5.3 金属防护和废金属回收
一、单选题
1．下列说法中正确的是
A．铁锈的主要成分是Fe3O4 B．铁在干燥空气中容易生锈
C．铁锈可用于冶炼钢铁 D．生了锈的铁应随手丢弃
2．下列有关资源或能源的叙述正确的是
A．海洋中蕴藏着丰富的化学资源，海水中含有80多种物质
B．目前已经广泛用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车零部件等
C．现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的40%以上
D．使用最多的金属材料是铁
3．下列防止铁生锈的方法中，不恰当的是
A．保持铁锹干燥 B．在铁护栏上刷一层油漆
C．将精密钢铁零件放入油中 D．使用后的菜刀用湿抹布盖上
4．下列有关金属和金属材料的说法正确的是
A．金属材料包括纯金属和合金
B．铁锈就是氧化铁
C．生铁的含碳量比钢低
D．铜的化学性质不活泼，在潮湿空气中也不会生锈
5．下列生活中的做法正确的是
A．把硬水通过活性炭，使硬水软化
B．自行车的链条上镀铬，防止自行车的链条生锈
C．用钢丝球擦拭铝制品表面使之光亮
D．试管壁上残留的碘可以先用酒精溶解，再用清水冲洗
6．金属和金属材料在生活中有着广泛的应用。下列针对相关物质的性质和用途的说法不正确的是
A．钛合金与人体具有很好的“相容性”，可以用来制造人骨
B．铁具有良好的导热性，可以用于制造炊具
C．不锈钢抗腐蚀性好，常用于制造医疗器材
D．锌的化学性质活泼，铁的表面镀锌不能防止生锈
7．下图是探究铁制品锈蚀的条件时做的五个实验（铁钉在不同环境中），实验一段时间后，得出的结论错误的是
A．甲、乙、戊中铁钉生锈快慢的顺序为乙＞甲＞戊
B．丙中的铁钉不生锈
C．铁生锈的主要条件是与空气、水直接接触
D．丁中铁钉生锈最严重
8．小东通过查阅资料，根据铁生锈要消耗氧气的原理，设计了如图所示的实验装置，来测定空气中氧气含量 （装置中的饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈），已知广口瓶的有效容积为 242 mL，实验 8 分钟后打开止水夹，水从烧 杯流入广口瓶中的体积为 48 mL，下列说法错误的是
A．此实验可有效解决拉瓦锡实验中的汞污染问题
B．通过分析本次实验数据，可知空气中氧气的体积分数约为 19.8%
C．该实验的不足之处在于实验前广口瓶底未放少量水
D．若实验药品充足，时间足够长，可十分接近拉瓦锡实验的结果
9．2019年12月19日，我国第二艘航母“山东舰”正式入列，作为首艘国产航母，其制造过程中使用了大量的金属材料，下列关于金属材料的说法中正确的是
A．金属铝的化学性质比铁活泼，因此也更容易锈蚀
B．钢的含碳量比生铁高，所以应用更广泛
C．“真金不怕火炼”说明黄金的熔点非常高
D．金属资源的回收利用既保护了环境，又节约了金属资源
10．如图是某化学兴趣小组设计的观察铁制品锈蚀的实验装置，下列相关叙述中正确的是
①一段时间后，铁丝会由下向上出现锈蚀现象
②一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重
③一段时间后，塑料瓶会变膨胀，因为铁生锈要放热
④一段时间后，塑料瓶会变瘪，因为铁失锈与空气有关
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
二、填空题
11．水与人们的生活息息相关，回答下列与水有关的问题。
（1）生活中常用_______的方法降低水的硬度。
（2）在电解水的实验中，是将电能转化成_______。
（3）如图是铁丝生锈实验。
①铁丝生锈的同时发现试管中水面上升，其原因是__________。
②铁丝生锈的条件是_________。
