2023年中考九年级化学专题复习 金属锈蚀与保护（含解析）

金属锈蚀与保护
例1 空气中含①N2 ②O2 ③稀有气体 ④水蒸气等成分,其中与钢铁生锈有关的是( )
A.①③ B.②④ C.③④ D.①④
例2 铁制品通常比铝制品更容易锈蚀，下列说法正确的是（ ）
A.铁的金属活动性比铝强
B.铝在自然界中以单质形式存在
C.锈蚀的铁制品无回收价值
D.自行车链条涂油有防锈作用
例3 港珠澳大桥的桥、岛、隧以及“雪龙2号”的船身等主要由金属材料制成。下列金属防护措施不正确的是（ ）
A.在金属制品表面镀保护层
B.改变金属结构制成合金使用
C.在金属制品表面涂油漆
D.用稀盐酸定期清洗金属制品
例4 金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。
【认识铁的腐蚀】
（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是__________（填字母序号）。
A.未擦干的铁锅 B.除油漆的栏杆 C.盛水的不锈钢水杯
（2）铁锈的主要成分是Fe2O3 xH2O，其中铁元素的化合价是__________。
【探究铁的腐蚀】
（3）该小组用下图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50 mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约__________（填“40”或“10”）mL刻度处，原因是__________。
【拓展探究】
（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按上图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。
温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70
铁钉质量增加/g 0.02 0.04 0.08 0.16 0.18 0.18 0.18
小强同学的实验是探究__________因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是__________。
（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因：__________；改进实验方案证明你的分析：__________。
例5 小林学习金属的相关知识后，关注到生活中有以下现象：
Ⅰ.海边的铁制品，锈蚀程度比其他地方更严重。
Ⅱ.切过咸菜的菜刀，不及时清洗，很容易就锈蚀了。
针对Ⅰ和Ⅱ的现象，小林结合学习内容查阅了相关资料并进行实验探究。
【资料卡片】
探究铁生锈的条件
编号 ① ② ③
实验
现象 7天后，铁钉表面没有变化 2天后，铁钉表面出现红色 1天后，铁钉表面出现红色
【家庭小实验】
为了探究食盐水对铁钉锈蚀速率的影响，小林设计并完成了如图的家庭小实验，很快看到实验现象。
（1）该实验中红墨水液面可能出现的现象是__________（填序号）；
A.两端仍持平 B.左高右低 C.左低右高
你选择的理由是__________。
（2）小红认为小林的实验不足以说明食盐水能加速铁钉的锈蚀，请在小林实验的基础上完善此实验方案__________；
（3）结合资料及实验结果，解释现象Ⅰ和Ⅱ__________。
例6 钢铁的腐蚀是重要研究课题。
【知识回顾】用如图所示实验进行铁钉腐蚀的研究。一段时间后试管A、B中铁钉几乎没有生锈，而试管C中铁钉明显锈蚀，试管D、E中铁钉严重锈蚀。
（1）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。
（2）试管B中使用“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”，其目的是__________。
【实验探究】向试管D中（含生锈铁钉）加人过量10%稀盐酸，浸泡。可观察到铁锈逐渐消失，铁钉表面有气泡产生，溶液呈黄色，一段时间后黄色变为浅绿色。
（3）写出铁锈溶于盐酸的化学方程式：__________。
（4）推测试管D中溶液由黄色变为浅绿色，可能是因为氯化铁与某些物质发生反应所致。现进行如下3个实验（持续10小时，已知氢气不影响该反应）。
序号 实验I 实验Ⅱ 实验Ⅲ
实验内容
