(2021年辽宁朝阳中考)关于铁的变化有:①铁丝弯曲,②铁钉生锈,③铁水铸锅,④铁丝燃烧,其中涉及化学变化的是
A. ②③;B.②④;C.③④;D.①③
此题目的考试点在于物理变化和化学变化的定义。
2012年人教版的教材是这样说的:
“液态的水经过沸腾变为水蒸气,冷却后又变成液态的水;块状的胆矾经过研磨后变成粉末状的胆矾,虽然水和胆矾发生了形态的变化,但并没有生成其他物质。这种没有生成其他物质的变化叫做物理变化。汽油挥发、铁水铸成锅、蜡烛受热熔化等都属于物理变化。胆矾和石灰石(或大理石)在变化中都生成了其他物质。这种生成其他物质的变化叫做化学变化,又叫做化学反应。木柴燃烧、铁的生锈等都属于化学变化。”
首先来说这个定义不够严谨。教材试图采用归纳法来说明什么是物理变化,什么是化学变化。在定义中有个重要的名词“其它物质”,很值得探讨。比如:同素异构体或同素异形体的转变是否是“其它物质”,具体点说,①在紫外线的照射下氧气变为臭氧,是否算是生成了其它物质;②炭在高温高压的条件下生成钻石,是否算是生成了其它物质;③铁单质从高温(大于1538℃)到常温的凝固过程中,δ-Fe到γ- Fe,再到α- Fe,同素异构体的转变,是否算是生成了其它物质。教材没有回答,所以设置考试题目时应当予以避绕。
回到题目来说,初中生对①考点形状改变是物理变化②考点金属生锈是化学变化④考点燃烧是化学变化,这三个变化的判断是容易的,此时同时包含②④的选项只有B。从应试和答题的角度来说,无需深究现象③。
但我们学习知识的目的绝不是考试做题,也应当探索科学知识。
我个人认为铁水铸造存在形状的改变这一物理变化,还存在分子和原子层面的化学变化。应当将其归入化学变化。理由如下(1)铸造冷却的过程中存在铁的同素异构体的转变;(2)铁水加热熔化的过程中铁和炭生成碳化三铁,冷却过程中碳化三铁生成铁和碳。这不是一个可以忽略的过程,从铸造工艺上来说要控制冷却速度,来控制生成炭的多少和形态(石墨、球状或蠕状),来控制铸件的性能。
下图为铁碳合金相图。