6.3金属防护和废金属回收
基础巩固
1.如图所示为某班学生用废旧金属制作班徽的过程。下列说法错误的是( )
A.①中利用了铁能被磁铁吸引的性质 B.②中稀盐酸可用氯化钠溶液替代
C.④中铁板上会出现红色图案 D.⑤中塑封是为了防止班徽生锈
2.立夏多雨，下列措施中不能防止铁制农具生锈的是( )
A.用后及时擦拭干净 B.涂抹机油形成保护层
C.放置在潮湿的墙角 D.表面喷涂防锈漆
3.垃圾分类回收有利于环境治理和资源再利用。废铁锅属于( )
A.厨余垃圾 B.可回收物 C.有害垃圾 D.其他垃圾
4.如图是教材中探究铁锈蚀条件实验的改进装置（夹持装置已略去），它能在较短时间内观察到明显现象。下列说法错误的是( )
A.U形管左侧铁丝生锈、右侧铁丝不生锈
B.能在较短时间内观察到明显现象与氧气浓度有关
C.该实验能说明铁生锈与水有关
D.仅通过该实验即能探究铁生锈的条件
5.用下图实验探究铁生锈的条件。实验中，观察到①中铁钉生锈、②和③中铁钉均未生锈。
已知：氯化钙具有吸水性，常用作干燥剂。
下列说法正确的是( )
A.①②可以证明铁钉生锈需要接触水
B.能证明铁钉生锈需要接触氧气的证据：②③中铁钉均未生锈
C.由①②③可得出结论：铁钉生锈需要同时接触水和氧气
D.②可以替换为：向充满氮气的密闭试管中放入铁钉
根基训练
6.下图是某兴趣小组设计的探究铁生锈条件等的实验装置图。将干燥的从导管a通入，待U管内充满后，将a、b处的弹簧夹夹紧。一段时间后，只有②处的铁丝生锈。下列说法不正确的是( )
A.一段时间后，①处的铁丝未生锈
B.②③处实验现象可得出铁生锈的速度与铁丝的种类有关
C.该实验可以得出铁生锈的条件
D.铁生锈的反应合理利用，可以使生活更美好
7.在探究铁生锈条件的实验中，如图所示。依据所学知识可知下列说法不正确的是( )
A.试管A、C对比即可得出铁生锈的条件
B.试管B中使用“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”，目的是除去蒸馏水中溶解的氧气
C.试管B中铁钉不易生锈
D.试管D中铁钉生锈的速率比C快
8.分别向两支试管中加入形状和大小完全相同的铁片，再向a中加入植物油，b中铁片表面滴几滴清水，均塞上橡皮塞，U型玻璃管内为红墨水（开始时两端液面水平），如图所示.放置一段时间后，以下说法正确的是( )
A.该实验说明了铁生锈只需要氧气 B.两支试管中铁片均发生锈蚀
C.U型玻璃管两端的液面变为左高右低 D.植物油用于隔绝氧气和水
9.室外的铁制栏杆在多雨季节易生锈，下列措施不能防止铁制品生锈的是( )
A.涂盐水 B.涂防锈油 C.镀其他金属 D.保持表面干燥
10.为了探究影响铜生锈的因素，设计如下实验，有关分析正确的是( )
实验① 实验② 实验③ 实验④
铜生锈 无明显现象 无明显现象 无明显现象
A.对比实验①和②可知：影响铜生锈的因素是和
B.对比实验①和③可知：影响铜生锈的因素是和
C.对比实验①和④可知：影响铜生锈的因素是和
D.此实验设计运用了控制变量的方法
思维拓展
11.将铁粉和活性炭的混合物用食盐溶液润湿后，置于如图所示装置中，进行铁的锈蚀实验。 下列有关说法正确的是( )
A.铁锈蚀后生成四氧化三铁
B.导管内的液面低于试管内的液面
C.活性炭的存在会加速铁的锈蚀
D.以水代替食盐溶液，铁不能发生锈蚀
12.“暖宝宝”是生活中的常用物品，其发热原理是利用铁的锈蚀反应放出热量，已知发热包的主要成分为铁粉、活性炭、氯化钠等物质。某兴趣小组利用该原理探究铁的锈蚀，用无纺纱布袋装入干燥的铁粉、活性炭和氯化钠，分别放在锥形瓶底，进行下图所示的实验。