③校园里篮球架可采取的防锈措施是什么？________。
12．如图是人们经常使用的便捷交通工具——自行车。请回答下列问题。
（1）所标各部件中由金属材料制成的是___________(填字母)。
（2）生铁和钢都是铁的合金，其性能不同的原因是___________。
（3）金属矿物储量有限，不可再生。保护金属资源的有效途径，除了防止金属锈蚀外，还有___________。(写一条即可)
（4）将一定量的铝、铜粉末混合物加入硝酸银溶液中，充分反应后过滤，滤液呈蓝色，则滤渣中一定含有___________(填化学式)，滤液中的溶质组成可能是___________(填化学式)。
三、实验题
13．根据有关报导，世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%，防止金属锈蚀已成为科学和技术领域的重大问题。为探究金属锈蚀的条件，进行下图实验，一周后观察到①中铁钉生锈，请回答下列问题：
（1）证明铁生锈氧气一定参加了反应，必须做的实验是___________。（填序号）
（2）防止金属锈蚀的措施___________。（答一条）
（3）回收废旧金属的意义___________。（答一条）
14．U型玻璃管是常见的化学仪器，在实验中有广泛的应用。
（1）借助U型玻璃管探究钢铁锈蚀的条件，如图1所示：
①一段时间后潮湿的钢丝棉有明显锈迹。干燥的钢丝棉没有锈迹，此现象说明___________。
②实验结束时，细心的同学发现浸没在凉开水中的钢丝棉也有少量锈迹，说明本实验有不完善之处，请利用原有装置提出具体改进方案____________。
（2）金属锈蚀会造成损失巨大，对金属锈蚀的控制尤为重要，下列金属的防护措施合理的是_____（填序号）。
①齿轮表面涂油
②将钢材深埋保存
③将钢刀浸泡在水中
④车圈镀铬
（3）借助U型玻璃管粗略测定空气中氧气的体积分数。如图2所示，得出空气中氧气体积分数约为五分之一的实验现象是____________。
参考答案
一、单选题
1．【答案】C
【详解】
A.铁锈的主要成分是氧化铁，化学式为：Fe2O3，不符合题意；
B.铁生锈的条件是铁与氧气和水反应，故铁在干燥的空气中不易生锈，不符合题意；
C.铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁能与一氧化碳在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，故铁锈可用于冶炼钢铁，符合题意；
D.生锈的铁，可回收利用，实现资源的有效利用，不应随意丢弃，不符合题意。
故选C。
2．【答案】B
【详解】
A.海洋中蕴藏着丰富的化学资源，海水中含有80多种元素，说法错误；
B.目前已经广泛用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮和汽车零部件等，说法正确；
C.现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%-40%，说法错误；
D.使用最多的金属材料是钢铁，是铁合金，说法错误；
答案：B。
3．【答案】D
【详解】
A.保持铁锹干燥能使铁与水隔绝，防止铁生锈。A正确；
B.油漆能使铁护栏与氧气和水隔绝，防止铁生锈。B正确；
C.将精密钢铁零件放入油中能使铁与氧气和水隔绝，防止铁生锈。C正确；
D.使用后的菜刀用湿抹布盖上，铁与氧气和水充分接触，容易生锈。D错。
综上所述：选择D。
4．【答案】A
【详解】
A.金属材料包括纯金属和合金，选项正确，故选；
B.铁锈主要成分是，选项说法错误，故不选；
C.生铁的含碳量比钢低2%-4.3%，钢的含碳量0.03%-2%，生铁含碳量比钢高，选项说法错误，故不选；
D.铜的化学性质不活泼，但在潮湿空气中会生锈，选项说法错误，故不选。
