初中化学金属资源的保护探究题

研究金属的腐蚀对资源的利用和保护意义重大。
（1）为了探究铁锈蚀的条件，进行如图-12所示实验。经过一周后观察，试管A和C中的铁钉无明显变化，试管B中的铁钉明显锈蚀。

A              B              C
①通过实验发现：铁锈蚀是铁与_____________发生化学反应的过程。
② A中加入的蒸馏水要事先煮沸，其目的是______________________。
（2）家中的刀具若沾有食盐水锈蚀更快。为了进一步探究影响铁锈蚀速率的因素，做了如下的实验。
【提出问题】铁锈蚀速率与哪些因素有关。
【查阅资料】①物质溶解在水中得到的混合物称为水溶液，如氯化钠溶解在水中得到氯化钠溶液，乙醇溶解在水中得到乙醇溶液。
②氯化钠溶液能导电；乙醇溶液不能导电。
【猜想】铁的锈蚀速率与下列因素有关：
①反应时的温度；②氧气的含量；③水溶液的导电性。
【实验】每次取两套如图-13所示的装置，编号为I、II。向两套装置中分别装入质量、大小相同的铁钉和等体积的蒸馏水，进行如下三组对比实验（实验开始时，各瓶内气体压强保持一致）。

影响因素	实验设计	实验现象	实验结论及解释
①温度	装置I放入25℃恒温环境中，装置II放入40℃恒温环境中。	两套装置中铁钉均锈蚀，且U型管中液面均由b处上升至a处，则所需时间I＞II。	锈蚀的速率I＜II；铁的锈蚀速率与反应时的温度有关，_______。
②氧气含量	_________。	________。	铁的锈蚀速率与氧气的含量有关，氧气的含量越多，铁的锈蚀越快。
③水溶液的导电性	在相同温度下，装置I集气瓶中加入10mL氯化钠溶液；装置II集气瓶中加入10mL乙醇。	两套装置中铁钉均锈蚀； 且U型管中液面均由b处上升至a处，则所需时间I < II。	_______。

 
（3）若将两根铁钉分别放入两支试管中，在一支试管中加入稀硫酸，另一支试管中加入稀盐酸，观察到两支试管内均有大量气泡产生，铁钉逐渐溶解，在酸溶液中被快速腐蚀。
【反思与提高】
根据该探究实验以及你所学的知识，判断下列说法正确的是________（填序号）。
A．金属的腐蚀是指金属单质与其它物质发生化学反应的过程[
B．金属越活泼，就越容易被锈蚀
C．金属腐蚀不一定要有氧气参加

(8分)某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。请回答有关问题：

(1)为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序为a→(    )→(    )→(    )。C装置中NaOH的作用是
(2)实验开始时，应                                (填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”)，目的是                                         。
(3)实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象为                             ，反应方程式为                               。
(4)除CO外，还有哪些物质可以还原Fe₂O₃            (请写一物质的化学式)。

（10菏泽14）、学习金属单元后，小强知道了铁是当今世界用量最多的金属，而每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料，约占全年钢产量的十分之一。于是小强对金属铁的相关知识开展了探究性学习。
（1）如图，小强将一根20cm的光亮的铁棒放在自来水中，观察A、B、C三处的变化。几天后，他发现_________（填序号）处最先出现铁锈，小强结合书本知识知道，铁生锈实际是铁和________、__________等物质发生反应的过程。

（2）小强来到已停产的企业厂房，看到许多机械设备上已锈迹斑斑，他马上想到可以用稀盐酸将铁锈（主要成分Fe₂O₃）除去，该反应的化学方程式为：______________________
去锈后为防止机械设备进一步锈蚀，小强想到的一种防护方法是_______________________
_______________________。

2009年2月12日，我外交部就法国某公司拍卖我国两件重要文物兔首和鼠首(见右图)，发表严正声明：中国对其拥有不可置疑的所有权。目前我国正在积极追讨这两件文物。兔首和鼠首均为青铜器(铜、锡合金)，表面呈绿色，这是铜器长期暴露在空气中生成了铜锈(铜锈俗称铜绿)。为了弄清铜绿的组成和铜生成铜绿的条件，某化学实验小组进行了如下探究：
   
