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实验二十七 铁钉锈蚀条件的探究
一、单选题
1．下列对比实验能达到实验目的的是（　　）
A．图①探究影响溶解性的因素
B．图②探究三种金属活动性顺序
C．图③探究铁钉生锈条件
D．图④探究 CO2和 CO 气体的性质差异
2．为了探究铁制品锈蚀的条件，化学小组使用洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和CaCl2固体进行如下实验，实验装置及现象如下表所示。
实验编号 ① ② ③ ④
实验装置
24小时后实验现象 铁钉表面轻微锈蚀 铁钉表面无明显现象 铁钉表面严重锈蚀 铁钉表面无明显现象
下列分析正确的是（　　）
A．将蒸馏水煮沸的目的是降低水的硬度
B．②③证明水对铁锈蚀有影响
C．①④证明氧气对铁锈蚀有影响
D．①③证明NaCl能加快铁锈蚀
3．下图是探究铁钉锈蚀条件的4个实验，一段时间后观察现象，下列说法错误的（　　）
A．①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是丙
B．①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水
C．③中附着在棉花上的氯化钙的作用是作干燥剂
D．四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉
二、实验探究题
4．铁钉锈蚀条件的探究
（1）实验中得出铁生锈的条件是　 　；
（2）实验中需要煮沸迅速冷却的蒸馏水的。原因是：　 　。
5．某学习小组对铁锈蚀进行探究。
【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关？
【查阅资料】
①氯化钙固体可作干燥剂。
②一定条件下，碳可加快铁的锈蚀，但碳本身不参加反应。
③常温常压，氢气密度是dg/mL.
【设计与实验】
实验一：定性探究铁锈蚀的因素
取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，进行图1实验，现象如表1.
试管 一周后现象
A 铁钉表面有一层铁锈
B 铁钉表面无明显变化
C 铁钉表面无明显变化
D 铁钉表面有较厚铁锈
（1）对比A、B、C试管中实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的　 　发生化学反应。
（2）对比A、D试管中实验现象，说明铁锈蚀还与　 　有关。
（3）铁锈蚀后应及时除锈的原因是　 　。写出除铁锈的化学方程式　 　
（4）实验二：定量探究铁锈蚀的因素
小组设计了图2装置，检查气密性，将5g铁粉和2g碳粉加入三颈烧瓶，t,时刻加入2mL饱和NaCl溶液后，再将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。
据图3,t2时刻后反应并未停止温度却开始降低，原因是　 　
（5）据图4,对比AB段和BC段说明　 　分析t3时刻压强突然变大的原因是　 　
（6）实验三：测定铁锈含量
将实验二烧瓶中剩余物质过滤、洗涤、干燥，得mg固体，连接图5装置，检查气密性，加入固体与足量稀盐酸进行实验。
完全反应后，常温常压下测得生成气体体积为VmL,则该固体中铁锈质量分数表达式为　 　
（7）该实验条件下测得铁锈质量分数偏小的原因是　 　，解决方法是　 　
（8）【反思与评价】
与实验一对比，实验二铁锈蚀明显更快的原因是　 　
6．小林学习金属的相关知识后，关注到生活中有以下现象：
Ⅰ．海边的铁制品，锈蚀程度比其他地方更严重。
Ⅱ．切过咸菜的菜刀，不及时清洗，很容易就锈蚀了。
针对Ⅰ和Ⅱ的现象，小林结合学习内容查阅了相关资料并进行实验探究。
【资料卡片】
探究铁生锈的条件
编号 ① ② ③
实验
