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9.3金属材料的锈蚀与防护
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题
1．下列关于资源的叙述错误的是(　　)
A．地球上的金属资源广泛地存在地壳和浩瀚的海洋中
B．目前世界上已有60%以上的铁，和80%以上的金得到了回收利用
C．目前人们已制得纯金属90余种，其中铁器在春秋战国时期就在我国开始生产和使用
D．我国稀土含量居世界第一，但我国生产的主要是低端稀土产品
2．普通自行车主要是钢铁结构。下列防锈方法不属于隔绝空气或隔绝水等原理的是
A．车架喷油漆 B．车把镀金属铬 C．链条涂机油 D．轮圈用铝合金
3．下列做法，能防止菜刀生锈的是
①在菜刀表面镀锌；
②喷刷银粉漆；
③切完菜后，尽快将菜刀洗净擦干；
④菜刀用完后，至于干燥的环境中；
⑤经常用醋浸泡菜刀；
⑥在菜刀表面涂上一层油。
A．①②③④ B．①②③④⑤⑥ C．③④ D．③④⑤⑥
4．“宏观辨识与微观探析”是化学学科的核心素养之一，对下列事实或做法的解释正确的是
A．氧气能被液化贮存于钢瓶﹣﹣分子间有间隔且间隔能改变
B．众人拾柴火焰高﹣一可燃物越多，着火点越低，越易燃烧
C．用明矾净水﹣﹣明矾可降低水中钙、镁离子的含量
D．铁质水龙头表面镀铬可防锈﹣﹣改变了金属的内部结构
5．根据下列实验方案进行实验，能达到相应实验目的的是
序号 A B C D
实验方案
实验目的 探究水是铁生锈的必要条件之一 用NaHCO3溶于水验证质量守恒定律 探究甲烷中是否含碳元素 测定空气中氧气的含量
A．A B．B C．C D．D
6．如图是以铁为中心的物质转化关系图，红棕色固体为，图中“→”表示某种物质经一步反应可转化成另一种物质，“—”表示两种物质能发生化学反应。下列说法不正确的是
A．通过反应①可以得到浅绿色溶液
B．转化②只能通过与CO反应实现
C．能实现转化③的金属，也能与稀硫酸反应
D．反应④可以通过Fe与稀盐酸反应实现
7．下列实验设计不能达到实验目的的是
选项 A B C D
实验设计
实验目的 验证硝酸铵溶于水吸热 鉴别硬水和软水 探究铁生锈的条件 比较Fe和Zn的金属活动性强弱
A．A B．B C．C D．D
8．如图为探究铁锈蚀条件的实验，下列相关说法错误的是
A．只有实验a才能看到铁丝生锈
B．对比实验a、b可以说明铁丝锈蚀与氮气无关
C．实验c若将植物油换成食盐水产生的现象不变
D．时间足够长，实验a可以看到水进入试管容积的约1/5处
二、实验题
9．铁制品经常有锈蚀现象，于是某兴趣小组围绕“锈”进行一系列研究。
(1)①A中玻璃仪器的名称是 。
②一周后，观察A、B、C中的铁钉，只有A中的铁钉出现了明显锈蚀现象，由此得出铁钉锈蚀需要与 接触的结论。
除锈
(2)取出生锈的铁钉，将其放置在稀盐酸中，一段时间后发现溶液变黄，铁钉表面有少量气泡产生。产生气泡的原因是 （用化学方程式表示）。稀盐酸可用于除锈，但铁制品不可长时间浸泡其中。
防锈
(3)防止铁制品锈蚀，可以破坏其锈蚀的条件．常用的防锈方法有 （写一种即可）。兴趣小组继续通过文献研究、调研访谈，发现如何防止金属锈蚀已成为科学研究和技术领域中的重要科研课题。
三、科学探究题
10．我国高铁创造的中国速度令世界瞩目，学习小组对高铁建设中的铁制品生锈展开了项目式探究。
【任务一】探究铁生锈的条件
实验1：
(1)小组同学设计如上图的实验1进行实验，一段时间后，当观察到只有 (填字母序号)试管中的铁钉出现了明显生锈现象，可以得出铁生锈的条件是需要氧气和水同时存在。