1．探究铜绿的组成
【查阅资料】 通过查阅资料知道：铜绿受热易分解。
【设计与实验】
(1)小芳从其它铜器上取下适量的干燥铜绿，按右图所示装置进行实验。在实验过程中，观察到：试管口内有水珠出现，说明了铜绿中含有氢、氧元素；澄清石灰水变浑浊，说明了铜绿中含有                 元素。
(2)小芳取下少量试管内反应后的剩余物，放入另一支试管中，滴人稀硫酸，充分反应后，溶液变蓝色，说明铜绿中含有                元素。
【实验结论】 铜绿是由铜、氢、氧和碳元素组成的。
2．探究铜生成铜绿的条件
【查阅资料】铜绿的化学式是Cu₂(OH)₂CO₃，它受热会分解生成三种氧化物。铜绿分解的化学方程式为                                  。
【猜想与假设】  据铜绿的组成和查阅的资料判断，铜绿可能是铜与氧气及         共同作用而形成的。
【设计与实验】 借鉴课本“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，实验如下图所示(所用铜片洁净、光亮，试管内的“  ”为铜片)：

实验较长时间后，发现            试管中铜片最先生锈(填试管字母编号)。
【评价与改进】 小区认为小梁设计的实验还不够完善，要得出正确的结论，还要补充一个实验。你认为要补充的一个实验是(用图表示亦可)                                  。
【拓展与应用】
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。
                                                                  。

(11分)钢铁、铝合金、铜制品等是应用广泛的金属材料。据估计，每年全世界被腐蚀损耗的钢铁材料，约占全年钢产量的十分之一。某校化学兴趣小组的同学探究金属腐蚀的原因，设计如下实验：
(1)如图，取一根约10cm的光亮铁钉放在自来水中，观察A、B、C三处的变化。几天后，他们会发现　▲　处最先出现铁锈，大家结合书本知识知道，铁在空气中生锈实际是铁和　▲　  、 　▲　　等物质相互作用发生一系列复杂的化学反应的过程。

(2)一同学联想到家里铜制餐具上有一层绿色物质，认为铜在空气中也会生锈。他们上网查阅资料，知道这种绿色物质的化学成分为Cu₂(OH)₂CO₃(铜绿)。他们从铜绿组成和空气的成分大胆猜测，铜生锈除了与铁生锈条件相同外，还应该有CO₂参加反应。
请写出铜在空气中生成铜绿的化学方程式　　　　　　▲ 　　　　　　 。
(3)【查阅资料】孔雀石的主要成分是Cu₂(OH)₂CO₃，也可以表示成CuCO₃·Cu(OH)₂。与孔雀石相似，还有许多矿物可用xCuCO₃·yCu(OH)₂(x、y都是正整数)表示，石青就是其中的一种。
【实验探究】为了验证石青的组成成分，他们设计了如下实验，请你共同参与探究。

	实验操作	实验现象	结论
步骤l	取少量石青样品置于大试管中加入足量稀硫酸	(1)产生大量气体 (2)溶液呈蓝色	(1)石青中含有  ▲ 离子 (2)石青中含有  ▲ 离子
步骤2	取少量石青样品置于大试管中加热	(1)残留固体呈  ▲ 色 (2)大试管内壁  ▲	石青加热易分解

 
【反思与拓展】
①确定步骤1中产生气体成分的实验方法是             ▲           。
②根据以上探究，只要测定出参加反应的石青的质量、生成的氧化铜的质量和   ▲  的质量，就可确定石青的化学式(即确定x、y的值)。
③防止金属锈蚀的方法很多，如制成不锈钢、在金属表面      ▲      (任写一种方法)。

为探究铁锈蚀的影响因素，某兴趣小组做了如下实验。

[实验方案] 将3枚洁净的铁钉同时置于如图所示环境下的斌舒中，观察铁钉锈蚀情况。
[实验现象]3天后，I、Ⅲ中铁钉不生锈，Ⅱ中铁钉明显生锈。
[获得结论]
(1)对照实验l、Ⅱ，可知铁锈蚀的条件之一为                    ；
(2)防止铁锈蚀的一种方法是                               。
[拓展探究]
(3)小明发现海边的铁器很容易生锈，从而猜测氯化钠能加快铁的锈蚀。请设计实验方案验证小明的猜想                                                     。