现象 溶液颜色始终呈黄色 产生红褐色沉淀 溶液逐渐由黄色变浅绿色
①设计实验I的目的是__________。
②综合分析上述3个实验，试管D中溶液由黄色变为浅绿色的原因是__________。
【拓展延伸】研究水样的pH、水中溶解氧浓度与钢铁腐蚀速率的关系。查阅相关文献得到如下资料。
（5）如图表示水样温度22℃、氧含量6mL L-1时，钢铁腐蚀速率与水样pH的关系。当pH<4时，钢铁腐蚀速率明显增大的原因是__________。
（6）如图表示温度22℃、pH=7时，钢铁腐蚀速率与水中溶解氧浓度的关系。当溶解氧超过20mL·L-1时，钢铁腐蚀速率明显下降的原因可能是__________。
例7 某校化学兴趣小组的同学发现长期露置在空气中的金属M表面会被锈蚀，于是他们一起探究金属M锈蚀的原因。经检测，锈蚀物中除含有M元素外，还含有C、H、O三种元素。
（1）甲同学依据锈蚀物中的组成元素，推测空气中__________肯定参加了反应，但不能确定空气中的氧气是否参与反应。为了确认空气中的氧气是否参加反应，设计如图系列实验，你认为其中必须要做的对照实验是__________（填字母）。
若观察到__________（填现象），证明氧气参加了反应。
（2）若金属M是铜，铜器据长期露置在空气中会生成绿色铜锈，它的主要成分是碱式碳酸铜[铜Cu2(OH)2CO3]。小组同学欲探究Cu2(OH)2CO3的性质。
查阅资料：①Cu2(OH)2CO3的化学性质与Cu(OH)2和CuCO3混合物的性质相同；
②Cu(OH)2受热分解生成CuO和H2O，CuCO3的化学性质和CaCO3相似；
③白色CuSO4粉末遇水变蓝色。
结合以上信息分析Cu2(OH)2CO3加热分解产物为__________。
【实验探究】为进一步验证Cu2(OH)2CO3受热分解产物，从如图中选择部分装置进行实验。装置的连接顺序为__________；实验中可观察到的现象是__________。
【实验结论】碱式碳酸铜受热易分解。
例8 阅读下列材料。
金属材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用。
钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可分为碳素钢和合金钢。根据含碳量不同，碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢，其性能和用途如下所示。
合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。
铝合金是目前用途广泛的合金之一，例如硬铝的密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。将某种铝合金放入氢氧化钠溶液中，其中的铝会与氢氧化钠、水反应生成偏铝酸钠（NaAlO2）和一种可燃性气体。
近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。例如：钛合金与人体具有很好的“相容性”，可以用来制造人造骨；耐热合金和形状记忆合金广泛应用于航空航天等。
回答下列问题：
（1）用量最大、用途最广的合金是_________________。
（2）钢的含碳量是___________；可用于制造器械、弹簧和刀具等的是___________碳钢。
（3）用于制造飞机和宇宙飞船利用了硬铝_____________（填标号）的性质。
A.密度小 B.强度高 C.具有较强的抗腐蚀能力 D.硬而脆
（4）可以用来制造人造骨的是___________合金。
（5）铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是______________________。
例9 阅读下面的科普材料。
地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。陆地上存在各种各样的金属矿藏。
部分常见的金属矿石
矿石名称 赤铁矿 孔雀石 辉铜矿 铝土矿 白钨矿
图样
主要成分 Fe2O3 Cu2(OH)2CO3 Cu2S Al2O3 CaWO4
从矿石中制取金属单质的过程叫冶金，金属作为金属材料，其价值不仅取决于它在地壳中的含量和独特的性能，在很大程度上还取决于其冶炼的难易程度。例如铝是人们熟悉的金属，其蕴藏量居金属之首，应用广泛，但在1886年以前，它的价格比黄金还高，其原因是冶炼成本太高。目前工业冶炼铝的原理是：将铝土矿提纯后，在熔融状态下电解，生成铝和氧气。