【任务二】探究铁生锈速率的影响因素
【查阅资料】炭粉可加快铁的生锈，炭粉不与食盐和醋酸反应
实验2：
小组同学设计如上图的实验2进行分组实验，利用氧气传感器监测该过程中氧气浓度的变化判断铁生锈的情况。实验记录如下表：
序号 其他试剂 初始时氧气浓度／％ 时氧气浓度／％
水／ 食盐质量／ 醋酸／滴
① 0 0 0 20.8 20.8
② 1.0 0 0 20.8 15.2
③ 1.0 0 5 20.8 12.7
④ 1.0 1.0 0 20.8 8.0
(2)①中时氧气浓度没有变化的原因是 。
(3)对比②④可以得出的结论是 。
(4)小组同学猜想铁生锈的快慢还可能与氧气的浓度有关，为判断该猜想是否正确，请设计实验进行验证。简述实验步骤，现象和结论。 。
【任务三】探究铁生锈能量的变化
小组同学设计如下图的实验3在室温下进行实验，利用温度传感器监测该过程中温度的变化。检查气密性后，将铁粉，炭粉和食盐加入集气瓶中，时刻加入水。
(5)时刻曲线变化的原因是 。
【拓展交流】
(6)根据铁生锈的原理分析，铁粉在生活中的相关用途有 (任写一点)
四、综合应用题
11．对于金属材料，我们应从多角度了解。
【金属材料】2023年5月，我国自主研制的C919大型客机成功完成首次商业载客飞行。国产大飞机翱翔蓝天，承载着国家意志，民族梦想和人民期盼。
(1)C919的机身采用了第三代铝锂合金，铝锂合金属于 （填“金属材料”成“合成材料”）。
(2)飞机起落架是我国自主研发生产的合金钢。用合金钢制造起落架主要是利用其 （写出一点即可）和耐腐蚀等性能。
【金属的性质】
(3)在常温下，铝制品耐腐蚀的原因为 。
(4)如图所示实验，先向a中加入过量 充分反应后打开弹簧夹K；使a中溶液全部进入b中，铜片表面没有变化，由此可证明铁、铜的金属活动性顺序以及与氢的位置关系为 。
(5)将铝丝浸入硫酸镁和硫酸铜的混合溶液中，过一会儿取出，观察到铝丝表面有固体析出，溶液显蓝色，发生反应的化学方程式为 。
【金属的冶炼】炼铁的主要原料是赤铁矿（主要成分是）、焦炭、空气等，转化过程如图所示：
(6)过程②中，反应的化学方程式为 。
【金属资源的利用和保护】
(7)如下图是铁制品循环利用的示意图，一定发生化学变化的过程是 （填序号）。废旧的铁锅、铁管属于 （填“厨余垃圾”“可回收物”“有害垃圾”或“其他垃圾”）。废旧金属“循环利用”的意义是 。
五、填空与简答
12．金属与我们的生活密切相关。
(1)铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的什么同时发生化学反应的过程。
(2)写出一条防止自行车的链条生锈的方法。
13．《天工开物》中记载“凡铁一炉载土二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭”（“土”为铁矿石），根据以上材料找到古代炼铁的原料和原理？
原料： 原理：
14．总结金属在地壳中的存在形式，并列举常见的金属矿石及其主要成分。
15．化学与生活、生产息息相关，请运用化学知识回答以下问题。
(1)化石燃料包括煤、石油和 。
(2)工业上用赤铁矿炼铁的原理 （用化学方程式表示）。
(3)汽车表面的烤漆，不仅美观还能防锈，其防锈的原理是 。
(4)干冰能用于人工降雨，是因为 。
(5)共享单车（自行车）成为人们的代步工具，这种方式践行了低碳理念。“低碳”就是较低的 排放。
16．金属在生产生活中应用广泛。
(1)写一条生活中常用的金属防锈措施 。
