专题8金属和金属材料复习题（解析版）-2023-2024学年九年级化学仁爱版下册

这是一份专题8金属和金属材料复习题（解析版）-2023-2024学年九年级化学仁爱版下册，共14页。试卷主要包含了选择题，填空与简答，科学探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题
1．分类是化学学习的重要方法，下列分类完全正确的是
A．可燃性气体：氢气、氮气、甲烷B．混合物：生铁、硫酸铜溶液、空气
C．氧化物：水、一氧化碳、氧气D．金属材料：青铜器、生铁、氧化铜
2．下列说法中不正确的是
A．墙内开花墙外可闻到花香，是因为分子总是在不断运动着
B．甲烷燃烧放出大量的热，是因为所有化学反应都放出热量
C．在生煤火炉时，可点燃木柴来引燃煤，是为了使温度达到煤的着火点
D．合金被广泛的使用，是因为合金比组成它们的纯金属具有更多优良性能
3．下列实验现象描述正确的是
A．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光
B．铁和硫酸铜溶液反应，有铜生成
C．打开盛有浓盐酸的试剂瓶的瓶盖，瓶口会出现白烟
D．木炭还原氧化铜中玻璃管内的红色粉末逐渐变成黑色
4．归纳推理是化学学习中常用的思维方法。下列推理正确的是
A．酸和碱发生中和反应生成盐和水，则生成盐和水的反应一定是中和反应
B．单质只含有一种元素，则只含有一种元素的纯净物一定是单质
C．碱溶液能使酚酞溶液变红，则能使酚酞溶液变红的溶液一定是碱溶液
D．铝比铁更容易与氧气发生化学反应，则在空气中铝制品一定比铁制品更易被腐蚀
5．下列叙述中正确的是：
A．生成盐和水的反应都是中和反应
B．合金不全属于金属材料
C．水沸腾时可冲起壶盖，说明温度升高分子会变大
D．可用肥皂水区别硬水和软水
6．下列有关化学方面的叙述中，正确的是
A．化学发展史：门捷列夫采用定量的方法研究了空气的组成
B．元素守恒观：将冷碟子放在蜡烛火焰上方，可以收集到炭黑
C．对比学习法：在空气中铁制品比铝制品更易锈蚀，因为铁的化学性质比铝活泼
D．性质与应用：氧气有助燃性，可做航天工业的高能燃料
7．下列4个坐标图分别表示实验过程中某些量的变化，其中正确的是
A．AB．BC．CD．D
8．物质的性质决定物质的用途．下列性质与用途不相符的是
A．氧气具有助燃性——作燃料
B．活性炭具有吸附性——作吸附剂
C．铜具有导电性——作导线
D．氢气具有还原性——用于冶炼金属
9．在一定量的硝酸银和硝酸铜溶液中加入锌粉，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，下列分析正确的是
A．如果滤液显蓝色，则滤渣一定没有Cu
B．在滤渣中加入稀盐酸有气泡产生，滤液中的溶质可能含有两种
C．如果滤渣只含一种金属，滤液中的溶质可能含有三种
D．在滤渣中加入稀盐酸没有气泡产生，则滤渣中一定含有Ag和Cu
10．锌粉、铝粉、镁粉的混合物3.8g与一定质量的稀硫酸恰好完全反应，将反应后的混合物蒸发水分得固体硫酸锌、硫酸铝、硫酸镁混合物11g，则反应中生成氢气的质量为
A．0.30gB．0.20gC．0.15gD．0.45g
11．现在有X、Y、Z三种金属，将它们分别放入稀HCl中，只有X无氢气放出。将Y投入Z的盐溶液中，Y表面没有发生变化。则X、Y、Z三种金属活动性顺序正确的是（ ）
A．X＞Y＞ZB．Z＞Y＞XC．X＞Z＞YD．Y＞Z＞X
12．下列有关资源或能源的叙述正确的是
A．地球上的金属元素将被耗尽，所以我们要保护金属资源
B．将煤隔绝空气加强热可以得到焦炭、煤焦油、煤油等有用物质
C．空气是一种宝贵的资源，其中稀有气体的体积分数占0.94%
D．人们经常利用的能源有化石能源、水能、太阳能和地热能等
二、填空与简答
13．2020年新型冠状病毒蔓延，全国人民众志成城，同心战“疫”。
（1）某同学居家隔离期间用水银温度计测量体温，从微观角度分析，温度计内水银会上升的原因是温度计内汞原子 ，废弃的水银温度计属于 （填序号）。
