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第三节　金属材料的锈蚀与防护
知识梳理
知识点1　金属的锈蚀与防护　
(1)钢铁锈蚀的主要原因是与空气中的__ __、__ __等物质发生化学反应的结果。
(2)铁锈的主要成分是__ __(化学式为__ __)。
(3)防止金属锈蚀的方法有：①__ __；②__ __；③__ __。
生活经验告诉我们，其他一些条件也影响铁
生锈的快慢。如切过咸菜的菜刀、炒菜后的铁锅、海边的铁制品等锈蚀更快，这是湿度大、盐分多的缘故。
知识点2　废旧金属的回收利用　
回收废旧金属既能__ __，又能__ __。
重难突破
重难点　钢铁锈蚀条件的探究　
【典例】实验是化学研究的重要手段。图1为教材中探究铁锈蚀条件的实验装置，约一周后能观察到明显现象。小组同学对部分实验进行了改进，使出现明显现象的时间缩短至5～10分钟，改进后的装置如图2所示(夹持装置已略去)。
(1)图1实验中，对比__________(填字母)可知，铁生锈与氧气有关。
(2)图2实验中，证明铁生锈与水有关的现象为______________________________________。
(3)图2实验能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是______________________________。
(4)图2实验的优点是在一定程度上缩短了实验时间，但仍存在不足。请你指出该实验设计的不足之处：______________________(答一条即可)。
当有多种因素的变化都可能影响实验结果时，要明确哪种因素真正起了作用，就必须控制其他因素相同而改变这种因素，从而考查该因素对实验结果所起的作用，这种方法在科学探究中称为控制变量法。
【对点训练】
1．如图所示，将两枚光亮的铁钉分别用细线吊置于甲、乙中，并使部分铁钉露出液面，放置一段时间，出现了锈蚀。下列说法不正确的是( )
A.甲、乙中，气体含氧气的体积分数相等
B.甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀
C.乙中，铁钉与水面接触的部位锈蚀最严重
D.丙中，导管内会上升一段水柱
2．实验探究铁锈蚀影响因素，记录如下(炭粉不与盐酸反应)。
实验装置 序号 其他试剂 200 s时 O2的体 积含量
① 干燥剂 X%
② 20滴水 15%
③ 20滴水和 1．0 g食盐 7%
(1)①证明在干燥的空气中铁不锈蚀，则X__ __(填“小于”“等于”或“大于”)21%。
(2)下列说法正确的是__ __(填字母，多选)。
A.①②证明水对锈蚀有影响
B.②③证明食盐能加快铁锈蚀
C.①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响
(3)取出少量②实验后集气瓶中的固体于试管中，加入足量稀盐酸，看到有气泡产生，同时还发现有少量的固体出现。该现象证明取出的固体中一定含有__ __和__ __。
实验剖析
实验　影响钢铁锈蚀的因素　
【实验原理】铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应。
【实验方案】
铁钉与空气、蒸馏水同时接触 铁钉在干燥的空气中 铁钉全部没入蒸馏水中
　 Ⅰ 　 Ⅱ 　　　Ⅲ
【实验现象】经过一段时间后，试管Ⅰ中铁钉表面出现红色铁锈，且在空气和蒸馏水交界处铁锈最多，试管Ⅱ和试管Ⅲ中铁钉表面无明显锈迹。
【实验结论】对比试管Ⅰ和试管Ⅱ的现象可知铁生锈需要水；对比试管Ⅰ和试管Ⅲ的现象可知铁生锈需要氧气。即铁生锈的条件是与氧气和水同时接触。
【讨论与反思】
1．试管Ⅱ加入棉花和干燥剂的目的是除去水蒸气；
2．试管Ⅲ所用蒸馏水是经煮沸并迅速冷却的蒸馏水，煮沸的目的是除去水中溶解的氧气，迅速冷却的目的是防止氧气又溶解于水中；
3．试管Ⅲ中植物油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气溶解到水中。
【实验拓展】如图所示，将两支试管放置一段时间后，观察到②中铁钉锈蚀更严重，由该实验现象得到的结论为氯化钠溶液能加快铁钉的锈蚀。
　　
【对点训练】
某研究小组为探究“影响铁制品锈蚀快慢的因素”，取同浓度的稀氨水和稀醋酸，用右图装置完成表中实验，回答下列问题。
实验序号 ① ② ③ ④
实验 温度/℃ 25 25 70 70
试剂 稀氨水 稀醋酸 稀氨水 稀醋酸
