5.1 金属的性质和利用
一、选择题
1.下列有关金属及其腐蚀的叙述，正确的是（ ）
A．铝比铁的抗腐蚀性好，是因为其表面易形成致密的氧化物保护膜
B．锌比银活泼，故锌能置换出氯化银中的银
C．生铁是混合物，钢是纯净物
D．铜的化学性质不活泼，故铜器放置在潮湿的空气中不会被腐蚀
2.有 X、Y、Z 三种金属，把 Y 投入 X（NO3）2 溶液中，Y 表面有 X 析出，溶液质
量增大：把 X 投入 Z（NO3）2 溶液中，得到 X（NO3）2，溶液质量减小。下列判
断错误的是（ ）
A．X、Y、Z 可能依次是：Cu、Fe、Ag
B．元素的相对原子质量可能是：Z＞Y＞X
C．金属活动性顺序是：Y＞X＞Z
D．X、Y、Z 可能依次是：Fe、Zn、Hg
3.下列化学反应属于置换反应的是（ ）
A．Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑
B．Ba（OH）2+H2SO4═BaSO4↓+2H2O
C．4Fe（OH）2+O2+2H2O═4Fe（OH）3
D．2HgO 2Hg+O2↑
4.为探究金属活动性顺序，学习小组设计并进行实验 I 和 I1．实验结束，将两
实验的废液全部倒入一洁净烧杯中，反应后得到溶液 A 和固体 B．实验过程及
现象如图所示：
据此得出以下结论：①通过实验 I 和 II 能验证 Al、Ag、Cu 的金属活动性顺
序；②实验反应后固体中一定含有Cu；③若A是无色溶液，A中可能含有 AgNO3；
④若 A 呈蓝色，溶液 A 中至少有两种溶质⑤若 A 呈蓝色，固体 B 中定不含 Cu；
其中正确结论的个数有（ ）
A．1 个 B．2 个 C．3 个 D．4 个
5.小东同学向盛有硝酸锌和硝酸银混合液的烧杯中加入一定量的铁粉，反应停止
后过滤，向滤渣中加入稀盐酸，有气泡产生，下列说法正确的是（ ）
A．滤液中一定含有硝酸亚铁，一定没有硝酸银和硝酸锌
B．滤液中一定含有硝酸锌，一定没有硝酸亚铁和硝酸银
C．滤渣中一定含有银和铁，一定没有锌
D．反应后滤液的质量大于反应前溶液的质量
6.某同学为验证铁、铜、银三种金属的活动性顺序，他设计了以下四种实验方案，
其中能达到目的是（ ）
A．将 Fe 丝、Cu 丝分别放入 AgNO3 溶液中
B．将 Fe 丝、Cu 丝、Ag 丝分别放入稀盐酸中
C．将 Fe 丝分别放入 CuSO4 溶液、AgNO3 溶液中
D．将 Fe 丝、Ag 丝分别放入 CuSO4 溶液中
7.下列金属不能和 FeSO4 溶液反应的是（ ）
A．Zn B．Mg C．Cu D．Al
8.已知：Cu+2H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O 为探究铜和浓硫酸的反应及生
成的二氧化硫气体的部分性质，某同学设计如图实验（图中脱脂棉团蘸有紫
色石蕊溶液）。关于该实验的说法错误的是（ ）
A．与鼓气球相连接的导管需插入浓硫酸中
B．该装置便于控制铜和浓硫酸反应的发生和停止
C．铜丝绕成螺旋状是为了加快铜和浓硫酸的反应
D．实验中可观察到脱脂棉团变红
9.如图所示的四个图象，分别对应四种过程，其中正确的是（ ）
A．分别向等质量 Mg 和 Cu 中加入足量等质量、等浓度的
稀硫酸
B．分别向等质量且足量的 Zn 中加入等质量、不同浓度
的稀硫酸
C．分别向等质量且足量的 Mg 和 Zn 中加入等质量、等浓
度的稀硫酸
D．分别向等质量的 Mg 和 Zn 中加入等质量、等浓度且足
量的稀硫酸
10.通常情况下，铜不和稀硫酸反应，但是把一小块铜片放入适量稀硫酸中，同
时加入 X 再加热，可以发生如下反应：2Cu+2H2SO4（稀）+X 2CuSO4+2H2O，
下列说法正确的是（ ）
A．反应前后各元素的化合价没有变化
B．反应物 X 的化学式是 O2
C．反应后溶液的质量减少
D．反应后溶液会由蓝色变为无色
二、非选择题
11.将一定质量的锌粒投入到含有 Cu（NO3）2 和 Fe（NO3）2 的混合溶液中，充分
反应后过滤，若滤液呈无色，则滤渣中一定含有 ，滤液中一定含有的
溶质是 ，请任写出一个反应的化学方程式 。
12.人类社会发展离不开金属材料。如图是某硬铝的主要成分。
（1）硬铝属于 。（填“合金”或“纯金属”）
（2）将适量硬铝（已砂纸打磨处理）放入足量稀硫酸中，观察到现象为 ，
反应的化学方程式有 。
（3）将足量硬铝粉末放入硝酸银溶液中，充分反应后，溶液出现蓝色，出现蓝
色的原因是 ，写出此时溶液中溶质成分并说明理由 。
13.A、B、C、D 都是初中常见化学物质，它们存在如图所示的关系(反应条件略
去)。
(1)该反应一定不属于分解反应和 反应。
(2)若 A 为一氧化碳，C 为金属，则 D 为 。
(3)若 A 为常见金属，C 为气体单质，则 B 为 。
(4) 若 A 为 蓝 色 溶 液 ， C 为 浅 绿 色 溶 液 ， 则 该 反 应 的 化 学 方 程 式
为 。
14.铬（Cr）为不锈钢主要的添加元素，含量一般在 12%以上。铬的表面生成一
薄层致密的纯态氧化物保护膜是不锈钢具有耐腐蚀性主要原因。请回答下列
问题：
（1）不锈钢是一种 （填“合金”或“金属”）。
（2）相同温度下，取大小相同、表面光亮的 Cr、Mg、Cu 三种金属薄片，分别投
入等体积等溶质质量分数的足量稀盐酸中（反应中 Cr 显+2 价），现象如下：
金属 Cr Mg Cu
与盐酸反应现象 放出气泡速率缓慢 放出气泡速率较快 无明显现象
①上述三种金属的活动性由强到弱的顺序是
②从上述探究实验可知，Cr 与 CuSO4 溶液反应的化学方程式
（3）取某金属 0.45 克与量稀硫酸反应，测得生成气体 0.05 克。已知该金属的
原子量小于 40，且核内中子数比质子数多 1 个，可推知该金属的原子量（R）
与其化合价（X）的关系式是 ，最终确定该金属氧化物的化学式
为 。
5.2 金属矿物 铁的冶炼
1．高炉炼铁的主要原料是 ( )
A．铁矿石、焦炭、一氧化碳 B．铁矿石、一氧化碳、石灰石
C．铁矿石、一氧化碳、二氧化碳 D．铁矿石、焦炭、石灰石
2．下列化合物中铁元素的质量分数最大的是 ( )
A．Fe2O3 B．FeS2 C．FeO D．Fe3O4
3．炼铁的过程是 ( )
A．含铁的化合物在高温下分解而得到铁
B．含有铁的化合物和碳发生置换反应
C．高温用一氧化碳从铁的化合物中将铁还原出来
D．高温用一氧化碳把铁从铁的化合物中置换出来
4．炼铁选用的铁矿石不仅要求含铁量高，而且有害元素要少。下列铁矿石：磁铁矿、赤铁
矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿中，你认为不适宜炼铁的矿石是 ( )
A．磁铁矿 B．赤铁矿 C．菱铁矿 D．黄铁矿
5．在高炉炼铁中不发生的反应是 ( )
点燃
A．C＋O 2=======CO2 B．CO2＋H2O===H2CO3
C．4CO＋Fe3O4=======4CO2＋3Fe D．CO2＋C=====2CO
6．某同学在实验室用 CO 与氧化铁反应，若得到 5．6g 铁，则实际消耗 CO 的质量是( )
A．4．2g B．小于 4．2g C．大于 4．2g D．无法判断
7．有些金属可用电解法制取，如电解 Al2O3，制取金属铝(2Al2O3======4Al 4＋3O2↑)，对于
这一反应，下列叙述不正确的是 ( )
A．属于分解反应 B．反应条件为电解
C．生成铝的质量小于氧化铝的质量 D．反应中铝的化合价发生了改变
8．古代用于制作器具的钢铁要将生铁经高温锻打处理。高温锻打生铁的主要作用是( )
A．改善表面的结构性能 B．适当降低含碳量
C．掺进合金元素 D．不必要除掉硫、磷等杂质
9．炼铁高炉中投放的基本原料是以下物质中的哪几种 ( )
①生铁②赤铁矿③氧气④空气⑤石灰石⑥生石灰⑦无烟煤⑧焦炭
A．①③⑤⑦ B．②④⑥⑧
