專題02鐵銹蝕條件的探究實驗原理實驗操作Ⅰ.在第1支試管中放入一根鐵釘,加入少量蒸餾水使鐵釘的一部分浸在水中Ⅱ.在第2支試管中放入一根鐵釘,加入經煮沸并迅速冷卻的蒸餾水浸沒鐵釘,再注入植物油,在水面上形成油層Ⅲ.在第3支試管中加入少量氯化鈣(氯化鈣可吸收空氣中的水蒸氣),放入一根鐵釘,塞緊試管口實驗裝置實驗結論鐵制品銹蝕的條件:同時與水和氧氣接觸

實驗分析(1)實驗Ⅱ中使用煮沸過的蒸餾水的目的:除去水中溶解的少量氧氣;

實驗Ⅱ中加入植物油的目的:防止空氣中的氧氣進入水中；(2)實驗Ⅲ的試管中放入氯化鈣的目的:除去空氣中的水蒸氣；1.教材實驗裝置的不足（1）儀器多，操作復雜，準備時間長；（2）實驗探究過程需要定時觀察記錄，耗時較長；（3）沸水雖盡可能迅速冷卻，但也會因為冷卻而溶解空氣中少量的氧氣，浸入在冷卻的沸水內鐵釘也會觀察到少量的銹跡。2.裝置改進改變儀器，減少儀器數量實驗裝置由原來4支試管變成一支U形管，實驗準備省時省力；實驗裝置簡化，操作簡單；用鋼絲棉替代鐵釘，接觸面積擴大，加速了鐵釘銹蝕，縮短了實驗時間。改變儀器組合方式改進后的實驗現象明顯，更易于觀察，增強實驗對比功能改變密封方式改用液封，比膠塞更加密閉，實驗效果更佳改變實驗形式增加探究實驗的情境，使學生理解鐵銹蝕條件的本質。拓展實驗，增加實驗功能聯立組合，同時探究多個實驗【例1】（2023·山東煙臺·中考真題）實驗設計的嚴謹性會直接影響實驗結論的準確性。下列設計不能達到實驗目的的是

A．探究鐵釘生銹需要氧氣B．探究溫度對分子運動速率的影響

C．驗證質量守恒定律D．探究木炭燃燒的劇烈程度與氧氣濃度有關A．A B．B C．C D．D【例2】（2023·安徽·中考真題）某興趣小組進行鐵銹蝕的實驗探究。【知識回顧】鐵是一種化學性質較活潑的金屬，常溫下能與稀鹽酸、氧氣等物質反應。(1)鐵與稀鹽酸反應的化學方程式是。(2)鐵銹的顏色是。【實驗探究】該小組利用如下裝置對鐵釘銹蝕的條件進行探究、一段時間后，在A和B中沒有觀察到明顯現象，C和D中鐵釘有銹蝕。

(3)B中將蒸餾水煮沸的目的是。(4)ABD對比，說明鐵釘銹蝕需要的物質是；C中的鐵釘比D中的銹蝕更嚴重，原因是。【拓展探究】(5)為進一步探究鐵釘銹蝕過程中氣態物質的變化，該小組按示意圖E所示裝置完成以下實驗。恒溫下，向錐形瓶中加入少量稀鹽酸，同時測量錐形瓶內氣體壓強隨時間的變化，直至反應完全。①測量過程中要保待恒溫，理由是。②請在圖F中繪制整個反應過程中錐形瓶內氣體壓強的變化趨勢。

【變式1】（2023·黑龍江大慶·三模）以下是中學生實驗課上出現的一些異常的情況，相關解釋不正確的是實驗探究鐵銹蝕是否與水有關探究水的組成實驗粗鹽提純中的蒸發操作鐵絲燃燒實驗異常情況兩邊鋼絲棉表面均有紅色物質出現甲、乙試管氣體體積比大于蒸發后得到的精鹽質量大于粗鹽集氣瓶炸裂解釋A．可能是干燥劑失效B．可能是因為有部分氧氣溶于水C．可能是攪拌時有部分液體濺出D．可能是實驗過程中鐵絲接觸到集氣瓶內壁A．A B．B C．C D．D【變式2】（23-24九年級上·山東濰坊·期末）對鐵生銹與燃燒條件的實驗探究如下圖所示，下列說法正確的是A．對比①③可探究：接觸氧氣是鐵生銹的條件之一B．對比②③可探究：接觸水是鐵生銹的條件之一C．對比③④可探究：接觸氧氣是鐵燃燒的條件之一D．對比①④可探究：溫度達到著火點是鐵燃燒的條件之一1．（2024·陜西·一模）下列實驗設計能達到實驗目的的是選項ABCD實驗設計實驗目的探究Fe、Cu、Ag的金屬活動性強弱證明MnO2是H2O2分解的催化劑探究鐵銹蝕的條件證明分子在不斷運動A．A B．B C．C D．D2．（2023·黑龍江大慶·三模）以下是中學生實驗課上出現的一些異常的情況，相關解釋不正確的是實驗探究鐵銹蝕是否與水有關探究水的組成實驗粗鹽提純中的蒸發操作鐵絲燃燒實驗異常情況兩邊鋼絲棉表面均有紅色物質出現甲、乙試管氣體體積比大于蒸發后得到的精鹽質量大于粗鹽集氣瓶炸裂解釋A．可能是干燥劑失效B．可能是因為有部分氧氣溶于水C．可能是攪拌時有部分液體濺出D．可能是實驗過程中鐵絲接觸到集氣瓶內壁A．A B．B C．C D．D3．（2023·福建泉州·模擬預測）某化學小組通過手持技術探究鐵釘在4種浸泡液中的銹蝕實驗，相關數據如下圖表所示。下列說法錯誤的是編號實驗裝置浸泡液溶液pH①