出现铁锈 所需时间 1天未 见锈蚀 5分钟 1天未 见锈蚀 1分钟
(1)铁锈的主要成分是__ __(填化学式)。
(2)实验②和④可探究__ __对铁制品锈蚀快慢的影响；欲探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀快慢的影响，应选择的实验是__ __(填实验序号)。
(3)根据表中实验现象得出的结论是__ __(写出1点即可)。
(4)影响铁制品的锈蚀快慢除上述因素外，还有__ __(写出1点即可)，请设计实验方案：__ __。
即时默写
写出有关铁及其化合物有颜色变化的四个方程式。
溶液由无色变为浅绿色：
溶液由蓝色变为浅绿色：
固体由红棕色变为黑色粉末：
固体由黑色粉末变为表面析出银白色固体：第三节　金属材料的锈蚀与防护
知识梳理
知识点1　金属的锈蚀与防护　
(1)钢铁锈蚀的主要原因是与空气中的__氧气(或O2)__、__水蒸气(或H2O)__等物质发生化学反应的结果。
(2)铁锈的主要成分是__氧化铁__(化学式为__Fe2O3__)。
(3)防止金属锈蚀的方法有：①__在金属表面涂覆保护层__；②__镀上一层不易锈蚀的金属__；③__改变金属的组成和结构__。
生活经验告诉我们，其他一些条件也影响铁
生锈的快慢。如切过咸菜的菜刀、炒菜后的铁锅、海边的铁制品等锈蚀更快，这是湿度大、盐分多的缘故。
知识点2　废旧金属的回收利用　
回收废旧金属既能__保护环境__，又能__节约资源和能源__。
重难突破
重难点　钢铁锈蚀条件的探究　
【典例】实验是化学研究的重要手段。图1为教材中探究铁锈蚀条件的实验装置，约一周后能观察到明显现象。小组同学对部分实验进行了改进，使出现明显现象的时间缩短至5～10分钟，改进后的装置如图2所示(夹持装置已略去)。
(1)图1实验中，对比__________(填字母)可知，铁生锈与氧气有关。
(2)图2实验中，证明铁生锈与水有关的现象为______________________________________。
(3)图2实验能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是______________________________。
(4)图2实验的优点是在一定程度上缩短了实验时间，但仍存在不足。请你指出该实验设计的不足之处：______________________(答一条即可)。
解析：(1)图1实验中，对比A(与氧气、水接触，生锈)B(与水接触、与氧气隔绝，不能生锈)可知，铁生锈与氧气有关。(2)图2实验中，证明铁生锈与水有关的现象为左边铁丝生锈，右边铁丝没有生锈。(3)图2实验能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是能够提供充足的氧气。(4)图2实验的优点是在一定程度上缩短了实验时间，但仍存在不足。该实验设计的不足之处是没有对比实验等。
答案：(1)AB　(2)左边铁丝生锈，右边铁丝没有生锈
(3)能够提供充足的氧气　(4)没有对比实验等
当有多种因素的变化都可能影响实验结果时，要明确哪种因素真正起了作用，就必须控制其他因素相同而改变这种因素，从而考查该因素对实验结果所起的作用，这种方法在科学探究中称为控制变量法。
【对点训练】
1．如图所示，将两枚光亮的铁钉分别用细线吊置于甲、乙中，并使部分铁钉露出液面，放置一段时间，出现了锈蚀。下列说法不正确的是(　A　)
A.甲、乙中，气体含氧气的体积分数相等
B.甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀
C.乙中，铁钉与水面接触的部位锈蚀最严重
D.丙中，导管内会上升一段水柱
甲中的植物油中没有溶解氧气，且植物油把空气与下面的水隔离，乙中铁钉生锈消耗了一部分氧气，所以甲、乙中，气体含氧气的体积分数不相等，A错误；甲中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀，因为没有与水、氧气接触，B正确；乙中，铁钉与水、氧气充分接触会生锈，在水面与空气接触的部位锈蚀最严重，C正确；铁钉生锈消耗了氧气，使乙瓶内气体压强减小，在外界大气压的作用下。右侧导管内液面上升，D正确。
2．实验探究铁锈蚀影响因素，记录如下(炭粉不与盐酸反应)。
实验装置 序号 其他试剂 200 s时 O2的体 积含量
① 干燥剂 X%
② 20滴水 15%
③ 20滴水和 1．0 g食盐 7%
(1)①证明在干燥的空气中铁不锈蚀，则X__等于__(填“小于”“等于”或“大于”)21%。