C．②④⑤⑧ D．①③⑥⑦
10．黄铁矿的主要成分是 ( )
A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．FeS2
11．人类生产、生活中经常使用铁，下列关于铁的说法正确的是 ( )
A．铁矿石在地壳中含量最丰富，可以随意开采
B．生铁是含少量碳的铁合金
C．纯铁比生铁硬
D．废弃铁制品回收成本太高，属于不可回收垃圾
12．下列关于生铁和钢的说法正确的是 ( )
A．生铁和钢的主要成分是碳，其主要区别是含碳量不同
B．生铁硬而韧，可铸又可锻
高温
通电
高温
C．生铁和钢没有本质区别，可互相代替使用
D．生铁是用铁矿石和焦炭做原料冶炼而成的
13．(1)铁矿石有：磁铁矿(主要成分 Fe3O4)、赤铁矿(主要成分 Fe2O3)、褐铁矿(主要成分
Fe2O3·3HzO)、菱铁矿(主要成分 FeCO3)、黄铁矿(主要成分 FeS2)。其中最适宜炼
铁的两种矿石为____________________，理由是_____________________________
________________________________________。
(2)辉铜矿主要成分为硫化亚铜(Cu2S)，其中铜的化合价是_________，铜元素与硫元
素的质量比是_________。
(3)孔雀石主要成分为 Cu2(OH)2CO3，加热时生成三种氧化物，该反应化学方程式为
____________________________________________，反应类型是_______________。
14．下列甲图是一氧化碳与氧化铁反应装置的示意图，乙图是高炉炼铁示意图。请回答
下列问题。
(1)通 CO 前，检查已连接好的装置(甲图)气密性最简单的方法是_________________
__________________________________。
(2) 实 验 开 始 时 ， 要 先 _______ 至 ______________________ 再
_____________________，
这是为了防止______________。
(3)当实验中观察到______________时就可停止加热，反应的化学方程式是________
______________。B 中盛放的试剂是_________，现象是_______，其作用是_____
_______________________，反应的化学方程式是_________________________。
(4)实验结束时，还需继续_______直至_______，这是为了防止__________________，
最后的尾气应______________处理，这是为了____________________________。
(5)现有含杂质的氧化铁样品 10g(杂质不参加反应)，为测定该样品中氧化铁的质量分数，
某同学用甲图所示的装置进行实验，得到如下两组数据：
反应前 氧化铁完全反应后
甲图 B 装置中溶液的质量为 190g B 装置中物质的质量为 196g
乙图 玻璃管和氧化铁样品质量为 57．9g 玻璃管和管内固体的质量为 55．2g
你认为应选择______组的数据来计算样品中氧化铁的质量分数，其结果为______。
(6)乙图中高炉炼铁时焦炭的作用是：①__________________；②__________________。
(7)为什么乙图中生铁出口低于炉渣出口?
______________________________________________________________________ 。
15．要冶炼含铁 90％的生铁 200 t，最少需要含 Fe2O370％的赤铁矿多少吨?
16．现有 A、B、C、D、E、F、G 七种物质，C、F 是最常见的金属，B 是气体单质，D 为浅
绿色溶液，G 为蓝色溶液，它们之间存在如图所示关系：
(1)试推测下列物质的化学式：B______；
D______；F______。
(2)写出 C→A 转化的化学方程式__________________。
17．钛(Ti)因为具有许多神奇的性能而越来越引起人们的关
注。目前大规模生产钛的方法如下：
第一步：TiO2、C、Cl2 混合物在高温条件下制得四氯化钛和一种可燃性气体，该反应的
化学方程式是____________________________________。
第二步：用过量的镁在加热条件下与四氯化钛反应制得金属钛，该反应的化学方程式
是______________________________________________________________________。
18．为了测定某磁铁矿中四氧化三铁的质量分数，甲、乙两组同学根据磁铁矿与一氧化碳
反应的原理，分别利用两种方法测定了磁铁矿样品中四氧化三铁的质量分数。已知
磁铁矿与一氧化碳反应的化学方程式如下(磁铁矿中的杂质不参与反应)：Fe3O4＋
4CO=====3Fe＋4CO2。
(1)甲组同学取该磁铁矿样品 10g，与足量的一氧化碳充分反应，并将产生的气体通入足
量的氢氧化钠溶液中，溶液的质量增加了 5．5g。请你根据甲组同学的实验数据，计
算该磁铁矿样品中四氧化三铁的质量分数。
(2)乙组同学取该磁铁矿样品 16g，与足量的一氧化碳充分反应，测得反应后固体物质的
质量为 12．8g，请你根据乙组同学的实验数据，计算该磁铁矿样品中四氧化三铁的
质量分数。
参考答案
1．D 2．C 3．C 4．D 5．B 6．C 7．B 8．B 9．C 10．D 11．B 12．D
13．(1)磁铁矿石、赤铁矿石 含铁元素的质量分数大，含有害元素少，对空气污染小
(2)＋1 4︰1 (3)Cu2(OH)2CO3===2CuO＋H2O＋CO2↑ 分解反应
高温
14．(1)先通 CO，看 B 装置中是否冒气泡
(2)通 CO 装置中空气排尽 点燃酒精灯 CO 与空气混合加热发生爆炸
(3)红色氧化铁完全变黑 3CO＋Fe2O3========3CO2＋2Fe。 澄清石灰水
变浑浊 证明有 CO2 生成 CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
(4)通 CO 试管 A 冷却 生成的铁被氧化 用酒精灯点燃 防止 CO 污染空气
(5)乙 90％ (6)①燃烧提供热量 ②产生 CO
(7)因为生铁密度大于炉渣密度
15．367．3t 16．(1)H2 FeSO4(或 FeCl2) Cu (2)3Fe＋2O2=======Fe3O4
17．(1)TiO2＋2C＋2C12===TiC14＋2CO (2)2Mg＋TiC14====2MgCl2＋Ti
18．(1)72．5％ (2)72．5％
5.3 金属防护和废金属回收
一．填空题（共 4 小题）
1．某化学兴趣小组的同学将一枚洁净的铁钉放入食盐水中（如图，装置气密性良好），一段
时间后，进行观察．请你一起参与分析，并完成后续实验设计．
观察现象：①装置中右侧导管中的液面升高．
②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质．
提出问题：导管中液体为何升高？黑色固体物质又是什么？
理论分析：小组同学根据已学过的知识分析得知，液面上升的原因是 ．
[猜想与假设]小组中的小明同学猜测该黑色固体可能含有：
①Fe、②Fe2O3、③FeCl3、④C 四种物质．
[分析与验证]小组同学根据小明的四种猜测做了以下分析：
（1）小红同学认为不可能含有氯化铁，该结论得到小组同学的认可，理由是 ．
（2）小强同学认为一定含有碳，该结论也得到小组同学的认可，理由是 ．
点燃
点燃
△
（3）小组同学不能确定是否含有铁，请人帮他们设计方案进行确认：
知识链接：相信你一定在家中做过铁钉分别在水以及食盐水中生锈的实验，你的结论之一是