现象 7天后，铁钉表面没有变化 2天后，铁钉表面出现红色 1天后，铁钉表面出现红色
【家庭小实验】
为了探究食盐水对铁钉锈蚀速率的影响，小林设计并完成了如图的家庭小实验，很快看到实验现象。
（1）该实验中红墨水液面可能出现的现象是　 　（填序号）；
A．两端仍持平
B．左高右低
C．左低右高
你选择的理由是　 　。
（2）小红认为小林的实验不足以说明食盐水能加速铁钉的锈蚀，请在小林实验的基础上完善此实验方案　 　；
（3）结合资料及实验结果，解释现象Ⅰ和Ⅱ　 　。
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A.①中两个实验中加入的溶质和溶剂的种类都不同，不符合单一变量原则，无法探究影响溶解性的因素，故A不符合题意；
B.银丝不和硫酸铜反应，则活动性Cu>Ag，银丝不和硫酸铝反应，则活动性Al>Ag，无法比较铜和铝的活动性，故B不符合题意；
C.铁生锈需要和水、空气同时接触，③两只试管中的铁都不同时接触水、空气，所以均不生锈，无法探究铁钉生锈条件，故C不符合题意；
D.二氧化碳能和澄清石灰水中的氢氧化钙反应，可看到澄清石灰水变浑浊。一氧化碳不和澄清石灰水反应。可以探究二氧化碳和一氧化碳的性质差异，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】A、探究物质的种类对溶解性的影响时，必须控制溶剂种类相同；
B、金属活动性强的金属能够将活动性弱的金属从盐溶液中置换出来；
CD、根据控制变量法的要求可知，探究某一因素对物理量的影响时，必须控制其他因素相同，而只改变这个因素。
2．【答案】D
【解析】【解答】A. 将蒸馏水煮沸的目的是除去蒸馏水中溶解的氧气，不是降低水的硬度，故不符合题意；
B. 由分析可知：②③变量不唯一，无法对比，故不符合题意；
C. 由分析可知：①④证明水对铁锈蚀有影响，故不符合题意；
D. 由分析可知：①③证明NaCl能加快铁锈蚀，故符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据控制变量法，结合铁生锈的条件，进行分析。
3．【答案】A
【解析】【解答】A、①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是乙，乙处铁钉最易与氧气、水充分接触，符合题意；
B、①中的铁钉能与氧气、水充分接触；②中的铁钉只能与水接触；③中的铁钉只能与干燥的空气接触；一段时间后，①中的铁钉生锈，另外两支试管的铁钉没有生锈，①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水，不符合题意；
C、氯化钙具有吸水性，③中附着在棉花上的氯化钙的作用是作干燥剂，不符合题意；
D、④中铁钉接触到的是纯氧气，四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据铁生锈是铁与氧气和水共同作用，结合对比实验的设计要求分析，设计对比实验时要保证变量的唯一性。
4．【答案】（1）氧气与水共同作用的结果（或氧气和水等合理即可）
（2）除去水中溶解的氧气（或气体等合理即可）
【解析】【解答】（1）由三支试管中的实验现象可以得到铁钉锈蚀的条件是铁和水、氧气接触；
（2）实验中加入的蒸馏水要事先煮沸，因为温度升高，气体溶解度减小，故其目的是驱赶溶解在水中的氧气。
【分析】（1）根据铁生锈是铁与氧气、水共同作用分析；
（2）根据水加热后溶解的氧气溶解度会减小分析。
5．【答案】（1）氧气和水蒸气
（2）氯化钠
（3）铁锈疏松多孔,能吸附氧气和水蒸气.会加快铁的锈蚀；Fe2O3+ 6HCl=2FeCl3+ 3H2O
（4）铁生锈放出的热量小于装置散失的热量
（5）加氯化钠溶液前,铁锈蚀较慢；铁锈蚀消耗氧气,装置内压强减小,注射器内盐酸被吸入烧瓶,反应产生较多氢气
（6）
