铁钉是生活中常见的铁制品。学习小组对不同条件下铁钉的锈蚀和盐酸除锈时的反应进行了探究。
Ⅰ探究不同条件下铁钉的锈蚀
取四枚铁钉，按第图1所示进行实验。一天后观察到的现象如下表所示。
| 试管 | a | b | c | d |
| 实验现象 | 铁钉表面无明显变化 | 铁钉表面无明显变化 | 蒸馏水和空气交界处铁钉出现轻微锈蚀 | 食盐水和空气交界处铁钉出现较多锈蚀 |
铁钉生锈需要与水和空气接触
铁钉生锈需要与水和空气接触
。（2）由试管c、d中的现象可以得出的结论是
食盐可以加快铁钉锈蚀
食盐可以加快铁钉锈蚀
。（3）切过咸菜的菜刀不及时处理，易生锈。防止切过咸菜的菜刀生锈，处理的方法是
洗涤干净后擦干，放置在通风干燥处
洗涤干净后擦干，放置在通风干燥处
。
Ⅱ探究盐酸除锈时的反应
步骤1 将一枚表面部分锈蚀的铁钉置于试管中，向其中加入稀盐酸至浸没铁钉。观察到铁钉表面的铁锈逐渐消失，无锈处有气泡产生，溶液变为黄色。
步骤2 将“步骤1”中装有铁钉和盐酸的试管长时间放置后，观察到铁钉变细，溶液变为浅绿色。
【提出问题】①“步骤1”中铁锈消失发生了什么反应？
②“步骤2”中试管长时间放置后，溶液为什么会变色？
【查阅资料】①铁锈中主要含有Fe2O3；
②FeCl3溶液呈黄色，FeCl2溶液呈浅绿色；
③K3[Fe（CN）6]溶液为黄色，FeCl3溶液遇K3[Fe（CN）6]溶液不变色，FeCl2溶液遇K3[Fe（CN）6]溶液会生成蓝色沉淀。
【实验分析】铁锈消失是因为Fe2O3与盐酸发生了反应，该反应的化学方程式为
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
。【提出猜想】对于问题②，实验小组提出如下两个猜想：
猜想1：溶液变色是FeCl3与铁钉表面产生的气体反应所致；
猜想2：溶液变色是FeCl3与铁钉反应所致。
【实验验证1】对“猜想1”进行验证的实验过程用如图2所示装置进行实验，……。
（1）仪器X的名称为
长颈漏斗
长颈漏斗
。（2）实验是验证
H2
H2
（填气体的化学式）与溶液中的FeCl3是否发生反应。【实验验证2】请设计实验对“猜想2”进行验证，简述实验过程（包括操作、可能的实验现象和对应的结论）：
取三支试管，分别加入等量的K3[Fe（CN）6]溶液，前两支试管加入依次氯化铁溶液，铁钉，第三支试管加入等量的氯化铁溶液和相同大小的铁钉，前两支试管不发生变色，第三支试管变色并有蓝色沉淀生成，说明溶液变色是FeCl3与铁钉反应所致
取三支试管，分别加入等量的K3[Fe（CN）6]溶液，前两支试管加入依次氯化铁溶液，铁钉，第三支试管加入等量的氯化铁溶液和相同大小的铁钉，前两支试管不发生变色，第三支试管变色并有蓝色沉淀生成，说明溶液变色是FeCl3与铁钉反应所致
。（实验中必须用到K3[Fe（CN）6]溶液、FeCl3溶液和铁钉）【考点】探究金属锈蚀的条件．
【答案】铁钉生锈需要与水和空气接触；食盐可以加快铁钉锈蚀；洗涤干净后擦干，放置在通风干燥处；Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O；长颈漏斗；H2；取三支试管，分别加入等量的K3[Fe（CN）6]溶液，前两支试管加入依次氯化铁溶液，铁钉，第三支试管加入等量的氯化铁溶液和相同大小的铁钉，前两支试管不发生变色，第三支试管变色并有蓝色沉淀生成，说明溶液变色是FeCl3与铁钉反应所致
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：965引用：3难度：0.4
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1．化学小组对钢铁的锈蚀进行实验研究。
Ⅰ．探究钢铁锈蚀的基本条件
（1）一段时间后，C、D、E中铁钉生锈，A、B中铁钉无明显锈蚀。由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟等物质作用的过程。
（2）使用自来水重新进行如图实验，一段时间后发现试管B中铁钉生锈了，其可能的原因是。
Ⅱ．探究食盐水浓度对钢铁腐蚀速率的影响
用如图装置进行实验，每组实验加入铁炭总质量为24g,食盐水体积为7.5mL，恰好能将固体润湿。测得的数据见下表：（提供资料：示数差3cm是指U型管左侧液面上升3cm。）
（3）分析食盐水浓度对钢铁腐蚀速率的影响应对比实验序号 铁炭质量比 食盐水浓度/% 示数差3cm所用时间/s 10分钟时温度升高值/℃ 实验① 2：1 26 90 7.8 实验② 4：1 26 170 4.2 实验③ 6：1 26 190 3.3 实验④ 2：1 13 140 6 实验⑤ 2：1 6.5 140 6 （填实验序号）。有同学提出应该再加一组实验，研究铁炭质量比为2：1、食盐水浓度为3.3%时的实验数据，你觉得是否有必要，并说明理由。
（4）查阅资料得知，食盐水中的氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜，并促使铁发生一系列反应得到氢氧化铁，它在空气中风化失水后变成氧化铁。钢筋锈蚀过程中生成氧化铁的反应方程式是。
Ⅲ．探究水样的pH及溶解氧浓度对钢铁腐蚀速率的影响
步骤1：按如图连接好装置，检查装置气密性。
步骤2：向三颈烧瓶中放入3.5g生铁粉末，向分液漏斗内加入10mL不同浓度的稀盐酸。
步骤3：将稀盐酸全部注入三颈烧瓶内，关闭分液漏斗活塞，一段时间后，至恢复到室温时，采集的数据见下表：