早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。从1世纪起，铁成了一种最主要的金属材料，工业上可利用一氧化碳还原赤铁矿制得金属铁。
金属除了有光泽、导电性、导热性、延展性等共同的物理性质外，还有各自的特性。例如，铁、铝等大多数金属都呈银白色，但铜呈紫红色；常温下大多数金属是固体，但汞是液体。
金属材料应用广泛。形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金，人造卫星和宇宙飞船上的天线是由钛镍形状记忆合金制造的，它具有形状记忆功能，可揉成一团放入卫星或宇宙飞船舱内，需要时可在一定条件下恢复原来的抛物面形状。钛合金与人体具有很好的“相容性”，因此可以用来制造人造骨等。
人类每年要从自然界提取数以亿吨计的金属，但矿物的储量有限，因此，对金属资源的保护变得迫在眉睫。
回答下列问题：
(1)根据材料可知，工业上可以用________(填矿石名称)来冶炼金属钨。
(2)铝是地壳中含量最多的金属元素，1886年以前铝的价格比黄金还高的原因是________。
(3)根据材料，写出工业冶炼铝的化学方程式________。
(4)金属可以压成片，抽成丝，利用了金属的________性。
(5)根据材料可知，________合金可用来制造卫星或宇宙飞船的天线。
(6)保护金属资源的途径有：①防止金属腐蚀；②________；③合理开采矿物；④寻找金属代用品。
跟踪练习 1.建国以来，中国航运经济取得迅猛发展，现在已成为航运大国，正向航运强国迈进。为保证船舶的使用寿命，船舶要进行防锈处理，下列防锈措施不可行的是（ ）
A.刷防锈漆
B.用抗锈蚀性能优异的合金制造船舶的零部件
C.给某些部位涂油
D.船体表面镀一层黄金
2.下列有关金属资源的利用与防护解释不合理的是（ ）
A.在001A型国产航母金属外壳覆盖涂料，主要是为了美观
B.用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可减缓钢铁的腐蚀
C.用铝合金制造国产大飞机C919机壳，是利用铝合金强度大、质量轻、抗腐蚀
D.切菜后的菜刀用清水洗净擦干，可减缓菜刀生锈
3.下列保护金属资源的做法不正确的是（ ）
A.任意开采矿物
B.回收利用废旧金属
C.铁制品存放在潮湿的环境中
D.用塑料代替金属材料制造管道
4.为了探究铁制品锈蚀的条件，小明用普通铁钉、纯铁钉同时进行下面的四组实验，一段时间后只在实验I中观察到了红褐色的锈斑，其他均无明显变化。下列说法错误的是（ ）
A.I和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要O2
B.I和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要H2O
C.I和Ⅳ说明H2O和O2同时存在，铁制品不一定发生锈蚀
D.Ⅲ和Ⅳ说明铁制品的锈蚀与铁制品内部结构有关
5.铁合金是生产生活中使用最广泛的金属材料，但铁制品容易被腐蚀而在表面生成红褐色的铁锈。为探究铁制品锈蚀的条件，寻找防止铁制品锈蚀的方法，现进行如下实验：
步骤1：利用如图所示装置，将干燥的O2从导管a通入U形管（装置气密性良好，药品如图所示）；待U形管内充满O2后，将导管a、b处的止水夹k1、k2夹紧。
步骤2：一段时间后，观察U形管内三处铁丝表面的变化情况。
回答下列问题：
(1)步骤1中，检验U形管内已充满O2的方法是________________。
(2)步骤2中，观察到①处没有明显变化，说明铁制品锈蚀的条件之一是需要有___________（填化学式），②处可能观察到的现象是________________，③处没有明显变化，说明纯铁的抗腐蚀能力较________________（填“强”或“弱”）。
(3)待U形管内有明显现象后，将b导管插入水中，打开止水夹k2，观察到____________现象，说明该条件下铁制品锈蚀过程消耗了O2。
(4)通过上述实验现象，请你提出一种防止铁制品锈蚀的方法(不包括制造纯铁)：_____________。
6.小金为探究铁制品锈蚀的条件，进行如下实验：
步骤1：利用图甲所示装置，将干燥的O2从导管a通入U形管(装置气密性良好，药品如图所示)；待U形管内充满O2后，在导管b处连接一活塞推至底部的注射器收集20mLO2后在导管a处连接乳胶管并用止水夹夹紧，如图乙所示。