NH4Cl5②(NH4)2SO45③NaCl7④Na2SO47

A．曲線先陡后平說明鐵釘銹蝕速率由快到慢B．鐵釘銹蝕生成物主要成分是Fe3O4C．溶液中的氯離子可能是鐵釘銹蝕反應的促進因素D．在不同浸泡液中，鐵釘的平均銹蝕速率：酸性溶液>中性溶液4．（2024·湖南株洲·一模）學習了鐵在空氣中生銹條件后，興趣小組的同學對銅在空氣中生銹條件產生了濃厚的興趣。并由此展開了一系列學習探究活動。已知銅銹是綠色的，俗稱銅綠，主要成分是堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]。【提出問題】銅生銹的條件是什么？【做出猜想】(1)銅生銹與空氣中的O2、N2、CO2、H2O中的一種或多種有關。小英認為銅生銹與氮氣一定無關，其理由是。【進行實驗】小組同學取相同的銅片，進行下圖所示的四個實驗，并持續觀察現象。編號①②③④實驗

現象銅片表面有綠色物質無明顯現象無明顯現象無明顯現象(2)為了除去銅片表面的雜質，實驗前應該進行的操作是：。【實驗分析】(3)對比實驗①④得到的結論是：。(4)說明銅生銹與氧氣有關的實驗是(填序號)。【實驗結論】銅生銹的條件是與O2、CO2、H2O接觸。(5)銅生銹的化學方程式為：。5．（23-24九年級上·寧夏固原·期末）答下列問題：(1)某科學興趣小組將一定質量的鎂粉加入到硝酸銀和硝酸銅的混合溶液中，充分反應后過濾，得到濾液和濾渣，向濾渣中滴加稀鹽酸有氣泡產生。則所得濾渣的成分為，濾液的成分為。(2)長久放置的鐵釘表面生銹。①鐵釘生銹的主要條件是鐵與空氣中的同時接觸。②實驗中所用的水是經煮沸迅速冷卻的蒸餾水，煮沸的目的是。③為探究氯化鈉溶液是否會加速鐵銹蝕，現取兩支潔凈無銹的鐵釘，設計如下圖所示實驗，一段時間后觀察到②試管中的鐵釘比①試管中的鐵釘銹的更厲害，由該實驗現象得出的結論為。6．（2023·河北張家口·模擬預測）根據如圖所示的實驗回答下列問題。

(1)甲裝置中儀器a的名稱為；用該裝置制取二氧化碳時，實驗前應先進行的操作是；長頸漏斗的下端要伸入到液面以下，其目的是。(2)乙是探究鐵生銹條件的實驗。潮濕的鋼絲棉與干燥的鋼絲棉作對比，是為了探究鋼鐵生銹需要；若U型管水中的鋼絲棉也產生少量銹跡，說明該實驗還需改進，你的改進方法是。7．（23-24九年級上·黑龍江鶴崗·期末）在探究“鐵生銹的條件”的實驗中，某興趣小組對實驗進行了創新設計，請把實驗報告補充完整。【實驗目的】鐵生銹條件的探究。【實驗內容】取3段光亮無銹的細鐵絲，繞成螺旋狀，放入3支干燥潔凈的試管底部，進行下列實驗，實驗要保證有足夠長的時間來觀察現象。【實驗現象】實驗①②無明顯現象，實驗③中鐵絲生銹，試管內空氣體積減小。【實驗結論】(1)鐵生銹實際上是鐵與空氣中的發生反應的結果。【實驗思考】(2)當鐵絲足量，時間足夠長，實驗③中進入試管內的水的體積約占試管內原有空氣體積的。(3)該實驗創新之處在于：可根據鐵絲表面的鐵銹和兩種現象來判斷鐵絲反應進行的情況。8．（2023·遼寧撫順·三模）對比實驗是學習化學的重要方法。請回答下列問題。(1)實驗一：探究鐵生銹條件的實驗，通過對比試管(填“a”“b”或“c”)中鐵釘生銹的情況，可得出鐵生銹的條件之一，是鐵需要與氧氣接觸。(2)實驗二：碘幾乎不溶于水卻能溶解在汽油中，說明物質的溶解性與有關。(3)實驗三可用于驗證二氧化碳和氫氧化鈉溶液能否反應，該實驗設計不符合對比實驗的基本原則，理由是。9．（2023·江西贛州·模擬預測）化學是一門以實驗為基礎的科學。請根據下列實驗裝置完成有關問題：