故选：A。
5．【答案】D
【详解】
A.活性炭只能吸附水中的色素和异味，不能除去可溶性杂质，不能将硬水软化，不符合题意；
B.铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，防止自行车的链条生锈，可采取涂油的方法，隔绝氧气和水，防止铁生锈，而不是镀铬，不符合题意；
C.铝制品表面有一层致密的氧化铝薄膜，可阻止铝进一步被氧化，用钢丝球擦拭铝制品表面，会除去这层氧化膜，缩短其使用寿命，不符合题意；
D.碘溶于酒精，试管壁上残留的碘可以先用酒精溶解，再用清水冲洗，符合题意。
故选D。
6．【答案】D
【详解】
A.钛合金与人体具有很好的“相容性”，且性质稳定，抗腐蚀性好，可以用来制造人骨，说法正确；
B.金属具有导热性，铁具有良好的导热性，可以用于制造炊具，说法正确；
C.不锈钢是合金，抗腐蚀性好，常用于制造医疗器材，说法正确；
D.锌的化学性质活泼，锌氧化时能形成致密的氧化膜，铁表面镀锌能防止生锈，说法不正确。
故选D。
7．【答案】D
【详解】
A.铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，甲中铁钉与空气和水接触，乙中铁钉与氧气和水接触（直接通氧气比空气中氧气浓度高，能加快铁的锈蚀）、戊中铁钉只与空气接触，故甲、乙、戊中铁钉生锈快慢的顺序为乙＞甲＞戊，不符合题意；
B.丙中铁钉浸泡在植物油中，隔绝氧气和水，不生锈，不符合题意；
C.甲中铁与空气和水接触，生锈，丁中铁钉只与水接触，不生锈，说明铁生锈需要空气，甲中铁与空气和水接触，生锈，戊中铁钉只与空气接触，不生锈，说明铁生锈需要水，故可得出铁生锈的主要条件是与空气、水直接接触，不符合题意；
D.铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，乙中铁钉与氧气和水接触，生锈最严重，而丁中铁钉浸泡在水中，隔绝氧气，不易生锈，符合题意。
故选D。
8．【答案】C
【详解】
A.拉瓦锡的实验中用到的药品是金属汞，汞有毒；而该实验中用到的是铁粉、活性炭粉、氯化钠等，不会对环境造成污染，故正确；
B.进入广口瓶内的水的体积即为消耗的氧气的体积，也就是广口瓶内氧气的体积，所以空气中氧气的体积分数约为，正确；
C.纸袋内的铁粉与氧气、水充分接触，在氯化钠的作用下，锈蚀速率加快，集气瓶内无需事先加入少量的水，错误；
D.若实验药品充足，时间足够长，铁粉锈蚀可将广口瓶内的氧气完全耗尽，则实验结果就与拉瓦锡实验的结果十分接近，故正确。
故选C。
9．【答案】D
【详解】
A.金属铝的化学性质比较活泼，常温下，铝能与空气中的氧气反应，在其表面形成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步被氧化，故铝不易被锈蚀，不符合题意；
B.钢的含碳量为：0.03%-2%，生铁的含碳量为：2%-4.3%，故生铁的含碳量比钢高，不符合题意；
C.“真金不怕火炼”，说明金的化学性质比较稳定，高温下，也与氧气不反应，不符合题意；
D.金属资源回收利用，可以节约金属资源，减少污染，保护环境，符合题意。
故选D。
10．【答案】D
【详解】
铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果，氧气与水和铁接触的越充分，生锈越严重，所以一段时间后，水面处铁丝锈蚀严重，水面上部的和下部的铁丝锈蚀不明显；铁生锈消耗氧气使瓶内气体减少，压强变小，塑料瓶会变瘪，故D选项符合题意，故选：D。
二、填空题
11．【答案】
（1）煮沸
（2）化学能
（3）铁丝生锈消耗试管中的氧气，压强减少，在大气压的作用下，水面上升 铁丝与氧气、水同时接触 刷油漆（合理即可）
【解析】