（7）氢气未干燥,含有水蒸气；在乙,丙装置间加一个干燥装置
（8）使用铁粉和加入碳粉,加快了铁锈蚀的速率
【解析】【解答】（1）A中铁钉与空气和水接触，生锈，B中铁钉只与蒸馏水接触，没有与氧气接触，C没有水，不生锈，对比ABC 可以得出，铁生锈需要与氧气和水接触；
（2）A无氯化铵生锈速度慢， D有氯化钠生锈速度快，说明铁锈蚀与氯化钠有关； （3） 铁锈蚀后应及时除锈的原因是铁锈疏松多孔,能吸附氧气和水蒸气.会加快铁的锈蚀 ,铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁和水，化学方程式为 Fe2O3+ 6HCl=2FeCl3+ 3H2O （4）据图，t2时刻后反应并未停止温度却开始降低，原因是铁生锈放出热小于装置散失的热量。 （5）对比AB段和BC段说明加氯化钠溶液前，铁锈蚀慢，t3时刻压强土壤变大的原因是铁锈蚀消耗氧气，装置内压强减小，注射器内盐酸被吸入烧瓶，反应产生较多氢气。 （6）设铁的质量为x x=28vdg 则该固体中铁锈质量分数表示是为 （7）该实验氢气为干燥，含有水蒸气，故得到氢气体积偏大，计算铁质量分数偏大，铁锈的质量分数偏小，解决方法是在乙、丙装置间加一个干燥装置。 （8）实验1是铁钉，实验二是铁粉，实验二铁锈蚀明显更快的原因是使用铁粉和加入碳粉，加快了铁锈蚀的速率。
【分析】（1）根据铁生锈的条件分析
（2）根据实验的现象分析 （3）根据铁锈的主要成分分析 （4）根据装置能量变化分析 （5）根据铁生锈时消耗氧气分析 （6）根据方程式计算铁的质量进而分析 （7）根据氢气中混有水蒸气分析 （8）根据铁粉中加入的物质进行分析
6．【答案】（1）B；因为铁钉与瓶中的氧气、水反应，使瓶内的压强减小
（2）仍采用小林的装置作对比实验，保持其他条件不变，将30mL食盐水换成30mL蒸馏水，重复小林的实验操作，观察现象
（3）海边潮湿的空气和咸菜中都含有一定量的氯化钠，氯化钠能加快铁制品的锈蚀速率
【解析】【解答】（1）铁在与氧气和水共存时会发生锈蚀，导致装置内的压强减小，在外界大气压的作用下，U型管内的红墨水液面左侧升高，右侧下降；故答案为：B；因为铁钉与瓶中的氧气、水反应，使瓶内的压强减小；
（2）要说明食盐水能加速铁钉的锈蚀，还需要再设计一个对比实验，实验方案如下：仍采用小林的装置作对比实验，保持其他条件不变，将30mL食盐水换成30mL蒸馏水，重复小林的实验操作，观察现象；故答案为：仍采用小林的装置作对比实验，保持其他条件不变，将30mL食盐水换成30mL蒸馏水，重复小林的实验操作，观察现象；
（3）海边潮湿的空气和咸菜中都含有一定量的氯化钠，氯化钠能加快铁制品的锈蚀速率，所以海边的铁制品，锈蚀程度比其他地方更严重；切过咸菜的菜刀，不及时清洗，很容易就锈蚀了；故答案为：海边潮湿的空气和咸菜中都含有一定量的氯化钠，氯化钠能加快铁制品的锈蚀速率。
【分析】（1）根据铁在与氧气和水共存时会发生锈蚀，会导致装置内的压强减小，进行分析。
（2）根据控制变量法，要说明食盐水能加速铁钉的锈蚀，还需要再设计一个对比实验，进行分析。
（3）根据给出的资料，实验结果，可知氯化钠能加快铁制品的锈蚀速率。
C、上述产物就是一氧化碳、二氧化碳，都是由C、O元素组成的化合物，都属于氧化物，不符合题意；
D、碳、一氧化碳都能被进一步氧化变为二氧化碳，可用于还原氧化铁，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】A、根据二氧化碳和碳高温生成一氧化碳进行分析
B、根据反应物的浓度对产物有影响进行分析
C、根据氧化物的概念进行分析
D、根据还原性物质进行分析
实验流程
对点练习lian’x
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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