步骤2：一段时间后，观察U形管内的铁丝其现象如表所示。
观察对象 现象
①干燥的普通铁丝 没有明显变化
②潮湿的普通铁丝 较多红褐色锈斑
③潮湿的纯铁丝 没有明显变化
(1)步骤1中，检查U形管内是否已充满O2的方法是_______。
(2)铁制品锈蚀的条件之一是需要 O2，在此实验中能支持此条件的证据是_____。
(3)通过对比实验现象，此实验还可得出铁制品锈蚀的条件是________。
金属锈蚀与保护
例1 空气中含①N2 ②O2 ③稀有气体 ④水蒸气等成分,其中与钢铁生锈有关的是( )
A.①③ B.②④ C.③④ D.①④
解析 钢铁生锈的条件是钢铁与水、氧气同时接触，故选②④。
答案 B
例2 铁制品通常比铝制品更容易锈蚀，下列说法正确的是（ ）
A.铁的金属活动性比铝强
B.铝在自然界中以单质形式存在
C.锈蚀的铁制品无回收价值
D.自行车链条涂油有防锈作用
解析 在金属活动性顺序中，铁排在铝的后面，铁的金属活动性铝弱，A错误；铝的化学性质比较活泼，铝在自然界中以化合物形式存在，B错误；锈蚀的铁制品除去铁锈后，可以回收再利用，C错误；自行车链条涂油可以防止铁与水、氧气接触，有防锈作用，D正确。
答案 D
例3 港珠澳大桥的桥、岛、隧以及“雪龙2号”的船身等主要由金属材料制成。下列金属防护措施不正确的是（ ）
A.在金属制品表面镀保护层
B.改变金属结构制成合金使用
C.在金属制品表面涂油漆
D.用稀盐酸定期清洗金属制品
解析 在金属制品表面镀保护层、改变金属结构制成合金、在金制品表面涂油漆等都能防止金属的锈蚀，A、B、C正确；用稀盐酸定期清洗金属制品，在除去锈的同时稀盐酸会与金属反应，使金属受到不同程度的损耗，D错误。
答案 D
例4 金属防腐是科学研究中的重大课题。某校学习小组以铁的腐蚀为项目进行如下研究。
【认识铁的腐蚀】
（1）下列环境中的铁制品最容易生锈的是__________（填字母序号）。
A.未擦干的铁锅 B.除油漆的栏杆 C.盛水的不锈钢水杯
（2）铁锈的主要成分是Fe2O3 xH2O，其中铁元素的化合价是__________。
【探究铁的腐蚀】
（3）该小组用下图甲装置进行实验，起始时量筒内水面处于50 mL刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约__________（填“40”或“10”）mL刻度处，原因是__________。
【拓展探究】
（4）小强同学进行如下实验：取铁钉用砂纸打磨，称其质量，按上图乙安装装置，放置3天，再取出铁钉称量。在不同温度下重复上述实验，得到铁钉质量增加情况如下表。
温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70
铁钉质量增加/g 0.02 0.04 0.08 0.16 0.18 0.18 0.18
小强同学的实验是探究__________因素对铁钉腐蚀快慢的影响，结论是__________。
（5）有同学认为小强的实验未能真实反映50℃以后铁钉腐蚀的快慢，理由是50℃以后铁钉质量没有变化。请分析铁钉质量没有变化的原因：__________；改进实验方案证明你的分析：__________。
解析 (1)铁生锈的条件是与空气和水同时接触，未擦干的铁锅会同时与氧气和水接触，最易生锈；铁栏杆刷上油漆，隔绝了水和氧气，不易生锈；不锈钢中含镍、铬等金属，抗腐蚀性较强，不易生锈。(2)氧化铁中氧元素显-2价，根据化合物中元素正、负化合价代数和为零的原则，设铁元素的化合价为x，列方程：2x+(-2)×3=0，解得x=+3。(3)固定在量筒底部的铁丝绒具备了生锈的条件，量筒内原有50mL氧气，由于氧气约占空气体积的1/5，铁生锈最终将量筒内的氧气耗尽，因此装置内气体减少的体积约为50mL×1/5=10mL，剩余气体体积为50mL-10mL=40mL。(4)按如图乙放置铁钉，铁钉具备了生锈的条件，因此铁钉质量增加是因为单质铁生成了铁锈；由表格数据分析可知，当其他条件不变时，在一定范围内温度越高，铁钉质量增加越多，说明铁腐蚀速率越快，该实验探究的是温度对铁钉腐蚀速率的影响。(5)50℃后铁钉质量没有变化，说明铁钉生锈停止，可能是试管内氧气被耗尽；既然原有试管内氧气可能被耗尽，则可以选择更大容积的试管，提供更多的氧气，再放入相同规格的铁钉和等量的水，重复小强同学的实验，称量并记录50℃以后铁钉质量的增加情况。
