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跨学科实践活动 11 探究“暖宝宝”组成及其发热原理
本实践活动与“铁生锈”知识内容紧密相连，主要包含以下3个活动任务：任务一 调查常见“暖
宝宝”的产品成分；任务二 探究“暖宝宝”快速持续发热的原理；任务三 探究其使用注意事项的原
因。中考的命题也是围绕这几个活动任务为命题情境，以化学学科知识如铁生锈的能量变化等为命题
落脚点。在选择题和填空题、探究题中均有所涉及。
1．（2024·安徽宣城·三模）可以利用铁粉、活性炭、水和食盐混合，用塑料等包装后成自制暖宝宝。下列
说法错误的是
A．塑料、活性炭都属于有机合成材料
B．材料中含有的金属元素都是活泼金属元素
C．包装材料既要有密封性也要有透气性
D．活性炭、食盐作用主要是加快铁粉的锈蚀
【答案】A
【详解】A、塑料属于有机合成材料，活性炭不属于有机合成材料，符合题意；
B、铁粉由铁元素组成，活性炭主要成分是碳，碳由碳元素组成，水由氢、氧元素组成，食盐主要成分
是氯化钠，氯化钠由钠元素和氯元素组成，由“金”字旁可知，钠元素和铁元素属于金属元素，且钠
和铁均属于活泼金属，不符合题意；
C、包装材料要密封完好以防止内部成分散落，又要透气性良好使外界空气能够进入、内部热量可以散
出，不符合题意；
D、暖宝宝能发热，是因为铁能与氧气和水反应生成铁锈，放出热量，活性炭、食盐可以加速铁粉的锈
蚀，不符合题意。
故选A。
2．（2024·广东深圳·二模）铁生锈的原理能用于制作“暖宝宝”。某“暖宝宝”的成分为铁粉、蛭石(保
温作用)和吸水性树脂、食盐、活性炭。探究小组利用左图装置进行探究，实验结果如图。下列说法错误的
是
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A．“暖宝宝”发热原理是Fe粉与H O、O 反应
2 2
B．由O 浓度变化推测，Fe粉可用作食品脱氧剂
2
C．封装“暖宝宝”的外包装袋应选透水、透气的材料
D．“暖宝宝”能快速放热，铁钉生锈需较长时间，说明反应物状态是影响反应速率的因素之一
【答案】C
【详解】A、铁的锈蚀是缓慢氧化，此反应过程中会放出热量，因此“暖宝宝”发热原理是Fe粉与
HO、O 反应，选项说法正确；
2 2
B、由图示信息可知，装置内的氧气的浓度降至较低浓度，因此Fe粉可用作食品脱氧剂，选项说法正
确；
C、封装“暖宝宝”的外包装袋应选不透水、不透气的材料，这样才能保证“暖宝宝”不失效，选项说
法错误；
D、“暖宝宝”中的铁粉是粉末状的，能快速放热，铁钉生锈需较长时间，说明反应物的表面积是影响
反应速率的因素之一，选项说法正确。
故选C。
3．（2024·安徽宿州·二模）一种“贴身暖宝宝”贴的标签如图所示，下列说法错误的是
品名：XX牌贴身暖宝宝
成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等
内袋材料：微孔透气无纺布
外袋材料：不透气塑料
用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时
A．铁粉和活性炭都属于单质
B．暖宝宝中加入稀硫酸会产生气泡
C．暖宝宝发热的原理主要是利用铁生锈放热
D．内袋使用透气材料的原因是使袋内的物质与氧气接触
【答案】A
【详解】A、铁粉是由铁元素组成的纯净物，属于单质，活性炭的主要成分是碳，属于混合物，故A说
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法错误；
B、暖宝宝中加入稀硫酸，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，可观察到会产生气泡，故B说法正
确；
C、铁与氧气和水通性接触会发生锈蚀，铁生锈，放热，则暖宝宝发热的原理主要是利用铁生锈放热，
故C说法正确；
D、内袋使用透气材料的原因是使袋内的物质与氧气接触，铁与氧气和水接触会发生锈蚀，铁生锈，放
热，则可以使暖宝宝发热，故D说法正确；
故选：A。
4．（19-20九年级上·安徽安庆·期中）暖宝宝贴(主要成分为铁粉、木炭、食盐)的热量来源于铁粉的氧化。
小涛同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图所示，实验后从量筒中流入
玻璃瓶(容积为250mL)中的水的体积为45mL(铁粉生锈消耗的水忽略不计)。下列说法错误的是
