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专题05 金属的冶炼及金属锈蚀条件的探究（考点详解）-备战2021年中考化学考点微专题（解析版）
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这是一份专题05 金属的冶炼及金属锈蚀条件的探究（考点详解）-备战2021年中考化学考点微专题（解析版），共13页。教案主要包含了金属的冶炼，金属锈蚀条件的探究，注意事项等内容，欢迎下载使用。
一、金属的冶炼
二、金属锈蚀条件的探究
金属的冶炼
本考点主要以选择题、填空题或实验探究题的形式出现，主要考查的知识点有：①铁冶炼的原理；②铁矿石的种类；③含杂质的计算等。
1．实验原理： Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 （化学方程式）
2．实验装置
3．实验步骤：
（1）连接装置；
（2）检查装置的气密性；
（3）将氧化铁粉末注入玻璃管中；
（4）点燃右端酒精灯，向玻璃管中通入一氧化碳，排尽空气后再点燃酒精喷灯；
（5）观察到现象后，熄灭酒精喷灯，继续通入一氧化碳，直到玻璃管冷却，停止通入一氧化碳，再熄灭右端的酒精灯；
（6）拆除装置，清洗仪器，整理器材。
4．实验现象：
（1）硬质玻璃管中：红色粉末变成黑色
（2）澄清石灰水：变浑浊，反应的化学方程式为Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O
（3）装置最末端玻璃管尖嘴处：产生蓝色火焰，反应的化学方程式为2CO+O2 2CO2。
五、注意事项：
①实验前应先通，然后再加热，目的是防止混合气体发生爆炸。
②实验结束后，先熄灭酒精灯，待硬质玻璃管中物质冷却后再停止通，目的是防止还原的铁粉再次被氧化。
③与反应的条件为高温，所以加热需用酒精喷灯加热；
④澄清石灰水的作用是检验生成的二氧化碳；
⑤装置末端酒精灯的作用是处理未反应的一氧化碳，防止污染环境。
尾气处理创新实验
装置图1和图2是利用了一氧化碳的可燃性；装置图3和图4是利用了一氧化碳难溶于水的性质；装置图1的优点是：既可将有毒的一氧化碳转化为无毒的二氧化碳，又可达到节约资源的目的；装置图5的优点是：操作方便，节约药品；装置图6中B的作用：既检验生成的二氧化碳，又收集未反应的一氧化碳。
命题热点
（1）实验用的一氧化碳在加热前，必须要验纯；
（2）实验时必须先通入一氧化碳，再点燃酒精喷灯，原因是：排尽装置中的空气，避免一氧化碳和空气的混合气体在受热时发生爆炸；
（3）实验结束后，必须先熄灭酒精喷灯，并继续通入一氧化碳，至玻璃管冷却：原因是①防止生成的铁在高温下被空气中的氧气氧化；②防止石灰石倒吸，使玻璃管炸裂；
（4）为减少一氧化碳的使用量，熄灭酒精喷灯后，可用止水夹将玻璃管两侧的导管关闭，使还原出来的铁粉再密闭装置中冷却；
（5）点燃末端的酒精灯的作用是：将未反应的一氧化碳转化为无毒的二氧化碳，防止污染环境；由于澄清石灰水不能将二氧化碳完成吸收，因此尾气是CO和CO2的混合气体，不易引燃。
尾气处理方法：①用气球收纳尾气；②用排水法收集尾气。
【典例精讲】
1．（2020江苏苏州）利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是（ ）
A．实验时应先点燃酒精灯后通CO
B．充分加热，a处固体由黑色变为红色
C． b处可用澄清石灰水检验生成的CO2
D．可用NaOH溶液吸收尾气中的CO
【答案】C
【解析】A、由于CO是可燃性气体，实验时要先通CO排出管内空气，再点燃酒精灯，故错误；B、a处氧化铁和一氧化碳在加热条件下生成铁和二氧化碳，可观察到固体有红色变为黑色，故错误；C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，检验二氧化碳可以用澄清石灰水，故正确；D、一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应，不能用氢氧化钠溶液吸收CO，故错误。故选C
2．（2020山东淄博）学习了金属矿物及其冶炼后，同学们设计了两组实验装置，请回答：
（1）铁元素在自然界中分布很广，氧化铁是____（填写铁矿石名称）的主要成分。如图1是用一氧化碳还原氧化铁粉末的实验装置，反应一段时间后，观察到玻璃管中的氧化铁粉末逐渐变成____色，装置B中的现象是___，虚线框内装置的作用是___（填字母序号）。
a．吸收二氧化碳 b．消耗一氧化碳 c．检验一氧化碳
（2）如图2是用适量木炭粉还原氧化铁粉末的实验装置，写出反应的化学方程式：_____，试管口部略向下倾斜的原因是_____。反应一段时间后，装置C中澄清石灰水无现象的原因是_____（用化学方程式表示）。
同学们发现一氧化碳和二氧化碳的组成元素相同，但性质有所不同。以下说法正确的是_____（填字母序号）。
a．一氧化碳不能与水反应，二氧化碳能与水反应
b．一氧化碳和二氧化碳的分子结构不同
c．一氧化碳和二氧化碳都可以作气体肥料
d．一氧化碳和二氧化碳都可以作还原剂
【答案】赤铁矿 黑 澄清的石灰水变浑浊 b 防止冷凝水倒流、炸裂试管 ab
