2025届高考三轮冲刺化学高频命题热点练习：热点七 文物保护（含解析）

2025届高考三轮冲刺化学高频命题热点练习：热点七 文物保护
【命题热点】
在故宫博物院的文物修复室里，科研人员正运用纳米级缓蚀剂为明代青铜器穿上“隐形防护甲”；敦煌研究院的实验室中，化学家通过分析壁画颜料的分子结构，为千年壁画定制抗氧化保护方案。这些场景揭示了一个不争的事实：在百年博物馆文物保护这场与时间的赛跑中，化学科学正以其独特的分子级调控能力，构筑起守护人类文明遗产的坚固防线。
文物老化的化学密码
百年文物的老化本质上是复杂的化学过程。纸质文物中的纤维素在光照、湿度作用下发生水解和氧化，导致纸张脆化泛黄；丝绸等有机质文物中的蛋白质纤维因氨基酸链断裂而失去韧性；金属文物表面的氧化膜在氯离子侵蚀下形成电化学腐蚀，如青铜器的"粉状锈"就是氯化亚铜水解生成氧化铜的产物。这些化学变化如同看不见的手，正悄然吞噬着人类的文化瑰宝。 环境中的污染物进一步加剧了这一过程。二氧化硫、氮氧化物等酸性气体会与文物表面的矿物质发生中和反应，例如大理石雕塑中的碳酸钙与酸雨反应生成硫酸钙，导致表面酥粉剥落。悬浮颗粒物中的重金属离子则可能引发催化氧化反应，加速有机质文物的降解。
化学保护的技术革新
现代化学为文物保护提供了精准的解决方案。针对金属文物，科研人员开发出苯并三氮唑（BTA）等缓蚀剂，通过在金属表面形成配位保护膜，阻断氧气和水的侵蚀。在秦始皇陵兵马俑的保护中，BTA与纳米二氧化硅复合涂层的应用，成功抑制了陶质文物的盐析病害。 纳米材料的应用开创了文物保护的新纪元。中国科学院团队研发的纳米级二氧化钛溶胶，能渗透到脆弱纸质文物的纤维内部，形成网状结构增强机械强度，同时利用光催化特性分解污染物。这种"纳米加固术"已成功应用于修复民国时期的文献档案，使脆化纸张的抗张强度提升40%以上。 生物酶技术的引入实现了文物清洁的精准化。在敦煌壁画的修复中，蛋白酶被用于清除表面的生物菌斑，而淀粉酶则可温和去除烟熏污染物。这些生物催化剂具有高度的选择性，能在不损伤文物本体的前提下完成深度清洁。
可持续保护的化学路径
化学保护正朝着绿色化、智能化方向发展。传统保护材料中的挥发性有机物（VOCs）被逐步淘汰，取而代之的是水性环保型聚合物。例如，水性聚氨酯分散体在纺织品保护中的应用，既满足了加固需求，又减少了对环境和人体的危害。 环境监测的化学传感器网络为文物提供了全天候守护。通过在博物馆内部署湿度、温度、污染物浓度传感器，结合化学分析技术，可实时预警文物面临的风险。故宫博物院的"文物健康监测系统"通过分析空气中的甲醛、臭氧浓度，提前6-8小时发出预警，为采取保护措施赢得宝贵时间。 在数字技术的赋能下，化学保护进入分子级模拟时代。通过量子化学计算，科研人员可以预测文物材料在不同环境下的老化路径，为制定保护方案提供理论依据。这种"未病先防"的策略，使文物保护从被动修复转向主动干预。
在人类文明的长河中，百年文物是凝固的历史见证者。化学科学以其对物质世界的深刻理解，为文物保护提供了破解时间密码的钥匙。从缓蚀剂的分子设计到纳米材料的精准调控，从生物酶的温和作用到环境监测的智能预警，化学正以其独特的创造力，为守护人类共同的文化遗产注入永恒动力。随着化学技术的不断革新，我们有理由相信，这些承载着千年记忆的文物，将在科学的呵护下绽放出更加璀璨的光芒。
【试题练习】
1.中国三星堆出土了大量文物，如青铜面具，青铜大立人等。下列有关说法正确的是( )
A.铜在空气中主要发生析氢腐蚀
B.三星堆出土的青铜器上有大量铜锈，其主要成分为
C.用硝酸清洗铜器可以除去铜锈，保护铜器
D.青铜是铜中加入铅，锡制得的合金，其成分会加快铜的腐蚀
