《2026年决胜中考化学安徽专版》

3. (2020·安徽)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)。
A. 未擦干的铁锅
B. 涂油漆的栏杆
C. 盛水的不锈钢水杯
(2) 铁锈的主要成分是$F{e}_{2}{O}_{3}· x{H}_{2}O$，其中铁元素的化合价是_价。
【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$50mL$刻度处，之后水面缓慢上升。几天后水面最终处于约_(选填“$40$”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。

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$50^{\circ }C$以后铁钉腐蚀的快慢，理由是$50^{\circ }C$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：_。

答案： 3.
(1)A
(2)+3
(3)40 铁腐蚀消耗氧气，且氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$
(4)温度 其他条件相同时，温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快
(5)试管内的氧气已耗尽，剩余的铁不能继续锈蚀
取容积更大的密闭容器，加入与乙装置中相同量、相同种类的铁钉与水，在50℃的环境中放置3天，若铁钉增加的质量大于0.18g，则分析成立(合理即可)
[解析]
(1)铁生锈的条件是与氧气和水同时接触。未擦干的铁锅中铁与水和氧气同时接触易生锈，A正确；涂油漆的栏杆隔绝氧气和水不易生锈，B错误；不锈钢不易生锈，C错误。
(2)依据在化合物中正负化合价的代数和为零，根据铁锈的化学式Fe₂O₃·xH₂O，设铁元素化合价为a，2a+3×(-2)+x[(+1)×2+(-2)]=0，解得a=+3。
(3)因为铁丝绒生锈消耗试管内的氧气，又知空气中的氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}，$可知50mL量筒内氧气的体积约为$50mL×\frac{1}{5}=10mL，$故反应结束后，量筒内气体减少约10mL，故最终液面停留在40mL刻度处。
(4)分析表格中的数据可推知实验探究的因素为温度，其实验结论为在其他条件相同时，温度在10～50℃的范围内，温度越高，铁钉腐蚀的速度越快。
(5)分析10～50℃的数据，易知铁腐蚀的快慢跟温度呈正向关系。可以推知，50℃以上时，铁腐蚀的速率也应当呈现这种关系，但要注意到，生成物的质量增加，不仅与反应速率有关，还和反应物的量有关。当反应物中的某一种完全消耗后，反应停止，则生成物的量也不再改变。在试管内，氧气的量是非常有限的，由于温度高，反应速率快，氧气很快被消耗完，反应停止。为解决这一问题，可换用容积更大的密闭容器重复实验，在50℃的环境中放置3天，若铁钉增加的质量大于0.18g，则分析成立(合理即可)。