A．如果装置漏气，会使测量结果偏小
B．本实验数据测得空气中氧气的体积分数为19.6%
C．若装置气密性良好，实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足
D．不必等温度计的读数恢复至实验前的温度后就能记录量筒内剩余水的体积
【答案】D
【详解】A、如果装置漏气，在冷却至室温的过程中，外界空气进入，占据了一定的体积，会导致测定
结果偏小，不符合题意；
B、铁粉氧化消耗氧气，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减少，打开弹
簧夹，量筒中的水进入集气瓶，进入水的体积就是消耗氧气的体积，故该实验测得空气中氧气的体积
分数为： ，不符合题意；
C、若装置气密性良好，实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足，不能将
装置内氧气耗尽，不符合题意；
D、应等温度计的读数恢复至实验前的温度后，才能打开弹簧夹，记录量筒内剩余水的体积，否则气体
受热膨胀占据了一定的体积，导致实验结果偏小，符合题意。
故选D。
5．（2023·安徽六安·三模）某种“贴身暖宝宝”的袋内物质如下，下列各组物质所属类别正确的是
袋内物质：铁粉、水、活性炭、氯化钠等
选 A B C D
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项
物 氯化
铁粉 活性炭 水
质 钠
类
混合物 含碳化合物 盐 碱
别
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【详解】A、铁粉是金属单质，属于纯净物，说法错误；
B、活性炭由碳元素组成，属于混合物，说法错误；
C、氯化钠是由氯离子和钠离子构成的盐，说法正确；
D、水是由氢元素和氧元素组成的氧化物，说法错误。
故选C。
6．（2021·湖北武汉·模拟预测）暖宝宝贴（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化（即
铁与氧气、水蒸气发生化学变化，生成固体物质）。小涛同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，
实验开始前的装置如图所示，实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水体积为45mL（铁粉生锈
消耗的水忽略不计）。下列说法正确的是
A．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数为18%
B．若实验前导管中没有充满水，则会使实验结果偏大
C．温度计温度未回复到室温即打开止水夹会使得测定的氧气的体积分数偏大
D．若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足
【答案】D
【详解】A、通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数为： ，错误。
B、若实验前导管中没有充满水，导致进入瓶内的水偏少，则会使实验结果偏小，错误；
C、温度计温度未回复到室温即打开止水夹，导致进入瓶内的水偏少，会使得测定的氧气的体积分数偏
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小，错误；
D、若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足，导致氧气不能完全反应，
正确。
故选：D。
7．（2021·安徽合肥·一模）某同学在图1三颈瓶中加入一定量的暖宝宝原料（主要成分为铁粉和碳粉），
并滴加几滴水，分别用压强、氧气浓度和温度三种数字传感器绘制出数据变化图像如图2所示，则下列说
法正确的是
A．曲线Ⅰ为氧气变化曲线
B．曲线Ⅱ为温度变化曲线
C．曲线Ⅰ、Ⅱ开始上升是因为铁缓慢氧化放热所致
D．如果暖宝宝原料足量，压强可降至0
【答案】C
【解析】通过题中信息可知，暖宝宝原料主要成分为铁粉和碳粉，滴加几滴水后，暖宝宝中的物质发
生缓慢氧化，消耗氧气，使氧气浓度降低，会导致容器内气压减小；但缓慢氧化会放出热量，使容器
内气体受热膨胀，容器内气压增大，而放热时使气压增大的幅度要大于因氧气消耗而使气压减小的幅