2.“珍贵文物蕴含着璀璨文化和深远历史，记录着人类文明和社会进步”。下列文物在潮湿空气中易发生电化学腐蚀的是( )
A唐三彩陪葬俑 B三国竹木简牍
C清寿山石造像 D中山王铁足铜鼎
A.A B.B C.C D.D
3.研究发现铜锈的组成非常复杂，主要成分有。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，在文物保护中，无害锈一般不用除去，两种锈的结构如图所示，下列说法正确的是( )
A.铜锈形成过程中可能发生了析氢腐蚀
B.铜锈形成过程中正极上电极反应式为
C.将青铜器与低压电源正极相连后青铜器可受到保护
D.文物修复过程中可用稀盐酸酸浸法除去有害锈
4.出土锡青铜（铜锡合金）文物常有覆盖在其表面。下列说法中正确的是( )
A.锡青铜的熔点比纯铜的高
B.在自然环境中，锡青铜中的铜对锡起保护作用
C.锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比在干燥环境中的快
D.生成覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
5.“国之重器”之一——曾侯乙编钟，是战国早期的青铜编钟，主要由铜锡合金冶炼铸造而成，至今保存完好。下列说法不正确的是( )
A.铜比锡青铜更易腐蚀
B.在自然环境中，锡青铜中的铜可对锡起保护作用
C.青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比在干燥环境中快
D.锡青铜表面生成覆盖物的过程属于电化学腐蚀
6.研究青铜器在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。查文献得知铜锈的主要成分有和，其结构特征如下图所示。下列说法错误的是( )
A.考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，则属于无害锈
B.青铜器发生电化学腐蚀时，铜作负极
C.若生成0.2 mol，则理论上消耗的体积为4.48 L
D.潮湿环境中浓度大不利于青铜器的保护
7.宝鸡被誉为“青铜器之乡”，出土了大盂鼎、毛公鼎、散氏盘等五万余件青铜器。研究青铜器（含Cu、Sn等）在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图，下列说法不正确的是( )
A.青铜器发生电化学腐蚀，图中青铜基体作负极，被氧化
B.正极发生的电极反应为
C.环境中的与正、负极反应的产物作用生成的离子方程式为
D.若生成0.2 mol ，则理论上消耗的体积为4.48 L
8.电视节目《我在故宫修文物》展示了专家精湛的技艺和对传统文化的热爱与坚守，也让人们体会到化学方法在文物保护中的巨大作用。某博物馆修复出土铁器的过程如下：
（1）检测锈蚀产物
主要成分的化学式
铁器在_____（自然环境条件）中容易被腐蚀。
（2）分析腐蚀原理：一般认为，文物类铁器经过了电化腐蚀循环。
①转化为
②在自然环境中形成，该物质中铁元素的化合价为_____。
③和反应形成致密的保护层，的作用是_____（填字母）。
a.氧化剂
b.还原剂
c.既不是氧化剂也不是还原剂
（3）钢铁的保护：
①钢铁的发蓝可在亚硝酸钠和硝酸钠的熔融盐中进行，也可在高温热空气及500℃以上的过热蒸气中进行，更常用的是在加有亚硝酸钠的浓苛性钠中加热，在钢铁的表面形成一层磁性氧化物的技术过程，其过程可以用如下三步化学方程式表示，则第三步化学方程式为：
a.
b.
