到锈迹斑斑的埃菲尔铁塔、被腐蚀的金属桥梁、生锈的自行车等图片，你有什么感受？答案：这些生锈的金属制品原本坚固、崭新，现在却变得锈迹斑斑，甚至影响正常使用，会让人感到惋惜，意识到金属腐蚀带来的危害，如资源浪费、安全隐患等。2.世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%−40%，这一数据说明了什么？答案：这一数据说明金属的腐蚀是一个非常严重的问题，造成了资源的巨大浪费，同时也可能带来诸多安全隐患，因此研究金属的腐蚀与防护以及废金属回收具有重要意义。3.提出如何防止埃菲尔铁塔继续生锈以及铁生锈需要哪些条件的问题，有什么作用？答案：这些问题可以自然地引出本节课的主题，让我们明确学习目标，带着问题去探索新知识，激发我们的学习主动性和积极性，同时将化学知识与生活中的实际问题紧密联系起来，使抽象的化学知识变得具体而有趣。金属的腐蚀与防护1.铁生锈主要成分是Fe2O3·xH2O，增加了H、O，你认为铁生锈可能与哪些物质有关？答案：根据铁锈的成分增加了H、O，可以推测铁生锈可能与水（H2O）和氧气（O2）有关。2.在探究铁生锈条件的实验中，取废旧铁丝网用稀盐酸除去铁锈的目的是什么？答案：用稀盐酸除去铁锈是为了得到纯净的铁，避免铁锈对实验产生干扰，使实验能够更准确地探究铁生锈的条件。3.实验中观察到铁丝表面出现红色物质，导管内上升一段液柱，红墨水为何会沿导管上升？答案：红墨水上升是因为铁生锈消耗了氧气，使瓶内气体减少，压强减小，外界大气压将红墨水压入导管，从而导致导管内液柱上升。4.实验中浓食盐水的作用是什么？答案：浓食盐水起到电解质的作用，能够加速铁的锈蚀，使铁生锈的现象更明显，便于我们在较短时间内观察到实验现象。5.在试管①中加入少量干燥剂（无水氯化钙），再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞；在试管②中注满煮沸后迅速冷却的蒸馏水，使铁钉完全浸没，塞紧橡皮塞；在试管③中加入少量蒸馏水，使铁钉的一部分浸没在水中；在试管④中加入稀硫酸，浸没铁钉后，倒去溶液；在试管⑤中加入少量氯化钠溶液，使铁钉一部分浸没在溶液中。这样设计实验的目的是什么？答案：这样设计实验是为了分别探究铁在不同环境下（干燥、无氧、有水有氧气、酸性环境、有氯化钠溶液环境）的生锈情况，通过对比不同试管中铁钉的生锈情况，从而总结出铁生锈的条件。6.实验中试管②为什么要用煮沸后迅速冷却的水，这样做的目的是什么？答案：试管②用煮沸后迅速冷却的水是为了除去水中溶解的氧气，排除氧气的干扰，使该试管中的铁钉只与水接触，便于与其他试管进行对比，从而更准确地探究铁生锈的条件。7.通过试管③④⑤可知，酸性溶液和氯化钠溶液对铁钉的锈蚀有什么影响？答案：通过实验现象可以发现，酸性溶液和氯化钠溶液能加快铁的锈蚀。因为在试管③中，铁钉只与水和氧气接触，生锈速度相对较慢；而在试管④中加入稀硫酸，试管⑤中加入氯化钠溶液后，铁钉生锈速度明显加快。8.铁锈的成分是什么？结构有什么特点？答案：铁锈成分复杂，主要是氧化铁（Fe2O3），是一种疏松多孔的物质。这种疏松多孔的结构会让空气中的氧气和水分穿过它的空隙，不断向内层渗透，持续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。问题思考1.铁生锈原理有哪些应用？答案：铁生锈原理的应用有利用铁粉缓慢氧化放热制成防寒暖贴，利用铁生锈吸收氧气和水蒸气制成铁粉双吸剂。2.根据铁生锈的条件，该如何防止铁制品锈蚀呢？答案：防锈的原理是破坏生锈条件，使铁与氧气或水隔绝。具体方法有：①保持铁制品表面干燥和洁净；②在铁制品表面涂一层保护膜，如涂油、喷油漆、电镀、烤蓝、搪瓷等；③制成合金，提高抗腐蚀能力。二、保护金属资源问题思考1.金属矿物的储量有限，而且不能再生，怎样保护金属资源呢？答案：可以通过以下方法保护金属资源：①防止金属锈蚀；②回收利用废旧金属；③有计划、合理地开采矿物；④积极寻找金属的代用品。2.废旧金属回收利用有什么意义呢？答案：废旧金属回收利用不仅可以节约金属资源，还能减少对环境的污染，同时降低生产成本。1．下列关于资源、能源的叙述错误的是A．空气是人类生产活动的重要资源B．燃料充分燃烧，对于节约能源非常重要C．因为海水淡化已经广泛使用，所以不用担心淡水资源短缺D．稀土是储量较少的一类金属的统称【答案】C【解析】A、空气中的各种成分都有广泛的用途，所以空气是宝贵的自然资源。此选项正确。B、燃料充分燃烧能释放出更多的热量，可以起到节约能源，减少浪费的作用。此选项正确。C、目前海水淡化成本高且技术难度大，淡水资源短缺问题仍然存在。