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第3节　金属防护和废金属回收
钢铁的锈蚀及其防护
1.钢铁的锈蚀:
(1)铁生锈的条件。
①铁跟
、
等物质并存。?
②稀硫酸、醋酸溶液、氯化钠溶液等物质存在时会
铁的锈蚀。?
【微点拨】铁生锈属于缓慢氧化,且该过程中也会放出热量。
(2)铁锈的成分。铁锈成分复杂,主要是
,是一种疏松多孔的物质,会使氧气和水持续跟铁接触反应,直至铁被完全锈蚀。?
2.防止铁生锈的方法:
(1)保持铁制品表面的洁净、干燥。
(2)在铁制品表面
。?
(3)在钢铁表面镀一层起保护作用的
。?
(4)改变内部结构,制成合金。
废旧金属的回收利用
1.废金属的产生:
(1)冶金工业、金属加工形成的
、
。?
(2)日常生活中
的金属器具。?
2.废弃金属的危害:
(1)造成资源浪费。(2)产生镉、汞等有毒金属对环境的污染。
3.废金属回收利用的意义:
(1)节约能源和金属矿物。(2)减少对环境的污染。
【漫画助学】
你知道其中的道理吗?
【生活链接】
目前自行车仍是主要交通工具,其主要制取原料是钢铁,仔细观察一下,自行车上主要采取了哪些防锈措施。
探究点　探究钢铁的锈蚀条件
某学习小组同学对探究钢铁的锈蚀条件的如图实验方案提出了几点疑问,让我们一起帮他们解决吧。
【探究问题】
1.试管B中注有煮沸后迅速冷却的蒸馏水的目的是
。?
2.通过对比
(填序号)两个试管中的现象,说明钢铁锈蚀必须有氧气参加,通过对比
(填序号)两个试管中的现象,说明钢铁锈蚀必须有水参加,从而得出结论。?
3.某同学想探究一下铁钉在生锈过程中,蒸馏水中溶有NaCl对生锈的影响,请你帮他设计实验,写出实验方案。
【拓展创新】
铜器长期暴露在空气中发生缓慢氧化生成铜锈[化学式是Cu2(OH)2CO3]。
1.铜生锈可能与空气中的哪些物质有关?
2.借鉴“铁钉锈蚀条件的探究”实验,小梁设计了“铜片锈蚀条件的探究”实验,如图所示(所用铜片洁净、光亮,试管内的“
”为铜片):
你认为可以省略的实验为
,要补充的一个实验是(用图表示亦可)
。?
3.小明发现从不同地点收集到的两个铜器(一个是纯铜做的,一个是青铜做的)中,纯铜器的铜绿比青铜器的少,他据此分析认为青铜比纯铜易锈蚀。小明的分析是否全面?请你说明理由。
【典例】(2020·安徽中考)金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。
【认识铁的腐蚀】(1)下列环境中的铁制品最容易生锈的是
(填字母序号)。?
A.
未擦干的铁锅　　　　　　
B.
涂油漆的栏杆
C.
盛水的不锈钢水杯
(2)铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,其中铁元素的化合价是
。?
【探究铁的腐蚀】(3)该小组用下图甲装置进行实验,起始时量筒内水面处于
50
mL刻度处,之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约
(填“40”或“10”)mL刻度处,原因是
。?
【拓展探究】(4)小强同学进行如下实验:取铁钉用砂纸打磨,称其质量,按上图乙安装装置,放置3天,再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验,得到铁钉质量增加情况如下表。
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
铁钉质量增加/g
0.02
0.04
0.08
0.16
0.18
0.18
0.18
小强同学的实验是探究
因素对铁钉腐蚀快慢的影响,结论是
。?
(5)有同学认为小强的实验未能真实反映50
℃以后铁钉腐蚀的快慢,理由是
50
℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因:
;改进实验方案证明你的分析:
。?
【变式训练】
钢铁是人类生活和生产中非常重要的材料,但全世界每年都有约四分之一的钢铁因生锈而损失。某化学课外活动小组,对钢铁制品锈蚀的条件进行如下探究,设计了如图所示的实验,据此回答下列有关问题:
(1)一周后,观察到编号为
的试管中的铁钉锈蚀严重。?
(2)常温下,铁生锈是铁跟
和
等物质相互作用的结果,铁锈的主要成分是
(用化学式表示)。?
(3)如何防止家庭中常用的铁制品生锈,简单易行的方法有(列举一种方法):
。?