(2)食品包装中常用铁粉作“双吸剂”，“双吸”是指铁粉吸收食品包装中的 (填化学式)，有防止食品变质等作用。
(3)将铁粉和铜粉的混合物放入硝酸银溶液中，反应结束后，对剩余固体成分的判断正确的是_____(填字母)。
A．肯定有银 B．肯定有铜 C．可能有铁 D．可能有铁和银
《9.3金属材料的锈蚀与防护》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B D C A A B C C
1．B
【详解】A、地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，故A说法正确；
B、目前世界上只有50%以上的废钢铁得到回收利用。故B说法错误；
C、目前人们已制得纯金属90余种，早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，故C说法正确；
D、我国稀土含量居世界第一，但我国生产的主要是低端稀土产品，故D说法正确。
故选B。
2．D
【详解】A、车架喷油漆，起到了隔绝空气或水的作用，故选项不符合题意；
B、车把镀金属铬，起到了隔绝空气或水的作用，故选项不符合题意；
C、链条涂机油，起到了隔绝空气或水的作用，故选项不符合题意；
D、轮圈用铝合金，是利用了铝合金具有良好的腐蚀性，不是利用了隔绝空气或隔绝水的原理，选项符合题意；
故选：D。
3．C
【详解】①在菜刀表面镀锌，能阻止菜刀与氧气和水接触，达到防锈的目的，但该方法不符合生活实际；
②喷刷银粉漆，能阻止菜刀与氧气和水接触，达到防锈的目的，但该方法不符合生活实际；
③切完菜后，尽快将菜刀洗净擦干，可以去除菜刀表面的食物残渣和水分，减少菜刀与氧气和水的接触，从而防止生锈；
④菜刀用完后，置于干燥的环境中，可以减少菜刀与水的接触，防止生锈；
⑤经常用醋浸泡菜刀，虽然醋可以去除菜刀表面的一些污渍，但醋中的醋酸会与菜刀反应，加速菜刀的腐蚀，反而更容易生锈；
⑥在菜刀表面涂上一层油，可以形成一层油膜，阻止菜刀与氧气和水直接接触，达到防锈的目的，但该方法不符合生活实际；
综上可知，能防止菜刀生锈的是③④，故选：C。
4．A
【详解】A、氧气能被液化贮存于钢瓶，是因为分子间有间隔，气体受压后，分子间间隔变小，说法正确，符合题意；
B、众人拾柴火焰高，是因为可燃物越多，放出的热量越多，燃烧越旺，说法错误，不符合题意；
C、用明矾净水，是因为明矾能对杂质进行吸附，使杂质沉降，不能降低水中钙、镁离子的含量，说法错误，不符合题意；
D、铁质水龙头表面镀铬可以防止铁与空气和水接触而生锈，并没有改变金属的内部结构，说法错误，不符合题意。
故选：A。
5．A
【详解】A、a管内铁钉与空气和水同时接触，会发生锈蚀，放出热量，b管内铁钉只与干燥空气接触，不会锈蚀，可观察到红墨水L降低R升高，说明水是铁生锈的必要条件之一，符合题意；
B、碳酸氢钠溶于水没有新物质生成，属于物理变化，不能用于验证质量守恒定律，不符合题意；
C、甲烷燃烧生成水，冷而干燥的烧杯出现水雾，说明有水生成，水由氢氧元素组成，反应物氧气也含氧元素，说明甲烷中含有氢元素，无法探究甲烷中是否含有碳元素，不符合题意；
D、木炭在空气中燃烧，消耗氧气，生成二氧化碳气体，装置内压强几乎不变，不能用于测定空气中氧气的含量，不符合题意；
故选A。
6．B
【详解】A、反应①为铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，硫酸亚铁溶液为浅绿色溶液，不符合题意；