A可回收物 B其他垃圾（干垃圾） C厨余垃圾（湿垃圾） D有害垃圾
（2）过氧乙酸、酒精（C2H5OH）等消毒剂可有效消毒。酒精蒸气遇明火易燃烧和爆炸，酒精完全燃烧的化学方程式是 。
14．如图是某同学自制电解水器
(1)所用的材料属于金属材料的是 ；
(2)如果在左边的注射器中得到氢气，则左边的电极应接电源的 极；
(3)电解水发生的化学反应方程式为： 。
15．用适当的化学用语填空。
(1)2个氮原子 ；
(2)治疗胃酸过多的盐 ；
(3)不能共存的一对离子 ；
(4)能证明铁比铜活泼的反应
16．铁及其化合物在生产生活中应用广泛。
Ⅰ．铁的性质和防护
（1）某麦片中含微量铁粉，食用后铁粉与胃酸（含HCl）反应转化为人体可吸收的铁元素，此反应的基本反应类型为 。
（2）钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的 等物质发生化学反应的结果。
（3）为防止铁生锈，可对铁制品进行“发蓝”处理，使其表面生成致密氧化物（其中Fe、O元素质量比为21：8）保护膜，该氧化物的化学式为 。
Ⅱ．废铁的再利用
硫酸铁在农业可用作肥料，是花木，果树制造叶绿素的催化剂。用废铁屑（主要成分为Fe，含少量Fe2O3和FeCO3）制备硫酸铁的主要流程如下：
（1）酸溶时生成的气体成分为 。
（2）“转化1”过程中温度不宜过高的原因是 。
Ⅲ．铁的冶炼
我国劳动人民在春秋战国时期就会冶铁炼钢，实验室模拟炼铁实验装置如图所示。
（1）实验时，应先注水片刻后再加热的目的是 。
（2）实验过程中，硬质玻璃管中发生的主要的化学方程式为 。
（3）若取16g氧化铁粉末进行实验，反应一段时间后，经检测剩余黑色固体成份是Fe和Fe3O4，称量固体的质量为X，则X的范围为 。（写出计算过程）
17．减缓钢铁锈蚀的方法
(1)保持铁制品表面的 和 、
(2)在金属表面涂覆 (如 、 、 等)。
(3)在金属表面镀上一层 或用“烤蓝”等方法形成致密保护层。
(4)改变金属的 制成 等。
18．初中化学常见物质的转化关系如下图，部分反应物、生成物和反应条件未标出。其中D与E的组成元素相同，B、D、E在通常状况下是气体，F可用来改良酸性土壤，G是石灰石的主要成分，M是一种黑色固体粉末。请完成下列问题：
(1)写出物质A的化学式 。
(2)物质M在反应①中所起的作用是 。
(3)反应③中伴随着 (填“放热”或“吸热”)现象。
(4)写出反应②的化学方程式 。
(5)写出实验室制取气体E的化学方程式 。
19．某电镀厂排放的污水中含有CuSO4、ZnSO4和FeSO4，为减少水污染及节约成本，回收重要原料硫酸锌和有关金属，设计如图所示流程。请回答：
（1）固体B的成分是 ；
（2）步骤①④操作相同，该操作是 ；
（3）步骤④中反应的化学方程式是 。
三、科学探究题
20．镁条放置在空气中一段时间表面会形成一层黑色物质，为探究镁表面黑色物质的生成是与空气中的哪些成分有关，开展以下实验探究。
化学小组查得以下资料：
Ⅰ．常温下，空气中的氮气和稀有气体不会与镁发生反应。
Ⅱ．无水CaCl2固体有较强的吸水性，能吸收空气中的水蒸气。
[实验1]按图1所示装置进行实验，数日后，只观察到镁条表面变暗，没有出现黑色物质。
(1)查阅文献获知，镁条表面变暗是镁与氧气反应的结果，该反应的化学方程式为 。
(2)据此现象，可说明就 和 两种物质无法使镁生成黑色物质。
[实验2]按图2所示装置进行实验，数日后，只观察到镁条表面变暗，没有出现黑色物质。
(3)该实验的目的是 。
[实验3]按图3所示装置进行实验，数日后，观察到镁条表面出现黑色物质。
(4)得出“镁条变黑一定与水有关”的结论，依据的两个实验是 (填实验序号)。
[实验4]化学小组认为据此现象还不足以得出最终结论，于是又补做了如下实验：
(5)将图3中潮湿的空气换成 进行实验，数日后，观察到镁条表面无明显变化。