铁钉在 （填“水”或“食盐水”）中生锈快．
2．南洋电缆是汕头市一家以生产电缆类产品为主的上市公司．在电缆生产过程中，不可避
免的会产生一定量的含铜废料（如：零碎电缆）．金山中学化学兴趣小组的四位同学得知这
一情况后，围绕“从含铜废料中回收铜”提出了各自的看法．甲、乙同学根据已学知识，提出
了两种途径：
（1）A 的化学式为 ，操作 a 的名称是 ．
（2）①的反应基本类型为 ；反应②、③的化学反应方程式分别是：
② ；③ ．
（3）已知：Cu+2H2SO4 （浓） CuSO4+SO2↑+2H2O．从环保角度对两种途径的不同
部分进行比较，你认为 （填 I”或“Ⅱ”）的方案更合理．理由是： ．
（4）丙认为，无论是甲还是乙的方案，在“加铁屑”这一步时，应加入略过量的铁屑．丁又
提出了疑问：“如果铁过量，剩余的铁会混在红色粉末中，该怎么处理呢？”．请提出一种简
单的化学方法进行处理（用文字叙述）： ．
3．小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，俗称“铜
绿”，主要成分是 Cu2（OH）2CO3．
[提出问题]铜是在什么条件下锈蚀的？小林对此进行了探究．
[猜想]根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜与水、 、 共同作用的结果．
[探究]借鉴“铁钉锈蚀条件的探究”实验，小林设计了“铜片锈蚀条件的探究”实验如图所示：
（1）实验较长时间后，发现 （填字母编号）试管中的光亮铜片最先生锈．
（2）从优化实验的角度考虑，A 实验是多余的，他只考虑了水这个单一条件．C 试管中除
光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为 ．
（3）D 试管中除光亮铜片外，还有的另外两种物质为 ；从 D 试管的实验中，获得的结论
是 ．
[评价与改进]我认为小林设计的“铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，要得出正确结论，还
要补充的一个实验是（可图示） ．
[反思与小结]通过“铜片锈蚀条件的探究”实验，我获得的启示是 ．
4．（1）为延长食品保质期，有些食品袋内放一包“双吸剂”（主要成分是铁粉），这里“双吸
剂”所吸收的物质指的是 （写化学式）和水．
（2）用 Fe 粉而不用 Fe 块作“双吸剂”的理由是 ．
（3）“双吸剂”过一段时间由灰黑色变成红色，红色物质的主要成份 （写化学式）．
（4）小明同学设计了以下实验探究“双吸剂”是否失效，请你完成下列实验报告：
[反思与应用]
（1）写出一种防止铁等金属制品生锈的具体方法 ．
（2）用盐酸可除铁锈，化学方程式为： ．
（3）请你提出一条延长食品保质期的建议 ．
二．解答题（共 6 小题）
5．铁是生活中常用的金属，如图 1 是某“取暖片”外包装的图片．该“取暖片”中发热剂主要
成分有铁粉、氯化钠、水、活性炭等，其发热是利用铁生锈时会放热的原理．
（1）发热剂需接触到空气才会发热，原因是铁要与 共同作用才会生锈．
（2）“取暖片”中的氯化钠作用是 （填序号）
①溶于水放热 ②加快铁生锈 ③没有任何用途
（3）化学兴趣小组的甲、乙二位同学对“取暖片”的成分产生了兴趣．
Ⅰ．甲同学测定新的“取暖片”中铁粉的含量．取 5.7g“取暖片”样品，投入装有 10.0g 稀盐酸
（足量）的烧杯（烧杯质量 10.0g）中．在化学反应过程中对烧杯进行了五次称量，数据记
录如下表：
①表格中 m 的
值为 克；
②5.7g“取暖片”样品中铁粉的质量为 克
Ⅱ．乙同学测定一包已变质“取暖片”中 Fe2O3 的质量分数．取 10g 已变质“取暖片”样品与过
量的木炭粉混合，如图 2 所示装置完成实验．
①实验中加热前要缓缓通入一段时间氮气，作用是 ．停止加热后还要缓缓通入一段时间氮
气，否则会导致测定的结果 （填“偏大”、“偏小”）．
②充分反应后，乙同学测定 b 中的试剂增加了 3.3g，b 中的试剂是 溶液，发生反应的化学
方程式为 ．
③请帮乙同学求出已变质的“取暖片”样品中 Fe2O3 的质量分数．
6．某化学兴趣小组对金属的性质做了如下探究，请你填写空格：
（1）用图所示实验探究铁生锈的条件（每支试管中均放有完全相同的洁净铁片）：
①甲同学认为，试管 A 发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同
作用的结果．乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管 （选填试管编号）发生的现
象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论．
②试管 D 和 E 实验的目的是进一步探究铁在 的环境中是否更容易锈蚀．
③为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施以外，还可以制成合金．这是因为合金与纯
金属相比，其组成和内部组织结构发生变化，从而引起 的变化．
（2）某同学向分别盛有等质量的铁粉和锌粒的试管中，倒入等质量、等溶质质量分数的稀
硫酸，以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断两种金属的活动性强弱．有的同学认为这
种方案不够合理，理由是 ．
（3）将一定质量的铁粉放入硝酸铜、硝酸锌的混合溶液中，充分反应后过滤，所得固体中
一定含有的物质是 ，且反应后溶液质量比反应前 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．
7．某化学兴趣小组的同学将一枚洁净的铁钉放入食盐水中（如图，装置气密性良好），一段
时间后，进行观察．请你一起参与分析，并完成后续实验设计．
观察现象：
①装置中右侧导管中的液面升高．
②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质．
提出问题：导管中液体为何升高？黑色固体物质又是什么？
理论分析：小组同学根据已学过的知识分析得知，液面上升的原因是 ．
猜想与假设：小组中的小明同学猜测该黑色固体可能含有：① ，②Fe2O3，③FeCl3，④C
四种物质．
分析与验证：小组同学根据小明的四种猜测做了以下分析：
（1）小红同学认为不可能含有氯化铁，该结论得到小组同学的认可，理由是 ．
（2）小强同学想证明是否含有碳，他设计了下列方案并进行实验：
（3）小组同学不能确定是否含有铁，请你帮他们设计方案进行确认：
知识链接：相信你一定在家中
做过铁钉分别在水以及食盐水中生锈的实验，你的结论之一是铁钉在 （填“水”或“食盐水”）
中生锈快．
反思：防止铁制品生锈的方法是 （写一种）．
8．在生产和生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重，所以防止金属腐蚀已成为科学研究
和技术领域的重大问题．化学兴趣小组的同学在实验室中对金属的腐蚀进行了探究．
〔活动与探究一〕
分别在三个洁净干燥的试管中各加一个洁净无锈的铁钉，再在其中两个试管中加入经煮沸迅
速冷却的蒸馏水，其他操作请仔细观察上图：
（1）探究结论：Ⅰ号试管中铁打最容易生锈．由此可见，铁制品生锈需要的条件是 ．
（2）将实验中已生锈的铁打长时间放入足量稀盐酸中，可观察到的现象有 、
、 、 ．反应的化学方程式分别为 、 ．
〔活动与探究二〕
向铁粉中加入少量的炭粉（模拟铁的成分），混合均匀后，撒入内壁分别用稀盐酸和氯化钠
溶液润湿过的两支试管（分别标记为 a、b），按下图装好仪器．几分钟后打开止水夹，观察
发现：a 装置右侧小试管中液面上升，导管中液面下降；而 b 装置右侧小试管中液面下降，