（5）步骤1中检查装置气密性的方法为：先在分液漏斗中加水，再打开活塞，观察到序号 盐酸pH P反应前 P反应后 DO反应前 DO反应后 开始降低所需时间/s 实验① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 实验② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 实验③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 实验④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 实验⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 （填现象），表明装置的气密性良好。
（6）实验①和实验②反应后压强变大。进行实验③时，观察到溶液中有气泡冒出，反应后体系内压强却变小了，变小的原因是。
（7）分析表中数据，在该实验条件下，下列说法正确的有（填字母）。
a.当pH=2时，铁粉与氧气的锈蚀速率最快
b.稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的pH有关
c.铁粉和盐酸，氧气在刚接触时不是同时发生反应发布：2024/12/24 10:30:2组卷：223引用：4难度：0.5 -
2．在进行“二氧化碳制取和性质实验”时，小明发现放置小蜡烛的铜架上出现了绿色物质，且绿色物质只出现在下部（伸到烧杯下面的部分），上部和在烧杯外的部分没有出现，小明思考，铜也会生锈吗？为什么只出现在下部呢？铜生锈的条件是什么？
【查阅资料】铜在一定条件下会锈蚀生成一种绿色的物质（铜绿），其主要成分是碱式碳酸铜，化学式时候Cu2（OH）2CO3，受热易分解．
【猜想与假设】依据铜绿的化学式，小明猜想铜生锈的条件可能是，铜与氧气、共同作用，做出此猜想的依据是．
【设计实验】将四块铜片分别按如图放置半个月，观察现象如下，A中铜片生锈且水面附近锈蚀最严重，B、C、D中铜片不生锈，D装置中氢氧化钠溶液的作用是，写出该反应的化学方程式．
【得出结论】根据A和D中的实验现象可知铜生锈需要．
【反思与应用】利用所得结论填空，依据本实验结合“二氧化碳浇灭蜡烛”的实验操作推测铜架下部容易生锈的原因是．
【实验拓展】有资料显示，氧化铜也能加快过氧化氢溶液的分解速率．
（1）给你一支已经产生铜绿的铜架，5%过氧化氢溶液，请你设计实验证明（仪器自选）．
（2）请你试着写出铜生成铜绿的化学方程式．发布：2024/11/10 8:0:1组卷：53引用：1难度：0.3 -
3．化学小组对钢铁的锈蚀进行实验研究。
Ⅰ．探究钢铁锈蚀的基本条件
（1）一段时间后，C、D、E中铁钉生锈，A、B中铁钉无明显锈蚀。由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟（填化学式）等物质作用的过程。D中铁钉比C中铁钉锈蚀程度严重，说明。
（2）使用自来水重新进行如图实验，一段时间后发现试管B中铁钉生锈了，其可能的原因是。
Ⅱ．探究食盐水对钢铁腐蚀速率的影响
用如图装置进行实验，锥形瓶中放生铁粉末，滴管中预先加入2mL不同浓度的食盐水，并用氧气传感器测定锥形瓶内的氧气浓度，数据如下表所示：
（3）该实验探究的是实验组 生铁粉末质量 食盐水浓度 3min时瓶内氧气浓度 实验① 3.5g 4% 18.96% 实验② 3.5g 8% 18.56% 实验③ 3.5g 16% 18.28% 实验④ 3.5g 24% 17.99% 对钢铁腐蚀速率的影响，其实验结论是。
（4）查阅资料得知，食盐水中的氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜（其原理如图所示），并促使铁发生一系列反应得到Fe（OH）3，Fe（OH）3在空气中风化失水后变成氧化铁。
①氯离子破坏钢筋表面的钝化膜的过程中，从阳极向阴极转移的微粒是。
②钢筋锈蚀过程中得到氧化铁的反应方程式为。
Ⅲ．探究水样的pH及溶解氧浓度对钢铁腐蚀速率的影响
步骤1：按如图连接好装置，检查装置气密性。
步骤2：向三颈烧瓶中放入3.5g生铁粉末，向分液漏斗内加入10mL不同浓度的稀盐酸。
步骤3：将盐酸全部注入三颈烧瓶内，关闭分液漏斗活塞，同时采集数据见下表：
（5）步骤1中检查装置气密性的方法为序号 盐酸pH 压强p/kPa 溶解氧/mg•L-1 p反应前 p反应后 DO反应前 DO反应后 开始降低所需时间/s 实验① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 实验② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 实验③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 实验④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 实验⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 。
（6）实验1和实验2反应后压强变大的主要原因是（用化学方程式表示）。
（7）进行实验3时，观察到溶液中有气泡冒出，反应后体系内压强却变小了。其原因是。
（8）分析表中数据，在该实验条件下，下列说法正确的有。
A．当pH=2时，铁粉与氧气的锈蚀速率最快
B．稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的pH有关
C．铁粉和盐酸，氧气的反应可以同时发生发布：2024/12/25 12:0:1组卷：259引用：3难度：0.7
