九年级下册（2024）金属资源的利用和保护第2课时综合训练题

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第2课时 金属的腐蚀与防护、保护金属资源
◆知识点一 金属资源保护
1.金属的腐蚀与防护
（1）铁钉生锈条件的探究
（2）铁制品的锈蚀
铁钉生锈的过程，实际上是铁与空气中的氧气和水蒸气等发生化学反应的过程。生成的铁锈(主要成分是 ·xH2O)很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。
（3）防止铁制品的锈蚀
2.保护金属资源
即学即练
1.下列相关“铁制品锈蚀的条件”的探究实验的说法中，错误的是
A．试管中的蒸馏水可以用自来水代替
B．实验前要用砂纸将铁钉打磨干净
C．此实验中使用氯化钙的作用是吸收水蒸气
D．图中左侧的铁钉生锈
2．化学与生活、科技、环境等方面紧密相连，在诸多领域都有着不可或缺的作用，请回答下列问题：
（1）铝土矿主要成分的化学式为 。
（2）厨房中的炊具是不锈钢制成的，不锈钢属于 材料。
（3）自行车链条防锈的方法是 。
（4）铁锈主要成分的化学式为 。
（5）我国化学家徐光宪在稀土分离技术上作出了杰出贡献，稀土金属不可再生，需大力保护。下列有关保护金属资源的做法正确的有______（填选项）。
A．寻找金属的代用品B．过度开采金属矿物C．回收利用废旧金属
一、探究铁钉生锈的条件
实践应用
1．在科学探究中，如果问题涉及多个因素(变量)，可以只研究因变量与一个自变量的关系，控制其他量不变。运用控制变量的方法，可将多变量问题变成多个单变量问题分别研究，最后再综合解决。
六十九中学化学兴趣小组的同学们利用控制变量的方法来探究铁生锈条件。邀请你共同参与完成他们的探究活动。
【明确目的】探究铁生锈的条件
【寻找变量】
（1）铁锈的主要成分为Fe2O3，xH2O3，依据 ，可推测出铁需要与空气中的氧气和水蒸气接触才能生锈，确定变量为 。
【设计实验】同学们设计如图1所示的实验
【证据推理】
（2）对比甲、乙试管中的现象，说明铁钉生锈需要与氧气接触，对比 试管中现象，说明铁钉生锈需要与水接触。通过分析同学们得出铁生锈的条件。
【学科融合】
（3）小玖同学用如图2所示装置进行铁锈蚀条件的探究。两个透明塑料瓶中均装满CO2的水溶液，并将其放在阳光下照射。一段时间后可观察到 (填“甲”或“乙”)中铁钉出现锈蚀。
【方法迁移】
（4）同学们看到教材中三星堆出土的青铜大面具，已经生锈，查阅资料得知铜锈的主要成分碱式碳酸铜(Cu2(OH)2CO3)。可推测出铜锈蚀除有水和氧气外，还必须有 参与，在图3所示的几组实验中，观察到甲试管中铜表面有绿色物质生成，其他三组均无明显现象。作为对照实验的是 组实验(填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”)，其它实验分别与对照实验对比，才能得出铜生锈的条件。
【实际应用】
（5）废旧金属的回收利用，不仅可以减少资源浪费，还能降低环境污染。现取一定量已经锈蚀的铁钉(假设只含铁和氧化铁)，经测定其中氧元素的含量为24%，则已经锈蚀的铁与未锈蚀的铁的质量比为 。
考点一 探究铁钉生锈的条件
【例1】某学习小组用相同的光亮铁钉探究铁生锈与哪些因素有关，设计的实验如图所示：
一周后观察，试管①和③中的铁钉无明显变化，试管②中的铁钉明显生锈。
（1）探究发现铁生锈的主要条件是铁与 和 直接接触。②中铁钉的A、B、C三处中 处锈蚀最严重。
（2）试管①中加入的蒸馏水要事先煮沸，其目的是 。蒸馏水的上面加入一层植物油的作用是 。
（3）沙漠地区的铁制品锈蚀较慢的原因是 。
【变式1-1】某实验小组为探究铁生锈的条件，设计了如下实验。以下分析正确的是
A．一周后观察到的现象是b中铁钉生锈B．b试管中放CaCl2的目的是干燥空气
C．一周后玻璃管中的现象是红墨水液面左低右高D．该实验可以得到铁生锈需要水和氧气的结论
【变式1-2】124中学学习小组同学探究铁钉锈蚀的条件时做了如图所示的实验。