【解析】（1）氧化铁是赤铁矿的主要成分；一氧化碳具有还原性，在高温的条件下，一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以玻璃管中的氧化铁粉末逐渐变成黑色，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水，所以装置B中澄清的石灰水变浑浊；尾气中含有有毒的一氧化碳气体，为了防止排放到空气中造成污染，所以将尾气点燃处理；故答案为：赤铁矿；黑；澄清石灰水变浑浊；b。（2）在高温的条件下，碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：；给试管中的固体加热时，为防止冷凝水倒流、炸裂试管，所以试管口应略向下倾斜；装置B中的氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，化学方程式为：，所以装置C中澄清石灰水无现象；a．一氧化碳不能与水反应，二氧化碳能与水反应，选项a说法正确；b．一氧化碳和二氧化碳的分子结构不同，选项b说法正确；c．一氧化碳不能作气体肥料，二氧化碳可以作气体肥料，选项c说法错误；
d．一氧化碳具有还原性，可以作还原剂；二氧化碳没有还原性，不能用作还原剂，选项d说法错误。故选ab。故答案为：；防止冷凝水倒流、炸裂试管；；ab。
3．（2020四川雅安）明代宋应星著的《天工开物》中有关于“火法”冶炼金属锌的工艺记载：“炉甘石（注：主要成分是碳酸锌）十斤，装载入一泥罐內，然后逐层用煤炭饼（注：反应后生成一氧化碳）垫盛，其底铺薪，发火煅红，冷淀，毁罐取出，即倭铅也”。下列说法错误的是（ ）
A．煤炭中起作用的主要成分是C
B．冶炼Zn的化学方程式为：
C．该冶炼锌的反应属于置换反应
D．倭铅是指金属锌和铅的混合物
【答案】D
【解析】A、通过分析可知，煤炭中主要起作用的是单质C。A正确；B、通过分析可知，该反应冶炼锌的是碳酸锌和碳单质在高温下反应生成锌单质和一氧化碳。故方程式为：。B正确；C、通过分析可知，单质碳和化合物碳酸锌反应生成单质锌和化合物一氧化碳，属于置换反应。C正确；D、通过分析可知，得到的固体产物为金属锌，该反应中不含有铅元素，所以不可能生成铅。D错误。
故选D。
4．（2020河南省卷）如图为CO还原Fe2O3的微型装置图，则A处V型管内的固体粉末由_______色逐渐变黑； B处V型管内的溶液变浑浊，化学方程式为____；将尾气点燃，化学方程式为_________。
【答案】红棕； ；
【解析】A处一氧化碳和氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，氧化铁是红棕色的，铁粉是黑色的，故装置玻璃管里可观察到的现象是红色粉末变黑；B处二氧化碳和澄清石灰水反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式是；尾气处理是一氧化碳的燃烧生成二氧化碳，反应的化学方程式是。
5．（2020广西柳州）赤铁矿是一种常见的铁矿石，赤铁矿主要成分是_____________。在高温条件下用碳还原赤铁矿冶炼成铁，同时产生、混合气体，此混合气体中碳的质量分数为40%，请写出该反应的化学方程式___________________。
【答案】氧化铁（或Fe2O3）
【解析】赤铁矿的主要成分是氧化铁（或Fe2O3）。
设生成的气体中，CO的质量为x，CO2的质量为y。则根据产生的混合气体中，碳元素的质量分数为40%，可以得出：，解得：。则可以推测出，当生成44g的二氧化碳和196g的一氧化碳时，其混合气体中碳元素的质量分数为40%。则可以分析出，8个碳还原3个氧化铁，生成1个二氧化碳和7个一氧化碳分子和6个铁。
故答案为：氧化铁（或Fe2O3）、。
金属锈蚀条件的探究
本考点的考查形式主要以填空题或实验探究题为主。考查的知识点有:①结合生产、生活实例来选择防锈方法；②锈蚀条件的判断与锈蚀条件的探究；③金属资源的保护。
植物油
干燥剂
铁生锈的实验（见下图）
【实验器材】大试管、试管夹（带铁夹的铁架台）、胶塞、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、洁净无锈的铁钉、棉花和干燥剂氯化钙等。
【实验过程】取三根洁净无锈的铁钉，一根放在盛有蒸馏水的试管中，并使铁钉外露一半；一根放在用植物油密封的蒸馏水中；一根放在干燥的空气中，注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周。
【实验现象】第一个试管中的铁钉生锈，而第二、三个试管中没有明显现象。
【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。
【注意事项】
第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要氧气；
第三个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要水蒸气。
铁锈很疏松，铁制品可以全部被锈蚀。
注意：除去铁锈的方法
物理方法：刀刮、砂纸打磨。
化学方法：少量、多次地滴加稀盐酸或稀硫酸。
防止铁制品生锈的方法
①保持铁制品的洁净、干燥；
②擦干后涂一层保护膜（作用：隔绝空气、防水）。具体方法如下：
③物理方法——刷漆（油漆或银粉）、涂油
④化学方法——电镀其它金属（铬或锌）、烤蓝
【典例精讲】
6．（2020湖北宜昌）线上学习，居家实验。小明用三枚洁净无锈的铁钉，设计如右图所示实验，探究铁生锈的条件。下列说法错误的是（ ）