(6)根据上述四个实验，化学小组得出结论：镁表面的黑色物质是镁与 等物质共同作用的结果。
四、计算题
21．某些食品包装内常有一小包黑色的粉末（主要成分是铁粉），用来吸收氧气和水以防止食品变质，常称之为“双吸剂”。

(1)打开一包双吸剂，发现出现少量的红色物质，这是因为 。
(2)称量6g该双吸剂样品，加入足量稀盐酸，反应生成氢气的质量如图所示。请计算该样品中所含单质铁的质量（写出解题过程）。
A．向一定量的稀硫酸中
逐滴加入氢氧化钙溶液
B．向一定质量的硝酸钾
不饱和溶液中加入硝酸
钾
C．电解水
D．向等质量的锌粉和铁粉
中分别滴加质量分数相同
的足量稀盐酸
参考答案：
1．B
【详解】A、氢气、甲烷均属于可燃性气体，氮气不能燃烧，故A不正确；
B、生铁中含有碳等，属于混合物；硫酸铜溶液中含有硫酸铜和水，属于混合物；空气中含有氮气和氧气等，属于混合物，故B正确；
C、氧化物是由两种元素组成，其中一种为氧元素的化合物，水、一氧化碳均属于氧化物，氧气是由氧元素组成的纯净物，属于单质，故C不正确；
D、青铜器、生铁均属于金属材料，氧化铜不属于金属材料，故D不正确。故选B。
2．B
【详解】试题分析：A、墙内开花墙外可闻到花香，是因为分子总是在不断运动，故正确；B、化学反应常伴随着热量的变化，有的反应放热，有的反应吸热，故错误；C、在生煤火炉时，可点燃木柴来引燃煤，是为了使温度达到煤的着火点，故正确；D、合金被广泛的使用，是因为合金比组成它们的纯金属具有更多优良性能，硬度大，抗腐蚀性强，故正确。答案：B。
考点：化学基本概念与理论
3．A
【详解】A、镁与空气中的氧气燃烧时发出耀眼的白光，放出热量，生成白色固体，选项正确；
B、铁和硫酸铜溶液反应后，有铜生成属于实验结论，不是实验现象，选项错误；
C、浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢与空气中的水蒸气形成盐酸小液滴，所以打开盛有浓盐酸的试剂瓶的瓶盖，瓶口会出现白雾，选项错误；
D、木炭还原氧化铜实验中，黑色的氧化铜被还原为红色的铜，所以木炭还原氧化铜的实验中，观察到玻璃管内的黑色粉末逐渐变成红色，选项错误，故选A。
【点睛】雾是小液滴在空气中漂浮形成的现象，烟是固体小颗粒在空气中悬浮形成的现象。
4．B
【详解】A、酸和碱反应发生中和反应生成盐和水，但生成盐和水的反应不一定是中和反应，如二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，不属于中和反应，故选项推理不正确；
B、单质只含有一种元素，只含有一种元素的纯净物一定是单质，故选项推理正确；
C、碱溶液能使酚酞溶液变红，但能使酚酞溶液变红的溶液不一定是碱溶液，也可能是显碱性的盐溶液，如碳酸钠溶液，故选项推理不正确；
D、铝比铁更易与氧气发生化学反应，但铝制品在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密氧化膜保护了内部金属，故比铁制品更耐腐蚀，故选项推理不正确。
故选B。
5．D
【详解】A、酸碱之间的反应是中和反应，生成盐和水的反应不一定都是中和反应，如：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O，生成盐和水，但不是中和反应，此选项错误；
B、金属材料包括纯金属单质以及它们的合金，所以合金全属于金属材料，此选项错误；
C、水沸腾时可冲起壶盖，说明温度升高分子间隔会变大，此选项错误；
D、可用肥皂水区别硬水和软水，出现泡沫多的是软水，出现泡沫少的是硬水，此选项正确。
故选D。
6．B
【详解】A、拉瓦锡采用定量的方法研究了空气的组成，错误；
B、根据质量守恒，反应前后元素种类不变，蜡烛中含碳元素，生成物中也含有碳元素，正确；
C、在空气中铁制品比铝制品更易锈蚀，因为铝和氧气生成致密氧化膜，防止铝进一步腐蚀，错误；
D、氧气有助燃性，可做航天工业的助燃剂，不能作燃料，错误。
故选B。
7．D