(2)下列说法正确的是__AB__(填字母，多选)。
A.①②证明水对锈蚀有影响
B.②③证明食盐能加快铁锈蚀
C.①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响
(3)取出少量②实验后集气瓶中的固体于试管中，加入足量稀盐酸，看到有气泡产生，同时还发现有少量的固体出现。该现象证明取出的固体中一定含有__铁(或Fe)__和__碳(或C)__。
(1)①证明在干燥的空气中铁不锈蚀，则X是等于21%，即氧气没有反应。(2)①(与水隔绝)②(与水接触)证明水对锈蚀有影响，是因为①中氧气含量不变，②中氧气含量减小，A正确。②(无食盐)③(有食盐)证明食盐能加快铁锈蚀，B正确。①②③不能证明炭粉对铁锈蚀有影响，C不正确。(3)取出少量②实验后集气瓶中的固体于试管中，加入足量稀盐酸，看到有气泡产生(铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气)，同时还发现有少量的固体出现(碳)。该现象证明取出的固体中一定含有铁和碳。
实验剖析
实验　影响钢铁锈蚀的因素　
【实验原理】铁与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应。
【实验方案】
铁钉与空气、蒸馏水同时接触 铁钉在干燥的空气中 铁钉全部没入蒸馏水中
　 Ⅰ 　 Ⅱ 　　　Ⅲ
【实验现象】经过一段时间后，试管Ⅰ中铁钉表面出现红色铁锈，且在空气和蒸馏水交界处铁锈最多，试管Ⅱ和试管Ⅲ中铁钉表面无明显锈迹。
【实验结论】对比试管Ⅰ和试管Ⅱ的现象可知铁生锈需要水；对比试管Ⅰ和试管Ⅲ的现象可知铁生锈需要氧气。即铁生锈的条件是与氧气和水同时接触。
【讨论与反思】
1．试管Ⅱ加入棉花和干燥剂的目的是除去水蒸气；
2．试管Ⅲ所用蒸馏水是经煮沸并迅速冷却的蒸馏水，煮沸的目的是除去水中溶解的氧气，迅速冷却的目的是防止氧气又溶解于水中；
3．试管Ⅲ中植物油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气溶解到水中。
【实验拓展】如图所示，将两支试管放置一段时间后，观察到②中铁钉锈蚀更严重，由该实验现象得到的结论为氯化钠溶液能加快铁钉的锈蚀。
　　
【对点训练】
某研究小组为探究“影响铁制品锈蚀快慢的因素”，取同浓度的稀氨水和稀醋酸，用右图装置完成表中实验，回答下列问题。
实验序号 ① ② ③ ④
实验 温度/℃ 25 25 70 70
试剂 稀氨水 稀醋酸 稀氨水 稀醋酸
出现铁锈 所需时间 1天未 见锈蚀 5分钟 1天未 见锈蚀 1分钟
(1)铁锈的主要成分是__Fe2O3__(填化学式)。
(2)实验②和④可探究__温度__对铁制品锈蚀快慢的影响；欲探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀快慢的影响，应选择的实验是__①②(或③④)__(填实验序号)。
(3)根据表中实验现象得出的结论是__相同酸性条件下，温度越高，铁制品锈蚀速率越快(或碱性条件下，铁制品不易锈蚀)__(写出1点即可)。
(4)影响铁制品的锈蚀快慢除上述因素外，还有__氧气浓度(其他合理答案均可)__(写出1点即可)，请设计实验方案：__在相同温度下，在题给试管中分别充入空气和氧气并塞上橡皮塞，观察出现铁锈所需的时间__。
(1)铁锈的主要成分是氧化铁(化学式为Fe2O3)。(2)实验②和④除温度不同外，其余条件均相同，故这2个实验对比可得出温度高低对铁制品锈蚀快慢的影响；若想探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀快慢，则需在不同酸碱性环境下对比铁制品生锈速率的快慢的影响，可对比实验①②或③④来得出结论。(3)由题表中数据可知，在碱性环境下(实验①③)，铁制品不易生锈；在酸性环境下(实验②④)，温度越高，铁制品生锈速率越快。(4)影响铁制品锈蚀快慢的因素除上述的试剂酸碱性、温度高低外，还有盐溶液存在与否、氧气浓度大小等因素。若要探究氧气浓度对铁制品锈蚀快慢的影响，可将题给装置分别充入空气和氧气并塞上橡皮塞，观察出现铁锈所需的时间。
即时默写
写出有关铁及其化合物有颜色变化的四个方程式。
溶液由无色变为浅绿色：
溶液由蓝色变为浅绿色：
固体由红棕色变为黑色粉末：
固体由黑色粉末变为表面析出银白色固体：

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