导管中液面上升，b 装置固体混合物中发现有红色物质生成．
（3）请你推测：a 装置右侧小试管中液面上升的原因是 ；b 装置右侧小试管液面下降的原
因是 ．
9．胆矾常用作农业和渔业的杀虫剂、杀菌剂．某课外研究小组用废铜料（含铁），通过不同
的化学反应制取胆矾（CuSO4•5H2O）．其设计的实验过程为：
（1）②的反应基本类型为 ；反应①、③的化学方程式分别为：① ；③ ．
（2）B 的化学式为，由 CuSO4 溶液获得 CuSO4•5H2O 晶体，需要经过加热蒸发， ，过滤
等操作．除烧杯、玻璃棒外，过滤操作中还用到另一玻璃仪器是 ．
（3）已知：途径Ⅱ发生的化学反应是：Cu+2H2SO4 （浓）△CuSO4+SO2↑+2H2O．从环保
和经济的角度分析，对比途径 I、Ⅱ，途径 I 的优点有：不产生有害气体和 ．
（4）下面是实验室制取少量固体氧化铜的实验，根据实验步骤，回答有关问题．
1 调整天平零点时，若指针偏向左边，应将左边的平衡螺母向 （填左或右）旋动．
②步骤 II 中，反应生成沉淀的化学方程式为 ．
③步骤 IV 用少量蒸馏水洗涤沉淀 2～3 次，为了检验沉淀是否洗涤干净，应在最后一次的
洗涤液中加入 溶液．
④从步骤 VI 研钵中取少量黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，振荡后观察，发现固体
全部溶解，溶液变成蓝色，黑色粉末是
．
⑤从步骤 VI 研钵中，称取 16g 黑色粉末继续加热到更高的温度，发现固体减少了 1.6g 后质
量不再改变，写出此过程中可能发生反应的化学方程式 ．
10．冬日里的一天，某班教室的暖气片和暖气管的接口处突然爆裂，里面喷出大量的黄色液
体，并伴有一些红褐色的固体．水暖师傅、老师及同学们进行了紧急抢修．事后，同学们出
于好奇收集了红褐色固体进行探究．
【初步分析】红褐色固体的主要成分是铁锈，铁锈的成分复杂，主要是 ．由此联想到铁在
空气中锈蚀，实际上是铁跟 、 等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应，使铁转化为
铁的化合物的过程．
【搜集资料】
①不溶性碱 金属氧化物+水（反应前后元素化合价不变）；
②暖气片是由生铁铸成的；
③当地暖气用水为硬度较大的自来水；
④铁与铜都属于金属，有部分相似的化学性质．如：铜在潮湿的空气中可以形成铜绿[化学
式为 Cu2（OH）2CO3]．
【提出猜想】 （写一种物质即可），你猜想的依据是 ．
【设计实验】请设计一个实验来验证你的猜想（红褐色固体已干燥并研成粉末）．
【拓展分析】通过以上探究过程，再结合资料④，你对铁生锈的条件有什么新的认识： ．
参考答案与试题解析
一．填空题（共 4 小题）
1．某化学兴趣小组的同学将一枚洁净的铁钉放入食盐水中（如图，装置气密性良好），一段
时间后，进行观察．请你一起参与分析，并完成后续实验设计．
观察现象：①装置中右侧导管中的液面升高．
②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质．
提出问题：导管中液体为何升高？黑色固体物质又是什么？
理论分析：小组同学根据已学过的知识分析得知，液面上升的原因是 铁钉生锈消耗了试管
内的氧气，使试管内压强低于大气压．（合理即可） ．
[猜想与假设]小组中的小明同学猜测该黑色固体可能含有：
①Fe、②Fe2O3、③FeCl3、④C 四种物质．
[分析与验证]小组同学根据小明的四种猜测做了以下分析：
（1）小红同学认为不可能含有氯化铁，该结论得到小组同学的认可，理由是 氯化铁溶于水 ．
（2）小强同学认为一定含有碳，该结论也得到小组同学的认可，理由是 铁钉是铁合金，含
有碳 ．
（3）小组同学不能确定是否含有铁，请人帮他们设计方案进行确认：
知识链接：相信你一定在家中做过铁钉分别在水以及食盐水中生锈的实验，你的结论之一是
铁钉在 食盐水 （填“水”或“食盐水”）中生锈快．
考点： 金属锈蚀的条件及其防护；物质的鉴别、推断．
专题： 压轴实验题；物质的鉴定题；金属与金属材料．
分析： 理论分析：根据钢铁生锈的条件是钢铁与氧气和水同时接触分析解答；
[分析与验证]：（1）根据黑色固体是不溶于水的物质，而氯化铁可溶于水分析；
（2）根据铁钉是铁合金，含有碳分析；
（3）根据铁与酸反应可生成气体进行验证；
知识链接：酸性溶液、碱性溶液、盐溶液能促进金属生锈．
解答： 解：理论分析：
液面上升的原因是：铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压，在外界大气
压强的作用下装置中右侧导管中的液面升高．
故答案为：铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压；
[分析与验证]：
（1）因为氯化铁易溶于水，所以试管底部的黑色固体物质不是氯化铁．
故答案为：氯化铁溶于水；
（2）因为铁钉是铁合金，含有碳，所以试管底部的黑色固体物质中含有碳．
故答案为：铁钉是铁合金，含有碳；
（3）因为铁与酸反应可生成气体，我们可以加入稀盐酸或稀硫酸，若有气泡生成说明含有
铁，若无气泡产生说明不含铁．实验步骤、现象、结论如表中所示
知
识链接：食盐水能够加快铁的生锈速率．
故答案为：食盐水．
点评： 解答本题要掌握铁生锈的条件方面的知识，并且了解常见物质铁以及其化合物的性
质和颜色等，只有这样才能对相关方面的问题做出正确的解答．
2．南洋电缆是汕头市一家以生产电缆类产品为主的上市公司．在电缆生产过程中，不可避
免的会产生一定量的含铜废料（如：零碎电缆）．金山中学化学兴趣小组的四位同学得知这
一情况后，围绕“从含铜废料中回收铜”提出了各自的看法．甲、乙同学根据已学知识，提出
了两种途径：
（1）A 的化学式为 CuO ，操作 a 的名称是 过滤 ．
（2）①的反应基本类型为 化合反应 ；反应②、③的化学反应方程式分别是：
② CuO+H2SO4═CuSO4+H2O ；③ Fe+CuSO4═FeSO4+Cu ．
（3）已知：Cu+2H2SO4 （浓） CuSO4+SO2↑+2H2O．从环保角度对两种途径的不同
部分进行比较，你认为 I （填 I”或“Ⅱ”）的方案更合理．理由是： 不产生有害气体 SO2 ．
（4）丙认为，无论是甲还是乙的方案，在“加铁屑”这一步时，应加入略过量的铁屑．丁又
提出了疑问：“如果铁过量，剩余的铁会混在红色粉末中，该怎么处理呢？”．请提出一种简
单的化学方法进行处理（用文字叙述）： 在红色粉末中加入过量的稀硫酸（或稀盐酸），使
铁完全反应再过滤 ．
考点： 金属的回收利用及其重要性；化学实验方案设计与评价；混合物的分离方法；书写
化学方程式、文字表达式、电离方程式．
专题： 压轴实验题；物质的制备；化学反应的基本类型和能量变化；简单实验方案的设计
与评价．
分析： “从含铜废料中回收铜”符合绿色化学的理念，再回收利用中，设计了两套方案，处
理有关问题，并进行评价．甲方案中：发生的有关化学方程式为：①2Cu+O2 2CuO；
②CuO+H2SO4═CuSO4+H2O；③Fe+CuSO4═FeSO4+Cu．但“灼烧”会产生污染空气的气体、
粉尘、烟雾，所以不如乙方案更合理；然后设计提取的有关问题；
解答： 解：（1）由题意，甲方案中：发生的有关化学方程式为：2Cu+O2 2CuO；所
以黑色固体是氧化铜，操作 a 是分离固体与液体采用过滤的方法完成．
（2）①是发生的 2Cu+O2 2CuO 反应，是化合反应；
其中的反应主要有②CuO+H2SO4═CuSO4+H2O；③Fe+CuSO4═FeSO4+Cu．
（3）从环保的角度，乙方案更合理，甲方案的“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾；