B、转化②可以是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，也可以是氢气和氧化铁在加热的条件下反应生成铁和水，符合题意；
C、转化③为氯化亚铁转化为铁，能实现转化③的金属一定比铁活泼，则在金属活动性顺序里，该金属一定排在氢前，则该金属能与稀硫酸反应，不符合题意；
D、铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，故反应④可以通过Fe与稀盐酸反应实现，不符合题意。
故选B。
7．C
【详解】A、硝酸铵溶于水后溶液的温度降低，锥形瓶中的空气遇冷收缩，体积减小，压强减小，在大气压的作用下U形管中液位左侧升高右侧降低，则该实验可以探究硝酸铵溶于水后的热量变化该设计能达到实验目的，不符合题意；
B、向水中加入肥皂水，搅拌，产生泡沫多、浮渣少的是软水，产生泡沫少、浮渣多的是硬水，该设计能鉴别硬水和软水，能达到实验目的，不符合题意；
C、图中实验，第一支试管中的铁钉只能与水充分接触，第二支试管中的铁钉只能与干燥的氧气接触，一段时间后，两支试管中的铁钉均不生锈，不能用于探究铁生锈的条件，该设计不能达到实验目的，符合题意；
D 、把形状、大小相同的铁片和锌片分别放入等浓度、等体积的稀盐酸中，观察产生气泡的快慢，能比较 Fe 和 Zn 的金属活动性强弱，该设计能达到实验目的，不符合题意。
故选C。
8．C
【详解】A、铁生锈实际上是铁与空气中的氧气和水同时作用的结果，所以只有实验a才能看到铁丝生锈，说法正确，不符合题意；
B、a中铁丝同时与空气和水接触，生锈；b中铁丝同时与氮气和水接触，没有生锈，则对比实验a、b可以说明铁丝锈蚀与氮气无关，说法正确，不符合题意；
C、氯化钠能加快铁的锈蚀速率，所以实验c若将植物油换成食盐水会观察到c中的铁丝锈蚀程度比a中要严重，说法错误，符合题意；
D、铁丝生锈要消耗试管内的氧气，由于氧气约占空气总体积的，所以时间足够长的条件下，实验a可以看到水进入试管容积的约处，说法正确，不符合题意。
故选：C。
9．(1) 试管 氧气、水
(2)
(3)刷漆（合理即可）
【详解】（1）①根据图示，A中玻璃仪器是试管。
②A中铁钉与氧气、水同时接触，出现明显锈蚀；B中植物油可以隔绝氧气，所以铁钉只与水接触，不生锈；C中干燥剂可以吸收水分，铁钉只与氧气接触，不生锈。对比A、B可知，铁钉锈蚀需要与氧气接触；对比A、C可知，铁钉锈蚀需要与水接触，综上所述，该实验能得出铁钉锈蚀需要与氧气、水接触的结论。
（2）铁锈的主要成分是氧化铁，将生锈的铁钉放置在稀盐酸中，铁钉表面的氧化铁先与盐酸反应，生成氯化铁、水，导致溶液变黄。待氧化铁反应完，铁钉内部的铁与稀盐酸反应，生成氯化亚铁和氢气，现象是产生气泡，产生气泡的反应的化学方程式为：。
（3）防止铁制品锈蚀，可以隔绝氧气和水，方法有：刷漆、涂油、镀锌、镀铬等。
10．(1)A
(2)铁粉未与水接触，没有生锈，氧气浓度不变
(3)食盐能加快铁的生锈
(4)将大小相同的2根洁净的铁钉分别放入大小相同的试管中，再加入适量且等量的水，最后充入浓度不同的氧气，一段时间后，观察到氧气浓度较高的试管中铁钉生锈更严重。由此可得出氧气浓度越高，铁生锈越快
(5)集气瓶中温度升高，是因为时刻加入水后，铁与氧气和水同时接触发生铁的生锈，且铁生锈是放热反应；集气瓶中温度下降并慢慢恢复至室温，是因为时刻后铁生锈接近停止，产生的热量小于体系散失的热量(合理即可)
(6)干燥剂/除氧剂/暖宝宝/发热贴(合理即可)
【详解】（1）小组同学设计如上图的实验1进行实验，一段时间后，当观察到只有A管中的铁钉与氧气、水同时接触，出现了明显生锈现象，B管中的铁钉只与水接触，不生锈，C管中的铁钉只与氧气接触，不生锈，由此可以得出铁生锈的条件是需要氧气和水同时存在，故填：A；