1.(2020·重庆中考)空气中含①N2②O2③稀有气体④水蒸气等成分,其中与钢铁生锈有关的是
(
)
A.①③　　　B.②④　　　C.③④　　　D.①④
2.(2020·雅安中考)下列措施中,不能防止金属制品锈蚀的是
(
)
A.在表面刷漆
B.改用不锈钢
C.在表面镀铬
D.用湿布擦拭
3.下列说法中正确的是
(
)
A.铁锈的主要成分是Fe3O4
B.铁在干燥空气中容易生锈
C.铁锈可用于冶炼钢铁
D.生了锈的铁应随手丢弃
4.习近平总书记在十九大报告中特别指出了要“推进资源全面节约和循环利用”的主要举措。金属资源是不可再生的资源,保护金属资源刻不容缓。下列叙述不正确的是
(
)
A.大力开采矿物以保障金属材料的供应
B.提高废旧金属的回收利用率
C.在金属制品表面刷漆、涂油等防止金属腐蚀
D.用特种塑料代替金属制造机器的零部件
5.(2021·德州质检)如图是探究铁制品锈蚀的条件时设计的实验。下列对比实验设计与探究的条件,对应关系正确的是
(
)
A.甲和丁:水
B.乙和丙:氧气
C.甲和丙:氧气
D.甲和乙:水
6.(2021·盐城质检)废金属是指暂时失去使用价值的金属制品,由于腐蚀、损坏和自然淘汰,每年都有大量的废旧金属产生。
(1)请写出一种废弃金属对环境的危害
;?
(2)重新回收利用是解决废弃金属问题的方法之一,为此生活中应该养成垃圾分类的习惯,金属易拉罐应该属于图中的
(填“可回收”或“不可回收”)垃圾。?
1.下列物品需采取防锈措施的是
(
)
A.铁制防盗网　　　　　　B.不锈钢菜刀
C.铝合金窗
D.金戒指
2.随着人们生活质量的不断提高,废电池必须集中处理的问题被提上议事日程,其主要原因是
(
)
A.不使电池中渗透的液体腐蚀其他物品
B.回收电池中的石墨
C.防止电池中汞、镉和铅等金属离子对土壤和水源的污染
D.利用电池外壳的金属材料
3.(2020·湘西州中考)建国以来,中国航运经济取得迅猛发展,现在已成为航运大国,正向航运强国迈进。为保证船舶的使用寿命,船舶要进行防锈处理,下列防锈措施不可行的是
(
)
A.刷防锈漆
B.用抗锈蚀性能优异的合金制造船舶的零部件
C.给某些部位涂油
D.船体表面镀一层黄金
4.(2019·重庆中考B)为了探究铁制品锈蚀的条件,小明用普通铁钉、纯铁钉同时进行下面的四组实验,一段时间后只在实验Ⅰ中观察到了红褐色的锈斑,其他均无明显变化。下列说法错误的是
(
)
A.Ⅰ和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要O2
B.Ⅰ和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要H2O
C.Ⅰ和Ⅳ说明H2O和O2同时存在,铁制品不一定发生锈蚀
D.Ⅲ和Ⅳ说明铁制品的锈蚀与铁制品内部结构有关
5.(2020·青岛中考)近年来,我国高铁飞速发展,已成为世界上唯一高铁成网运行的国家。请回答下列问题。
(1)制造高铁列车使用了多种材料。下列高铁列车的部件中,其主要材料属于金属材料的是
(选填字母序号)。
?
A.玻璃车窗　　　　　　　B.镁铝合金车体
C.塑料小桌板
D.涤纶座套
(2)高铁电路多用铜质导线,这是利用了铜的延展性和
性。
?
(3)高铁刹车片由合金锻钢制作,时速300公里以上的列车紧急制动时,轮毂盘面和刹车片的温度瞬间达到
700
℃以上,合金锻钢应该具备耐磨和
等特性。
?
(4)建造高铁需要消耗大量的铝、铁等金属。工业炼铁的原理是氧化铁(Fe2O3)和一氧
化碳在高温条件下反应,其化学方程式为
?
(5)车身表面烤漆不仅美观,还能起到防锈的作用。其防锈的原理是
。
?
(6)目前世界上已有
50%以上的铁得到了回收利用。回收利用废旧金属的社会意义是
(写出一条即可)。?
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-第3节　金属防护和废金属回收
钢铁的锈蚀及其防护
1.钢铁的锈蚀:
(1)铁生锈的条件。
①铁跟　氧气　、　水　等物质并存。?
②稀硫酸、醋酸溶液、氯化钠溶液等物质存在时会　加速　铁的锈蚀。?
【微点拨】铁生锈属于缓慢氧化,且该过程中也会放出热量。
(2)铁锈的成分。铁锈成分复杂,主要是　氧化铁　,是一种疏松多孔的物质,会使氧气和水持续跟铁接触反应,直至铁被完全锈蚀。?
2.防止铁生锈的方法:
(1)保持铁制品表面的洁净、干燥。
(2)在铁制品表面　覆盖保护层　。?
(3)在钢铁表面镀一层起保护作用的　其他金属　。?