（4）加入略过量的铁屑的目的是“确保 CuSO4 用完”或“将 Cu 完全置换出来“过量的铁粉可
用酸液除掉．
故本题答案为：
（1）CuO；过滤．
（2）化合反应；CuO+H2SO4═CuSO4+H2O；③Fe+CuSO4═FeSO4+Cu．
（3）I．甲方案第一步“灼烧”会产生污染空气的气体、粉尘、烟雾．
（4）过滤前在加适量的酸以除去剩余的铁粉．．
点评： 本题探讨了“从含铜废料中回收铜”的有关问题，设计了不同的方案，并进行评价，
考察了考生的思考、探讨、评价等诸多能力．
3．小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，俗称“铜
绿”，主要成分是 Cu2（OH）2CO3．
[提出问题]铜是在什么条件下锈蚀的？小林对此进行了探究．
[猜想]根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜与水、 氧气 、 二氧化碳 共同作用的结果．
[探究]借鉴“铁钉锈蚀条件的探究”实验，小林设计了“铜片锈蚀条件的探究”实验如图所示：
（1）实验较长时间后，发现 B （填字母编号）试管中的光亮铜片最先生锈．
（2）从优化实验的角度考虑，A 实验是多余的，他只考虑了水这个单一条件．C 试管中除
光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为 氧气 ．
（3）D 试管中除光亮铜片外，还有的另外两种物质为 CO2 和 O2 ；从 D 试管的实验中，获
得的结论是 水是铜生锈的必要条件之一（或缺少水这个条件，铜不能生锈） ．
[评价与改进]我认为小林设计的“铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，要得出正确结论，还
要补充的一个实验是（可图示） 取一支试管，放入一块光亮铜片，加入少量蒸馏水浸没部
分铜片，充入 O2（或 CO2）后，塞紧橡皮塞，放置对比观察 ．
[反思与小结]通过“铜片锈蚀条件的探究”实验，我获得的启示是 从实验可知，铜比较难生
锈 ．
考点： 金属锈蚀的条件及其防护；化学实验方案设计与评价；金属活动性顺序及其应用．
专题： 压轴实验题；金属与金属材料；简单实验方案的设计与评价．
分析： 是否存在氧气和水，是普通金属能否锈蚀的关键．围绕金属锈蚀的两个基本要素：
氧气和水．设置实验时一定要注意隔绝氧气（可采用植物油油封、蒸馏水去氧、密封隔绝空
气、涂上油膜等方式），然后设置一组既有水分又有氧气的实验条件．对于铜而言，生锈的
关键要素是水、二氧化碳和氧气．所以在进行实验设置时，考虑这三个要素是关键．如果缺
乏任何一个要素，生锈是很困难的．故我们围绕这三个要素进行组合实验条件，进行对比实
验组的设置．
解答： 解：
[猜想]由组成铜绿的四种元素，依据质量守恒的思想，其中 C 元素来自空气中的二氧化碳气
体、H 元素来自水，而 O 元素则可能来自二氧化碳、水或者占空气体积分数 21%的氧气．故
答：氧气、二氧化碳．
（1）图 A 中上层的油层隔离了空气，其中的铜片也就只与水接触，远远不能满足铜锈蚀条
件，因此放置时间再长也不会出现锈蚀；故不选 A 试管．
图 B，试管中有水且敞口放置，其中铜片与水、二氧化碳、氧气都接触，应该是四只试管中
最能满足锈蚀条件的，因此应该最先生锈；故选 B．
图 C，试管内有水和空气，但因管口塞住，不能与外界空气产生气体交换，就会因二氧化碳
量不足很难甚至不能出现生锈；故不选 C．
图 D，试管内因缺少水，不满足铜片锈蚀条件，不会出现生锈现象；故不选 D．
故答案为：B；
（2）C 管内是铜、水、少量空气，空气中二氧化碳气体含量很少可忽略其存在，因此可认
为铜片只和水、氧气接触；故答案为：氧气．
（3）猜想铜片生锈应与水、氧气、二氧化碳相关，在探究实验中每只管内只控制一种物质，
而 D 管中明显没有水，因此应设计为充满氧气和二氧化碳的混合气体．
故答案为：氧气、二氧化碳；水是铜生锈的必要条件之一（或缺少水这个条件，铜不能生锈）；
[评介与改进]题图所提供的四只试管，A 管因只有水而被去除，B 管内为二氧化碳、氧气和
水，C 管内为氧气和水，D 管内为二氧化碳和氧气，综合起来就能发现缺少一组对比：铜片
与水和氧（二氧化碳）接触而探究氧气（二氧化碳）对生锈的影响．故设计如图：
[反思与小结]从实验可知，铜比较难生锈；
故答案为：从实验可知，铜比较难生锈．
点评： 本题的需控变量（水、二氧化碳和氧气）较多，方案设计就更为复杂，所以，把“铁
钉锈蚀条件的探究”进行技能移植显得尤其重要．知识的迁移能力在此得到突出展示．
4．（1）为延长食品保质期，有些食品袋内放一包“双吸剂”（主要成分是铁粉），这里“双吸
剂”所吸收的物质指的是 O2 （写化学式）和水．
（2）用 Fe 粉而不用 Fe 块作“双吸剂”的理由是 使用铁粉能促进反应的进行 ．
（3）“双吸剂”过一段时间由灰黑色变成红色，红色物质的主要成份 Fe2O3 （写化学式）．
（4）小明同学设计了以下实验探究“双吸剂”是否失效，请你完成下列实验报告：
[反思与应用]
（1）写出一种防止铁等金属制品生锈的具体方法 刷漆 ．
（2）用盐酸可除铁锈，化学方程式为： Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O ．
（3）请你提出一条延长食品保质期的建议 真空包装 ．
考点： 金属锈蚀的条件及其防护；铁锈的主要成分；酸的化学性质．
专题： 压轴实验题；金属与金属材料．
分析： 根据已有的知识进行分析，铁在有水和氧气并存时易生锈；氧化铁是红色的固体；
防锈就是破坏生锈的条件，氧化铁能与盐酸反应生成氯化铁和水，据此解答即可．
解答： 解：（1）铁粉在有水和氧气并存的条件下能生锈，使用铁粉做双吸剂吸收的是水和
氧气，故填：O2；
（2）增大反应物的接触面积，能促进反应的进行，故使用铁粉而不使用铁块，故填：使用
铁粉能促进反应的进行；
（3）铁生锈的主要成分是氧化铁，故填：Fe2O3；
（4）此双吸剂是铁粉，若失效则是全部变成氧化铁，氧化铁与盐酸反应没有气体产生，而
铁能与盐酸反应生成氢气，故填：稀盐酸，产生气泡，Fe+2HCl=FeCl2+H2↑；
反思与应用：
（1）在铁表面刷漆能防止铁生锈，故填：刷漆；
（2）盐酸能与氧化铁反应生成氯化铁和水，故填：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O；
（3）食品与氧气接触易被氧化而变质，故使用真空包装能延长食品的保质期，故填：真空
包装．
点评： 本题考查了金属的性质，完成此题，可以依据已有的知识进行．要求同学们加强对
常见物质性质的掌握，以便灵活应用．
二．解答题（共 6 小题）
5．铁是生活中常用的金属，如图 1 是某“取暖片”外包装的图片．该“取暖片”中发热剂主要
成分有铁粉、氯化钠、水、活性炭等，其发热是利用铁生锈时会放热的原理．
（1）发热剂需接触到空气才会发热，原因是铁要与 氧气、水 共同作用才会生锈．
（2）“取暖片”中的氯化钠作用是 ② （填序号）
①溶于水放热 ②加快铁生锈 ③没有任何用途
（3）化学兴趣小组的甲、乙二位同学对“取暖片”的成分产生了兴趣．
Ⅰ．甲同学测定新的“取暖片”中铁粉的含量．取 5.7g“取暖片”样品，投入装有 10.0g 稀盐酸
（足量）的烧杯（烧杯质量 10.0g）中．在化学反应过程中对烧杯进行了五次称量，数据记
录如下表：
①表格中 m 的值为 25.5 克；
②5.7g“取暖片”样品中铁粉的质量为 5.6 克
Ⅱ．乙同学测定一包已变质“取暖片”中 Fe2O3 的质量分数．取 10g 已变质“取暖片”样品与过
量的木炭粉混合，如图 2 所示装置完成实验．
①实验中加热前要缓缓通入一段时间氮气，作用是 排净装置内的空气 ．停止加热后还要缓