A．乙试管中植物油的作用是隔绝空气
B．只有甲试管中的铁钉有明显锈迹
C．乙丙两支试管的实验现象说明铁生锈需要水
D．实验表明铁生锈是铁与空气和水共同作用的结果
【答案】C
【解析】A、乙试管中植物油的作用是隔绝空气，探究空气是否为铁钉生锈的条件，故A正确；B、只有甲试管中的铁钉有明显锈迹，乙中铁钉因为缺乏氧气，丙中铁钉因为缺乏水分，都不生锈，故B正确；C、甲丙两支试管的实验现象说明铁生锈需要水，故C错误；D、通过甲乙丙三个试管中铁钉的生锈情况，可以判断出实验表明铁生锈是铁与空气和水共同作用的结果，故D正确。故选C。
7．（2020安徽省卷）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 除油漆的栏杆 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。
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：____。
【答案】 (1). A (2). +3价 (3). 40 (4). 铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5 (5). 温度 (6). 温度在10~50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快 (7). 试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀 (8). 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0.18g，则分析成立
【解析】（1）A、未擦干的铁锅，跟潮湿的空气接触最易生锈；B、涂油漆的栏杆隔绝了铁与氧气、水的接触，不易锈蚀；C、不锈钢是一种铁合金，抗腐蚀性能强；（2）氧元素显-2价，设铁元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：2x+（-2）×3=0，则x=+3价；（3）铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5，根据题意知，量筒内有50mL空气，其中有氧气10mL，铁丝生锈要消耗掉这10mL氧气，在外界大气压强的作用下，水进入量筒10mL，最后量筒内水面最后约在40mL刻度处；（4）分析表中数据可知，小强同学的实验是探究温度因素对铁钉腐蚀快慢的影响；由数据可知：温度在10~50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快；（5）由表中数据可知，50℃以后铁钉质量不再增加，是因为试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀；可继续通如氧气，并保持在50℃，几天后观察现象，可得出结论，具体操作：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0.18g，则分析成立。
8．（2019山东日照）铁合金是生产生活中使用最广泛的金属材料，但铁制品容易被腐蚀而在表面生成红褐色的铁锈。为探究铁制品锈蚀的条件，寻找防止铁制品锈蚀的方法，现进行如下实验：
步骤1：利用如图所示装置将干燥的从导管a通入U形管（装置气密性良好，药品如图所示）；待U形管内充满后，将导管a、b处的止水夹、夹紧。
步骤2：一段时间后，观察U形管内三处铁丝表面的变化情况。
回答下列问题：
（1）步骤1中，检验U形管内已充满的方法是 。
（2）步骤2中，观察到①处没有明显变化，说明铁制品锈蚀的条件之一是需要有 （填化学式），②处可能观察到的现象是 ，③处没有明显变化，说明纯铁的抗腐蚀能力较 （填“强”或“弱”）。
（3）待U形管内有明显现象后，将b导管插入水中，打开止水夹，观察到 现象，说明该条件下铁制品锈蚀过程消耗了。
（4）通过上述实验现象，请你提出一种防止铁制品锈蚀的方法（不包括制造纯铁） 。
【答案】⑴将带火星木条放到b导管口，如木条复燃，则U形管内已充满O2；⑵H2O；普通铁丝明显生锈；强；⑶水沿b导管进入U形管内；⑷刷漆（合理即可）。
【解析】⑴氧气的验满，通常利用的是氧气的助燃性。根据图示，检验U形管内充满O2的方法是：将干燥的从导管a通入U形管，然后将带火星木条放到b导管口，如木条复燃，则U形管内已充满O2；⑵①处普通铁丝只与氧气接触，并保持干燥，一段时间后，没有明显变化，说明铁生锈不可缺水，所以铁制品锈蚀的条件之一是需要有H2O；②处的普通铁丝与氧气和水分同时接触，明显生锈，所以②处观察到的现象是普通铁丝明显生锈；③处的纯铁丝同样与氧气和水分同时接触，但没有明显变化，纯铁丝没有生锈，说明纯铁丝的抗腐蚀性能较强；故答案为：H2O；普通铁丝明显生锈；强；⑶当U形管内有铁丝明显生锈后，消耗了装置内的氧气，使U形管内压小于外界气压，如将b导管插入水中，打开止水夹，会观察到水沿b导管进入U形管内；故答案为：水沿b导管进入U形管内；⑷防止铁制品锈蚀的原理为隔绝氧气或隔离水，常用方法有使铁制品保持干燥、刷漆、涂油膜、做成合金、电镀等，故答案为：刷漆（合理即可）。故答案为：⑴将带火星木条放到b导管口，如木条复燃，则U形管内已充满O2；⑵H2O；普通铁丝明显生锈；强；⑶水沿b导管进入U形管内；⑷刷漆（合理即可）。
