25 新趋势 数字化实验 某老师设计了如图甲所示的数字化实验，指导同学们对铁的锈蚀进行探究。可供选择的药品如表所示。
(1) 铁在空气中锈蚀生成铁锈。铁锈的主要成分是
(2) 在A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组药品进行实验。
① 600 s内A瓶中$\ce{O_{2}}$含量几乎不变，B瓶中不断减少。实验表明，铁在空气中锈蚀是铁和$\ce{O_{2}}$、
② 将第二组药品中的水改为迅速冷却的沸水，且用量增多至足以浸没固体混合物。600 s内B瓶中$\ce{O_{2}}$含量也略有减少，主要原因是
(3) 为探究食盐对铁的锈蚀速率的影响，应选择的药品组别是第
(4) 在两只试剂瓶中均加入第二组药品，分别改用温度和湿度传感器测得结果如图乙所示。瓶内湿度随时间增大（即水蒸气含量增大），根本原因是
(5) 防止铁生锈的原理是隔绝
(1) 铁在空气中锈蚀生成铁锈。铁锈的主要成分是
$\ce{Fe_{2}O_{3}·xH_{2}O}$
（填化学式）。(2) 在A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组药品进行实验。
① 600 s内A瓶中$\ce{O_{2}}$含量几乎不变，B瓶中不断减少。实验表明，铁在空气中锈蚀是铁和$\ce{O_{2}}$、
$\ce{H_{2}O}$(或水)
发生了化学反应。② 将第二组药品中的水改为迅速冷却的沸水，且用量增多至足以浸没固体混合物。600 s内B瓶中$\ce{O_{2}}$含量也略有减少，主要原因是
试剂瓶中的$\ce{O_{2}}$有一部分逐渐溶于迅速冷却的沸水中
。(3) 为探究食盐对铁的锈蚀速率的影响，应选择的药品组别是第
二、三
组。(4) 在两只试剂瓶中均加入第二组药品，分别改用温度和湿度传感器测得结果如图乙所示。瓶内湿度随时间增大（即水蒸气含量增大），根本原因是
铁的锈蚀有热量放出，瓶内温度上升，水分子的运动速率增大
。(5) 防止铁生锈的原理是隔绝
氧气(或$\ce{O_{2}}$)
或水(或$\ce{H_{2}O}$)
，或隔绝氧气(或$\ce{O_{2}}$)
和水(或$\ce{H_{2}O}$)
。答案：25. (1) $\ce{Fe_{2}O_{3}·xH_{2}O}$
(2) ① $\ce{H_{2}O}$(或水) ② 试剂瓶中的$\ce{O_{2}}$有一部分逐渐溶于迅速冷却的沸水中
(3) 二、三
(4) 铁的锈蚀有热量放出，瓶内温度上升，水分子的运动速率增大
(5) 氧气(或$\ce{O_{2}}$) 水(或$\ce{H_{2}O}$) 氧气(或$\ce{O_{2}}$) 水(或$\ce{H_{2}O}$)
(2) ① $\ce{H_{2}O}$(或水) ② 试剂瓶中的$\ce{O_{2}}$有一部分逐渐溶于迅速冷却的沸水中
(3) 二、三
(4) 铁的锈蚀有热量放出，瓶内温度上升，水分子的运动速率增大
(5) 氧气(或$\ce{O_{2}}$) 水(或$\ce{H_{2}O}$) 氧气(或$\ce{O_{2}}$) 水(或$\ce{H_{2}O}$)
解析：
【分析】
本题围绕铁的锈蚀探究展开，需结合铁锈蚀的条件、实验变量控制、数字化实验现象分析等思路解题：
1. 铁锈成分需记忆其结晶水合物的化学式；
2. 铁锈蚀需同时接触氧气和水，通过A、B瓶O₂含量变化判断反应的反应物；将水改为沸水后O₂仍减少，需考虑气体溶解的影响；
3. 探究食盐对锈蚀速率的影响，需控制其他变量相同，仅改变食盐这一变量；
4. 湿度增大与水蒸气含量有关，结合铁锈蚀的放热性分析温度对水分子运动的影响；
5. 防锈原理围绕隔绝氧气和水展开，按题目要求填写对应物质。
【解析】
(1) 铁锈是铁与氧气、水反应生成的结晶水合物，主要成分化学式为$\ce{Fe_{2}O_{3}·xH_{2}O}$；
(2) ①铁锈蚀是铁与$\ce{O_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$共同作用的结果，A瓶O₂含量不变说明缺少水，B瓶O₂减少说明有水参与反应；②迅速冷却的沸水虽除去了水中溶解的O₂，但试剂瓶内的$\ce{O_{2}}$会逐渐溶于该沸水中，导致B瓶O₂含量略有减少；
(3) 探究食盐对铁锈蚀速率的影响，需控制除食盐外其他条件相同，因此选择第二、三组药品；
(4) 铁的锈蚀过程放出热量，使瓶内温度升高，水分子运动速率增大，导致瓶内水蒸气含量（湿度）随时间增大；
(5) 防止铁生锈的原理是隔绝氧气（或$\ce{O_{2}}$）或水（或$\ce{H_{2}O}$），或同时隔绝氧气（或$\ce{O_{2}}$）和水（或$\ce{H_{2}O}$）。
【答案】
(1) $\ce{Fe_{2}O_{3}·xH_{2}O}$
(2) ① $\ce{H_{2}O}$(或水)；② 试剂瓶中的$\ce{O_{2}}$有一部分逐渐溶于迅速冷却的沸水中
(3) 二、三
(4) 铁的锈蚀有热量放出，瓶内温度上升，水分子的运动速率增大