c._____
②研究发现，对铁的腐蚀会造成严重影响。化学修复：脱氯、还原，形成保护层，方法如下：将铁器浸没在盛有、溶液的容器中，缓慢加热至60~90℃，一段时间后，取出器物，用溶液洗涤至无。
a.检测洗涤液中的方法是_____
b.脱氯反应：。根据复分解反应发生的条件，比较与溶解度的大小：_____。（填>或<或=）
c.还原形成的离子方程式是_____。
9.从“铁器时代”开始，铁单质及其化合物一直备受青睐。
I.古代铁质文物的腐蚀研究
(1)古代兵器中用铜质部件修饰铁质兵刃反倒使兵刃更易生锈，其主要原因为__________________。
(2)已知：i.铁质文物在潮湿的土壤中主要发生吸氧腐蚀，表面生成疏松的；
ii.铁质文物在干燥的土壤中主要发生化学腐蚀，表面会生成致密的，过程如下：
若ii中每一步反应转化的铁元素质量相等，则三步反应中电子转移数之比为_________。
II.现代对含铁化合物的应用
(3)电子工业中常用溶液为“腐蚀液”，与覆铜板反应来制备印刷电路板，其反应的离子方程式为__________________。
(4)高铁酸钾是一种强氧化剂，可用作高容量电池材料。已知碱性锌电池的电池反应为。写出其正极反应式：__________________。
(5)常用于工业、生活用水的除杂、净化。胶状的X射线衍射图谱中，_________(填“能”或“不能”)观察到明锐的衍射峰。
III.未来对铁合金的综合利用
(6)稀土金属属于战略性金属，我国科学家成功实现从废旧铁合金中提取各种稀土金属材料。某稀土金属氧化物的立方晶胞如图所示，则该氧化物的化学式为__________________。若该氧化物的摩尔质量为_________，晶胞棱长为为阿伏加德罗常数的值，则晶体的密度为_________(列出计算式)。
10.曾侯乙编钟是我国举世闻名的青铜乐器文物，具有极高的研究价值。
[资料1]曾侯乙编钟的音色与材料的硬度密切相关，采用现代技术对其化学组成进行分析，发现其含锡量在12.49%～14.46%，含铅量在1%~3%。
[资料2]我国具有悠久的冶铜历史，夏商时期存在火法炼铜技术，西汉时期出现湿法冶金技术—湿法炼铜。
回答下列问题：
（1）控制曾侯乙编钟中铅锡含量的目的是___________________。
（2）最早用于火法炼铜的原料为孔雀石，孔雀石受热分解后得到黑色固体，再经木炭高温还原生成粗铜。该冶炼过程发生的主要反应的化学方程式为___________________。
（3）由废铜或冶炼废渣组成的再生铜渣是重要的二次铜资源，其中铜主要以和CuO的形式存在，含有ZnO、、和少量等杂质。利用湿法冶金工艺提取再生铜渣中的铜，同时实现其他金属资源的回收利用，核心流程如图所示。
已知：ⅰ.溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。
物质
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2
ⅱ.氨浸后，铜主要以四氨合铜（Ⅱ）离子的形式存在。
①酸性浸出时加入稍过量溶液的作用是滤渣2的主要成分为_______（填化学式）。
②氨浸过程中，温度为40 ℃时，氨水浓度对铜浸出率的影响如图所示，则最佳氨水浓度为，氨水浓度增大，铜浸出率下降的可能原因为_________________。
③电解硫酸铜溶液可制备单质铜，沉积铜后的电解液经处理后可返回_____工序重复使用。硫酸铜溶液中含有，其中________提供了空轨道，_____提供了孤电子对形成配位键。
答案以及解析
1.答案：B
解析：铜在空气中主要发生吸氧腐蚀，A错误；铜锈的主要成分为，B正确；铜会与硝酸反应，用硝酸清洗铜器可以除去铜锈，但也会破坏铜器，C错误；铅，锡比铜活泼，腐蚀反应中铜作正极，会减缓铜的腐蚀，D错误。
2.答案：D
解析：A.唐三彩陪葬俑属于硅酸盐材料，不易发生电化学腐蚀，A不符合题意；
B.竹木简牍属于有机材料，不易发生电化学腐蚀，B不符合题意；
C.清寿山石造像属于硅酸盐材料，不易发生电化学腐蚀，C不符合题意；
D.铜鼎属于合金，易发生电化学腐蚀，D符合题意；
故选D；
3.答案：D
解析：铜不能置换出氢气，所以铜锈形成过程中不可能发生析氢腐蚀，故A错误；铜锈形成过程中，铜为负极，失电子发生氧化反应，故B错误；与低压电源负极相连作阴极才能被保护，故C错误；稀盐酸与能反应且不与Cu反应，所以文物修复过程中可用稀盐酸酸浸法除去有害锈，故D正确。
4.答案：C