9．（2020湖南邵阳）金属的用途很广，我们应该节约和保护金属资源，请用所学化学知识回答下列问题：
（1）铁制品长期裸露在室外易生锈，铁生锈实际上是铁与空气中的_____等发生化学反应的过程；
（2）为了预防铁制品生锈，我们常在其表面镀一层抗腐蚀的金属，但在镀金属之前，先要除去铁制品表面的铁锈。用稀盐酸除去铁锈的化学反应方程式是_____。
（3）将X、Z、Y三种金属片分别放入稀硫酸中，Y、Z表面有气泡产生，X没有明显现象，再把Y、Z分别放入FeSO4溶液中，发现放入Y的FeSO4溶液逐渐变成无色，而放入Z的FeSO4溶液和Z表面都没有明显现象。根据上述实验判断，X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是_____。
【答案】（1）氧气和水蒸气 ；（2） ；（3）Y＞Z＞X
【解析】（1）铁生锈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，故填：氧气和水蒸气；
（2）铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁与稀盐酸反应生成氯化铁和水，该反应的化学方程式为：；
（3）将X、Z、Y三种金属片分别放入稀硫酸中，Y、Z表面有气泡产生，X没有明显现象，说明Y、Z能与稀硫酸反应，X与稀硫酸不反应，在金属活动性顺序里，Y、Z排在氢前，X排在氢后，再把Y、Z分别放入FeSO4溶液中，发现放入Y的FeSO4溶液逐渐变成无色，而放入Z的FeSO4溶液和Z表面都没有明显现象。说明Y能与硫酸亚铁反应，Z与硫酸亚铁不反应，在金属活动性顺序里，Y排在铁前，Z排在铁后，故X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是：Y＞Z＞X。
10．为了探究铁钉锈蚀的条件，某同学设计了如图实验，请回答下列问题：
（1）实验前，必须将铁钉打磨光亮的原因是 。
（2）如图所示③实验中，棉花和氯化钙的作用是 。
（3）如图所示①实验中，最易生锈的部位是 。
（4）对比如图所示中的①和②，得出的实验结论：铁生锈需与 接触。对比如图中的①和
③，得出的实验结论：铁生锈需与 接触。
（5）为探究盐溶液铁钉锈蚀的影响，对比如图所示中的①和④，得出实验结论为 。
（6）铁锈的主要成分是 （填化学式），铁生锈属于 （填“物理”或“化学”）变化。
【答案】（1）除去铁钉表面的污物或氧化物；（2）用作干燥剂；（3）乙；（4）氧气；水；（5）食盐水能够加快铁钉的锈蚀速率；（6）Fe2O3；化学
【解析】（1）实验前，必须将铁钉打磨光亮是为了除去铁钉表面的污物或氧化物；（2）棉花和氯化钙能够吸水，所以用作干燥剂；（3）因为铁钉与氧气和水同时接触的部位最容易生锈，且①实验中乙部位的铁钉与氧气和水同时接触，所以①实验中，最易生锈的部位是乙；（4）①和②相比的区别是：铁钉是否和氧气接触，所以对比如图所示中的①和②，得出的实验结论是：铁生锈需与氧气接触；①和③相比的区别是：铁钉是否和水接触，所以对比如图所示中的①和③，得出的实验结论是：铁生锈需与水接触；（5）①和④的区别是：与铁钉接触的是蒸馏水还是食盐水，所以对比如图所示中的①和④，得出实验结论为：食盐水能够加快铁钉的锈蚀速率；（6）铁生锈是铁发生缓慢氧化反应生成三氧化二铁，所以铁锈的主要成分是三氧化二铁，即Fe2O3；有新物质生成的变化是化学变化，因为铁生锈时有铁锈这种新物质生成，所以属于化学变化。故答案为：（1）除去铁钉表面的污物或氧化物；（2）用作干燥剂；（3）乙；（4）氧气；水；（5）食盐水能够加快铁钉的锈蚀速率；（6）Fe2O3；化学。
11．课本实验中，铁生锈需要较长的时间，某实验小组设计如下实验：
(1)写出甲试管中发生反应的化学方程式 ；
(2)4分钟后观察：A处铁丝依然光亮，B处铁丝表面灰暗，D处铁丝依然光亮。该实验说明铁生锈主要与和__ _有关；
(3)B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是 ；
(4)请写出日常生活中防止铁生锈的一种措施 。
【答案】（1）2H2O2 eq \(=====,\s\up7(MnO2)) 2H2O＋O2↑；（2）H2O和O2；（3）氧气的浓度；（4）涂油（合理即可）
【解析】 (1)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气；故填：2H2O2 eq \(=====,\s\up7(MnO2)) 2H2O＋O2↑；(2)实验现象说明铁生锈主要与水和氧气有关;故填：H2O和O2； (3)B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是氧气的浓度，氧气浓度越大，铁生锈速度越快；故填：氧气的浓度；(4)在生活中可以在铁制品的表面刷漆、涂油等隔绝铁与氧气、水的接触从而防锈，故填：涂油。故答案为：（1）2H2O2 eq \(=====,\s\up7(MnO2)) 2H2O＋O2↑；（2）H2O和O2；（3）氧气的浓度；（4）涂油（合理即可）。
[方法指导]
掌握金属生锈的条件和保护金属资源的途径是解答此类题的关键，
(1)铁生锈的条件是与O2、水同时接触；
(2)铜锈蚀是由于铜与氧气、水、二氧化碳反应，生成碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，即铜绿；