此选项错误。D、稀土元素是储量较少的一类金属元素的统称。此选项正确。故选C。2．生活中的下列做法正确的是A．家庭电路中，用导电性最好的银取代铜制作导线B．自行车链条涂油防锈C．经常用钢刷擦洗铝制品的表面，使其变得光亮如初D．燃气灶的火焰出现橙色或黄色时，调大炉具的进气口【答案】B【解析】A、银的导电性比铜好，但是银的价格昂贵，且在实际应用中，铜导线已能满足家庭电路的导电需求，同时成本低、易于加工。用银取代铜不经济，也不实用，不符合题意；B、铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，防止铁生锈，可以隔绝氧气和水，故可给自行车链条涂油防锈，符合题意；C、铝制品表面有一层致密的氧化铝薄膜，可阻止铝进一步被氧化，经常用钢刷擦洗铝制品的表面，会破坏这一层氧化膜，缩短铝制品的使用寿命，不符合题意；D、燃气灶的火焰出现橙色或黄色时，说明氧气不足，燃气不完全燃烧，应调大炉具的进风口，提供充足的氧气，不符合题意。故选B。3．生活中处处存在化学，下面是谷翰然同学暑假一天中的生活经历及其相关解释，其中错误的是A．早上给自行车链条涂润滑油，防锈，减小摩擦，开启风一样自由的一天B．上午准时写物理作业，用到了铝合金的直尺，质地轻不易腐蚀C．午睡后将厕所清洁剂(含有盐酸)倒入铸铁的下水管道，帮妈妈打扫卫生D．晚饭后将洗净的铁锅擦干，防止铁锅生锈【答案】C【解析】A.铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果，涂润滑油可隔绝链条与水和氧气，防止链条生锈，同时减少摩擦，此选项正确；B.常温下，铝能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，覆盖在铝制品表面，从而阻止铝进一步被氧化，且密度小，此选项正确；C.厕所清洁剂含盐酸，会与铸铁（含Fe）反应，腐蚀铸铁下水管道，同时污染地下水，此选项错误；D.铁生锈是铁与水和氧气共同作用的结果，擦干铁锅可隔绝水，防止生锈，此选项正确。故选C。4．某实验小组为探究铁生锈的条件，设计了如下实验。以下分析正确的是A．一周后观察到的现象是b中铁钉生锈 B．b试管中放CaCl2的目的是干燥空气C．一周后玻璃管中的现象是红墨水液面左低右高 D．该实验可以得到铁生锈需要水和氧气的结论【答案】B【解析】A、b中铁钉只与空气接触，不生锈，a中铁钉与空气和水接触，会生锈，不符合题意；B、b试管中放氯化钙的目的是吸收水分，干燥空气，符合题意；C、b中铁钉只与空气接触，不生锈，a中铁钉与空气和水接触，会生锈，铁钉生锈消耗氧气，会导致装置内气体减少，压强减小，故一周后玻璃管中的现象是红墨水液面左高右低，不符合题意；D、该实验中，b中铁钉只与空气接触，不生锈，a中铁钉与空气和水接触，生锈，说明铁生锈需要与水接触，不符合题意。故选B。5．用思维导图对常温或点燃条件下能与物质发生反应的物质进行归纳整理，如图所示，则M可能是A．碳 B．铁 C．金 D．铜【答案】B【解析】A、碳能和氧气反应，但不能和硫酸铜、稀盐酸反应，该选项不符合题意；B、铁在氧气中能燃烧，且在潮湿空气中会生锈，铁能和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，该选项符合题意；C、金在高温条件下也不和氧气反应，且金不和硫酸铜、稀盐酸反应，该选项不符合题意；D、铜能和氧气反应，且在潮湿空气中会生锈，不能和硫酸铜、稀盐酸反应，该选项不符合题意。故选B。钢铁的锈蚀（1）钢铁锈蚀的条件：铁与水和氧气接触。有酸或盐存在时会加速金属锈蚀。钢铁锈蚀发生的是缓慢氧化。铁锈的主要成分为Fe2O3（2）控制变量法探究钢铁锈蚀的条件控制变量法：把多因素问题变成多个单因素，每次只改变一个因素条件铁钉在干燥的空气中铁钉全部在蒸馏水中铁钉与空气和蒸馏水同时接触铁钉与空气和氯化钠溶液同时接触图示①②③④生锈程度不生锈不生锈易生锈最易生锈结论（1）通过①③对比可知，影响铁生锈的因素是水（2）通过②③对比可知，影响铁生锈的因素是空气（或氧气）由此可知，铁生锈的条件是铁与水和空气（或氧气）同时接触（3）通过③④对比可知，盐溶液的存在会加快铁的锈蚀。

植物油的作用是隔绝空气（或氧气）；

将蒸馏水煮沸的目的是除去水中的氧气；

实验开始前，需用砂纸打磨铁钉的表面，其目的是除去铁钉表面的氧化物和污物。