(1)如甲图所示，锥形瓶在短时间内发烫，冷却到室温，打开弹簧夹，可观察到的现象有____________，打开无纺布袋，发现有部分黑色粉末变成了红棕色。乙图、丙图所示的实验无明显变化，对比甲图和丙图说明铁生锈的条件是____________。
(2)该实验能在较短时间内完成铁锈蚀的探究，你认为该实验中使铁锈蚀速率加快的因素有____________(答出两点)。
13.蒸汽眼罩可以舒缓眼部疲劳，其填充物的主要成分是：铁粉、食盐和活性炭等。
(1)全国资源的利用：蒸汽眼罩使用时发热是因为铁粉生锈，其原理是铁粉与空气中的水和______反应。
(2)金属资源的保护：蒸汽眼罩使用前需要______保存，防止铁粉生锈；
(3)结合上述问题，谈谈你对铁生锈利或弊的认识______。
14.“暖宝宝”是生活中的常用物品，其发热原理是利用铁的锈蚀反应放出热量，已知发热包的主要成分为铁粉、活性炭、氯化钠等物质。某兴趣小组利用该原理探究铁的锈蚀，用无纺纱布袋装入干燥的铁粉、活性炭和氯化钠，分别放在锥形瓶底，进行下图所示的实验。
（1）如甲图所示，锥形瓶在短时间内发烫，冷却到室温，打开弹簧夹，可观察到的现象有_________，打开无纺布袋，发现有部分黑色粉末变成了红棕色。乙图、丙图所示的实验无明显变化，对比甲图和丙图说明铁生锈的条件是_________。
（2）该实验能在较短时间内完成铁锈蚀的探究，你认为该实验中使铁锈蚀速率加快的因素有_________（答出两点）。
15.冬季，同学们常使用暖宝宝取暖。某化学兴趣小组对暖宝宝的成分和发热原理展开探究。
查阅资料：暖宝宝的主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠和蛭石。蛭石是一种天然、无毒的矿物质，在暖宝宝中起保温和分散成分的作用。
任务一：分析发热成分与原理
(1)剪开某品牌暖宝宝，观察到有黑色粉末。取少量黑色粉末放入试管，加入足量稀盐酸，有气泡产生，溶液变为浅绿色，证明黑色粉末中含有_______（填化学式）。
(2)暖宝宝发热的主要原理是铁粉发生缓慢氧化反应（铁生锈），该反应_______（填“放热”或“吸热”）。
(3)利用如图所示装置进行实验，一段时间后观察到气球变大，从物质转化与能量变化角度分析，其原因是_______。
任务二：实验探究与数据分析
设计如表所示对比实验探究暖宝宝中活性炭和食盐的作用，利用温度传感器，集气瓶中温度随时间变化的曲线如图所示。
实验序号 铁粉（g） 水（mL） 活性炭（g） （g）
① 1.5 2 0 0
② 1.5 2 0 0.5
③ 1.5 2 1 0
④ 1.5 2 1 0.5
(4)对比实验①和③，可探究_______对铁生锈速率的影响。
(5)若要探究氯化钠对铁生锈速率的影响，应选择实验_______进行对比。
(6)实验④温度显著升高的原因是_______。
任务三：成分含量的测定
(7)为测定暖宝宝中铁粉的质量分数，小组同学称取10g该暖宝宝内容物，加入足量稀硫酸（杂质不与稀硫酸反应），充分反应后，测得生成氢气的质量为0.3g。计算该暖宝宝中铁粉的质量分数为_______。
答案以及解析
1.答案：B
解析：A、用磁铁选出废铁板，利用了铁能被磁铁吸引的性质，选项正确；B、氯化钠不能与铁锈（主要成分氧化铁）反应，不能代替稀盐酸，选项错误；C、铁与硫酸铜反应生成红色固体铜和硫酸亚铁，故铁板上会出现红色图案，选项正确；D、塑封能隔绝氧气和水，防止班徽生锈，选项正确；故选B。