研究小组进行木炭还原氧化铁的探究活动。将木炭、氧化铁及试管充分烘干，并将木炭和氧化铁混合均匀、研磨。取适量上述混合物于试管中，用图1所示的装置加热（试管竖直向上，可使加热时的热量尽少散失）。


【提出问题】实验结束后，试管中的剩余固体X含有哪些成分，质量分别是多少？
【查阅资料】
铁的氧化物被还原时，是从高价铁的氧化物逐级还原成低价铁的氧化物，最后还原成金属铁。铁的氧化物及其部分性质如下：
为红色固体； 和均为黑色固体。其中，具有很好的磁性，能被磁铁吸引。三种氧化物均不溶于水，但能溶于稀盐酸，分别发生如下反应：
Fe₂O₃+6HCl ══ 2FeCl₃+3H₂O
Fe₃O₄+8HCl ══ 2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O
FeO+2HCl ══ FeCl₂ + H₂O
黄色的溶液中滴入无色的KSCN溶液，溶液变为红色，该实验常用于检验；溶液遇单质铁发生反应：2FeCl₃ + Fe = 3FeCl₂，溶液变为浅绿色。
【猜想】固体X可能含有：①②③④⑤
【实施实验】
目的：确定固体X的组成。

步骤	操作	主要现象	结论
I	取部分冷却后的固体X倒在滤纸上，用磁铁充分吸引。	部分固体被吸引到磁铁上	可能有或
II	取滤纸上的剩余固体少量，放入图2所示的试管a中，通入氧气，用酒精灯加热。	固体剧烈燃烧， b中溶液变浑浊	一定有
III	另取滤纸上的剩余固体少量，放入试管中，加入足量的稀盐酸。	无明显现象	一定没有
IV	取步骤I磁铁上的固体少量，放入试管中，逐滴加入稀盐酸。	产生。	一定有
V	在步骤IV所得溶液中逐滴加入。	溶液不变红色	一定没有

【反思改进】
同学们讨论发现，用上述实验方法不能确定固体X中一定没有，理由是。

为确定固体X中是否含Fe₃O₄并测定其中各成分的质量，同学们又进行了以下实验：

步骤	操作	数据
I	重新取部分冷却至室温的固体X，称量其质量为m1。	m1 =" 17.9" g
II	将称量好的固体X全部放入图3所示的锥形瓶中，称量整套装置及药品的质量为m2；打开分液漏斗旋塞，放入足量稀盐酸后关闭旋塞，待没有气泡产生并恢复至室温，再次称量整套装置及药品的质量为m3。	m2 =" 317.9" g m3 = 317.3.g
III	将锥形瓶中剩余的固体过滤、洗涤并干燥，称量其质量为m4。	m4 =" 1.1" g

【获得结论】
（1）为确定固体X中是否含，m₁~m₄中应该用到的数据有。
（2）固体X的成分及质量分别是。

某同学为了研究炼铁的原理并测定生成铁的质量，用一氧化碳与氧化铁反应，按下图进行实验。

（1）首先，该同学称量氧化铁的质量，然后进行实验，他先打开K₁，关闭K₂，通入一氧化碳，其目的是排尽玻璃管内的空气，防止加热时因一氧化碳不纯而引起爆炸，然后关闭K₁，打开K₂，加热，反应一段时间后，冷却，再次称量固体的质量，发现固体质量减少了12克，则生成铁的质量为_____，玻璃管中发生反应的化学方程式为_________________。
（2）装置B中反应的化学方程式是________________________________。
（3）装置C的两个作用是________________________________________________，
（4）实验结束后，烧杯内的溶液中含有的溶质是_________________（写化学式）。

下图为某学习小组探究金属化学性质时所做的四个实验,仔细分析后回答下列问题:

（1）描述 $A$中的实验现象.

（2）写出 $C$中反应的化学方程式.

（3）要证明 $C{u}_{、}F{e}_{、}Ag$的活动性顺序,至少要做的实验是(填序号).
（4）开始反应后 $D$中溶液逐渐变为黄色,原因是.