实验中所用的水是经煮沸迅速冷却的蒸馏水，煮沸的目的是除去水中溶解的氧气，迅速冷却的目的是减少或防止空气中的氧气溶于水，从而排除氧气的干扰。二、防止铁生锈（1）原理：隔绝氧气和水蒸气。（2）具体措施：①保持铁制品表面洁净、干燥；②表面覆盖一层保护膜：如喷漆、涂油、烧制搪瓷、烤蓝、镀耐腐蚀的金属如铬等；③改变内部结构，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢。三、保护金属资源（1）保护金属资源的原因：矿物的储量有限，且不能再生。（2）保护金属资源的途径：①防止金属的腐蚀；②回收利用废旧金属；③有计划、合理地开采金属矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿；④寻找金属的代用品。（3）金属回收利用的意义：节约金属资源和能源，减少对环境的污染。考点1钢铁的锈蚀1．某同学绘制了含铁元素的部分物质转化关系图。下列相应的叙述正确的是A．反应①可以通过铁与空气中的氧气反应来实现，其原理为B．反应②的原理可以用表示，它属于置换反应C．反应③的条件是铁在潮湿的空气中，海水中会加快铁的锈蚀，此过程会放出热量D．反应④可以通过铁与稀硫酸或硫酸盐反应来实现，铁在这类反应中会生成铁离子【答案】C【解析】A、铁丝在氧气中能剧烈燃烧生成四氧化三铁（方程式书写错误），在空气中不能燃烧，故说法错误；B、置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，转化②可通过Fe3O4与CO发生反应，是两种化合物的反应，故反应不属于置换反应，故说法错误；C、铁制品锈蚀是铁在潮湿空气中缓慢氧化的过程，海水中含有盐类，可以加快铁的锈蚀，此过程会放出热量，故说法正确；D、铁与稀硫酸或硫酸盐反应生成亚铁盐，铁在这类反应中会生成亚铁离子，故说法错误。故选C。2．对下列事实的相关解释正确的是选项事实解释A夏季铁轨间的缝隙变小原子间隔在夏季变小B真金不怕火炼金的熔点高C铁容易全部锈蚀铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气和水反应D合金属于混合物合金中含有不同分子【答案】C【解析】A、夏季铁轨间的缝隙变小，是因为原子间隔在夏季受热变大，而不是变小，该选项错误。B、“真金不怕火炼”，是因为金的化学性质稳定，在高温下也不易与其他物质反应，而不是因为金的熔点高，该选项错误。C、铁容易全部锈蚀，是因为铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气和水反应，该选项正确。D、合金是金属和金属或非金属熔合在一起形成的具有金属特性的物质，含有多种物质，因此属于混合物，不是因为合金中含有不同分子，例如铜锌合金只含铜原子、锌原子，该选项错误。故选C。3．铁是应用较广泛的金属。下列铁制品最容易生锈的是A．喷漆的栏杆 B．涂油的链条 C．未擦干的铁锅 D．不锈钢保温杯【答案】C【解析】铁生锈是铁与氧气、水发生化学反应的过程，生锈的条件是：铁、氧气和水同时存在。防止生锈的方法包括隔绝空气或水分（如涂漆、涂油）或使用抗腐蚀材料（如不锈钢）。A、喷漆是在铁表面形成了一层致密的保护层，隔绝了氧气和水，阻止了铁的生锈，所以此选项不符合题意；B、涂油是在铁表面形成油膜，隔绝了氧气和水，有效的防止铁生锈，因此不易生锈，所以此选项不符合题意；C、锅未擦干，表面残留水分，提供了生锈所需的水，同时暴露在空气中，有充足的氧气，完全满足生锈条件，因此最容易生锈，所以此选项符合题意；D、不锈钢是铁合金（含铬、镍等），表面形成致密的氧化铬保护层，隔绝氧气和水，具有抗腐蚀性。因此不易生锈，所以此选项不符合题意。故选C。4．周杰伦的一首歌曲《青花瓷》中唱道：“帘外芭蕉惹骤雨，门环惹铜绿”，其中的“铜绿”即是铜锈，它的主要成分是碱式碳酸铜。铜在潮湿的空气中生成碱式碳酸铜的化学反应为Cu+O2+CO2+H2O→Cu2(OH)2CO3。下列说法中正确的是A．铜绿是纯净物B．将铜放置在潮湿环境中，可以防止铜生锈C．加热铜绿时，黑色粉末变成绿色D．铜生成碱式碳酸铜的化学反应是化合反应【答案】D【解析】A、铜绿的主要成分是碱式碳酸铜，还可能含有其他杂质，属于混合物，不是纯净物，不符合题意；B、根据“”可知，潮湿环境中水分含量多，铜更加容易生锈,不符合题意；C、加热铜绿时，绿色粉末变成黑色，不符合题意；D、根据“”可知，铜生成碱式碳酸铜的化学反应是由多种物质生成一种物质，符合化合反应的特征，是化合反应，符合题意；故选D。5．铁是人类应用早、用量大的金属。下列有关铁及其化合物的说法正确的是A．Fe粉可做保存食品的脱氧剂B．丹霞地貌岩层因含Fe3O4而呈红色C．Fe与CuCl2溶液反应生成FeCl3和CuD．