(1)寫出B中標號①儀器的名稱：，實驗室用過氧化氫制取氧氣，發生裝置可選擇B，該反應的化學方程式是；(2)用裝置F收集一瓶O2，驗滿時應將帶火星的木條放在（填“a”或“b”）處；(3)如何檢查裝置G的氣密性？；(4)裝置中生石灰的作用是什么，用化學方程式解釋？；(5)裝置I、J中的實驗現象對比說明鐵生銹的一個條件是什么？；10．（2023·安徽阜陽·二模）某“暖寶寶”取暖貼的透氣無紡布袋內裝有鐵粉、活性炭、氯化鈉、水等物質，興趣小組同學對此展開探究。【活動一】用鐵釘探究鐵的銹蝕某同學用相同的鐵釘探究鐵生銹與哪些因素有關，設計了下圖所示的實驗。

(1)該實驗中，能形成對比的一組實驗是（填字母）(2)該實驗中將蒸餾水煮沸的目的是。(3)經過一周的觀察，試管B和試管C中的鐵釘無明顯變化，試管A中的鐵釘明顯銹蝕，說明鐵銹是鐵與發生化學反應生成的。【活動二】用“暖寶寶”中的物質探究鐵的銹蝕用無紡布袋裝入干燥的鐵粉、活性炭和氯化鈉，分別放在錐形瓶底部，進行下圖所示的實驗。