缓通入一段时间氮气，否则会导致测定的结果 偏小 （填“偏大”、“偏小”）．
②充分反应后，乙同学测定 b 中的试剂增加了 3.3g，b 中的试剂是 氢氧化钠 溶液，发生反
应的化学方程式为 CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O ．
③请帮乙同学求出已变质的“取暖片”样品中 Fe2O3 的质量分数．
考点： 金属锈蚀的条件及其防护；碳的化学性质；根据化学反应方程式的计算．
专题： 压轴实验题；金属与金属材料；综合计算（图像型、表格型、情景型计算题）．
分析： （1）根据铁生锈的条件考虑；（2）根据铁生锈的影响因素考虑；（3）Ⅰ．①根据表
中数据判断反应是否完全反应；②根据质量的减少量是生成氢气的质量，根据氢气的质量计
算出参加反应的铁的质量；Ⅱ．①根据通入氮气的作用回答本题考虑；②本题主要是利用 b
中的试剂质量的增加量是生成二氧化碳的质量，所以 b 中试剂是用来吸收二氧化碳的，所以
可以用碱溶液；③根据 b 中的试剂增加了 3.3g 是二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计
算出氧化铁的质量，再用氧化铁的质量除以样品质量即可．
解答： 解：（1）铁生锈条件是铁与氧气和水共同作用的结果；
（2）在有盐分的条件下能促进铁生锈，加快生锈速度；
（3）Ⅰ．①根据质量的减少量是生成氢气的质量，由图示数据可知到了 t2 已经反应完了，
所以 t4 烧杯和药品质量是不变的，还是 25.5 克；
②根据质量的减少量是生成氢气的质量：25.7g﹣25.5g=0.2g，设要生成 0.2g 氢气需要铁的
质量为 X 则：
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
56 2
X 0.2g
根据： 解得 X=5.6g；
Ⅱ．①加热前要缓缓通入一段时间氮气是为了排净装置内的空气，否则空气中氧气会与木炭
反应，生成二氧化碳而造成误差；停止加热后还要缓缓通入一段时间氮气，是为了把反应生
成的二氧化碳都赶入 b 装置内，否则有部分二氧化碳会留在装置内，使二氧化碳量减少，计
算的氧化铁质量会减少，结果偏小；
②本题主要是利用 b 中的试剂质量的增加量是生成二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计
算出氧化铁的质量，所以 b 中试剂是用来吸收二氧化碳的，所以可以用碱溶液，即氢氧化钠
溶液，反应物是氢氧化钠和二氧化碳，生成物是碳酸钠和水，用观察法配平即可；
③根据 b 中的试剂增加了 3.3g 是二氧化碳的质量，设要生成 3.3g 二氧化碳需要参加反应的
氧化铁的质量为 Y 则：
2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2
320 132
Y 3.3g
根据： 解得 Y=8g，已变质的“取暖片”样品中 Fe2O3 的质量分数：
=80%．
故答案为：（1）氧气、水；（2）②；（3）Ⅰ．①25.5；②5.6；Ⅱ．①排净装置内的空气；偏
小；②氢氧化钠；CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O；③80%．
点评： 解答本题关键是知道铁与盐酸反应时根据质量的减少量是生成氢气的质量，再根据
氢气的质量算出铁的质量；碳与氧化铁反应时根据 b 质量的增加量是生成的二氧化碳的质量，
根据二氧化碳的质量计算出氧化铁的质量，再算质量分数．
6．某化学兴趣小组对金属的性质做了如下探究，请你填写空格：
（1）用图所示实验探究铁生锈的条件（每支试管中均放有完全相同的洁净铁片）：
①甲同学认为，试管 A 发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同
作用的结果．乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管 ABC （选填试管编号）发生
的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论．
②试管 D 和 E 实验的目的是进一步探究铁在 盐、酸存在 的环境中是否更容易锈蚀．
③为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施以外，还可以制成合金．这是因为合金与纯
金属相比，其组成和内部组织结构发生变化，从而引起 性质 的变化．
（2）某同学向分别盛有等质量的铁粉和锌粒的试管中，倒入等质量、等溶质质量分数的稀
硫酸，以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断两种金属的活动性强弱．有的同学认为这
种方案不够合理，理由是 没控制相同的条件，颗粒大小不同 ．
（3）将一定质量的铁粉放入硝酸铜、硝酸锌的混合溶液中，充分反应后过滤，所得固体中
一定含有的物质是 铜 ，且反应后溶液质量比反应前 减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
考点： 金属锈蚀的条件及其防护；合金与合金的性质；金属活动性顺序及其应用．
专题： 压轴实验题；金属与金属材料．
分析： （1）①要证明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果，就要看铁分
别在隔绝空气、隔绝水的条件下，和暴露在有水和空气的条件下的不同，得出结论．
②试管 D 和 E 实验的目的是进一步探究铁在盐、酸存在的环境中铁的锈蚀情况；
③金属的组成和内部组织结构发生变化，其性质等就会发生变化；
（2）金属的颗粒大小不同，与酸的反应速度也不同；
（3）根据三种金属活动性由强到弱的顺序：锌铁铜，进行分析．
解答： 解：（1））①要证明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果，就要看
铁分别在隔绝空气、隔绝水的条件下，和暴露在有水和空气的条件下的不同，得出结论．所
以必须全面观察试管 ABC 发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论．
故答案为：ABC．
②试管 D 和 E 实验的目的是进一步探究铁在盐、酸存在的环境中铁的锈蚀情况．
故答案为：盐、酸存在．
③金属的组成和内部组织结构发生变化，其性质等就会发生变化．
故答案为：性质．
（2）金属的颗粒大小不同，与酸的反应速度也不同，所以没控制相同的条件，颗粒大小不
同，金属表面产生气泡的快慢，也会受到影响．
故答案为：没控制相同的条件，颗粒大小不同．
（3）三种金属活动性由强到弱的顺序：锌＞铁＞铜，可知铁只能置换出铜，根据铁与硝酸
铜反应的方程式：Fe+Cu（NO3）2═Cu+Fe（NO3）2．可知 56 份质量的铁可以置换出 64 份
质量的铜，所以反应后溶液质量比反应前减小．
故答案为：Cu；减小．
点评： 本题以实验探究的形式考查铁生锈的条件、实验中的条件控制、金属的活动性等，
难度较大．
7．某化学兴趣小组的同学将一枚洁净的铁钉放入食盐水中（如图，装置气密性良好），一段
时间后，进行观察．请你一起参与分析，并完成后续实验设计．
观察现象：
①装置中右侧导管中的液面升高．
②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质．
提出问题：导管中液体为何升高？黑色固体物质又是什么？
理论分析：小组同学根据已学过的知识分析得知，液面上升的原因是 铁钉生锈消耗了试管
内的氧气，使试管内压强低于大气压 ．
猜想与假设：小组中的小明同学猜测该黑色固体可能含有：① Fe ，②Fe2O3，③FeCl3，④C
四种物质．