工业炼铁的主要反应是C与Fe2O3的反应【答案】A【解析】A、铁能与空气中的氧气和水反应而锈蚀，则Fe粉可做保存食品的脱氧剂，说法正确，符合题意；B、丹霞地貌岩层因含而呈红色，说法错误，不符合题意；C、铁与氯化铜反应生成铜和氯化亚铁，而不是氯化铁，说法错误，不符合题意；D、工业炼铁的主要反应是一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，说法错误，不符合题意。故选：A。6．取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按如图装置进行试验，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，记录试验数据如表，下列说法错误的是温度/℃10203040506070铁钉质量/g0.020.040.080.160.180.180.18A．实验是探究铁钉的质量对铁钉腐蚀快慢的影响B．温度越高，铁腐蚀越快C．50℃以后，试管中的氧气可能耗尽，铁钉的腐蚀停止D．每次试验开始时水的质量保持一致【答案】A【解析】A、该实验探究的是温度对铁钉腐蚀快慢的影响，而不是铁钉的质量对铁钉腐蚀快慢的影响，故选项说法错误；B、从表格数据可以看出，在一定温度范围内，温度越高，铁钉增加的质量越大，说明铁钉腐蚀越快，故选项说法正确；C、在50℃以后，铁钉增加的质量不再增加，可能是因为试管中的氧气耗尽，导致铁钉的腐蚀停止，说明铁钉腐蚀越快，故选项说法正确；

D、每次试验开始时水的质量保持一致，这是为了控制变量，确保实验结果是由温度这一因素引起的，故选项说法正确；故选：A。7．某同学绘制了含铜元素的部分物质转化关系图(图中“→”表示一种物质可以转化为另一种物质，部分反应物、生成物及反应条件已略去)。下列说法中，不正确的是A．在空气中加热铜能实现转化①B．转化②可通过CuO与CO在加热下反应实现C．通过Cu与AgNO3溶液反应可实现转化④D．氧气和水同时存在是实现转化③的主要条件【答案】D【解析】A、铜与氧气反应可生成氧化铜，在空气中加热铜能实现转化①，不符合题意。B、CO具有还原性，与氧化铜反应可生成铜和二氧化碳，转化②可通过CuO与CO在加热下反应实现，不符合题意。C、Cu与AgNO3反应生成硝酸铜和银，通过Cu与AgNO3溶液反应可实现转化④，不符合题意。D、铜生锈是铜、氧气、二氧化碳、水的共同作用，铜、氧气、二氧化碳和水同时存在是实现转化③的主要条件，符合题意。故选D。8．“暖宝宝贴”(主要成分为铁粉)发热的原理是铁粉和氧气、水发生反应放热。用“暖宝宝贴”测定空气中氧气的含量，广口瓶容积为270mL，实验装置如图所示。实验后量筒中水的体积为55mL，实验前量筒中水的体积为100mL，参与反应的水的体积忽略不计。（1）铁的锈蚀属于变化(填“物理”或“化学”)。（2）下列实验操作会导致测得的氧气含量偏低的是___________(填序号)。A．铁粉不足B．未等温度恢复至室温后就打开弹簧夹C．装置漏气D．实验前弹簧夹未夹紧（3）本次实验测得空气中氧气的体积分数为(计算过程省略)。（4）与红磷燃烧法相比，此实验测空气中氧气含量的优点有、。【答案】（1）化学（2）ABC（3）18%（4）对环境更友好在密闭环境下进行，误差相对较小【解析】（1）铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生反应，生成了新物质铁锈（主要成分是Fe2O3），有新物质生成的变化属于化学变化。

（2）A、铁粉不足，不能将广口瓶内的氧气完全消耗，会使测得的氧气体积分数偏低。B、未等温度恢复至室温就打开弹簧夹：此时广口瓶内温度较高，气体受热膨胀，压强较大，进入广口瓶的水的体积偏小，测得的氧气体积分数偏低。C、装置漏气，在反应过程中会有空气进入广口瓶，或广口瓶内的气体会泄漏出去，导致测得的氧气体积分数偏低。D、实验时，由于铁粉生锈放热，广口瓶内压强增大，气体会从导管逸出，这样会使进入广口瓶的水的体积偏大，测得的氧气体积分数偏高，不符合要求。

所以会导致测得的氧气体积分数偏低的是ABC。（3）广口瓶容积为270mL，其中水的体积为20mL，则广口瓶内空气的体积为270mL-20mL=250mL。实验前量筒中水的体积为100mL，实验后量筒中水的体积为55mL，则进入广口瓶中的水的体积为100mL-55mL=45mL，这部分水的体积就是广口瓶内空气中氧气的体积。可得空气中氧气的体积分数为18%。