(3)金属的保护与金属锈蚀条件相结合，破坏金属的锈蚀条件，就能达到保护金属资源的目的。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
一、金属的冶炼
二、金属锈蚀条件的探究
金属的冶炼
本考点主要以选择题、填空题或实验探究题的形式出现，主要考查的知识点有：①铁冶炼的原理；②铁矿石的种类；③含杂质的计算等。
1．实验原理： Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 （化学方程式）
2．实验装置
3．实验步骤：
（1）连接装置；
（2）检查装置的气密性；
（3）将氧化铁粉末注入玻璃管中；
（4）点燃右端酒精灯，向玻璃管中通入一氧化碳，排尽空气后再点燃酒精喷灯；
（5）观察到现象后，熄灭酒精喷灯，继续通入一氧化碳，直到玻璃管冷却，停止通入一氧化碳，再熄灭右端的酒精灯；
（6）拆除装置，清洗仪器，整理器材。
4．实验现象：
（1）硬质玻璃管中：红色粉末变成黑色
（2）澄清石灰水：变浑浊，反应的化学方程式为Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O
（3）装置最末端玻璃管尖嘴处：产生蓝色火焰，反应的化学方程式为2CO+O2 2CO2。
五、注意事项：
①实验前应先通，然后再加热，目的是防止混合气体发生爆炸。
②实验结束后，先熄灭酒精灯，待硬质玻璃管中物质冷却后再停止通，目的是防止还原的铁粉再次被氧化。
③与反应的条件为高温，所以加热需用酒精喷灯加热；
④澄清石灰水的作用是检验生成的二氧化碳；
⑤装置末端酒精灯的作用是处理未反应的一氧化碳，防止污染环境。
尾气处理创新实验
装置图1和图2是利用了一氧化碳的可燃性；装置图3和图4是利用了一氧化碳难溶于水的性质；装置图1的优点是：既可将有毒的一氧化碳转化为无毒的二氧化碳，又可达到节约资源的目的；装置图5的优点是：操作方便，节约药品；装置图6中B的作用：既检验生成的二氧化碳，又收集未反应的一氧化碳。
命题热点
（1）实验用的一氧化碳在加热前，必须要验纯；
（2）实验时必须先通入一氧化碳，再点燃酒精喷灯，原因是：排尽装置中的空气，避免一氧化碳和空气的混合气体在受热时发生爆炸；
（3）实验结束后，必须先熄灭酒精喷灯，并继续通入一氧化碳，至玻璃管冷却：原因是①防止生成的铁在高温下被空气中的氧气氧化；②防止石灰石倒吸，使玻璃管炸裂；
（4）为减少一氧化碳的使用量，熄灭酒精喷灯后，可用止水夹将玻璃管两侧的导管关闭，使还原出来的铁粉再密闭装置中冷却；
（5）点燃末端的酒精灯的作用是：将未反应的一氧化碳转化为无毒的二氧化碳，防止污染环境；由于澄清石灰水不能将二氧化碳完成吸收，因此尾气是CO和CO2的混合气体，不易引燃。
尾气处理方法：①用气球收纳尾气；②用排水法收集尾气。
【典例精讲】
1．（2020江苏苏州）利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是（ ）
A．实验时应先点燃酒精灯后通CO
B．充分加热，a处固体由黑色变为红色
C． b处可用澄清石灰水检验生成的CO2
D．可用NaOH溶液吸收尾气中的CO
【答案】C
【解析】A、由于CO是可燃性气体，实验时要先通CO排出管内空气，再点燃酒精灯，故错误；B、a处氧化铁和一氧化碳在加热条件下生成铁和二氧化碳，可观察到固体有红色变为黑色，故错误；C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，检验二氧化碳可以用澄清石灰水，故正确；D、一氧化碳不与氢氧化钠溶液反应，不能用氢氧化钠溶液吸收CO，故错误。故选C
2．（2020山东淄博）学习了金属矿物及其冶炼后，同学们设计了两组实验装置，请回答：
（1）铁元素在自然界中分布很广，氧化铁是____（填写铁矿石名称）的主要成分。如图1是用一氧化碳还原氧化铁粉末的实验装置，反应一段时间后，观察到玻璃管中的氧化铁粉末逐渐变成____色，装置B中的现象是___，虚线框内装置的作用是___（填字母序号）。
a．吸收二氧化碳 b．消耗一氧化碳 c．检验一氧化碳
（2）如图2是用适量木炭粉还原氧化铁粉末的实验装置，写出反应的化学方程式：_____，试管口部略向下倾斜的原因是_____。反应一段时间后，装置C中澄清石灰水无现象的原因是_____（用化学方程式表示）。
同学们发现一氧化碳和二氧化碳的组成元素相同，但性质有所不同。以下说法正确的是_____（填字母序号）。
a．一氧化碳不能与水反应，二氧化碳能与水反应
b．一氧化碳和二氧化碳的分子结构不同
c．一氧化碳和二氧化碳都可以作气体肥料
d．一氧化碳和二氧化碳都可以作还原剂
【答案】赤铁矿 黑 澄清的石灰水变浑浊 b 防止冷凝水倒流、炸裂试管 ab