解析：合金的熔点一般比各组分金属的熔点低，A项错误；在自然环境中，Sn与Cu构成原电池，因为Sn的金属活动性比Cu的强，所以Sn作负极，Cu作正极，Sn对Cu起保护作用，B项错误；合金在潮湿环境中发生电化学腐蚀，比在干燥环境中的腐蚀要快，C项正确；电化学腐蚀属于化学反应过程，D项错误。
5.答案：B
解析：A.锡青铜中锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，故铜比锡青铜更易腐蚀，故A正确；
B.由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，故B错误；
C.潮湿的环境将会加快金属的腐蚀速率，故C正确；
D.青铜是铜锡合金，在潮湿的环境下形成原电池，锡做负极，铜做正极，故生成是电化学腐蚀的过程，故D正确；
故选：B。
6.答案：C
解析：A.具有致密结构的属于无害铜，具有疏松结构的属于有害铜，碱式碳酸铜为致密结构，属于无害铜锈，故A正确；
B.青铜器分式电化学腐蚀时，Cu失电子发生氧化反应，作负极，故B正确；
C温度和压强未知，则气体摩尔体积未知，无法计算氧气体积，故C错误；
D.氯离子扩散到孔口，并与正极得到的、负极得到的反应生成，潮湿环境中氯离子浓度越大，有利于生成多孔粉状锈，不利于青铜器的保护，故D正确；
故选：C。
7.答案：D
解析：根据题图知，氧气得电子生成氢氧根离子，Cu失电子生成铜离子，铜发生吸氧腐蚀，则Cu作负极被氧化，A正确；氧气在正极上得电子生成氢氧根离子，电极反应式为，B正确；生成的离子方程式为，C正确；未指明所处状况，不能计算消耗氧气的体积，D错误。
8.答案：（1）潮湿的空气中
（2）+3；c
（3）；取少量洗涤液于试管中，先加入稀硝酸酸化再加硝酸银溶液，若无白色沉淀产生说明无；>；
解析：（1）由锈蚀产物的主要成分可知，铁器在具有氧气和水蒸气的潮湿环境中容易发生吸氧腐蚀而被腐蚀，故答案为：潮湿的空气中；
（2）②由化合价代数和为0可知，FeO（OH）中铁元素的化合价为＋3价，故答案为：+3；
③由题意可知，2molFeO（OH）和1mol亚铁离子转化为四氧化三铁时没有元素发生化合价变化，属于非氧化还原反应，则形成致密的四氧化三铁保护层时，亚铁离子既不是氧化剂也不是还原剂，故选c；
（3）①由题意可知，反应c为Na2FeO2溶液与溶液反应生成四氧化三铁和氢氧化钠，反应的化学方程式为，故答案为：；
②a.溶液中氯离子与银离子反应生成不溶于稀硝酸的氯化银白色沉淀，则检测洗涤液中氯离子的操作为取少量洗涤液于试管中，先加入稀硝酸酸化再加硝酸银溶液，若无白色沉淀产生说明无氯离子，故答案为：取少量洗涤液于试管中，先加入稀硝酸酸化再加硝酸银溶液，若无白色沉淀产生说明无；
b.由离子方程式可知，脱氯反应FeOCl与溶液中的氢氧根离子反应生成溶解度更小的FeO（OH）和氯离子，故答案为：>；
c.由题意可知，生成四氧化三铁的反应为FeO（OH）与亚硫酸钠溶液反应生成四氧化三铁和硫酸钠，反应的离子方程式为，故答案为：。
9.答案：(1)铜与铁及周围的空气水膜构成原电池，作负极，从而加快了铁的腐蚀速率
(2)
(3)
(4)
(5)不能
(6)
解析：(2)假设反应过程中有发生反应，过程I中铁由0价变为价，转移电子；过程Ⅱ中，可表示为反应转化为转移电子；过程Ⅲ中转化为，相当于只有由价变为价，转移电子，则三步反应中电子转移数之比为。
(3)具有氧化性，与发生氧化还原反应，生成和，离子方程式
(4)原电池中正极发生还原反应，元素的化合价降低，根据总反应可知，正极的电极反应式为。
(5)晶体的X射线衍射图谱中能看到明锐的衍射峰，胶状的为混合物，在X射线衍射图谱中不能观察到明锐的衍射峰。
(6)根据均摊法，晶胞中RE的个数为的个数为8，故该氧化物的化学式为；晶体的密度。
10.答案：（1）适当改变青铜编钟的硬度，调整其音色；
（2）、（或）
（3）①确保将完全转化为；、、
②；氨水浓度过高时，pH过大，氨水分解挥发
③酸性浸出或萃取、反萃取；；（或O）
解析：（1）根据[资料1]的信息，控制铅锡含量可改变青铜的硬度，进而改变音色。
（2）孔雀石受热分解得到氧化铜、二氧化碳和水，在高温下碳单质可以将氧化铜还原为铜。
（3）①流程中作绿色氧化剂，氧化亚铁离子为铁离子，然后调节pH使铁以氢氧化铁形式沉淀。滤渣2的主要成分为、未反应的、生成的。
②氨水的浓度为时，铜浸出率最高，氨水浓度增大，铜浸出率下降的可能原因为氨水浓度过高时，pH过大，氨水分解挥发。
③沉积铜后的电解液中含有硫酸，经处理后可返回酸性浸出或萃取、反萃取工序重复使用。中提供空轨道，中O原子提供孤电子对形成配位键。