（2）铁生锈的条件是铁同时接触水和氧气，实验2的①中只有氧气，没有水，铁粉不会生锈，所以氧气的浓度没有发生改变，故填：铁粉未与水接触，没有生锈，氧气浓度不变；
（3）由表中数据可知，②中没有加食盐和稀醋酸，④中加了食盐，没有加稀醋酸，唯一的变量是是否加食盐，④中200s时氧气的浓度更低，说明铁消耗氧气的速率更快，由此可得出食盐可以加快铁生锈，故填：食盐能加快铁的生锈；
（4）若想证明铁锈蚀的快慢还可能与氧气的浓度有关，其实验方案为：将大小相同的2根洁净的铁钉分别放入大小相同的试管中，再加入适量且等量的水，最后充入浓度不同的氧气，一段时间后，观察到氧气浓度较高的试管中铁钉生锈更严重。由此可得出氧气浓度越高，铁生锈越快；
故填：将大小相同的2根洁净的铁钉分别放入大小相同的试管中，再加入适量且等量的水，最后充入浓度不同的氧气，一段时间后，观察到氧气浓度较高的试管中铁钉生锈更严重。由此可得出氧气浓度越高，铁生锈越快；
（5）由图可知，集气瓶中温度先升高，后降低，集气瓶中温度升高，是因为时刻加入水后，铁与氧气和水同时接触发生铁的生锈，且铁生锈是放热反应；集气瓶中温度下降并慢慢恢复至室温，是因为时刻后铁生锈接近停止，产生的热量小于体系散失的热量；
故填：集气瓶中温度升高，是因为时刻加入水后，铁与氧气和水同时接触发生铁的生锈，且铁生锈是放热反应；集气瓶中温度下降并慢慢恢复至室温，是因为时刻后铁生锈接近停止，产生的热量小于体系散失的热量(合理即可)；
（6）铁生锈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，且铁生锈是放热反应；利用铁粉生锈的原理，可用作干燥剂、除氧剂、暖宝宝或发热贴，故填：干燥剂或除氧剂或暖宝宝或发热贴(合理即可)。
11．(1)金属材料
(2)硬度大
(3)铝的表面有一层致密的氧化铝薄膜
(4) 稀盐酸 Fe＞H＞Cu
(5)
(6)
(7) ①④ 可回收物 节约金属资源
【详解】（1）金属材料包括纯金属和合金，因此铝锂合金属于金属材料；
（2）用合金钢制造起落架主要是利用其硬度大、强度高、耐腐蚀等性能；
（3）铝制品耐腐蚀是因为铝的化学性质比较活泼，在常温下能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止了铝与氧气的进一步反应，对铝起到了保护作用；
（4）如图所示实验，先向a中加入过量稀盐酸，铁与稀盐酸反应产生氢气，说明金属活动性铁＞氢，该反应的实验现象是产生气泡，a中充分反应后打开弹簧夹，使a中溶液进入b中，铜片表面没有变化，说明金属活动性氢＞铜，由此可证明铁、铜的金属活动性顺序以及与氢的位置关系为铁＞氢＞铜；
（5）由金属活动性顺序可知镁＞铝＞铜，将铝丝浸入硫酸镁和硫酸铜的混合溶液中，铝与硫酸镁不发生反应，铝与硫酸铜反应生成铜和硫酸铝，方程式为2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu；
（6）过程②中为二氧化碳与焦炭在高温条件下反应生成一氧化碳，化学方程式为：；
（7）①铁矿石冶炼得到铁，生成新物质，属于化学变化，②铁制造得到铁制品，没有新物质生成，属于物理变化，③铁制品废弃后得到已腐蚀损坏的铁制品，可能有新物质生成，可能为化学变化，④已腐蚀损坏的铁制品循环利用得到铁，有新物质生成，属于化学变化；故一定发生化学变化的是①④；
废旧的铁锅和铁管主要由金属材料制成， 这些金属材料是可以回收再利用，属于可回收物，废旧金属循环利用能节约金属资源。