(4)改变内部结构,制成合金。
废旧金属的回收利用
1.废金属的产生:
(1)冶金工业、金属加工形成的　金属碎屑　、　碎块　。?
(2)日常生活中　锈蚀和报废　的金属器具。?
2.废弃金属的危害:
(1)造成资源浪费。(2)产生镉、汞等有毒金属对环境的污染。
3.废金属回收利用的意义:
(1)节约能源和金属矿物。(2)减少对环境的污染。
【漫画助学】
你知道其中的道理吗?
提示:铝的氧化物致密,能防止铝与氧气继续接触;而铁的氧化物疏松多孔,不能防止铁与氧气继续接触。
【生活链接】
目前自行车仍是主要交通工具,其主要制取原料是钢铁,仔细观察一下,自行车上主要采取了哪些防锈措施。
提示:涂油、喷漆、制成不锈钢等。
探究点　探究钢铁的锈蚀条件
某学习小组同学对探究钢铁的锈蚀条件的如图实验方案提出了几点疑问,让我们一起帮他们解决吧。
【探究问题】
1.试管B中注有煮沸后迅速冷却的蒸馏水的目的是
　除去溶于蒸馏水中的氧气　。?
2.通过对比　A、B　(填序号)两个试管中的现象,说明钢铁锈蚀必须有氧气参加,通过对比　A、C　(填序号)两个试管中的现象,说明钢铁锈蚀必须有水参加,从而得出结论。?
3.某同学想探究一下铁钉在生锈过程中,蒸馏水中溶有NaCl对生锈的影响,请你帮他设计实验,写出实验方案。
提示:实验方案为取两个相同的试管,分别加入等量的蒸馏水和食盐水,取两个相同的铁钉,分别加入两个试管中,将铁钉的一半浸入液体中,过一段时间后,观察两个铁钉的生锈情况,得出结论。
【拓展创新】
铜器长期暴露在空气中发生缓慢氧化生成铜锈[化学式是Cu2(OH)2CO3]。
1.铜生锈可能与空气中的哪些物质有关?
提示:根据质量守恒定律,铜生锈除了需要氧气以外,还需要二氧化碳和水。
2.借鉴“铁钉锈蚀条件的探究”实验,小梁设计了“铜片锈蚀条件的探究”实验,如图所示(所用铜片洁净、光亮,试管内的“
”为铜片):
你认为可以省略的实验为　A、B、C　,要补充的一个实验是(用图表示亦可)?
　。?
3.小明发现从不同地点收集到的两个铜器(一个是纯铜做的,一个是青铜做的)中,纯铜器的铜绿比青铜器的少,他据此分析认为青铜比纯铜易锈蚀。小明的分析是否全面?请你说明理由。
提示:选用的材料不同;地点、环境也不同,因此空气的湿度、含氧量等都无法确定,因此小明的分析不全面。
【典例】(2020·安徽中考)金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。
【认识铁的腐蚀】(1)下列环境中的铁制品最容易生锈的是　A　(填字母序号)。?
A.
未擦干的铁锅　　　　　　
B.
涂油漆的栏杆
C.
盛水的不锈钢水杯
(2)铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,其中铁元素的化合价是　+3价　。?
【探究铁的腐蚀】(3)该小组用下图甲装置进行实验,起始时量筒内水面处于
50
mL刻度处,之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约　40　(填“40”或“10”)mL刻度处,原因是　铁锈蚀消耗氧气,且氧气约占空气总体积的1/5　。?
【拓展探究】(4)小强同学进行如下实验:取铁钉用砂纸打磨,称其质量,按上图乙安装装置,放置3天,再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验,得到铁钉质量增加情况如下表。
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
铁钉质量增加/g
0.02
0.04
0.08
0.16
0.18
0.18
0.18
小强同学的实验是探究　温度　因素对铁钉腐蚀快慢的影响,结论是　温度在10～50
℃的范围内,温度越高,铁钉腐蚀的速度越快　。?
(5)有同学认为小强的实验未能真实反映50
℃以后铁钉腐蚀的快慢,理由是
50
℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因:　试管内的氧气已耗尽,剩余的铁不能继续锈蚀　;改进实验方案证明你的分析:　向乙装置的试管中充入氧气,并在50
℃的环境中放置3天;若铁钉增加的质量大于0.18
g,则分析成立　。?
【变式训练】
钢铁是人类生活和生产中非常重要的材料,但全世界每年都有约四分之一的钢铁因生锈而损失。某化学课外活动小组,对钢铁制品锈蚀的条件进行如下探究,设计了如图所示的实验,据此回答下列有关问题:
(1)一周后,观察到编号为　B　的试管中的铁钉锈蚀严重。?