2.答案：C
解析：A、用后及时擦拭干净，能除去铁制农具表面的水，减少了铁与水的接触，从而可以防止生锈，不符合题意；
B、涂抹机油形成保护层，能隔绝氧气和水，可防止铁生锈，不符合题意；
C、放置在潮湿的墙角，铁制农具与氧气。水同时接触，满足铁生锈的条件，会加快铁的生锈，不符合题意；
D、表面喷涂防锈漆，能隔绝氧气和水，能防止铁生锈，不符合题意；
故选：C。
3.答案：B
解析：A、厨余垃圾主要是指剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶、果皮等食品类废物，废铁锅不属于厨余垃圾，故选项错误；
B、可回收垃圾是指适宜回收循环使用和资源利用的废物，废铁锅是金属制品，可回收再利用，属于可回收垃圾，故选项正确；
C、有害垃圾是指废电池、废日光灯管、废水银温度计、过期药品等对人体健康或者自然环境造成直接或者潜在危害的生活废弃物，废铁锅不属于有害垃圾，故选项错误；
D、其他垃圾是指除可回收物、厨余垃圾、有害垃圾以外的其他生活废弃物，包括砖瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸等难以回收的废弃物，废铁锅不属于其他垃圾，故选项错误。
故选：B。
4.答案：D
解析：A、图2实验中，溶液在的催化作用下产生大量氧气，并且产生的氧气带有水分，而U型管内的干燥剂可以吸收水分，右侧干燥管内的干燥剂也可以吸收水分，所以U型管左侧的光亮铁丝同时接触氧气、水，很快生锈，右侧光亮铁丝只接触氧气，不生锈，U型管左侧铁丝生锈，右侧铁丝不生锈，选项说法正确；
B、铁生锈是铁与氧气、水发生反应所致，而溶液在的催化作用下产生大量氧气，所以图2实验能够在较短时间内观察到明显现象，其主要原因是：提供了充足的氧气，使反应速率加快，选项说法正确；
C、图2实验中，溶液在的催化作用下产生大量氧气，并且产生的氧气带有水分，而U型管内的干燥剂可以吸收水分，右侧干燥管内的干燥剂也可以吸收水分，所以U型管左侧的光亮铁丝同时接触氧气、水，很快生锈，右侧光亮铁丝只接触氧气，不生锈，因此证明铁生锈与水有关，选项说法正确；
D、仅通过该实验不能证明铁生锈需要氧气，选项说法错误。
故选：D。
5.答案：C
解析：A、①中铁钉同时接触水和氧气而生锈，②中蒸馏水煮沸后迅速冷却除去了水中溶解的氧气，且上层有植物油隔绝空气，铁钉只接触水，未接触氧气，不生锈。①②对比，变量是氧气，证明的是铁钉生锈需要接触氧气，而非接触水，A 选项错误；
B、②中铁钉只接触水，未接触氧气，不生锈；③中氯化钙吸收水分，铁钉只接触氧气，未接触水，不生锈。②③对比，变量是水，能证明铁钉生锈需要接触水，而不是氧气，B 选项错误；
C、①中铁钉接触水和氧气生锈，②中铁钉只接触水不接触氧气不生锈，③中铁钉只接触氧气不接触水不生锈。通过①②对比可知生锈需要氧气，通过①③对比可知生锈需要水，所以由①②③可得出结论：铁钉生锈需要同时接触水和氧气，C 选项正确；
D、②的作用是探究只接触水、不接触氧气时铁钉是否生锈，若替换为充满氮气的密闭试管中放入铁钉，铁钉即不接触氧气，也不接触水，无法与①形成有效对比来探究铁生锈的条件，D 选项错误。
故选C。
6.答案：C
解析：A、铁生锈的条件是与氧气和水同时接触，据图可知，①处的铁丝没有与水接触，所以一段时间后，①处的铁丝未生锈。A正确；
B、据图可知，②③处除了铁丝的种类不同外，铁丝均和氧气、水接触，②生锈③不生锈，说明铁生锈的速度与铁丝的种类有关，B正确；