(5) 氧气(或$\ce{O_{2}}$)；水(或$\ce{H_{2}O}$)；氧气(或$\ce{O_{2}}$)；水(或$\ce{H_{2}O}$)
【知识点】
铁的锈蚀条件；防锈原理；数字化实验探究
【点评】
本题结合数字化实验考查铁锈蚀的核心知识点，需通过控制变量分析实验现象，理解反应原理，难度适中，适合初中学生巩固相关知识。
【难度系数】
0.6
本题围绕铁的锈蚀探究展开，需结合铁锈蚀的条件、实验变量控制、数字化实验现象分析等思路解题：
1. 铁锈成分需记忆其结晶水合物的化学式；
2. 铁锈蚀需同时接触氧气和水，通过A、B瓶O₂含量变化判断反应的反应物；将水改为沸水后O₂仍减少，需考虑气体溶解的影响；
3. 探究食盐对锈蚀速率的影响，需控制其他变量相同，仅改变食盐这一变量；
4. 湿度增大与水蒸气含量有关，结合铁锈蚀的放热性分析温度对水分子运动的影响；
5. 防锈原理围绕隔绝氧气和水展开，按题目要求填写对应物质。
【解析】
(1) 铁锈是铁与氧气、水反应生成的结晶水合物，主要成分化学式为$\ce{Fe_{2}O_{3}·xH_{2}O}$；
(2) ①铁锈蚀是铁与$\ce{O_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$共同作用的结果，A瓶O₂含量不变说明缺少水，B瓶O₂减少说明有水参与反应；②迅速冷却的沸水虽除去了水中溶解的O₂，但试剂瓶内的$\ce{O_{2}}$会逐渐溶于该沸水中，导致B瓶O₂含量略有减少；
(3) 探究食盐对铁锈蚀速率的影响，需控制除食盐外其他条件相同，因此选择第二、三组药品；
(4) 铁的锈蚀过程放出热量，使瓶内温度升高，水分子运动速率增大，导致瓶内水蒸气含量（湿度）随时间增大；
(5) 防止铁生锈的原理是隔绝氧气（或$\ce{O_{2}}$）或水（或$\ce{H_{2}O}$），或同时隔绝氧气（或$\ce{O_{2}}$）和水（或$\ce{H_{2}O}$）。
【答案】
(1) $\ce{Fe_{2}O_{3}·xH_{2}O}$
(2) ① $\ce{H_{2}O}$(或水)；② 试剂瓶中的$\ce{O_{2}}$有一部分逐渐溶于迅速冷却的沸水中
(3) 二、三
(4) 铁的锈蚀有热量放出，瓶内温度上升，水分子的运动速率增大
(5) 氧气(或$\ce{O_{2}}$)；水(或$\ce{H_{2}O}$)；氧气(或$\ce{O_{2}}$)；水(或$\ce{H_{2}O}$)
【知识点】
铁的锈蚀条件；防锈原理；数字化实验探究
【点评】
本题结合数字化实验考查铁锈蚀的核心知识点，需通过控制变量分析实验现象，理解反应原理，难度适中，适合初中学生巩固相关知识。
【难度系数】
0.6
1 认识日常生活中的废金属。常见金属废弃物主要来自工业生产、废旧设备等。如表是几种常见金属废弃物及其所含的主要金属元素。
（1）废金属中含有铁元素的材料多为钢或生铁。生铁和钢的性能不同的主要原因是
（2）电缆中常用铜作导线，这主要是利用了铜的
（1）废金属中含有铁元素的材料多为钢或生铁。生铁和钢的性能不同的主要原因是
含碳量不同
。铁轨材料用钢而不用纯铁，原因是钢的强度和硬度比纯铁大
（填“大”或“小”）。（2）电缆中常用铜作导线，这主要是利用了铜的
导电
性。答案：【跨学科实践活动5】1. (1) 含碳量不同 大 (2) 导电
解析：
【分析】
首先，第（1）题需明确生铁和钢均为铁的合金，二者性能差异的核心是含碳量不同；合金的硬度通常大于组成它的纯金属，据此分析铁轨用钢的原因。第（2）题，电缆作导线利用金属的导电性质，结合铜的用途对应性质即可解答。
【解析】
（1）生铁和钢都是铁的合金，生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%，含碳量的不同导致二者性能不同；合金的硬度一般大于其组分纯金属，因此钢的强度和硬度比纯铁大，故铁轨材料用钢而不用纯铁。
（2）金属具有导电性，电缆常用铜作导线，主要利用了铜的导电性。
【答案】
（1）含碳量不同；大 （2）导电
【知识点】
合金的性质、金属的物理性质
【点评】
本题考查生铁与钢的差异及金属的物理性质，属于化学基础知识点，贴近生活应用场景，难度较低。
【难度系数】
0.7
首先，第（1）题需明确生铁和钢均为铁的合金，二者性能差异的核心是含碳量不同；合金的硬度通常大于组成它的纯金属，据此分析铁轨用钢的原因。第（2）题，电缆作导线利用金属的导电性质，结合铜的用途对应性质即可解答。
【解析】
（1）生铁和钢都是铁的合金，生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%，含碳量的不同导致二者性能不同；合金的硬度一般大于其组分纯金属，因此钢的强度和硬度比纯铁大，故铁轨材料用钢而不用纯铁。
（2）金属具有导电性，电缆常用铜作导线，主要利用了铜的导电性。
【答案】
（1）含碳量不同；大 （2）导电
【知识点】
合金的性质、金属的物理性质
【点评】
本题考查生铁与钢的差异及金属的物理性质，属于化学基础知识点，贴近生活应用场景，难度较低。
【难度系数】
0.7