（1）一段时间后，实验①中铁钉锈蚀最严重的部位是 （填“a”“b”或“c”）。
（2）通过①②试管比较能证明铁钉锈蚀与 有关。
（3）实验得出生活中的铁制品生锈实际上是与 。
（4）实验乙取生锈后的铁钉10 g（含有杂质、Fe2O3、铁。杂质不与酸反应，也不溶于水，Fe2O3与硫酸反应的方程式Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O），加入100g稀硫酸中充分反应后得到固液混合物109.8 g，过滤，称量滤液质量为109 g。
①写出铁与硫酸反应的化学方程式 。
②求产生氢气的质量 。
③求反应Fe2O3的质量 g。
【变式1-3】化学兴趣小组欲探究影响铁生锈的因素，利用传感器监测过程中氧气浓度的变化来判断铁生锈的情况。实验记录如下：
（1）能得到“食盐能加快铁生锈”的结论，依据的实验是 (填序号)。
（2）设计实验②③的目的是 。
（3）“暖宝宝”中发热剂的主要成分有铁粉、氯化钠、活性炭和水，其发热原理是铁生锈时会放出热量。
①用稀硫酸检验发热剂是否有效时，观察到有气泡冒出，说明 (填“仍有效”或“已失效”)，理由是 (用化学方程式表示)。
②利用温度传感器测得两种不同“暖宝宝”使用时温度变化的曲线如下图所示。与市售“暖宝宝”相比，自制“暖宝宝”的不足之处是 (任写一点即可)。
考点二 铁制品的锈蚀和防锈
【例2】某同学绘制了含铁元素的部分物质转化关系图。下列相应的叙述正确的是
A．反应①可以通过铁与空气中的氧气反应来实现，其原理为
B．反应②的原理可以用表示，它属于置换反应
C．反应③的条件是铁在潮湿的空气中，海水中会加快铁的锈蚀，此过程会放出热量
D．反应④可以通过铁与稀硫酸或硫酸盐反应来实现，铁在这类反应中会生成铁离子
【变式2-1】铁是应用较广泛的金属。下列铁制品最容易生锈的是
A．喷漆的栏杆B．涂油的链条C．未擦干的铁锅D．不锈钢保温杯
【变式2-2】下列金属中表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气继续氧化的是
A．CuB．MgC．FeD．Al
【变式2-3】在人类社会的发展进程中，金属起着重要的作用，结合所学知识回答下列问题。
（1）铜能形成多种合金，其中黄铜的硬度 (填“大于”或“小于”)纯铜的硬度。
（2）不能用铁质容器盛放硫酸铜溶液，原因是： (用化学方程式表示)。
（3）铁制品是生活中广泛应用的金属材料之一，每年有大量的钢铁制品因腐蚀而报废。钢铁生锈是因为与空气中的 同时接触。请你提出一条防止铁制品生锈的建议： 。
考点三 金属资源的保护
【例3】下列有关金属资源的利用和保护的说法不正确的是
A．徐光宪院士和他的团队研发了稀土分离技术，稀土元素是储量较少的一类金属元素的统称
B．金属矿物的储量有限，可以再生
C．大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在，我国矿物储量也很丰富
D．从废旧锂离子电池中回收锂、钴、镍等，对保护环境和实现金属资源循环利用有重要意义
【变式3-1】下列关于资源、能源的叙述错误的是
A．稀土是储量较少的一类金属矿物的统称，对人类来说没有什么用途
B．废旧金属的回收利用，可节约金属资源，减少对环境的污染
C．目前已经广泛用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车零部件等
D．从汽车用过的铅酸蓄电池中回收铅
【变式3-2】“金属保护一小步，资源节约一大步”，下列关于金属及金属材料防护的说法正确的是
A．为了增加经济效益，应加大力度开采金属矿物资源
B．纯金属的抗腐蚀性比合金更好
C．生铁和钢都属于铁合金
D．废弃金属直接丢弃，无需回收利用
【变式3-3】根据要求回答下列问题。
（1）以下是有关保护金属资源的一些具体做法：
a．将铁制成不锈钢
b．使用氮化硅陶瓷齿轮
c．回收铝制饮料罐
d．回收废旧电池
e．给自行车的支架喷漆
f．仪器使用硬塑铸件