【解析】（1）氧化铁是赤铁矿的主要成分；一氧化碳具有还原性，在高温的条件下，一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以玻璃管中的氧化铁粉末逐渐变成黑色，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水，所以装置B中澄清的石灰水变浑浊；尾气中含有有毒的一氧化碳气体，为了防止排放到空气中造成污染，所以将尾气点燃处理；故答案为：赤铁矿；黑；澄清石灰水变浑浊；b。（2）在高温的条件下，碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：；给试管中的固体加热时，为防止冷凝水倒流、炸裂试管，所以试管口应略向下倾斜；装置B中的氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，化学方程式为：，所以装置C中澄清石灰水无现象；a．一氧化碳不能与水反应，二氧化碳能与水反应，选项a说法正确；b．一氧化碳和二氧化碳的分子结构不同，选项b说法正确；c．一氧化碳不能作气体肥料，二氧化碳可以作气体肥料，选项c说法错误；
d．一氧化碳具有还原性，可以作还原剂；二氧化碳没有还原性，不能用作还原剂，选项d说法错误。故选ab。故答案为：；防止冷凝水倒流、炸裂试管；；ab。
3．（2020四川雅安）明代宋应星著的《天工开物》中有关于“火法”冶炼金属锌的工艺记载：“炉甘石（注：主要成分是碳酸锌）十斤，装载入一泥罐內，然后逐层用煤炭饼（注：反应后生成一氧化碳）垫盛，其底铺薪，发火煅红，冷淀，毁罐取出，即倭铅也”。下列说法错误的是（ ）
A．煤炭中起作用的主要成分是C
B．冶炼Zn的化学方程式为：
C．该冶炼锌的反应属于置换反应
D．倭铅是指金属锌和铅的混合物
【答案】D
【解析】A、通过分析可知，煤炭中主要起作用的是单质C。A正确；B、通过分析可知，该反应冶炼锌的是碳酸锌和碳单质在高温下反应生成锌单质和一氧化碳。故方程式为：。B正确；C、通过分析可知，单质碳和化合物碳酸锌反应生成单质锌和化合物一氧化碳，属于置换反应。C正确；D、通过分析可知，得到的固体产物为金属锌，该反应中不含有铅元素，所以不可能生成铅。D错误。
故选D。
4．（2020河南省卷）如图为CO还原Fe2O3的微型装置图，则A处V型管内的固体粉末由_______色逐渐变黑； B处V型管内的溶液变浑浊，化学方程式为____；将尾气点燃，化学方程式为_________。
【答案】红棕； ；
【解析】A处一氧化碳和氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，氧化铁是红棕色的，铁粉是黑色的，故装置玻璃管里可观察到的现象是红色粉末变黑；B处二氧化碳和澄清石灰水反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式是；尾气处理是一氧化碳的燃烧生成二氧化碳，反应的化学方程式是。
5．（2020广西柳州）赤铁矿是一种常见的铁矿石，赤铁矿主要成分是_____________。在高温条件下用碳还原赤铁矿冶炼成铁，同时产生、混合气体，此混合气体中碳的质量分数为40%，请写出该反应的化学方程式___________________。
【答案】氧化铁（或Fe2O3）
【解析】赤铁矿的主要成分是氧化铁（或Fe2O3）。
设生成的气体中，CO的质量为x，CO2的质量为y。则根据产生的混合气体中，碳元素的质量分数为40%，可以得出：，解得：。则可以推测出，当生成44g的二氧化碳和196g的一氧化碳时，其混合气体中碳元素的质量分数为40%。则可以分析出，8个碳还原3个氧化铁，生成1个二氧化碳和7个一氧化碳分子和6个铁。
故答案为：氧化铁（或Fe2O3）、。
金属锈蚀条件的探究
本考点的考查形式主要以填空题或实验探究题为主。考查的知识点有:①结合生产、生活实例来选择防锈方法；②锈蚀条件的判断与锈蚀条件的探究；③金属资源的保护。
植物油
干燥剂
铁生锈的实验（见下图）
【实验器材】大试管、试管夹（带铁夹的铁架台）、胶塞、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、洁净无锈的铁钉、棉花和干燥剂氯化钙等。
【实验过程】取三根洁净无锈的铁钉，一根放在盛有蒸馏水的试管中，并使铁钉外露一半；一根放在用植物油密封的蒸馏水中；一根放在干燥的空气中，注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周。
【实验现象】第一个试管中的铁钉生锈，而第二、三个试管中没有明显现象。
【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。
【注意事项】
第二个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要氧气；
第三个试管内没有现象，证明了铁钉生锈需要水蒸气。
铁锈很疏松，铁制品可以全部被锈蚀。
注意：除去铁锈的方法
物理方法：刀刮、砂纸打磨。
化学方法：少量、多次地滴加稀盐酸或稀硫酸。
防止铁制品生锈的方法
①保持铁制品的洁净、干燥；
②擦干后涂一层保护膜（作用：隔绝空气、防水）。具体方法如下：
③物理方法——刷漆（油漆或银粉）、涂油
④化学方法——电镀其它金属（铬或锌）、烤蓝
【典例精讲】
6．（2020湖北宜昌）线上学习，居家实验。小明用三枚洁净无锈的铁钉，设计如右图所示实验，探究铁生锈的条件。下列说法错误的是（ ）
A．乙试管中植物油的作用是隔绝空气
B．只有甲试管中的铁钉有明显锈迹
C．乙丙两支试管的实验现象说明铁生锈需要水
D．实验表明铁生锈是铁与空气和水共同作用的结果
【答案】C