（4）“暖宝宝”（主要成分是铁粉）生锈消耗氧气，反应相对温和，不会像红磷燃烧那样产生大量白烟，对环境更友好。该实验装置在密闭环境下进行，误差相对较小，能更准确地测定空气中氧气的含量。9．124中学学习小组同学探究铁钉锈蚀的条件时做了如图所示的实验。（1）一段时间后，实验①中铁钉锈蚀最严重的部位是（填“a”“b”或“c”）。（2）通过①②试管比较能证明铁钉锈蚀与有关。（3）实验得出生活中的铁制品生锈实际上是与。（4）实验乙取生锈后的铁钉10g（含有杂质、Fe2O3、铁。杂质不与酸反应，也不溶于水，Fe2O3与硫酸反应的方程式Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O），加入100g稀硫酸中充分反应后得到固液混合物109.8g，过滤，称量滤液质量为109g。①写出铁与硫酸反应的化学方程式。②求产生氢气的质量。③求反应Fe2O3的质量g。【答案】（1）b（2）水（3）空气中的氧气、水发生化学反应（4）0.2g3.6【解析】（1）铁钉锈蚀是铁与氧气、水共同作用的结果。实验①中，b部位同时与氧气和水充分接触，因此锈蚀最严重，答案为b。（2）实验①中有水和氧气，实验②中只有氧气（无水）。通过对比，能证明铁钉锈蚀与水有关。（3）生活中的铁制品生锈实际上是铁与氧气、水共同作用的结果。（4）①铁与硫酸反应生成氢气和硫酸亚铁，化学方程式：。②根据质量守恒定律，反应前后总质量差即为氢气质量。反应前总质量：10g+100g=110g，反应后固液混合物质量为109.8g，因此氢气质量为110g-109.8g=0.2g。③设与硫酸反应的铁的质量为x，根据化学方程式，，。滤液质量为109g，说明反应后溶液质量增加了109g-100g=9g。实际溶液质量增加9g，其中铁与硫酸反应使溶液质量增加5.6g-0.2g=5.4g，因此Fe2O3反应使溶液质量增加9g-5.4g=3.6g。根据，溶液质量增加量为反应氧化铁的质量即3.6g。考点2防止铁生锈10．丰富多彩的研学活动促进学生全面发展。下列研学活动所涉及的化学知识错误的是选项研学活动化学知识A向景观鱼池内通入空气氧气不易溶于水B制作铁画时在其表面刷漆隔绝氧气和水防止生锈C用炭化的竹子制作漂流时的竹筏碳的化学性质稳定D野炊结束后，用沙土把火盖灭隔绝氧气可以灭火【答案】C【解析】A、氧气不易溶于水，水中溶解的氧气较少，向景观鱼池内通入空气，可以增加水中的氧气含量，化学知识正确。B、制作铁画时在其表面刷漆，能隔绝氧气和水，防止铁生锈，化学知识正确。C、用炭化的竹子制作漂流时的竹筏，主要是因为碳的密度比水小，而不是化学性质稳定，化学知识错误。D、野炊结束后，用沙土把火盖灭，是利用隔绝氧气的灭火原理，化学知识正确。故选C。11．下列做法正确的是A．用黄铜形状记忆合金制成人造卫星天线B．为了刷洗的更干净可以用钢刷擦洗铝制品C．钢铁表面采用涂油、喷漆、镀铬等方法都能防止金属生锈D．金属资源中只有金、银以单质形式存在【答案】C【解析】A、黄铜是铜和锌的合金，常用于制造装饰品或乐器，但它没有形状记忆特性。形状记忆合金（如镍钛合金）才具有“记忆”形状的能力，可用于人造卫星天线。黄铜不具备此性质，选项错误；B、铝制品表面有一层致密的氧化铝保护膜，能防止内部铝进一步腐蚀。使用钢刷（硬质刷）擦洗会破坏这层保护膜，暴露新的铝表面，导致铝更容易与氧气和水反应而腐蚀，反而缩短铝制品寿命。正确清洗铝制品应使用软布或中性清洁剂。选项错误；C、钢铁生锈是铁与氧气、水发生化学反应生成铁锈。涂油能形成油膜、喷漆能形成物理涂层、镀铬能形成致密保护层，这些方法都通过隔绝氧气和水来防止生锈，选项正确；D、在自然界中，大多数金属以化合物形式存在（如铁矿石中的、铝土矿中的）。金和银因化学性质不活泼（金属活动性顺序中排在最后），常以单质（游离态）存在，但并非只有金和银；铂（白金）等不活泼金属也以单质形式存在。选项错误；故选C。12．下列做法错误的是A．汽油可以去除衣服上的油污B．自行车链条涂油防锈C．被雨淋过的自行车先用带油的布擦，再用干抹布擦D．图书馆灭火，可用二氧化碳灭火器【答案】C【解析】A、汽油能溶解油污，则能去除衣服上的油污，该选项做法正确；B、铁生锈是铁与氧气、水共同作用产生的，涂油能隔绝氧气和水，则能防锈，该选项做法正确；C、先用带油的布擦拭，油与水不互溶，无法有效覆盖金属表面，反而可能形成油水混合物，导致水分残留，加速生锈，该选项做法错误；D、图书馆内有大量书籍、纸张等易燃物，二氧化碳灭火器通过隔绝氧气和降温来灭火，且不导电、不留残留物，不会损坏书籍或档案，该选项做法正确。故选C。13．路边垃圾桶的铝制外壳可保持它原本的银白色，而固定垃圾桶的铁制螺丝却锈迹斑斑，下列说法正确的是A．所有金属都呈银白色 B．铁的金属活动性比铝强C．铝制外壳不与空气成分反应 D．