12．(1)铁在潮湿的空气中易生锈即铁和氧气、水共同作用的结果
(2)在链条上涂上一层油（合理即可）
【详解】（1）铁生锈的条件是与氧气、水同时接触，故填：铁在潮湿的空气中易生锈即铁和氧气、水共同作用的结果；
（2）防止铁制品生锈就是破坏生锈条件即隔绝氧气、水等方法，故填：在链条上涂上一层油（合理即可）。
13． 铁矿石、硬木柴或煤炭或木炭
【详解】根据材料，古代炼铁的原料有：铁矿石、硬木柴或煤炭或木炭；
炼铁的原理为（以赤铁矿为例），一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：。
14．少数很不活泼的金属，如金、银等以单质的形式存在于地壳中，其余的较活泼的金属都以化合物的形式存在。常见的金属矿石及其主要成分：赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、铝土矿（主要成分是Al2O3）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铜矿（主要成分是CuFeS2）、辉铜矿（主要成分是Cu2S）。
【详解】金属在地壳中的存在形式：少数很不活泼的金属，如金、银等以单质的形式存在于地壳中，其余的较活泼的金属都以化合物的形式存在；
常见的金属矿石及其主要成分：赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、铝土矿（主要成分是Al2O3）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铜矿（主要成分是CuFeS2）、辉铜矿（主要成分是Cu2S）。
15．(1)天然气
(2)
(3)隔绝氧气和水
(4)干冰升华吸热，能使周围温度降低，使水蒸气冷凝成小液滴
(5)/二氧化碳
【详解】（1）化石燃料包括煤、石油和天然气，它们短期内均不能再生，均属于不可再生能源；
（2）赤铁矿的主要成分是氧化铁，工业上用赤铁矿炼铁的原理是一氧化碳和氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：；
（3）铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，汽车表面的烤漆，不仅美观还能防锈，其防锈的原理是：隔绝氧气和水；
（4）干冰能用于人工降雨，是因为干冰升华吸热，能使周围温度降低，使水蒸气冷凝成小液滴；
（5）“低碳”就是较低的二氧化碳排放。
16．(1)喷漆、涂油、电镀等
(2)O2、H2O
(3)AC
【详解】（1）铁锈蚀实际上是铁跟空气中的水和氧气共同作用的结果；在其表面喷漆、涂油、电镀等，这些方法都能阻止铁与氧气、水接触，防止发生锈蚀；
（2）食品包装中常用铁粉作“双吸剂”，“双吸”是指铁粉吸收食品包装中的O2、H2O，有防止食品变质等作用；
（3）根据金属活动性顺序Fe＞H＞Cu＞Ag，将铁粉和铜粉的混合物放入硝酸银溶液中，铁首先与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银，铁反应完之后，铜再与硝酸银反应生成硝酸铜和银，反应结束后，剩余固体中肯定有银，可能有铜，可能有铁，不可能是铁和银（因为肯定有银）；故选：AC。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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