【解析】A、乙试管中植物油的作用是隔绝空气，探究空气是否为铁钉生锈的条件，故A正确；B、只有甲试管中的铁钉有明显锈迹，乙中铁钉因为缺乏氧气，丙中铁钉因为缺乏水分，都不生锈，故B正确；C、甲丙两支试管的实验现象说明铁生锈需要水，故C错误；D、通过甲乙丙三个试管中铁钉的生锈情况，可以判断出实验表明铁生锈是铁与空气和水共同作用的结果，故D正确。故选C。
7．（2020安徽省卷）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 除油漆的栏杆 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。
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：____。
【答案】 (1). A (2). +3价 (3). 40 (4). 铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5 (5). 温度 (6). 温度在10~50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快 (7). 试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀 (8). 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0.18g，则分析成立
【解析】（1）A、未擦干的铁锅，跟潮湿的空气接触最易生锈；B、涂油漆的栏杆隔绝了铁与氧气、水的接触，不易锈蚀；C、不锈钢是一种铁合金，抗腐蚀性能强；（2）氧元素显-2价，设铁元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：2x+（-2）×3=0，则x=+3价；（3）铁锈蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的1/5，根据题意知，量筒内有50mL空气，其中有氧气10mL，铁丝生锈要消耗掉这10mL氧气，在外界大气压强的作用下，水进入量筒10mL，最后量筒内水面最后约在40mL刻度处；（4）分析表中数据可知，小强同学的实验是探究温度因素对铁钉腐蚀快慢的影响；由数据可知：温度在10~50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快；（5）由表中数据可知，50℃以后铁钉质量不再增加，是因为试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀；可继续通如氧气，并保持在50℃，几天后观察现象，可得出结论，具体操作：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0.18g，则分析成立。
8．（2019山东日照）铁合金是生产生活中使用最广泛的金属材料，但铁制品容易被腐蚀而在表面生成红褐色的铁锈。为探究铁制品锈蚀的条件，寻找防止铁制品锈蚀的方法，现进行如下实验：
步骤1：利用如图所示装置将干燥的从导管a通入U形管（装置气密性良好，药品如图所示）；待U形管内充满后，将导管a、b处的止水夹、夹紧。
步骤2：一段时间后，观察U形管内三处铁丝表面的变化情况。
回答下列问题：
（1）步骤1中，检验U形管内已充满的方法是 。
（2）步骤2中，观察到①处没有明显变化，说明铁制品锈蚀的条件之一是需要有 （填化学式），②处可能观察到的现象是 ，③处没有明显变化，说明纯铁的抗腐蚀能力较 （填“强”或“弱”）。
（3）待U形管内有明显现象后，将b导管插入水中，打开止水夹，观察到 现象，说明该条件下铁制品锈蚀过程消耗了。
（4）通过上述实验现象，请你提出一种防止铁制品锈蚀的方法（不包括制造纯铁） 。
【答案】⑴将带火星木条放到b导管口，如木条复燃，则U形管内已充满O2；⑵H2O；普通铁丝明显生锈；强；⑶水沿b导管进入U形管内；⑷刷漆（合理即可）。
【解析】⑴氧气的验满，通常利用的是氧气的助燃性。根据图示，检验U形管内充满O2的方法是：将干燥的从导管a通入U形管，然后将带火星木条放到b导管口，如木条复燃，则U形管内已充满O2；⑵①处普通铁丝只与氧气接触，并保持干燥，一段时间后，没有明显变化，说明铁生锈不可缺水，所以铁制品锈蚀的条件之一是需要有H2O；②处的普通铁丝与氧气和水分同时接触，明显生锈，所以②处观察到的现象是普通铁丝明显生锈；③处的纯铁丝同样与氧气和水分同时接触，但没有明显变化，纯铁丝没有生锈，说明纯铁丝的抗腐蚀性能较强；故答案为：H2O；普通铁丝明显生锈；强；⑶当U形管内有铁丝明显生锈后，消耗了装置内的氧气，使U形管内压小于外界气压，如将b导管插入水中，打开止水夹，会观察到水沿b导管进入U形管内；故答案为：水沿b导管进入U形管内；⑷防止铁制品锈蚀的原理为隔绝氧气或隔离水，常用方法有使铁制品保持干燥、刷漆、涂油膜、做成合金、电镀等，故答案为：刷漆（合理即可）。故答案为：⑴将带火星木条放到b导管口，如木条复燃，则U形管内已充满O2；⑵H2O；普通铁丝明显生锈；强；⑶水沿b导管进入U形管内；⑷刷漆（合理即可）。
9．（2020湖南邵阳）金属的用途很广，我们应该节约和保护金属资源，请用所学化学知识回答下列问题：
（1）铁制品长期裸露在室外易生锈，铁生锈实际上是铁与空气中的_____等发生化学反应的过程；
（2）为了预防铁制品生锈，我们常在其表面镀一层抗腐蚀的金属，但在镀金属之前，先要除去铁制品表面的铁锈。用稀盐酸除去铁锈的化学反应方程式是_____。