请你从保护金属资源的有效途径的角度，从上述做法中选出两种：
你选择标准是① ，包括事例有② (填字母)。
（2）下列四个不同实验，请从基本反应类型及反应的内在变化的角度，找出具有两个相同特点的反应，组成一组，它们是① (填字母)，理由是② 。
A．铝与硫酸铜溶液的反应 B．汞与氧气的反应
C．氧化钙与水的反应 D．木炭粉与氧化铜的反应
基础达标
1．下列金属制品与其防锈的方法不合理的一组是
A．机器上齿轮——表面涂油
B．汽车车身——表面镀上一层其它金属
C．铁盆——表面覆盖搪瓷
D．不锈钢医疗器械——改变金属的组成和结构
2．根据铁锈蚀的条件判断，下列情况中，铁钉最容易生锈的是
A．B．
C．D．
3．下列做法中，不利于保护金属资源的是
A．回收易拉罐
B．过度开采金属矿物
C．防止金属的腐蚀
D．寻找金属代用品
4．文物出土后，暴露在空气中，其被氧化、锈蚀等过程会加速。可用作保护气以延缓氧化、锈蚀速度的是
A．H2OB．O2C．N2D．CO2
5．世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的20%~40%。下列做法不能有效防止钢铁生锈的是
A．表面刷漆B．清洗锈迹C．制成不锈钢D．镀耐腐蚀的铬
6．金属材料在人类活动中有着广泛的应用。下列有关说法正确的是
A．人们使用的金属材料全部是纯金属B．切完菜后将菜刀及时清洗干净并擦干
C．所有的金属都能与氧气反应D．金属锈蚀后没有回收价值
7．青藏高原有丰富的金属矿产资源。下列有关金属资源的利用和保护不正确的是
A．将铁制品放在潮湿的空气里
B．在钢铁表面涂油、刷漆都能防止生锈
C．废旧金属回收利用可以节约金属资源
D．有计划、合理地开采矿物是保护金属资源的有效途径
8．下列做法不能减缓或防止钢铁锈蚀的是
A．经常用食盐水清洗铁制品B．保持铁制品表面清洁干燥
C．在铁制品表面涂油漆D．在钢铁的表面镀一层不易锈蚀的金属
综合应用
9．如图是探究铁钉锈蚀条件的实验，一段时间后观察现象。下列说法正确的是
A．对比①中甲、乙、丙三处，甲处锈蚀最明显
B．对比②③说明铁锈蚀需要水和空气
C．③中氯化钙的作用是吸收空气中的氧气和水蒸气
D．④比①锈蚀严重，说明食盐水能加快铁钉的锈蚀
10．某同学为了探究生锈的条件，做了以下实验，一周后观察。下列说法错误的是
A．①中甲、乙、丙三处中生锈的只有乙处
B．②中植物油的作用是隔绝空气
C．③中氯化钙的作用是作干燥剂
D．对比①②③实验可充分得出铁生锈的条件是与氧气、水同时接触
11．学校某实践小组探究铁钉生锈的条件，通过数字传感器测定不同环境中铁钉生锈情况，以及铁钉生锈时氧气、温度和压强的变化，并得出以下两个图像。下列说法错误的是
A．对比图1的①③和②③可知，铁钉生锈需要水和空气共同作用
B．通过图1的③④⑤可知，环境中有食盐水或酸存在，会减缓铁生锈的速率
C．通过图2可知，铁钉生锈消耗氧气且放热
D．图2的压强变化不明显，可能是铁生锈消耗氧气和温度升高同时作用的结果
12．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d g/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）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）写出除铁锈的化学方程式 。
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5 g铁粉和2 g碳粉加入三颈烧瓶，t1时刻加入2 mL饱和NaCl溶液后，再将一支装有5 mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。
（4）据图3，t2时刻后反应并未停止温度却开始降低，原因是 。
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m g固体，连接如图装置，检查气密性，加入固体与足量稀盐酸进行实验。