答案 (1)A (2)+3 (3)40 铁腐蚀消耗O2，且空气中的氧气含量约占1/5 (4)温度 温度越高，铁腐蚀越快(其他合理答案均可) (5)50℃以后，试管中的氧气耗尽，铁钉的腐蚀停止(其他合理答案均可) 用容积较大的容器代替装置乙中的试管，分别在50℃、60℃、70℃下重复上述实验(其他合理答案均可)
例5 小林学习金属的相关知识后，关注到生活中有以下现象：
Ⅰ.海边的铁制品，锈蚀程度比其他地方更严重。
Ⅱ.切过咸菜的菜刀，不及时清洗，很容易就锈蚀了。
针对Ⅰ和Ⅱ的现象，小林结合学习内容查阅了相关资料并进行实验探究。
【资料卡片】
探究铁生锈的条件
编号 ① ② ③
实验
现象 7天后，铁钉表面没有变化 2天后，铁钉表面出现红色 1天后，铁钉表面出现红色
【家庭小实验】
为了探究食盐水对铁钉锈蚀速率的影响，小林设计并完成了如图的家庭小实验，很快看到实验现象。
（1）该实验中红墨水液面可能出现的现象是__________（填序号）；
A.两端仍持平 B.左高右低 C.左低右高
你选择的理由是__________。
（2）小红认为小林的实验不足以说明食盐水能加速铁钉的锈蚀，请在小林实验的基础上完善此实验方案__________；
（3）结合资料及实验结果，解释现象Ⅰ和Ⅱ__________。
解析 (1)铁钉生锈的过程实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程，铁在生锈时消耗装置中的氧气、水蒸气，使装置中的气体减少，压强变小，在外界大气压的作用下，会使红墨水液面左高右低。(2)要证明食盐水能加速铁钉的锈蚀，需要做对比实验。(3)通过实验可知，氯化钠能加快铁制品的锈蚀，对比现象Ⅰ、现象Ⅱ，海边潮湿的空气、咸菜中都含有一定量的氯化钠，跟它们接触的铁制品生锈较快。
答案 (1)B 铁钉与瓶中氧气、水反应，使瓶中压强减小 (2)仍采用小林的装置做对比实验，保持其他条件不变，将30mL食盐水换成30mL蒸馏水，重复小林的实验操作，观察现象 (3)海边潮湿的空气和咸菜中都含有一定量的氯化钠，氯化钠能加快铁制品的锈蚀
例6 钢铁的腐蚀是重要研究课题。
【知识回顾】用如图所示实验进行铁钉腐蚀的研究。一段时间后试管A、B中铁钉几乎没有生锈，而试管C中铁钉明显锈蚀，试管D、E中铁钉严重锈蚀。
（1）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。
（2）试管B中使用“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”，其目的是__________。
【实验探究】向试管D中（含生锈铁钉）加人过量10%稀盐酸，浸泡。可观察到铁锈逐渐消失，铁钉表面有气泡产生，溶液呈黄色，一段时间后黄色变为浅绿色。
（3）写出铁锈溶于盐酸的化学方程式：__________。
（4）推测试管D中溶液由黄色变为浅绿色，可能是因为氯化铁与某些物质发生反应所致。现进行如下3个实验（持续10小时，已知氢气不影响该反应）。
序号 实验I 实验Ⅱ 实验Ⅲ
实验内容
现象 溶液颜色始终呈黄色 产生红褐色沉淀 溶液逐渐由黄色变浅绿色
①设计实验I的目的是__________。
②综合分析上述3个实验，试管D中溶液由黄色变为浅绿色的原因是__________。
【拓展延伸】研究水样的pH、水中溶解氧浓度与钢铁腐蚀速率的关系。查阅相关文献得到如下资料。
（5）如图表示水样温度22℃、氧含量6mL L-1时，钢铁腐蚀速率与水样pH的关系。当pH<4时，钢铁腐蚀速率明显增大的原因是__________。
（6）如图表示温度22℃、pH=7时，钢铁腐蚀速率与水中溶解氧浓度的关系。当溶解氧超过20mL·L-1时，钢铁腐蚀速率明显下降的原因可能是__________。
解析 (1)对比A、C可知铁生锈与水有关，对比B、C可知铁生锈与氧气有关。(2)煮沸是为了赶走蒸馏水中的氧气，迅速冷却是为了防止空气中的氧气再次溶于蒸馏水。(3)铁锈的主要成分氧化铁与盐酸反应，生成了氯化铁和水。(4)铁锈中加入稀盐酸，溶液呈黄色，是因为生成了氯化铁，一段时间后黄色变成浅绿色，是因为氯化铁与某些物质反应使呈黄色的Fe3+被还原成了呈绿色的Fe2+，即生成了氯化亚铁。实验Ⅰ是向氯化铁中加入稀盐酸，其目的是探究氯化铁能否与稀盐酸反应生成氯化亚铁；由实验Ⅰ与实验Ⅲ对比可知，溶液由黄色变成浅绿色需要铁的存在，由实验Ⅱ与实验Ⅲ对比可知，溶液由黄色变成浅绿色需要酸的存在，综合上述分析，可以得出溶液由黄色变为浅绿色是因为在酸性条件下，氯化铁与铁反应生成了氯化亚铁。(5)当pH＜4时，水样酸性增强，活泼金属铁与迅速反应，导致钢铁腐蚀速率加快。(6)当溶解氧足够多时，钢铁可能与氧气反应在其表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了剩余的氧气和水与钢铁接触，降低了钢铁腐蚀速率。