【详解】A、稀硫酸呈酸性，溶液的pH小于7，氢氧化钙溶液呈碱性，溶液的pH大于7，向一定量的稀硫酸中逐滴加入氢氧化钙溶液，溶液的酸性逐渐减弱，溶液的pH逐渐增大，当氢氧化钙溶液过量后，溶液的pH大于7，选项错误；
B、不饱和硝酸钾溶液的溶质质量分数不为零，向一定质量的硝酸钾不饱和溶液中加入硝酸钾，硝酸钾逐渐溶液，溶液的溶质质量分数逐渐增加，直至溶液变为饱和溶液后不再增加，选项错误；
C、电解水过程中，生成的氢气与氧气的体积逐渐增大，且生成的氢气与氧气的体积比为2：1，不是质量比，选项错误；
D、锌与铁都能够与盐酸反应生成氢气，参加反应的盐酸的质量相同，生成氢气的质量相等，锌与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，反应的化学方程式为：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑，反应中锌与氢气的质量比为65：2，铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的化学方程式为：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，反应中铁与氢气的质量比为56：2，则向等质量的锌粉和铁粉中分别滴加质量分数相同的足量稀盐酸，铁生成的氢气的质量多一些，选项正确；
故选D。
8．A
【详解】A、氧气能够帮助燃烧，自身不能燃烧，故氧气可以作助燃剂，但是不能做燃料，性质与用途不相符，符合题意；
B、活性炭具有吸附性，能够吸附悬浮杂质，故可做吸附剂，性质与用途相符，不符合题意；
C、金属铜具有良好的导电性，可以用于制造导线，性质与用途相符，不符合题意；
D、氢气具有还原性，氢气和金属氧化物可反应生成金属单质和水，可利用其还原性进行金属的冶炼，性质与用途相符，不符合题意。
故选A。
9．C
【分析】根据金属活动性顺序可知，三种金属的活动性顺序由强到弱为：锌、铜、银，所以向硝酸银和硝酸铜的混合溶液中，加入一定量的锌粉，则锌能与硝酸银反应生成硝酸锌和银，能与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜。
【详解】A、如果滤液显蓝色，说明滤液中含有硫酸铜，金属锌可能没有和硫酸铜反应，也可能只和部分硫酸铜发生了反应，所以滤渣中可能含有铜，故选项A错误；
B、在滤渣中加入稀盐酸有气泡产生，说明滤渣中有金属锌，则硝酸铜、硝酸银完全反应，所以滤液中的溶质只含有硝酸锌，故选项B错误；
C、如果滤渣只含一种金属，该金属可能是银，说明锌可能与部分的硝酸银反应，滤液中的溶质可能含有硝酸银、硝酸铜、硝酸锌三种，故选项C正确；
D、在滤渣中加入稀盐酸没有气泡产生，则滤渣一定含有Ag，可能含有Cu，一定没有Zn，故选项D错误；
故选：C。
10．C
【详解】根据反应前后元素质量不变，反应生成的11g硫酸锌、硫酸铝、硫酸镁混合物中含有硫酸根的质量=11g−3.8g=7.2g；根据硫酸的化学式H2SO4，其中氢元素与硫酸根的质量比=2:96=1:48，当硫酸中所含硫酸根的质量为7.2g时，硫酸中H元素的质量=7.2g×=0.15g，即反应中产生的氢气质量为0.15g。故选C。
点睛：锌粉、铝粉、镁粉的混合物3.8g与一定质量的稀硫酸恰好完全反应，生成硫酸锌、硫酸铝、硫酸镁混合物11g，根据反应前后元素质量不变，则硫酸锌、硫酸铝、硫酸镁三种物质的混合物中含硫酸根的质量为11g-3.8g=7.2g；根据硫酸中氢与硫酸根的比，计算出氢元素的质量，即产生氢气的质量。
11．B
【分析】在金属活动性顺序中，位于氢前面的金属能置换出酸中的氢，位于前面的金属能把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来，据此判断能否发生反应，进而可确定三种金属活动性由强到弱的顺序。