分析与验证：小组同学根据小明的四种猜测做了以下分析：
（1）小红同学认为不可能含有氯化铁，该结论得到小组同学的认可，理由是 氯化铁溶于水 ．
（2）小强同学想证明是否含有碳，他设计了下列方案并进行实验：
实验步骤 实验现象 实验结论
用试管取少量黑色固体，滴加足量稀盐酸一定含有碳 黑色固体不溶 含有碳
（3）小组同学不能确定是否含有铁，请你帮他们设计方案进行确认：
实验步骤 实验现象 实验结论
你选用的试剂是： 稀盐酸（稀硫酸） 有气泡产生（无气泡产生） 含有（不含有）
知识链接：相信你一定在家中做过铁钉分别在水以及食盐水中生锈的实验，你的结论之一是
铁钉在 食盐水 （填“水”或“食盐水”）中生锈快．
反思：防止铁制品生锈的方法是 涂油 （写一种）．
考点： 金属锈蚀的条件及其防护；实验探究物质的组成成分以及含量；金属的化学性质；
酸的化学性质；质量守恒定律及其应用．
专题： 压轴实验题；金属与金属材料．
分析： 理论分析：根据钢铁生锈的条件是钢铁与氧气和水同时接触分析解答；
猜想与假设：根据质量守恒定律和有关反应分析；
[分析与验证]：（1）根据黑色固体是不溶于水的物质，而氯化铁可溶于水分析；
（2）根据铁钉是铁合金，含有碳，碳不溶于稀盐酸分析；
（3）根据铁与酸反应可生成气体进行验证；
知识链接：酸性溶液、碱性溶液、盐溶液能促进金属生锈；
反思：根据铁生锈的条件分析．
解答： 解：理论分析：
液面上升的原因是：铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压，在外界大气
压强的作用下装置中右侧导管中的液面升高．
故答案为：铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压．
猜想与假设：铁钉放入食盐水中，生成 FeCl3，铁与氧气反应，生成 Fe2O3，铁钉是铁合金，
含有碳．所以可能含有的物质是：①Fe，②Fe2O3，③FeCl3，④C 四种物质．
故答案为：Fe．
[分析与验证]：
（1）因为氯化铁易溶于水，所以试管底部的黑色固体物质不是氯化铁．
故答案为：氯化铁溶于水．
（2）根据实验步骤：用试管取少量黑色固体，滴加足量稀盐酸一定含有碳．可知现象是：
黑色固体不溶；实验结论是：含有碳．
故答案为：黑色固体不溶；含有碳．
（3）因为铁与酸反应可生成气体，我们可以加入稀盐酸或稀硫酸，若有气泡生成说明含有
铁，若无气泡产生说明不含铁．实验步骤、现象、结论如表中所示
知
识链接：食盐水能够加快铁的生锈速率．
故答案为：食盐水．
反思：铁生锈的条件是与空气中的氧气和水反应，所以防止铁制品生锈的方法是隔绝空气，
如涂油、擦漆等．
故答案为：涂油．
点评： 解答本题要掌握铁生锈的条件方面的知识，并且了解常见物质铁以及其化合物的性
质和颜色等，只有这样才能对相关方面的问题做出正确的解答．
8．在生产和生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重，所以防止金属腐蚀已成为科学研究
和技术领域的重大问题．化学兴趣小组的同学在实验室中对金属的腐蚀进行了探究．
〔活动与探究一〕
分别在三个洁净干燥的试管中各加一个洁净无锈的铁钉，再在其中两个试管中加入经煮沸迅
速冷却的蒸馏水，其他操作请仔细观察上图：
（1）探究结论：Ⅰ号试管中铁打最容易生锈．由此可见，铁制品生锈需要的条件是 铁与氧
气和水接触 ．
（2）将实验中已生锈的铁打长时间放入足量稀盐酸中，可观察到的现象有 铁锈溶解 、
溶液呈黄色 、 有气泡生成 、 溶液呈浅绿色 ．反应的化学方程式分别为
Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O 、 2HCl+Fe═FeCl2+H2↑
．
〔活动与探究二〕
向铁粉中加入少量的炭粉（模拟铁的成分），混合均匀后，撒入内壁分别用稀盐酸和氯化钠
溶液润湿过的两支试管（分别标记为 a、b），按下图装好仪器．几分钟后打开止水夹，观察
发现：a 装置右侧小试管中液面上升，导管中液面下降；而 b 装置右侧小试管中液面下降，
导管中液面上升，b 装置固体混合物中发现有红色物质生成．
（3）请你推测：a 装置右侧小试管中液面上升的原因是 铁与盐酸反应生成氢气，左侧试管
中气体增加（导管内压强增大） ；b 装置右侧小试管液面下降的原因是 氧气与铁反应，左
侧试管中气体减少（导管内压强减少） ．
考点： 金属锈蚀的条件及其防护．
专题： 压轴实验题；金属与金属材料．
分析： （1）铁生锈的条件是：与氧气接触，有水参加；
（2）生锈的铁钉放入稀盐酸，先是铁锈溶解，然后铁与盐酸反应；
（3）而单质铁可以和盐酸反应生成氢气，导致支管试管内气压增大排出导管内气体，致使
图 a 中试管内液体上升；铁生锈消耗了氧气，导致支管试管内气压降低，致使图 b 中试管内
液体下降．
解答： 解：（1）铁生锈的条件是：与氧气接触，有水参加，二者缺一不可；
（2）铁锈（Fe2O3）与盐酸反应而消失，溶液成黄色（Fe3+颜色），化学反应式是：
Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O；当铁锈反应完后，铁进一步反应，铁与盐酸反应生成氢气，溶
液呈浅绿色（Fe2+颜色），化学反应式是：2HCl+Fe═FeCl2+H2↑．
（3）a 装置中的铁与盐酸反应生成了氢气，左侧试管中气体增加，压强变大，液体进入右
侧小试管，使小试管内液面上升；而 b 装置中的氧气与铁和水发生了反应会减少，左侧试管
中气体减少，压强变小，右侧小试管中的液体进入左侧大试管，小试管内液面下降．
故答案为：（1）铁与氧气和水接触；
（2）铁锈溶解，溶液呈黄色，有气泡生成，溶液呈浅绿色；Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O；
2HCl+Fe═FeCl2+H2↑；
（3）铁与盐酸反应生成氢气，左侧试管中气体增加（导管内压强增大）； 氧气与铁反应，
左侧试管中气体减少（导管内压强减少）．
点评： 铁生锈的条件是氧气和水都与铁接触，酸与铁反应生成氢气，氯化钠能促进铁的锈
蚀．生锈的铁钉与酸反应，一般只考虑第一步，第二步反应一般不予考虑．
9．胆矾常用作农业和渔业的杀虫剂、杀菌剂．某课外研究小组用废铜料（含铁），通过不同
的化学反应制取胆矾（CuSO4•5H2O）．其设计的实验过程为：
（1）②的反应基本类型为 化合反应 ；反应①、③的化学方程式分别为：①
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ ；③ CuO+H2SO4=CuSO4+H2O． ．
（2）B 的化学式为 CuO ，由 CuSO4 溶液获得 CuSO4•5H2O 晶体，需要经过加热蒸发， 冷
却结晶（或结晶） ，过滤等操作．除烧杯、玻璃棒外，过滤操作中还用到另一玻璃仪器是 漏
斗 ．
（3）已知：途径Ⅱ发生的化学反应是：Cu+2H2SO4 （浓）△CuSO4+SO2↑+2H2O．从环保
和经济的角度分析，对比途径 I、Ⅱ，途径 I 的优点有：不产生有害气体和 产生相同质量的
硫酸铜，消耗的硫酸少 ．
（4）下面是实验室制取少量固体氧化铜的实验，根据实验步骤，回答有关问题．
1 调整天平零点时，若指针偏向左边，应将左边的平衡螺母向 右 （填左或右）旋动．
②步骤 II 中，反应生成沉淀的化学方程式为 2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4 ．
③步骤 IV 用少量蒸馏水洗涤沉淀 2～3 次，为了检验沉淀是否洗涤干净，应在最后一次的
洗涤液中加入 BaCl2 溶液．
④从步骤 VI 研钵中取少量黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，振荡后观察，发现固体