答案 (1)O2、H2O (2)除去蒸馏水中溶解的氧气且防止氧气再溶于水 (3)Fe2O3+6HCl =2FeCl3+3H2O (4)①探究FeCl3能否与盐酸反应生成FeCl2 ②酸性条件下，FeCl3与铁钉发生反应生成FeCl2 (5)钢铁与水样中的H+发生反应 (6)钢铁表面生成较致密的氧化膜，阻碍O2、H2O与钢铁的接触
例7 某校化学兴趣小组的同学发现长期露置在空气中的金属M表面会被锈蚀，于是他们一起探究金属M锈蚀的原因。经检测，锈蚀物中除含有M元素外，还含有C、H、O三种元素。
（1）甲同学依据锈蚀物中的组成元素，推测空气中__________肯定参加了反应，但不能确定空气中的氧气是否参与反应。为了确认空气中的氧气是否参加反应，设计如图系列实验，你认为其中必须要做的对照实验是__________（填字母）。
若观察到__________（填现象），证明氧气参加了反应。
（2）若金属M是铜，铜器据长期露置在空气中会生成绿色铜锈，它的主要成分是碱式碳酸铜[铜Cu2(OH)2CO3]。小组同学欲探究Cu2(OH)2CO3的性质。
查阅资料：①Cu2(OH)2CO3的化学性质与Cu(OH)2和CuCO3混合物的性质相同；
②Cu(OH)2受热分解生成CuO和H2O，CuCO3的化学性质和CaCO3相似；
③白色CuSO4粉末遇水变蓝色。
结合以上信息分析Cu2(OH)2CO3加热分解产物为__________。
【实验探究】为进一步验证Cu2(OH)2CO3受热分解产物，从如图中选择部分装置进行实验。装置的连接顺序为__________；实验中可观察到的现象是__________。
【实验结论】碱式碳酸铜受热易分解。
解析 (1)根据化学反应前后元素的种类不变，可知锈蚀物中含有C、H、O三种元素，故一定有空气中的水和二氧化碳参与反应，要探究氧气是否参与反应，需要控制变量设计对照实验，两个实验中一个实验满足的条件是金属M与水、二氧化碳、氧气同时接触，另一个实验中金属M只与水和二氧化碳接触，形成对照实验，选择A、C两个实验即可。若观察到A中M生锈，C中M不生锈，说明氧气参加了反应。(2)碱式碳酸铜的性质与氢氧化铜和碳酸铜混合物的化学性质相似，氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水，碳酸铜的性质与碳酸钙相似，碳酸铜受热分解生成氧化铜和二氧化碳，所以碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水和二氧化碳。【实验探究】探究碱式碳酸铜分解的产物时要先用硫酸铜粉末检验水，然后通入澄清石灰水中检验二氧化碳，如果先通入澄清石灰水中，会影响水的检验。氧化铜是黑色固体，实验中观察到的现象是A中的绿色固体逐渐变为黑色，D中白色固体变为蓝色，B中澄清石灰水变浑浊。
答案 (1)CO2和H2O AC A中M生锈，C中M不生锈 (2)CuO、H2O、CO2 ADB A中固体由绿色变为黑色，D中白色固体变为蓝色，B中澄清石灰水变浑浊
例8 阅读下列材料。
金属材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用。
钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可分为碳素钢和合金钢。根据含碳量不同，碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢，其性能和用途如下所示。
合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。
铝合金是目前用途广泛的合金之一，例如硬铝的密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。将某种铝合金放入氢氧化钠溶液中，其中的铝会与氢氧化钠、水反应生成偏铝酸钠（NaAlO2）和一种可燃性气体。
近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。例如：钛合金与人体具有很好的“相容性”，可以用来制造人造骨；耐热合金和形状记忆合金广泛应用于航空航天等。