【详解】现有X、Y、Z三种金属，将它们分别放入稀HCl中，只有X无氢气放出，说明Y、Z的金属活动性比氢强，X的金属活动性比氢弱，即Y、Z＞H＞X；将Y投入Z的盐溶液中，Y的表面没有发生变化，说明Y的金属活动性比Z弱，即Z＞Y；则X、Y和Z的金属活动性顺序为：Z＞Y＞X。
故选B。
12．C
【详解】A、由质量守恒定律，反应前后元素种类不变，地球上的金属元素不会将被耗尽；金属资源不可再生，所以我们要保护金属资源；错误；
B、将煤隔绝空气加强热可以得到焦炭、煤焦油、焦炉气等有用物质，煤油是石油分馏的产物；错误；
C、空气是一种宝贵的自然资源，空气中稀有气体约占其体积分数为0.94%；正确；
D、目前生产和生活中人们经常利用的能源有化石能源、水能、太阳能，不包括地热能；错误；
故选：C。
13． 间隔变大 D
【详解】（1）温度计内水银会上升的原因是，温度升高，温度计内汞原子间隔变大；
A、可回收物，是指可以再生循环的垃圾。本身或材质可再利用的纸类、硬纸板、玻璃、塑料、金属、塑料包装等，不符合题意；
B、其它垃圾是指危害比较少，可是没有再次利用的价值的垃圾，不符合题意；
C、厨余垃圾是指居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾，不符合题意；
D、汞属于重金属，废弃的水银温度计属于有害垃圾，符合题意。
故选D；
（2）酒精完全燃烧生成二氧化碳和水，该反应的化学方程式为。
14．(1)不锈钢电极
(2)负
(3)
【详解】（1）金属材料包括金属以及它们的合金，如图所示不锈钢是铁合金，故属于金属材料，故填：不锈钢电极；
（2）根据电解水时，正极生成的是氧气，负极生成的是氢气，故左边生成的是氢气则相连接的是电源的负极，故填：负；
（3）水通电生成氢气和氧气，化学方程式为：。
15．(1)2N
(2)NaHCO3
(3)H+和OH-（合理即可）
(4)Fe+CuSO4=Cu+FeSO4（合理均可）
【详解】（1）原子的表示方法，用元素符号来表示一个子，表示多个该原子，就在其元素符号前加上相应的数字，故2个氮原子可表示为：2N；
（2）医疗上用于治疗胃酸过多的盐是碳酸氢钠，其化学式为：NaHCO3；
（3）离子不能共存的情况是有水、气体和沉淀生成，离子不能共存，如：H+和OH-（合理即可）；
（4）证明铁比铜活泼，可以通过铁与铜盐溶液的置换反应，铁能置换出来铜，说明铁比较活泼，反应的化学方程式为：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4（合理均可）。
16． 置换反应 氧气和水（或H2O和O2） Fe3O4 氢气和二氧化碳（或H2和CO2） 温度过高，会造成过氧化氢的分解 排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸
11.2假设剩余黑色固体成份全部是铁，则设氧化铁与一氧化碳反应生成的铁的质量为x
x=11.2g
假设剩余黑色固体成份全部是Fe3O4，根据铁元素质量反应前后质量相等，则
x=15.5g
故x的取值范围: 11.2g【详解】①铁粉与胃酸(含HCl)反应生成氢气和氯化亚铁，铁将氢置换出来，属于置换反应；
②钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的氧气和水发生反应；
③Fe、O元素质量比为21：8，设铁的氧化物化学式为FeaOb，则56a:16b=21:8，a:b=3:4，该氧化物的化学式为Fe3O4；
④过量稀硫酸和碳酸亚铁生成硫酸亚铁、二氧化碳和水，铁和硫酸生成硫酸亚铁和氢气，故酸溶时生成的气体成分为二氧化碳和氢气；
⑤“转化1”过程中温度过高，会造成过氧化氢的分解；
⑥实验时，应先注水片刻后再加热的目的是排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；
⑦三氧化二铁和一氧化碳在高温下生成铁和二氧化碳，反应方程式为：；
⑧11.2g17．(1) 洁净 干燥
(2) 保护层 涂油 喷漆 覆盖搪瓷(合理答案均可)