（1）加热煮沸时，水中的钙离子、镁离子能够以碳酸钙沉淀、氢氧化镁沉淀的形式从水中析出从而降低水的硬度，因此生活中能降低水硬度的方法是煮沸，故填：煮沸；
（2）在电解水的实验中，是将电能转化成化学能，故填：化学能；
（3）①铁丝生锈实际上是铁与空气中的氧气、水等发生化学反应的过程，所以试管中水面上升的原因是铁丝生锈消耗试管中的氧气，压强减少，在大气压的作用下，水面上升，故填：铁丝生锈消耗试管中的氧气，压强减少，在大气压的作用下，水面上升；
②铁丝生锈的条件是铁丝与氧气、水同时接触，故填：铁丝与氧气、水同时接触；
③校园里篮球架可采取刷油漆，隔绝空气和水，故填：刷油漆（合理即可）。
12．【答案】
（1）C
（2）含碳量不同
（3）金属的回收利用（或寻找金属的代用品、有计划合理地开采矿物）
（4）Ag Al(NO3)3、Cu(NO3)2或Al(NO3)3、Cu(NO3)2、AgNO3
【解析】
（1）自行车的链条属于金属材料制成，车把套和反光器是由塑料制成，车的外轮胎是由合成橡胶制成，塑料和合成橡胶属于有机合成材料，故选C；
（2）生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金，生铁的含碳量在2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%，因此性能不同，故填：含碳量不同；
（3）保护金属资源的有效途径有防止金属锈蚀，废旧金属的回收利用，有计划、合理地开采矿物；故填：金属的回收利用（或寻找金属的代用品、有计划合理地开采矿物）；
（4）将一定量的铝、铜粉末混合物加入硝酸银溶液中，根据金属活动性铝大于铜大于银，铝先与硝酸银反应置换银，铝反应完后，铜再与硝酸银反应置换银；
根据反应后滤液为蓝色，证明滤液中含有生成的硝酸铜，说明铜参与反应，则铝已经反应完，有无铜剩余或硝酸银的剩余无法确定，则滤渣一定含有的生成的银；滤液中含有生成的硝酸铝和硝酸铜，可能会有硝酸银剩余，故组成是硝酸铝、硝酸铜或硝酸铝、硝酸铜和硝酸银。故填：Ag；Al(NO3)3、Cu(NO3)2或Al(NO3)3、Cu(NO3)2、AgNO3。
三、实验题
13．【答案】
（1）①②
（2）在金属表面形成保护膜，如喷漆；保持金属表面洁净干燥等；（合理即可）
（3）节约金属资源；减少环境污染；节约能源。（合理即可）
【分析】
（1）实验①中的铁钉与水和氧气同时接触，容易生锈；②中的铁钉不能与氧气接触，不容易生锈；③中的铁钉不能与水接触，不容易生锈，由此对比①②可知：铁生锈离不开氧气，证明铁生锈氧气一定参加了反应，必须做的实验是①②；
（2）根据已有的知识进行分析，铁在有水和氧气并存时容易生锈，防锈就是使铁与水或氧气隔绝，如在在金属表面形成保护膜，如喷漆；保持金属表面洁净干燥等；
（3）回收废旧金属，可以节约金属资源，节约冶炼金属消耗的能源，降低生活成本，可以减少对环境的污染。
14．【答案】
（1）铁生锈需要水 对两侧液面进行油封
（2）①④
（3）U形管左侧液面上升到4刻度处
【分析】
（1）①一段时间后潮湿的钢丝棉有明显锈迹。干燥的钢丝棉没有锈迹，此现象说明铁生锈需要水，故填：铁生锈需要水。
②浸没在凉开水中的钢丝棉也有少量锈迹，可能氧气溶解在了水中，具体改进方案可对两侧液面进行油封，故填：对两侧液面进行油封。
（2）①齿轮表面涂油，可隔绝氧气和水，防止生锈，正确。
②将钢材深埋保存，不符合题意。
③将钢刀浸泡在水中，不符合题意。
④车圈镀铬，可隔绝氧气和水，防止生锈，正确。
故填：①④。
（3）钢丝棉生锈消耗氧气，左侧气体减少，液面上升，U形管左侧液面上升到4刻度处，说明氧气体积分数约为五分之一，故填：U形管左侧液面上升到4刻度处。
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