回答下列问题：
（1）用量最大、用途最广的合金是_________________。
（2）钢的含碳量是___________；可用于制造器械、弹簧和刀具等的是___________碳钢。
（3）用于制造飞机和宇宙飞船利用了硬铝_____________（填标号）的性质。
A.密度小 B.强度高 C.具有较强的抗腐蚀能力 D.硬而脆
（4）可以用来制造人造骨的是___________合金。
（5）铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是______________________。
解析 （1）由材料可知，钢是用量最大、用途最广的合金，故用量最大、用途最广的合金是钢。（2）钢的含碳量是0.03%~2%；高碳钢硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和道具等，故可用于制造器械、弹簧和刀具等的是高碳钢。（3）硬铝的密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料，故选ABC。（4）钛合金与人体具有很好的“相容性”，可以用来制造人造骨，故可以用来制造人造骨的是钛合金。（5）铝、水和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和一种可燃性气体，因为化学反应前后元素的种类不变，则可燃性气体是氢气，据此可写出反应的化学方程式。
答案 (1)钢 (2)0.03%~2% 高 (3)ABC (4)钛 (5)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+ 3H2↑
例9 阅读下面的科普材料。
地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。陆地上存在各种各样的金属矿藏。
部分常见的金属矿石
矿石名称 赤铁矿 孔雀石 辉铜矿 铝土矿 白钨矿
图样
主要成分 Fe2O3 Cu2(OH)2CO3 Cu2S Al2O3 CaWO4
从矿石中制取金属单质的过程叫冶金，金属作为金属材料，其价值不仅取决于它在地壳中的含量和独特的性能，在很大程度上还取决于其冶炼的难易程度。例如铝是人们熟悉的金属，其蕴藏量居金属之首，应用广泛，但在1886年以前，它的价格比黄金还高，其原因是冶炼成本太高。目前工业冶炼铝的原理是：将铝土矿提纯后，在熔融状态下电解，生成铝和氧气。
早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。从1世纪起，铁成了一种最主要的金属材料，工业上可利用一氧化碳还原赤铁矿制得金属铁。
金属除了有光泽、导电性、导热性、延展性等共同的物理性质外，还有各自的特性。例如，铁、铝等大多数金属都呈银白色，但铜呈紫红色；常温下大多数金属是固体，但汞是液体。
金属材料应用广泛。形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金，人造卫星和宇宙飞船上的天线是由钛镍形状记忆合金制造的，它具有形状记忆功能，可揉成一团放入卫星或宇宙飞船舱内，需要时可在一定条件下恢复原来的抛物面形状。钛合金与人体具有很好的“相容性”，因此可以用来制造人造骨等。
人类每年要从自然界提取数以亿吨计的金属，但矿物的储量有限，因此，对金属资源的保护变得迫在眉睫。
回答下列问题：
(1)根据材料可知，工业上可以用________(填矿石名称)来冶炼金属钨。
(2)铝是地壳中含量最多的金属元素，1886年以前铝的价格比黄金还高的原因是________。
(3)根据材料，写出工业冶炼铝的化学方程式________。
(4)金属可以压成片，抽成丝，利用了金属的________性。
(5)根据材料可知，________合金可用来制造卫星或宇宙飞船的天线。
(6)保护金属资源的途径有：①防止金属腐蚀；②________；③合理开采矿物；④寻找金属代用品。