（3）将X、Z、Y三种金属片分别放入稀硫酸中，Y、Z表面有气泡产生，X没有明显现象，再把Y、Z分别放入FeSO4溶液中，发现放入Y的FeSO4溶液逐渐变成无色，而放入Z的FeSO4溶液和Z表面都没有明显现象。根据上述实验判断，X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是_____。
【答案】（1）氧气和水蒸气 ；（2） ；（3）Y＞Z＞X
【解析】（1）铁生锈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，故填：氧气和水蒸气；
（2）铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁与稀盐酸反应生成氯化铁和水，该反应的化学方程式为：；
（3）将X、Z、Y三种金属片分别放入稀硫酸中，Y、Z表面有气泡产生，X没有明显现象，说明Y、Z能与稀硫酸反应，X与稀硫酸不反应，在金属活动性顺序里，Y、Z排在氢前，X排在氢后，再把Y、Z分别放入FeSO4溶液中，发现放入Y的FeSO4溶液逐渐变成无色，而放入Z的FeSO4溶液和Z表面都没有明显现象。说明Y能与硫酸亚铁反应，Z与硫酸亚铁不反应，在金属活动性顺序里，Y排在铁前，Z排在铁后，故X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是：Y＞Z＞X。
10．为了探究铁钉锈蚀的条件，某同学设计了如图实验，请回答下列问题：
（1）实验前，必须将铁钉打磨光亮的原因是 。
（2）如图所示③实验中，棉花和氯化钙的作用是 。
（3）如图所示①实验中，最易生锈的部位是 。
（4）对比如图所示中的①和②，得出的实验结论：铁生锈需与 接触。对比如图中的①和
③，得出的实验结论：铁生锈需与 接触。
（5）为探究盐溶液铁钉锈蚀的影响，对比如图所示中的①和④，得出实验结论为 。
（6）铁锈的主要成分是 （填化学式），铁生锈属于 （填“物理”或“化学”）变化。
【答案】（1）除去铁钉表面的污物或氧化物；（2）用作干燥剂；（3）乙；（4）氧气；水；（5）食盐水能够加快铁钉的锈蚀速率；（6）Fe2O3；化学
【解析】（1）实验前，必须将铁钉打磨光亮是为了除去铁钉表面的污物或氧化物；（2）棉花和氯化钙能够吸水，所以用作干燥剂；（3）因为铁钉与氧气和水同时接触的部位最容易生锈，且①实验中乙部位的铁钉与氧气和水同时接触，所以①实验中，最易生锈的部位是乙；（4）①和②相比的区别是：铁钉是否和氧气接触，所以对比如图所示中的①和②，得出的实验结论是：铁生锈需与氧气接触；①和③相比的区别是：铁钉是否和水接触，所以对比如图所示中的①和③，得出的实验结论是：铁生锈需与水接触；（5）①和④的区别是：与铁钉接触的是蒸馏水还是食盐水，所以对比如图所示中的①和④，得出实验结论为：食盐水能够加快铁钉的锈蚀速率；（6）铁生锈是铁发生缓慢氧化反应生成三氧化二铁，所以铁锈的主要成分是三氧化二铁，即Fe2O3；有新物质生成的变化是化学变化，因为铁生锈时有铁锈这种新物质生成，所以属于化学变化。故答案为：（1）除去铁钉表面的污物或氧化物；（2）用作干燥剂；（3）乙；（4）氧气；水；（5）食盐水能够加快铁钉的锈蚀速率；（6）Fe2O3；化学。
11．课本实验中，铁生锈需要较长的时间，某实验小组设计如下实验：
(1)写出甲试管中发生反应的化学方程式 ；
(2)4分钟后观察：A处铁丝依然光亮，B处铁丝表面灰暗，D处铁丝依然光亮。该实验说明铁生锈主要与和__ _有关；
(3)B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是 ；
(4)请写出日常生活中防止铁生锈的一种措施 。
【答案】（1）2H2O2 eq \(=====,\s\up7(MnO2)) 2H2O＋O2↑；（2）H2O和O2；（3）氧气的浓度；（4）涂油（合理即可）
【解析】 (1)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气；故填：2H2O2 eq \(=====,\s\up7(MnO2)) 2H2O＋O2↑；(2)实验现象说明铁生锈主要与水和氧气有关;故填：H2O和O2； (3)B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是氧气的浓度，氧气浓度越大，铁生锈速度越快；故填：氧气的浓度；(4)在生活中可以在铁制品的表面刷漆、涂油等隔绝铁与氧气、水的接触从而防锈，故填：涂油。故答案为：（1）2H2O2 eq \(=====,\s\up7(MnO2)) 2H2O＋O2↑；（2）H2O和O2；（3）氧气的浓度；（4）涂油（合理即可）。
[方法指导]
掌握金属生锈的条件和保护金属资源的途径是解答此类题的关键，
(1)铁生锈的条件是与O2、水同时接触；
(2)铜锈蚀是由于铜与氧气、水、二氧化碳反应，生成碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，即铜绿；
(3)金属的保护与金属锈蚀条件相结合，破坏金属的锈蚀条件，就能达到保护金属资源的目的。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
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