【例3】新趋势 创新实验 某研究小组进行钢铁锈蚀速率影响因素的探究,按如图1所示连接实验装置,同时插入氧气传感器,采集三个实验装置中氧气的体积分数数据,得到如图2所示的曲线。实验中食盐水和稀醋酸浓度相同,下列有关说法错误的是 （
B
）
A.该实验无法得出铁生锈的条件
B.其他条件相同时,稀醋酸比食盐水更能加快铁的锈蚀速率
C.实验过程中可以看到实验②的底部最先有红棕色固体生成
D.与教材中探究铁生锈的实验对比,该实验的优点是耗时短、更直观
答案：B
解析：
【分析】
本题探究影响铁锈蚀速率的因素，需结合实验装置的变量和氧气浓度变化曲线分析各选项。铁锈蚀的本质是铁与氧气、水发生反应，酸、盐溶液会加快锈蚀速率，氧气浓度下降越快，说明锈蚀速率越快。三个装置中，铁粉、炭粉质量及水的量相同，变量为加入的液体（①为水，②为食盐水，③为稀醋酸），据此逐一分析选项。
【解析】
1. 分析选项A：铁生锈的条件是铁与氧气、水同时接触，该实验仅探究酸、盐溶液对锈蚀速率的影响，未设置“是否有氧气”“是否有水”的对照实验，无法得出铁生锈的条件，A正确。
2. 分析选项B：由图2曲线可知，相同时间内，装置②（食盐水）的氧气浓度下降比装置③（稀醋酸）更快，说明食盐水比稀醋酸更能加快铁的锈蚀速率，B错误。
3. 分析选项C：装置②中铁锈蚀速率最快，因此实验过程中装置②底部最先生成红棕色的铁锈（主要成分为Fe₂O₃·xH₂O），C正确。
4. 分析选项D：该实验利用氧气传感器实时采集数据，相比教材中需等待观察现象的实验，耗时更短，且通过曲线直观体现锈蚀速率，优点明显，D正确。
【答案】
B
【知识点】
铁的锈蚀、影响化学反应速率的因素
【点评】
本题通过创新实验结合传感器数据，考查学生对铁锈蚀原理及影响因素的理解，需结合图像信息准确分析变量与现象的关系，体现了化学实验的创新性。
【难度系数】
0.5
4. 新素养 科学探究与实践 铁制品经常有锈蚀现象，于是某兴趣小组围绕“锈”进行一系列研究。
（1）探锈。
现有洁净无锈的铁钉、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙，还可以选用其他物品。为探究铁制品锈蚀的条件，设计如图实验。
① A 中玻璃仪器的名称是
试管
。
② 一周后，观察 A、B、C 中的铁钉，只有 A 中的铁钉出现了明显锈蚀现象，由此得出铁钉锈蚀需要与
水和氧气
接触的结论。
（2）除锈。
取出生锈的铁钉，将其放置在稀盐酸中，一段时间后发现溶液变黄，铁钉表面有少量气泡产生。产生气泡的原因是
$\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$
（用化学方程式表示）。
稀盐酸可用于除锈，但铁制品不可长时间浸泡其中。
（3）防锈。
防止铁制品锈蚀，可以破坏其锈蚀的条件。常用的防锈方法有
刷漆(或涂油等，答案合理即可)
（写出一种即可）。
兴趣小组继续通过文献研究、调研访谈，发现如何防止金属锈蚀已成为科学研究和技术领域中的重要科研课题。
答案：(1) ① 试管 ② 水和氧气
(2) $\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$
(3) 刷漆(或涂油等，答案合理即可)
解析：
【分析】
首先分析各小问题：（1）①需识别常见玻璃仪器，A中的玻璃仪器是试管，属于基础仪器名称；（1）②通过对比实验探究铁锈蚀条件：A中铁钉同时接触水和氧气，B中植物油隔绝氧气，铁钉仅接触水，C中干燥剂除去水分，铁钉仅接触氧气，仅A中铁钉锈蚀，由此得出锈蚀需要水和氧气；（2）生锈铁钉放入稀盐酸，铁锈反应后内部铁与稀盐酸反应生成氢气，对应化学方程式；（3）防锈需破坏锈蚀条件，即隔绝水或氧气，常见方法如刷漆等。
【解析】
（1）① A中的玻璃仪器为试管，故填试管；
② 对比A、B、C的实验变量：A中铁钉接触水和氧气，B中铁钉只接触水（植物油隔绝氧气），C中铁钉只接触干燥的氧气（干燥剂除去水）；一周后仅A中铁钉锈蚀，说明铁钉锈蚀需要与水和氧气接触；
（2）生锈铁钉表面的铁锈（主要成分$\ce{Fe_{2}O_{3}}$）与稀盐酸反应后，内部的铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，产生气泡，化学方程式为$\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$；
（3）防锈的原理是破坏铁锈蚀的条件（隔绝水或氧气），常用方法有刷漆、涂油、镀耐腐蚀金属等，写出一种合理即可，如刷漆。
【答案】
(1) ① 试管；② 水和氧气
(2) $\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}\uparrow}$
(3) 刷漆（合理即可）
【知识点】
铁的锈蚀条件、化学方程式书写、金属防锈方法
【点评】
本题围绕铁的锈蚀、除锈、防锈展开，通过对比实验探究锈蚀条件，考查基础化学知识，注重实验分析与化学用语的应用，是金属相关的基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