C、据图可知，①②处实验变量是铁丝是否和水接触，①不生锈②生锈对比可得出铁生锈需要水，但无法得出铁生锈还需要氧气。三组实验都和氧气接触，无法得出铁生锈还需要氧气，C错误；
D、铁生锈是一个放热反应，因此铁粉可以作为暖宝宝中的主要物质，利用生锈产生的热量来保暖，为人类服务。即铁生锈的反应合理利用，可以使生活更美好。D正确。
综上所述：选择C。
7.答案：A
解析：A、A中铁钉和氧气接触不和水接触不生锈，C中铁钉和氧气、水接触生成，变量为水，说明铁生锈需要水，但无法得出铁生锈需要氧气。符合题意；
B、气体溶解度随温度升高而升高。煮沸可以尽最大可能的除去水中溶解的气体。试管B中使用“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”，目的是除去蒸馏水中溶解的氧气，避免干扰实验。不符合题意；
C、B中铁钉不和氧气接触，不易生锈。不符合题意；
D、氯化钠溶液会加速铁钉的锈蚀，所以试管D中铁钉生锈的速率比C快。不符合题意；
故选A。
8.答案：D
解析：A、a中的植物油把铁片与水、氧气隔开，铁片不生锈，b中的铁片与水、氧气同时接触，铁生锈，变量不唯一，该实验无法得出铁生锈只需要氧气的实验结论。该选项不正确。B、两试管中只有b中铁片被锈蚀，因为a中的植物油把铁片与水、氧气隔开，不容易生锈。该选项不正确。C、b中的铁片容易生锈，消耗了容器中的氧气，导致压强减小，而a中的铁不易生锈，因此红墨水柱两边的液面变为左低右高。该选项不正确。D、氧气难溶于水植物油，植物油用于隔绝氧气和水，该选项正确。故选：D。
9.答案：A
解析：A、铁与氧气和水共同接触时会生锈，且在盐水中生锈更快，因此涂盐水只能加速其生锈，符合题意；
B、铁与氧气和水共同接触时会生锈，涂防锈油可以隔绝氧气和水，达到防锈目的，不符合题意；
C、铁与氧气和水共同接触时会生锈，镀其他金属可以隔绝氧气和水，达到防锈目的，不符合题意；
D、铁与氧气和水共同接触时会生锈，保持表面干燥可以隔绝水，达到防锈目的，不符合题意；
故选：A。
10.答案：D
解析：实验①中，铜与水、氧气、二氧化碳同时接触，发生了锈蚀。实验②中的铜片没有与二氧化碳接触，没有发生锈蚀。实验③中的铜片没有与氧气接触，没有发生锈蚀。实验④中的铜片没有与水接触，没有发生锈蚀。A.对比实验①和②可知：影响铜生锈的因素是，选项说法错误；B.对比实验①和③可知：影响铜生锈的因素是，选项说法错误；C.对比实验①和④可知：影响铜生锈的因素是，选项说法错误；D.由以上分析可知，此实验设计运用了控制变量的方法，选项说法正确。故选：D。
11.答案：C
解析：A、铁锈蚀后生成氧化铁，故选项说法错误。B、将铁粉和活性炭的混合物用食盐溶液润湿后，置于如图所示装置中，一段时间后，铁生锈消耗了装置中的氧气，使装置内气体体积减少，压强减小，导管内的液面高于试管内的液面，故选项说法错误。C、活性炭具有疏松多孔的结构，具有吸附性，活性炭的存在会加速铁的锈蚀，故选项说法正确。D、以水代替食盐溶液，铁也会发生锈蚀，只是锈蚀的速率不如用食盐溶液快，故选项说法错误。故选：C。
12.答案：(1)烧杯中的水经导管进入锥形瓶内;需要有氧气参与反应
(2)铁粉与空气和水的接触面积更大、氯化钠或活性炭加快反应速率
解析：（1）如甲图所示，无纺纱布袋内的铁粉与氧气和水反应生成铁锈，放出热量，锥形瓶在短时间内发烫，冷却至室温，打开弹簧夹，由于消耗了氧气，锥形瓶内压强减小，可观察到的现象有烧杯中的水经导管进入锥形瓶内，打开无纺布袋，发现有部分黑色粉末变成了红棕色；
铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，乙图、丙图所示的实验无明显变化（乙图中只与氧气接触，丙图中只与水接触，铁粉均不会生锈），对比甲图和丙图说明铁生锈的条件是需要有氧气参与反应。
（2）该实验能在较短时间内完成铁锈蚀的探究，该实验中使铁锈蚀速率加快的因素有铁粉与空气和水的接触面积更大、氯化钠或活性炭加快反应速率、反应放热会加快反应速率。
13.答案：(1)氧气/
(2)密封
(3)好处：铁生锈可以吸收和，作干燥剂/双吸剂；坏处：浪费金属资源（开放题合理即可）
解析：(1)全国资源的利用:蒸汽眼罩使用时发热是因为铁粉生锈，其原理是铁粉与空气中的水和氧气(或)反应;
(2)铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触，空气中存在氧气和水蒸气，金属资源的保护:蒸汽眼罩使用前需要密封保存，防止铁粉生锈;
(3)铁生锈过程中消耗氧气和水，生锈好处:铁生锈可以吸收和，作干燥剂/双吸剂;
铁生锈过程中，铁单质转化为铁的化合物，生锈坏处:浪费金属资源。
14.答案：（1）烧杯中的水经导管进入锥形瓶内；需要有氧气参与反应
（2）铁粉与空气和水的接触面积更大、氯化钠或活性炭加快反应速率
解析：（1）如甲图所示，锥形瓶在短时间内发烫，冷却到室温，打开弹簧夹，可观察到的现象有烧杯中的水经导管进入锥形瓶内，打开无纺布袋，发现有部分黑色粉末变成了红棕色，铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，乙图、丙图所示的实验无明显变化，对比甲图和丙图说明铁生锈的条件是需要有氧气参与反应。
（2）该实验能在较短时间内完成铁锈蚀的探究，你认为该实验中使铁锈蚀速率加快的因素有铁粉与空气和水的接触面积更大、氯化钠或活性炭加快反应速率、反应放热会加快反应速率。
故答案为：（1）烧杯中的水经导管进入锥形瓶内；需要有氧气参与反应；
（2）铁粉与空气和水的接触面积更大、氯化钠或活性炭加快反应速率。
15.答案：(1)
(2)放热
(3)铁生锈消耗氧气对瓶内气压的影响，超过反应放热对气压的影响
(4)活性炭
(5)①②/③④
(6)NaCl和活性炭共同作用更有利于反应的进行，放热更多
(7)84%
(8)密封保存，防止氧化失效，避免直接与皮肤接触，防止烫伤/置于干燥处，防止受潮失效，避免直接与皮肤接触，防止烫伤
解析：（1）剪开某品牌暖宝宝，观察到有黑色粉末，取少量黑色粉末放入试管，加入足量稀盐酸，有气泡产生，溶液变为浅绿色，铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，证明黑色粉末中含有；
（2）暖宝宝发热的主要原理是铁粉发生缓慢氧化反应（铁生锈），该反应放热；
（3）利用如图所示装置进行实验，一段时间后观察到气球变大，从物质转化与能量变化角度分析，其原因是铁生锈消耗氧气对瓶内气压的影响，超过反应放热对气压的影响；
（4）由表格数据可知，对比实验①和③，变量为是否有活性炭，其他条件相同，可探究活性炭对铁生锈速率的影响；
（5）若要探究氯化钠对铁生锈速率的影响，则变量为是否有氯化钠，其他条件相同，可选择实验①②或③④进行对比；
（6）实验④温度显著升高的原因是和活性炭共同作用更有利于反应的进行，放热更多；
（7）铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，杂质不与稀硫酸反应，设暖宝宝中铁粉的质量为x，
则暖宝宝中铁粉的质量分数为；