给铁制螺丝涂油能防止生锈【答案】D【解析】A、并非所有金属都是银白色，例如铜呈紫红色，不符合题意。B、根据金属活动性顺序可知，铝位于铁之前，说明铝的金属活动性比铁强，不符合题意。C、铝制外壳能与空气中的氧气反应，生成一层致密的氧化铝保护膜，这层膜阻止了内部铝进一步被腐蚀，不符合题意。D、铁生锈是铁与空气中的氧气和水蒸气发生化学反应的结果，给铁制螺丝涂油可以隔绝铁与空气、水分的接触，从而防止生锈，符合题意。故选D。14．推理是提升化学核心素养的重要方法，下列推理正确的是A．单质是只含一种元素的纯净物，所以由一种元素组成的纯净物一定是单质B．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，则铁在空气中燃烧也发出耀眼的白光C．活泼金属与稀酸反应有气体产生，则与稀酸反应产生气体的物质一定是活泼金属D．铝表面的氧化铝薄膜能起到保护作用，则铁表面的铁锈也能起到保护作用【答案】A【解析】A、单质是由同种元素组成的纯净物（纯净物指只含一种物质，单质是纯净物的一种）。推理中，“单质是只含一种元素的纯净物”是定义，反过来“由一种元素组成的纯净物一定是单质”也成立，符合定义。故A选项正确；B、镁在空气中燃烧发出耀眼白光。但铁在空气中不能燃烧。故B选项错误；C、活泼金属（如锌、镁）与稀酸反应产生氢气。但“与稀酸反应产生气体的物质”不一定是活泼金属，例如碳酸钙（大理石）与稀酸反应产生。故C选项错误；D、铝表面氧化铝（）薄膜致密、坚硬，能隔绝氧气和水，保护内部铝不被腐蚀。但铁锈疏松多孔，不能隔绝空气和水，反而加速内部铁腐蚀。故D选项错误。故答案选A。15．某学习小组用相同的光亮铁钉探究铁生锈与哪些因素有关，设计的实验如图所示：一周后观察，试管①和③中的铁钉无明显变化，试管②中的铁钉明显生锈。（1）探究发现铁生锈的主要条件是铁与和直接接触。②中铁钉的A、B、C三处中处锈蚀最严重。（2）试管①中加入的蒸馏水要事先煮沸，其目的是。蒸馏水的上面加入一层植物油的作用是。（3）沙漠地区的铁制品锈蚀较慢的原因是。【答案】（1）空气水B（2）除去水中的氧气隔绝氧气（3）空气干燥【解析】（1）铁生锈的主要条件是铁与空气和水接触；对比试管①(只有水，无空气)、③(只有空气，无水)和②(有水和空气)，发现①和③中铁钉无明显变化，②中铁钉明显生锈，说明铁生锈的主要条件是铁与空气和水直接接触，在试管②中铁钉的A、B、C三处中，B处同时与水和空气接触最充分，所以锈蚀最严重。（2）蒸馏水事先煮沸是为了除去水中溶解的氧气，因为氧气会影响实验结果；A中蒸馏水上面加入一层植物油是为了隔绝空气，防止空气中的氧气进入水中与铁接触。（3）沙漠地区空气干燥，缺少铁生锈所需的水这一条件，所以铁制品锈蚀较慢。16．请结合下图所示实验回答问题：（1）仪器的名称是。电解水的过程中，发生改变的微粒是写名称。（2）写出一个用装置制取气体的化学方程式。当气体收集满后，从水槽中取出集气瓶的正确操作顺序是填序号。①将导气管移出集气瓶口②将集气瓶和玻璃片一起移出水面③在水面下用玻璃片盖住集气瓶口④将集气瓶正放在桌面上（3）C中发生反应的化学方程式为；中最容易生锈的是填序号，铁制品生锈的条件是。（4）C、两个实验共同采用的一种实验方法是。【答案】（1）试管水分子（2）23①③②④（3）①铁与氧气和水接触（4）对比实验【解析】（1）是试管，电解水时，水分子被破坏，变成氢原子和氧原子，原子再重新组合成新的分子，所以在电解水的过程中发生改变的微粒是水分子。（2）装置是固体加热制取气体的装置，是实验室加热氯酸钾和二氧化锰混合物，化学方程式为3，取出集气瓶的顺序应该先移出导管，再用玻璃片盖住集气瓶口，将集气瓶和玻璃片一起移出水面，再把集气瓶正放在桌面上。（3）是探究燃烧条件的实验，发生燃烧反应的是白磷，化学方程式为，钢铁生锈的条件是与氧气和水同时接触。②中没有和氧气接触，③中密封，没有和水接触，只有①中的铁钉同时与氧气和水接触，最容易生锈。（4）和两个实验都是通过对比实验的方法进行探究的。17．国家非物质文化遗产“章丘铁锅”表面光滑如镜，炒菜不粘锅。制作时经过了冷锻、热锻等十二道工序，上万次捶打。兴趣小组以“章丘铁锅”为主题进行项目式学习。任务一：认识铁料的来源（1）自然界中的铁因为化学性质比较活泼，大多以（填物质类别）形式存在。炼铁。工业炼铁常用热还原法。任务二：认识铁锅的制作（2）裁料。在钢板上划线，沿线切出锅坯。传统工艺常用一种蓝色溶液划线，划线处会出现红色物质，该蓝色溶液可能是（写一种物质的化学式）溶液。（3）锻打。铁锅胚锻打成型，是因为铁具有（填一种物理性质）。（4）淬火。