(4)圖1所示實驗，錐形瓶在短時間內發燙，冷卻至室溫，打開彈簧夾，觀察到，打開無紡布袋，黑色粉末有部分變成色，圖2和圖3所示實驗均無明顯現象。(5)與【活動一】所示實驗相比較，圖1所示實驗可在短時間內完成，除了鐵粉的因素外，你對活性炭與氯化鈉作用的合理猜測是（寫出1點即可）。【活動三】用“暖寶寶”測定空氣里氧氣的含量(6)利用【活動二】中圖1所示實驗，測定空氣里氧氣的含量。①實驗時，需要獲得的數據有錐形瓶內空氣的體積、；實驗時需要注意的事項是（寫出1點即可）。②與用紅磷測定空氣里氧氣的含量的實驗相比，實驗利用“暖寶寶”測定空氣里氧氣的含量的優點是（寫出1條即可）。11．（23-24九年級上·陜西西安·期末）化學興趣小組對鐵生銹的條件和影響因素進行探究。實驗1：探究鐵生銹的條件。【查閱資料】1.鐵銹為紅色固體，其主要成分為Fe2O3?xH2O。2.煮沸可以使水中溶解的氧氣受熱逸出。【進行實驗】如圖1所示進行實驗，一段時間后觀察到C中鐵釘表面有紅色固體產生，A、B中鐵釘無明顯變化。(1)圖1中能證明“與H2O接觸是鐵生銹條件之一”的現象對比為。實驗1的結論是：鐵生銹的條件——與水和氧氣同時接觸。(2)實驗2：為進一步探究影響鐵生銹速率的因素，小組同學設計如圖2所示實驗，利用傳感器監測過程中氧氣濃度的變化來判斷鐵生銹的情況。實驗記錄如表：序號其他試劑初始時氧氣濃度/%200s時氧氣濃度/%水/滴食鹽質量/g稀醋酸/滴①00020.820.8②100020.815.2③100520.812.7④101.0020.88.0①中200s時氧氣濃度沒有發生變化的原因是。本實驗中能得到“食鹽能加速鐵生銹”的結論，依據的實驗對比是(填實驗序號)②本實驗中設計②③的目的是。【反思與評價】(3)繼續實驗探究，發現稀鹽酸比稀醋酸使鐵生銹速率更快，其實驗方案為氧氣初始濃度為20.8%時，于實驗2的裝置中所取的“其他試劑”有，測量200時氧氣濃度，并與(填序號)進行對比。12．（23-24九年級上·陜西渭南·期末）學習了鐵在空氣中生銹條件后，小明和小紅對銅在空氣中生銹條件產生了濃厚的興趣，他們進行了如下探究過程：【查閱資料】銅銹是綠色的，俗稱銅綠，主要成分是堿式碳酸銅【Cu2（OH）2CO3】，銅綠加熱能分解生成三種常見的氧化物。【猜想與假設】(1)小紅猜測銅生銹與空氣中的下列物質有關：①CO2，②O2、③N2、④H2O。小明認為銅生銹與氮氣一定無關，依據是。【設計與實驗】小明設計了如下圖所示的實驗，幾天后觀察到A試管中銅片在水面附近有綠色物質，B、C、D試管中銅片均無明顯現象。請幫助分析實驗過程并回答下列問題：(2)根據上述實驗得出，銅生銹與空氣中相關物質有（填化學式）。(3)試著寫出該反應的化學方程式。【實驗反思】(4)通過學習，他們認為鐵在空氣中更易生銹，理由是。【實驗拓展】學習興趣小組設計如圖裝置，并用于探究堿式碳酸銅的分解產物。（注：堿式碳酸銅受熱會產生水、氧化銅和另外一種物質；無水硫酸銅為白色固體遇水變藍）(5)裝置B中的現象是。(6)裝置C中發生的化學方程式為。(7)裝置B、C位置（填“能”或“不能”）互換，理由是。13．（23-24九年級上·河北保定·期末）在探究“鐵生銹的條件”的實驗中，某興趣小組對實驗進行了創新設計，請把實驗報告補充完整。【實驗目的】鐵生銹條件的探究。【實驗內容】取3段光亮無銹的細鐵絲繞成螺旋狀，放入3支干燥潔凈的試管底部，進行下列實驗，一周后觀察現象。【實驗現象】實驗①②無明顯現象，實驗③中鐵絲生銹，且試管內液面上升。【實驗思考】(1)實驗③進入試管內的水的體積約占試管內空氣容積的。(2)該實驗創新之處在于：可根據鐵絲表面的鐵銹和兩種現象來判斷鐵絲反應進行的情況。(3)通過對比實驗，說明鐵生銹的條件之一是鐵要與水接觸。通過對比實驗②③，說明鐵生銹的另一個必要條件是。【實驗結論】(4)鐵生銹實際上是鐵與空氣中的（填名稱）發生反應的結果。【提出問題】同學們根據實驗③的現象和鐵在空氣中生銹的原理，繼續探究能否用鐵準確測定空氣中的氧氣含量。【討論交流】(5)通過查資料得知，紅磷燃燒產生的白煙與水接觸后有毒。與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優點是無污染，缺點是耗時長。為了探究影響鐵銹蝕快慢的因素，在老師指導下同學們用氧氣傳感器測得相關數據如下裝。下列分析不正確的是_______（填字母）。實驗裝置序號其他試劑200s時O2的含量①干燥劑21%②10滴水15%③10滴水和1.0g氯化鈉8%A．②③中氧氣含量減少表明鐵已銹蝕B．①②證明水對鐵銹蝕有影響C．②③證明氯化鈉能加快鐵銹蝕D．①②③證明炭粉對鐵銹蝕有影響【改進實驗】同學們利用鐵粉、撥粉、氯化鈉等物質又進行了實驗（裝置如下圖），8分鐘后測得的數據如表所示。實驗前的體積/mL實驗后的體積/mL集氣瓶內空氣燒杯內蒸餾水燒杯內剩余蒸餾水1309063.7(6)根據上表數據計算，實驗測得空氣中氧氣含量為（計算結果精確到0.1%）。(7)從實驗原理角度分析改進后的實驗結果比燃燒紅磷實驗準確度更高的原因：。14．（23-24九年級上·陜西咸陽·期末）在探究“鐵生銹的條件”實驗中，某興趣小組對實驗進行了創新設計，請把實驗報告補充完整。【實驗目的】鐵生銹條件的探究。【實驗內容】取3段光亮無銹的鐵絲，繞成螺旋狀，放入3支干燥潔凈的試管底部，進行下列實驗，實驗要保證有足夠長的時間來觀察現象。【實驗現象】(1)一段時間后，實驗（填序號）中鐵絲會生銹。【實驗分析】(2)該實驗創新之處在于：可根據鐵絲表面的鐵銹和兩種現象來判斷鐵絲反應進行的情況。(3)通過對比實驗（填序號，下同），說明鐵生銹的條件之一是鐵要與水接觸。通過對比實驗，說明鐵生銹的另一個必要條件是與氧氣接觸。【實驗結論】鐵生銹實際上是鐵與空氣中的水和氧氣發生反應的結果。【拓展應用】(4)銅生銹后形成銅綠，銅綠的化學式是Cu2