全部溶解，溶液变成蓝色，黑色粉末是
CuO ．
⑤从步骤 VI 研钵中，称取 16g 黑色粉末继续加热到更高的温度，发现固体减少了 1.6g 后质
量不再改变，写出此过程中可能发生反应的化学方程式 4CuO Cu2O+O2↑ ．
考点： 金属的回收利用及其重要性；化学实验方案设计与评价；混合物的分离方法；物质
的相互转化和制备；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式．
专题： 压轴实验题；物质的制备；简单实验方案的设计与评价．
分析： （1）因为单质与氧气反应生成 B，故可知②的反应基本类型；反应①为除掉铁的反
应、③的化学方程式为氧化铜生成硫酸铜的反应．
（2）B 为铜与氧气反应生成的氧化铜，故可书写化学式；掌握 CuSO4 溶液获得 CuSO4•5H2O
晶体的方法步骤操作．除烧杯、玻璃棒外，过滤操作中还用到另一玻璃仪器是漏斗．
（3）已知：途径Ⅱ发生的化学反应是：Cu+2H2SO4 （浓） CuSO4+SO2↑+2H2O．从
环保和经济的角度分析，对比途径 I、Ⅱ，途径 I 的优点有：不产生有害气体和耗硫酸少．
（4）下面是实验室制取少量固体氧化铜的实验，根据实验步骤，回答有关问题．
①掌握托盘天平的平衡调节．
②步骤 II 中，为 NaOH 与 CuSO4 反应，则可知生成沉淀的化学方程式．
③步骤 IV 用少量蒸馏水洗涤沉淀 2～3 次，为了检验沉淀是否洗涤干净，利用硫酸铜与氯
化钡反应．
④从步骤 VI 研钵中取少量黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，振荡后观察，发现固体
全部溶解，溶液变成蓝色，则可推断黑色粉末．
⑤从步骤 VI 研钵中，称取 16g 黑色粉末继续加热到更高的温度，发现固体减少了 1.6g 后质
量不再改变，说明减少的为氧元素的质量，故可书写此过程中可能发生反应的化学方程式．
解答： 解：（1）②的反应基本类型为；反应①为除掉铁的反应，故 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；
③的化学方程式为氧化铜生成硫酸铜的反应，故为 CuO+H2SO4=CuSO4+H2O．
（2）因为 B 为铜与氧气反应生成的氧化铜，故可书写 B 的化学式为 CuO，由 CuSO4 溶液
获得 CuSO4•5H2O 晶体，需要经过加热蒸发，冷却结晶（或结晶），过滤等操作．除烧杯、
玻璃棒外，过滤操作中还用到另一玻璃仪器是漏斗．
（3）已知：途径Ⅱ发生的化学反应是：Cu+2H2SO4 （浓） CuSO4+SO2↑+2H2O．从
环保和经济的角度分析，对比途径 I、Ⅱ，途径 I 的优点有：不产生有害气体和产生相同质
量的硫酸铜，消耗的硫酸少．
（4）下面是实验室制取少量固体氧化铜的实验，根据实验步骤，回答有关问题．
1 调整天平零点时，若指针偏向左边，应将左边的平衡螺母向右旋动．
②步骤 II 中，为 NaOH 与 CuSO4 反应，则可知反应生成沉淀的化学方程式为
2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4．
③步骤 IV 用少量蒸馏水洗涤沉淀 2～3 次，为了检验沉淀是否洗涤干净，利用硫酸铜与氯
化钡反应，应在最后一次的洗涤液中加入溶液氯化钡溶液．
④从步骤 VI 研钵中取少量黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，振荡后观察，发现固体
全部溶解，溶液变成蓝色，黑色粉末是氧化铜 CuO．
⑤从步骤 VI 研钵中，称取 16g 黑色粉末继续加热到更高的温度，发现固体减少了 1.6g 后质
量不再改变，则可知为氧元素的质量的减少，写出此过程中可能发生反应的化学方程式为
4CuO Cu2O+O2↑．
故答为：
（1）②化合； ①Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；③CuO+H2SO4=CuSO4+H2O．
（2）CuO，冷却结晶（或结晶），漏斗．
（3）产生相同质量的硫酸铜，消耗的硫酸少．
（4）①右．②2NaOH+CuSO4=Cu（OH）
2↓+Na2SO4．③BaCl2．④CuO．⑤4CuO Cu2O+O2↑．
点评： 了解金属的回收利用机及其重要性；掌握化学实验的方法和评价方法；根据题目中
的信息，正确书写化学方程式．
10．冬日里的一天，某班教室的暖气片和暖气管的接口处突然爆裂，里面喷出大量的黄色液
体，并伴有一些红褐色的固体．水暖师傅、老师及同学们进行了紧急抢修．事后，同学们出
于好奇收集了红褐色固体进行探究．
【初步分析】红褐色固体的主要成分是铁锈，铁锈的成分复杂，主要是 氧化铁（或
Fe2O3） ．由此联想到铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟 氧气（或空气中的氧气，或空气，
或 O2） 、 水（或 H2O） 等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应，使铁转化为铁的
化合物的过程．
【搜集资料】
①不溶性碱 金属氧化物+水（反应前后元素化合价不变）；
②暖气片是由生铁铸成的；
③当地暖气用水为硬度较大的自来水；
④铁与铜都属于金属，有部分相似的化学性质．如：铜在潮湿的空气中可以形成铜绿[化学
式为 Cu2（OH）2CO3]．
【提出猜想】 氢氧化铁（或 Fe（OH）3） （写一种物质即可），你猜想的依据是 依据质
量守恒定律反应前后元素的种类不发生改变，参加反应的物质为铁、氧气和水，因此生成物
中一定含有铁、氢、氧元素（或铁锈蚀是铁与氧气、水共同作用的结果，或 Fe（OH）3 的
颜色呈红褐色） ．
【设计实验】请设计一个实验来验证你的猜想（红褐色固体已干燥并研成粉末）．
【拓展分析】通过以上探究过程，再结合资料④，你对铁生锈的条件有什么新的认识： 铁
生锈是铁、氧气、二氧化碳、水等物质共同作用的结果． ．
考点： 铁锈的主要成分；猜想与事实验证；金属锈蚀的条件及其防护．
专题： 压轴实验题；实验方法和过程的探究．
分析： 铁锈的主要成分为氧化铁，而暖气片是生铁的生铁中含有碳，又因为铁锈是红褐色，
且根据所收集的资料可以猜测红褐色铁锈中含有氢氧化铁．由收集材料③还可猜测红褐色物
质中还含有碳酸钙和氢氧化镁．由材料④可得出生铁在生锈时不但要有氧气，水而且还要有
二氧化碳．
解答： 解：由所学知识可知铁锈的主要成分为氧化铁．生锈的实质是铁与氧气、水等物质
发生的一系列复杂的化学反应．由所搜集的材料及质量守恒定律可猜测红褐色物质中可能还
含有氢氧化铁、碳、碳酸钙、氢氧化镁、碱式碳酸铜等．
可根据这几种物质的检验方法来验证它们存在．红褐色的氢氧化铁为不溶性碱，加热能分解
生成红色的氧化铁和水．
故答案为：
[提出猜想]
答案 1：氢氧化铁（或 Fe（OH）3）依据质量守恒定律反应前后元素的种类不发生改变，参
加反应的物质为铁、氧气和水，因此生成物中一定含有铁、氢、氧元素（或铁锈蚀是铁与氧
气、水共同作用的结果，或 Fe（OH）3 的颜色呈红褐色）
答案 2：碳（或 C）生铁中含有碳
答案 3：碳酸钙（或 CaCO3）或氢氧化镁（或 Mg（OH）2）硬水受热后产生水垢，水垢的
主要成分为碳酸钙（或 CaCO3，或氢氧化镁、或 Mg（OH）2）
答案 4：碱式碳酸铁根据形成铜绿的过程进行的推测
[设计实验]
[拓展分析]
铁生锈是铁、氧气、二氧化碳、水等物质共同作用的结果．
点评： 在猜测红褐色固体中含有的物质时，不能盲目的随便猜测，应根据收集的材料进行
猜测．
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