(2)常温下,铁生锈是铁跟　氧气(O2)　和　水蒸气(H2O)　等物质相互作用的结果,铁锈的主要成分是　Fe2O3　(用化学式表示)。?
(3)如何防止家庭中常用的铁制品生锈,简单易行的方法有(列举一种方法):　保持铁制品的洁净和干燥(或在铁制品表面涂油、涂漆等)　。?
1.(2020·重庆中考)空气中含①N2②O2③稀有气体④水蒸气等成分,其中与钢铁生锈有关的是
(B)
A.①③　　　B.②④　　　C.③④　　　D.①④
2.(2020·雅安中考)下列措施中,不能防止金属制品锈蚀的是
(D)
A.在表面刷漆
B.改用不锈钢
C.在表面镀铬
D.用湿布擦拭
3.下列说法中正确的是
(C)
A.铁锈的主要成分是Fe3O4
B.铁在干燥空气中容易生锈
C.铁锈可用于冶炼钢铁
D.生了锈的铁应随手丢弃
4.习近平总书记在十九大报告中特别指出了要“推进资源全面节约和循环利用”的主要举措。金属资源是不可再生的资源,保护金属资源刻不容缓。下列叙述不正确的是
(A)
A.大力开采矿物以保障金属材料的供应
B.提高废旧金属的回收利用率
C.在金属制品表面刷漆、涂油等防止金属腐蚀
D.用特种塑料代替金属制造机器的零部件
5.(2021·德州质检)如图是探究铁制品锈蚀的条件时设计的实验。下列对比实验设计与探究的条件,对应关系正确的是
(A)
A.甲和丁:水
B.乙和丙:氧气
C.甲和丙:氧气
D.甲和乙:水
6.(2021·盐城质检)废金属是指暂时失去使用价值的金属制品,由于腐蚀、损坏和自然淘汰,每年都有大量的废旧金属产生。
(1)请写出一种废弃金属对环境的危害　污染水源(合理即可)　;?
(2)重新回收利用是解决废弃金属问题的方法之一,为此生活中应该养成垃圾分类的习惯,金属易拉罐应该属于图中的　可回收　(填“可回收”或“不可回收”)垃圾。?
1.下列物品需采取防锈措施的是
(A)
A.铁制防盗网　　　　　　B.不锈钢菜刀
C.铝合金窗
D.金戒指
2.随着人们生活质量的不断提高,废电池必须集中处理的问题被提上议事日程,其主要原因是
(C)
A.不使电池中渗透的液体腐蚀其他物品
B.回收电池中的石墨
C.防止电池中汞、镉和铅等金属离子对土壤和水源的污染
D.利用电池外壳的金属材料
3.(2020·湘西州中考)建国以来,中国航运经济取得迅猛发展,现在已成为航运大国,正向航运强国迈进。为保证船舶的使用寿命,船舶要进行防锈处理,下列防锈措施不可行的是
(D)
A.刷防锈漆
B.用抗锈蚀性能优异的合金制造船舶的零部件
C.给某些部位涂油
D.船体表面镀一层黄金
4.(2019·重庆中考B)为了探究铁制品锈蚀的条件,小明用普通铁钉、纯铁钉同时进行下面的四组实验,一段时间后只在实验Ⅰ中观察到了红褐色的锈斑,其他均无明显变化。下列说法错误的是
(D)
A.Ⅰ和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要O2
B.Ⅰ和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要H2O
C.Ⅰ和Ⅳ说明H2O和O2同时存在,铁制品不一定发生锈蚀
D.Ⅲ和Ⅳ说明铁制品的锈蚀与铁制品内部结构有关
5.(2020·青岛中考)近年来,我国高铁飞速发展,已成为世界上唯一高铁成网运行的国家。请回答下列问题。
(1)制造高铁列车使用了多种材料。下列高铁列车的部件中,其主要材料属于金属材料的是　B　(选填字母序号)。
?
A.玻璃车窗　　　　　　　B.镁铝合金车体
C.塑料小桌板
D.涤纶座套
(2)高铁电路多用铜质导线,这是利用了铜的延展性和　导电　性。
?
(3)高铁刹车片由合金锻钢制作,时速300公里以上的列车紧急制动时,轮毂盘面和刹车片的温度瞬间达到
700
℃以上,合金锻钢应该具备耐磨和　熔点高　等特性。
?
(4)建造高铁需要消耗大量的铝、铁等金属。工业炼铁的原理是氧化铁(Fe2O3)和一氧
化碳在高温条件下反应,其化学方程式为　3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2　
?
(5)车身表面烤漆不仅美观,还能起到防锈的作用。其防锈的原理是　隔绝水和氧气　。
?
(6)目前世界上已有
50%以上的铁得到了回收利用。回收利用废旧金属的社会意义是　节约金属资源(合理即可)　(写出一条即可)。?
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