将锻打好的铁锅加热，然后伸入冷水中，铁在高温下与水蒸气反应生成一层致密的四氧化三铁，铁锅的硬度和耐磨性会显著增强，另外还生成一种气体单质。该反应的化学方程式是。（5）防锈。在制好的铁锅表面涂一层油防止锈蚀，其原理是。【答案】（1）化合物（2）CuSO4（3）延展性（4）（5）隔绝氧气和水【解析】（1）自然界中的铁因为化学性质比较活泼，容易与水、氧气等反应，所以大多以化合物形式存在。（2）传统工艺常用一种蓝色溶液划线，划线处会出现红色物质，该蓝色溶液为含铜离子的溶液，红色物质为铁从铜离子的溶液中置换生成的铜，则蓝色溶液可能是CuSO4溶液。（3）铁锅胚锻打成型，是因为铁具有延展性。（4）由题中信息可知，铁在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁，另外还生成一种气体单质，化学反应前后元素种类不变，则气体单质为氢气，该反应方程式为。（5）铁生锈是铁与氧气和水共同作用，在制好的铁锅表面涂一层油防止锈蚀，原理是隔绝氧气和水。18．国家非物质文化遗产“吉林铁锅”表面光滑如镜，炒菜不粘锅。制作时经过了冷锻、热锻等十二道工序，上万次捶打。兴趣小组以“吉林铁锅”为主题进行项目式学习。任务一：认识铁料的来源（1）自然界中的铁。因为铁的化学性质，所以铁以化合物的形式存在在自然界中。任务二：认识铁锅的制作（2）裁料。在钢板上划线，沿线切出锅胚。传统工艺常用一种蓝色溶液划线，划线处会出现红色物质，该蓝色溶液可能是(写一种物质)溶液。（3）锻打。铁锅胚锻打成型，是利用铁具有的是。（4）淬火。将锻打好的铁锅加热，然后伸入到冷水中，铁在高温下与水蒸气反应生成一层致密的四氧化三铁，铁锅的硬度和耐磨性会显著增强，另外还生成一种气体单质。该反应的化学方程式是。（5）防锈。在制好的铁锅表面涂一层油防止锈蚀，其原理是。【答案】（1）比较活泼（2）硫酸铜（3）延展性（4）（5）隔绝水、氧气【解析】（1）铁的化学性质比较活泼，所以铁以化合物的形式存在于自然界中。（2）钢为铁的合金，在钢板上划线，沿线切出锅胚。传统工艺常用一种蓝色溶液划线，划线处会出现红色物质，则该蓝色溶液中含有铜离子，可以是氯化铜或硫酸铜等溶液。（3）铁锅胚锻打成型，是利用铁具有良好的延展性。（4）由题中信息可知，铁在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁，另外还生成一种气体单质，由反应前后元素种类不变可知，该气体单质为氢气，则该反应方程式为。（5）铁生锈是铁与氧气和水共同作用，在制好的铁锅表面涂一层油可使铁与水、氧气隔绝，从而防止锈蚀，考点3保护金属资源19．下列关于资源、能源的叙述错误的是A．稀土是储量较少的一类金属矿物的统称，对人类来说没有什么用途B．废旧金属的回收利用，可节约金属资源，减少对环境的污染C．目前已经广泛用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车零部件等D．从汽车用过的铅酸蓄电池中回收铅【答案】A【解析】A、稀土是储量较少的一类金属矿物的统称，在新能源、新材料、航空航天、电子信息等领域应用广泛，该叙述错误。B、废旧金属回收利用，既能节约金属资源，又能减少对环境的污染，该叙述正确。C、为了保护金属资源，目前已经广泛用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车零部件等，该叙述正确。D、从汽车用过的铅酸蓄电池中回收铅，有利于资源的再利用，该叙述正确。故选A。20．下列有关金属资源的利用和保护的说法不正确的是A．徐光宪院士和他的团队研发了稀土分离技术，稀土元素是储量较少的一类金属元素的统称B．金属矿物的储量有限，可以再生C．大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在，我国矿物储量也很丰富D．从废旧锂离子电池中回收锂、钴、镍等，对保护环境和实现金属资源循环利用有重要意义【答案】B【解析】A、稀土元素是17种金属元素的统称，在地壳中储量较少且分布不均。徐光宪院士是中国著名化学家，他开发的稀土分离技术是真实历史事件，该选项说法正确。B、金属矿物（如铁矿石、铜矿石）是有限的自然资源，形成需要数百万年，属于不可再生资源，选项中说“可以再生”是错误的。C、大多数金属（如铁、铝、铜）在自然界中以化合物形式存在，即金属矿物（如赤铁矿、铝土矿）。中国是矿产资源大国，多种矿物（如稀土、钨）储量丰富，该选项说法正确。D、回收废旧电池中的金属可减少环境污染（如重金属污染），并减少对新矿的开采，实现资源循环利用，该选项说法正确。故选：B。21．下列关于金属资源的利用与保护的说法正确的是A．