(3)不易锈蚀的金属
(4) 组成和结构 合金
【详解】（1）保持铁制品表面的洁净和干燥，可以减缓钢铁锈蚀；
（2）在金属表面涂覆保护层(如涂油、喷漆、覆盖搪瓷(合理答案均可)，可以隔绝氧气和水蒸气，可以减缓钢铁锈蚀；
（3）在金属表面镀上一层不易锈蚀的金属或用“烤蓝”等方法形成致密保护层，可以减缓钢铁锈蚀；
（4）改变金属的组成和结构制成合金等，可以减缓钢铁锈蚀。
18． H2O2 催化作用 放热 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
【分析】D与E的组成元素相同，B、D、E在通常状况下是气体，赤铁矿主要成分是Fe2O3，D+Fe2O3→E，由于一氧化碳具有还原性，可用来冶炼金属，故D是CO，则E是CO2。F可用来改良酸性土壤，F是Ca(OH)2；G是石灰石的主要成分，G是CaCO3。M是一种黑色固体粉末，反应①的反应前后都有M，则M作催化剂，M是MnO2，A是H2O2，B是O2，C是H2O。将各种物质代入转化关系中进行验证，正确。
【详解】(1)物质A的化学式是H2O2。
(2)物质M在反应①中所起的作用是催化作用。
(3)反应③是：，该反应放出大量的热。
(4)反应②的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
(5)实验室制取二氧化碳的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
【点睛】在解此类题时，首先将题中有特征的物质推出，然后结合推出的物质和题中的转化关系推导剩余的物质，最后将推出的各种物质代入转化关系中进行验证即可。氢氧化钙可用来改良酸性土壤、石灰石的主要成分是碳酸钙、组成元素相同的气体是一氧化碳和二氧化碳是该题的突破口。
19． 锌、铁、铜 过滤 Zn+ H2SO4 =ZnSO4 + H2↑
【解析】锌、铁、铜的活泼性依次减弱，活泼的金属可以将不活泼的金属置换出来，故甲物质是锌，滤液A是硫酸锌。固体B中含有过量的锌和被置换出来的铁和铜，然后用磁铁将铁吸出，故C是铁，D是锌和铜的混合物。锌可以和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，而铜不反应，过滤得到铜，故乙物质是稀硫酸。
【详解】（1）固体B的成分是锌、铁、铜。
（2）步骤①④都是将固液分离，故是过滤。
（3）步骤④是过量的锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的方程式为：Zn+ H2SO4 =ZnSO4 + H2↑。
20． 2Mg+O2=2MgO 氧气(或O2) 水(或H2O) 验证氧气和二氧化碳，能否时镁生成黑色物质 实验2和实验3 潮湿的二氧化碳 氧气(或O2)、二氧化碳(或CO2)和水(或H2O)
【详解】（1）查阅文献获知，镁条表面变暗是镁与氧气反应生成氧化镁，配平即可，化学方程式为：2Mg+O2=2MgO；
（2）潮湿的氧气中含有氧气和水蒸气，据此现象，可说明就氧气和水两种物质无法使镁生成黑色物质；
（3）无水氯化钙有吸水性，进行干燥，图2实验的目的是：验证氧气和二氧化碳，能否使镁生成黑色物质；
（4）在潮湿的空气中，镁条表面出现黑色物质，干燥的的空气中，镁条表面无变化。得出“镁条变黑一定与水有关”的结论，依据的两个实验是：实验2和实验3；
（5）实验还要证明二氧化碳和水不能使镁条表面出现黑色物质，将图3中的潮湿的空气换成潮湿的二氧化碳进行实验，数日后，观察到镁条表面无明显变化；
（6）根据上述四个实验，化学小组得出结论：镁表面的黑色物质是镁与氧气、二氧化碳和水等物质共同作用的结果。
21．(1)铁粉与氧气和水反应生成铁锈（氧化铁）呈红色
(2)解：设样品中单质铁的质量为x。
答：该样品中单质铁的质量为5.6g。
【详解】（1）铁在潮湿的环境下会生锈，则铁粉与氧气和水反应生成铁锈（氧化铁）呈红色；
（2）见答案。