（5）该实验条件下测得铁锈质量分数偏小的原因是 。
【反思与评价】
（6）与实验一对比，实验二铁锈蚀明显更快的原因是 。
拓展培优
13．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。
【设计与实验】
实验一：定性探究影响铁锈蚀的因素
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）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 。
实验二：定量探究影响铁锈蚀的因素
小组设计了图2装置，检查气密性，将5g铁粉和2g炭粉加入三颈烧瓶，t1时刻加入2mL饱和NaCl溶液后，再将一支装有5mL 稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。
（4）据图3，说明铁生锈 。 (填“吸热”或“放热”)
（5）据图4，对比AB段和BC段说明 ，用化学反应方程式表示t3时刻压强突然变大的原因是 。
【反思与评价】
（6）与实验一对比，实验二铁锈蚀明显更快的原因是 。
14．广东属于沿海省份，某化学学习小组对海边铁生锈的现象进行了如下探究。
任务一 海边铁制渔船上的锈迹比江边铁制渔船的多，为了研究海水是否会加快铁的生锈，设计以下数字化实验：
（1）根据图1，说明铁生锈会 (选填“吸收”或“放出”)热量。
（2）根据以上两个图像，可以得出结论： 。
任务二 很多跨海大桥的钢铁表面可以通过涂铝层防止铁被腐蚀，为了探究大桥利用铝保护钢铁的原因，提出猜想：铝的金属活动性比铁强，先被海水腐蚀。设计如图所示对比实验。
（3）若左侧烧杯内铁片出现锈迹，右侧烧杯内观察到 ，则说明猜想正确。
（4）你认为选择铝保护钢铁的可能原因还有 。
任务三 铁制品放在水中，表面用油液封，可以延缓铁生锈。为探究这一情况，设计如下实验：将蒸馏水煮沸后迅速冷却至室温(12℃)，取等体积水样于2个烧杯中，其中一个烧杯加5L花生油进行“油封”，用溶解氧传感器测定两个水样中溶解氧含量。
已知：12℃时，未煮沸的蒸馏水中溶解氧含量为10.68mg•L-1。
（5）由实验得出的下列结论正确的是______(填字母)。
A．“油封”的方式能完全隔绝氧气在水中的溶解
B．通过加热煮沸并冷却，可以明显降低水中含氧量
C．“油封”和“未油封”水样中的溶解氧含量均随时间的增加而呈增大趋势
（6）实验中，放置两周后铁丝依然出现锈蚀的原因是 。
【反思与评价】
（7）生活中常用在金属表面涂油的方式“防生锈”，其主要原因是 。
15．铁的锈蚀虽然对社会生产造成较大损害，但其也有有利的一面，如暖宝宝就是利用了铁粉生锈放出热量的原理制成的。某小组同学设计实验探究铁生锈的条件及影响生锈速率的因素。
探究1：铁生锈的条件
【进行实验】某同学设计了如图所示的实验装置，实验中观察到只有湿的铁丝团表面有明显锈迹，浸没在刚冷却的开水中的铁丝团以及干的铁丝团表面均无锈迹。
【实验结论】
（1）铁生锈实际上是铁与空气中的 发生反应的结果。
探究2：暖宝宝中的哪种物质加快了铁的锈蚀速率？
【查阅资料】暖宝宝的发热材料主要有铁粉、活性炭、食盐、水等。
【猜想与假设】
猜想1：活性炭能加快铁粉生锈的速率
猜想2：食盐能加快铁粉生锈的速率
【实验设计】某同学设计实验验证猜想：将2g铁粉、5g水与不同量活性炭、食盐均匀混合后，测量并记录实验中在10分钟内温度的上升情况：
【分析与结论】
（2）实验1的作用是 。
（3）分析实验数据，可以判断出猜想1 (选填“成立”或“不成立”)；也可利用上述实验1、3验证猜想2，则实验3中x的数值为 。
【拓展延伸】
（4）小组同学根据暖宝宝中同时含有活性炭与食盐这两种物质，猜测“活性炭与食盐同时存在会大幅度加快铁生锈的速率”，于是将2g铁粉、5g水与0.2g活性炭、0.1g食盐均匀混合后，测量并记录实验中在10分钟内温度的上升情况，发现 ，证明猜测正确。
【反思与评价】
（5）下列说法正确的是______。