大力开采稀有金属矿物，以保障金属材料的供应B．为节约金属资源可采用塑料管道代替部分钢制管道C．金属制品一旦被氧化即不再具有回收的价值D．废旧电池进行深埋处理，避免重金属污染【答案】B【解析】A、大力开采稀有金属矿物，以保障金属材料的供应，不利于金属资源的保护，A错误；B、采用塑料管道代替钢制管道可以节约金属资源，B正确；C、金属制品被氧化后金属元素还在，可以回收再冶炼金属，具有回收价值，C错误；D、废旧电池进行深埋处理，会造成环境污染，D错误。故选B。22．推动绿色发展，促进人与自然和谐共生。下列措施与此理念不相符的是A．农业上杜绝施用农药，防止污染自然环境B．减少使用一次性木筷，倡导低碳生活C．生活污水集中处理、排放，防治水污染D．废旧金属回收利用，保护金属资源【答案】A【解析】A、农药用于防治病虫害，但过量使用会污染土壤和水源，破坏生态平衡。绿色发展理念提倡合理减少农药使用（如使用生物农药或综合防治），而非“杜绝”。因为完全不用农药可能导致病虫害泛滥，影响粮食产量，反而加剧环境压力（如开垦更多土地），故不符合绿色发展理念。符合题意；B、一次性木筷消耗森林资源，增加碳排放（生产过程中需能源）。减少使用可节约木材、减少垃圾，降低碳足迹，符合绿色发展和低碳生活理念（资源节约和减少污染）。不符合题意；C、生活污水含有机物和有害物质，直接排放会污染水体（如河流、湖泊），集中处理（如沉淀、过滤、消毒）可去除污染物，防治水污染，保护水资源，符合绿色发展理念。不符合题意；D、回收利用可减少新矿开采，节约资源，降低污染，符合资源循环利用和绿色发展理念。不符合题意；23．化学与人类的生产生活息息相关，下列说法错误的是A．为了减少环境污染，禁止开采和使用煤等燃料B．人被蚊虫叮咬后，可以涂含有弱碱性物质的溶液，减轻痛痒C．点燃氢气、一氧化碳前都应检验纯度D．保护金属资源的有效途径之一是防止金属腐蚀【答案】A【解析】A、煤是重要的化石燃料，虽然燃烧会产生污染，但目前完全禁止开采和使用不现实。应该通过改进燃烧技术、对燃烧产物进行处理等方式减少污染，而不是禁止使用，故选项说法错误；B、人被蚊虫叮咬后，蚊虫会分泌出酸性物质，涂含有弱碱性物质的溶液，能发生酸碱中和反应，从而减轻痛痒，故选项说法正确；C、氢气、一氧化碳都是可燃性气体，与空气混合达到一定浓度时，遇明火会发生爆炸。所以点燃前都应检验纯度，故选项说法正确；D、金属腐蚀会使金属资源损耗，防止金属腐蚀能够延长金属制品的使用寿命，是保护金属资源的有效途径之一，故选项说法正确；故选：A。24．化学是造福人类的科学。某班学生以“人类的生活离不开化学”为主题开展如下研究活动，请共同参与。【项目一：厨房中的化学】（1）白酒和白醋外观上很相似，请你指出一种能区分出二者的简单方法。【项目二：环境中的化学】（2）“绿水青山就是金山银山”。下列做法不符合这一理念的是___________(填写字母，下同)。A．积极参与植树造林 B．露天焚烧垃圾C．开发利用清洁能源 D．深埋处理废旧电池（3）要提高全民的环境意识，保护我们的空气。下列属于空气污染物的是___________。A． B． C． D．PM2.5 E． F．【项目三：食品包装中的化学】（4）为防止食品变质常采用真空包装，目的是隔绝。（5）食品包装中充入氮气防腐，理由是氮气。【项目四：医疗中的化学】医院给病人输氧时用到类似如图所示的装置。（6）该装置的端导管口(填“a”或“b”)连接供给氧气的钢瓶。（7）工业上通常采用分离液态空气法制取氧气，利用了物质的不同。【项目五：航空航天中的化学】空气和水对航天员的生存非常重要。科学家在宇宙深处发现了离子和分子。请回答：（8）1个离子中含有个电子。(9)分子与分子具有不同性质的主要原因是。【项目六：探究中的化学】Ⅰ．探究物质的性质(10)如图所示是探究氧气化学性质的实验，请回答：实验一：图①木炭烧至红热后，将夹持木炭的由上至下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中。图③实验的目的是。实验二：做图⑤实验时，若为了减少的生成，使正在燃烧的火焰快速熄灭，可采用的简单方法是。(11)某化学兴趣小组借助氧气传感器探究微观粒子的运动，数据处理软件可实时绘出氧气体积分数随时间变化曲线。收集一塑料瓶氧气进行以下三步实验：①敞口放置

②双手贴在塑料瓶的外壁上

③将塑料瓶的瓶口朝下，三步实验中测得氧气的体积分数随时间变化的曲线依次为图中的MN段、NP段和PQ段①PQ段能够说明氧气的一点物理性质是；②MN段和NP段相比较，说明；③随着实验的进行，传感器测出氧气的体积分数约为时几乎不再变化。Ⅱ