解析 (1)由材料信息可知，白钨矿中含有钨元素，所以可用来冶炼金属钨。(2)在1886年以前，铝的价格比黄金还高，其原因是冶炼成本太高。(3)在熔融状态下电解氧化铝，生成铝和氧气，反应的化学方程式为2Al2O34Al+3O2↑。(4)金属具有延展性，所以可压成片，抽成丝。(5)形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金，人造卫星和宇宙飞船上的天线是由钛镍形状记忆合金制造的，它具有形状记忆功能，可揉成一团放入卫星或宇宙飞船舱内，需要时可在一定条件下恢复原来的抛物面形状。(6)保护金属资源的有效途径有：防止金属的锈蚀，由于金属锈蚀而浪费的金属约占三分之一，要想方设法防止金属生锈；回收利用废旧金属可节约原料、节省能源，是一种保护金属资源的有效途径；有计划、合理地开采矿物，否则既浪费了资源，又损害了国家利益；寻找金属的代用品，减少了金属的使用等。
答案 (1)白钨矿 (2)冶炼成本太高 (3)2Al2O34Al+3O2↑ (4)延展 (5)钛镍形状记忆 (6)回收利用废旧金属
跟踪练习 1.建国以来，中国航运经济取得迅猛发展，现在已成为航运大国，正向航运强国迈进。为保证船舶的使用寿命，船舶要进行防锈处理，下列防锈措施不可行的是（ ）
A.刷防锈漆
B.用抗锈蚀性能优异的合金制造船舶的零部件
C.给某些部位涂油
D.船体表面镀一层黄金
2.下列有关金属资源的利用与防护解释不合理的是（ ）
A.在001A型国产航母金属外壳覆盖涂料，主要是为了美观
B.用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可减缓钢铁的腐蚀
C.用铝合金制造国产大飞机C919机壳，是利用铝合金强度大、质量轻、抗腐蚀
D.切菜后的菜刀用清水洗净擦干，可减缓菜刀生锈
3.下列保护金属资源的做法不正确的是（ ）
A.任意开采矿物
B.回收利用废旧金属
C.铁制品存放在潮湿的环境中
D.用塑料代替金属材料制造管道
4.为了探究铁制品锈蚀的条件，小明用普通铁钉、纯铁钉同时进行下面的四组实验，一段时间后只在实验I中观察到了红褐色的锈斑，其他均无明显变化。下列说法错误的是（ ）
A.I和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要O2
B.I和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要H2O
C.I和Ⅳ说明H2O和O2同时存在，铁制品不一定发生锈蚀
D.Ⅲ和Ⅳ说明铁制品的锈蚀与铁制品内部结构有关
5.铁合金是生产生活中使用最广泛的金属材料，但铁制品容易被腐蚀而在表面生成红褐色的铁锈。为探究铁制品锈蚀的条件，寻找防止铁制品锈蚀的方法，现进行如下实验：
步骤1：利用如图所示装置，将干燥的O2从导管a通入U形管（装置气密性良好，药品如图所示）；待U形管内充满O2后，将导管a、b处的止水夹k1、k2夹紧。
步骤2：一段时间后，观察U形管内三处铁丝表面的变化情况。
回答下列问题：
(1)步骤1中，检验U形管内已充满O2的方法是________________。
(2)步骤2中，观察到①处没有明显变化，说明铁制品锈蚀的条件之一是需要有___________（填化学式），②处可能观察到的现象是________________，③处没有明显变化，说明纯铁的抗腐蚀能力较________________（填“强”或“弱”）。
(3)待U形管内有明显现象后，将b导管插入水中，打开止水夹k2，观察到____________现象，说明该条件下铁制品锈蚀过程消耗了O2。
(4)通过上述实验现象，请你提出一种防止铁制品锈蚀的方法(不包括制造纯铁)：_____________。
6.小金为探究铁制品锈蚀的条件，进行如下实验：
步骤1：利用图甲所示装置，将干燥的O2从导管a通入U形管(装置气密性良好，药品如图所示)；待U形管内充满O2后，在导管b处连接一活塞推至底部的注射器收集20mLO2后在导管a处连接乳胶管并用止水夹夹紧，如图乙所示。
步骤2：一段时间后，观察U形管内的铁丝其现象如表所示。
观察对象 现象
①干燥的普通铁丝 没有明显变化
②潮湿的普通铁丝 较多红褐色锈斑
③潮湿的纯铁丝 没有明显变化
(1)步骤1中，检查U形管内是否已充满O2的方法是_______。
(2)铁制品锈蚀的条件之一是需要 O2，在此实验中能支持此条件的证据是_____。
(3)通过对比实验现象，此实验还可得出铁制品锈蚀的条件是________。
答案 1.D 2.A 3.AC 4.D
5.(1)将带火星的木条放在导管b处，如木条复燃，说明U形管内已充满O2 (2)H2O 铁丝生锈 强 (3)导管内液面上升 (4)刷漆（或涂油、烧烤搪瓷、制成合金等）
6.(1)将带火星木条放在b导管口，若木条复燃，则证明U形管内已充满O2 (2)观察到注射器活塞向左移动(或注射器内O2体积减少) (3)水分和金属内部结构