A．暖宝宝在使用前要密封保存
B．暖宝宝使用后剩余物可以回收利用
C．利用铁生锈的原理，铁粉还可用于食品保鲜
教学目标
1.以铁生锈为例，探究金属锈蚀的条件，了解防止金属锈蚀的常用方法。
2.认识金属矿物是宝贵的自然资源，形成保护和节约资源的可持续发展意识；了解废旧金属对环境的影响及金属回收再利用的价值。
重点和难点
重点：金属的腐蚀与防护。
难点：探究金属锈蚀的条件。
目的
设计对比实验，得出铁钉生锈的条件
实验图示
一周后的实验现象
铁钉表面生成了一层 的物质，在水面与空气交界处的铁钉部分，生成的红棕色物质最
铁钉表面
铁钉仍光亮如初
实验分析
铁钉同时与水、氧气接触，易生锈
铁钉只与水接触而不与氧气接触，不易生锈
铁钉只与干燥的空气接触而不与水接触，不易生锈
实验结论
铁钉生锈需要铁与空气中的 、 同时接触，发生化学反应
①酸和 等可以加快铁制品的锈蚀。
①铝的氧化物致密，能防止里层的铝与氧气继续接触；而铁的氧化物很疏松，不能阻碍里层的铁与氧气继续接触，因此铝制品比铁制品耐腐蚀。
②铁的纯度，环境的温度、湿度、酸碱性等影响铁锈蚀的速率。如与沙漠地区相比，海边的铁制品生锈更快。
③铜生锈的条件：铜与空气(或氧气)、水和 同时接触，铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3，俗称 。
原理
破坏铁制品锈蚀的条件，使铁制品隔绝 或
方法
实验步骤
①在A试管内加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，使铁钉部分浸没在水中;
②在B试管内加入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，使铁钉完全浸没在水中，然后在水面上覆盖一层植物油;
③在C试管内放棉花和干燥剂，塞紧橡胶塞。将3支试管放置一周左右，观察铁钉生锈情况
实验现象
（1）一周后, A试管内铁钉生锈, 且乙（填甲、乙或丙）处锈蚀严重; B、C试管内铁钉都没有生锈
（2）对比试管A、B中的现象，说明铁生锈需要与 接触；对比试管 (填字母)中的现象，说明铁生锈需要与水接触。
实验结论
（3）铁生锈的条件是铁与 、 同时接触
实验反思
（4）实验开始前，需用砂纸打磨铁钉，目的是 。
（5）实验前需要将蒸馏水煮沸后迅速冷却，煮沸的目的是 ,迅速冷却的目的是 。
（6）试管B中植物油的作用是 ;试管C中干燥剂的作用是 。
实验意外现象分析
（7）一段时间后，某同学发现图1中试管C中的铁钉也出现了少量锈迹，可能的原因是 。
创新装置
（8）在图2所示实验中，观察到Y形管左边的铁片无明显变化，右边铁片生锈，说明铁生锈需要与 接触。
趣味实验
（9）某同学用如图3所示装置进行铁钉生锈条件的探究。两个透明塑料瓶中均装满二氧化碳的水溶液，并将其放在阳光下照射。一段时间后可观察到 (填“甲”或“乙”)中铁钉生锈，该实验证明铁钉生锈与 有关。
序号
其他试剂
初始时氧气浓度/%
200s时氧气浓度/%
水/滴
食盐质量/g
5%的稀醋酸/滴
①
0
0
0
20.8
20.8
②
10
0
0
20.8
15.2
③
10
0
5
20.8
12.7
④
10
1.0
0
20.8
8.0
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
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
实验
实验用品
实验1
长5cm、直径1mm的铁丝，15mL蒸馏水
实验2
长5cm、直径1mm的铁丝，15mL海水
溶解氧含量/(mg•L-1
时间/h
0
2
6
12
24
36
48
实验
①未油封
2.42
4.75
6.44
8.45
10.10
10.43
10.51
②油封
2.43
3.02
4.28
4.81
6.47
7.20
7.98
实验
活性炭/g
食盐/g
温度上升值/℃
1
0
0
0.1
2
0.2
0
22.0
3
x
0.1
3.1