度，故在放热过程中容器内气压呈上升趋势，但当反应完成后，温度冷却至室温，容器内气压会低于
原来的气压。由于反应消耗了氧气，所以氧气的浓度呈一直下降的趋势；反应过程放出大量热量，温
度升高，待反应结束后，设备恢复到室温。
【详解】A、铁进行氧化反应放热，容器内温度升高，反应结束后，温度逐渐恢复到室温。曲线Ⅰ中，
反应前后数值相等，为温度变化曲线，此选项错误；
B、由分析可知，反应放热导致气压增大的幅度大于氧气被消耗导致气压被减小的幅度，所以容器内气
压先升后降，当温度冷却到室温时，容器内气压要比正常低。曲线Ⅱ中数值先增大后减小，为压强变
化曲线，此选项错误；
C、根据分析可知，曲线Ⅰ是温度变化曲线、曲线Ⅱ是压强变化曲线；曲线Ⅰ、Ⅱ开始上升是因为铁缓
慢氧化放热所致，此选项正确；
D、如果暖宝宝原料足量，压强不能降至0，是因为容器内还有不能被消耗氮气、稀有气体等气体，此
选项错误。
故选C。
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8．（2024·湖北武汉·中考真题）暖宝宝是常见的局部取暖贴剂，使用后的固体中含 、
铁粉、碳粉和蛭石。为探究其中各组分的性质和含量，化学项目小组进行如下实验。（已知：蛭石呈黄褐
色，不溶于水，不参加反应； ）
(1)取出使用后暖宝宝中的固体，观察到部分呈黑色。呈黑色的物质是 。
(2)称取 样品，加入足量水，充分搅拌，过滤得到 滤渣甲。向滤渣甲中加入过量的硝酸铜溶液，
充分反应后过滤，得到 滤渣乙。铁与硝酸铜反应的化学方程式为 。
(3)向滤渣乙中加入稀硫酸至过量，充分反应后过滤，得到滤液和 滤渣丙，滤渣丙中有紫红色固体。
所得滤液中的阳离子是 （填离子符号）。
(4)将滤渣丙放入硬质玻璃管中，用如图所示装置继续实验（装置中试剂均足量）。
加热硬质玻璃管中的固体至恒重，其质量为 。装置D的质量增加 。
①滤渣丙中铜的质量为 （结果精确到 ）。
②若所测样品中 的质量分数偏大，可能的原因是 （填标号）。
a．没有连接装置E b．点燃酒精灯前未先通入一段时间氧气
c．硬质玻璃管中产生的气体未被完全吸收 d．实验结束硬质玻璃管中仍有紫红色固体残留
【答案】(1)铁粉、碳粉
(2)
(3)
(4) ab
【详解】（1）暖宝宝使用后的固体中含 、铁粉、碳粉和蛭石，观察到部分呈黑
色，其中呈黑色的物质是铁粉、碳粉；
（2）铁与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，化学方程式为 ；
（3）称取 样品，加入足量水，充分搅拌，过滤得到 滤渣甲。减少的质量为溶解的氯化钠
的质量，则原固体中含有氯化钠的质量为15g-14g=1g；滤渣甲中含有 、铁粉、碳粉和
蛭石。
向滤渣甲中加入过量的硝酸铜溶液，铁与硝酸铜反应生成铜和硝酸亚铁，充分反应后过滤得到
滤渣乙，反应后增加的质量为15.2g-14g=1.2g。设生成的铜的质量为a，消化的铁的质量为b，则
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， ， 。所以原固体中
含有铁的质量为8.4g。通过反应，生成的铜的总质量是9.6g。滤渣乙中含有Fe O、Fe(OH) 、碳粉、蛭
2 3 3
石和铜（9.6g）。
向滤渣乙中加入稀硫酸至过量，氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁和水，氢氧化铁与稀硫酸反应生成硫
酸铁和水，铜与硫酸铁反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，碳粉、蛭石不参加反应，铜有剩余，则滤渣丙中
有碳粉、蛭石、铜。因铜有剩余，则溶液中硫酸铁完全反应，所得滤液中有过量的硫酸，生成的硫酸
铜和硫酸亚铁，则滤液中含有的阳离子是 ；
（4）①滤渣丙在有氧气的情况下加热。碳和氧气反应生成二氧化碳，进入D被氢氧化钠溶液吸收，则
装置D增加的质量为生存二氧化碳的质量。根据质量守恒定律，反应前后元素的种类和质量不变，滤
渣丙中碳的质量（也是原固体中碳的质量）为 。所以滤渣丙中铜和蛭石的总质量
为10.18g-1.2g=8.98g（10.18g-m碳）。
加热过程中滤渣丙中的铜和氧气反应生成氧化铜，根据质量守恒定律反应前后物质的总质量不变可
知，与铜反应的氧气的质量为11.06g-8.98g=2.08g（11.06g-（10.18g-m碳）=0.88g+m碳）。设滤渣丙中
铜的质量为y， ， （
），故滤渣丙中铜的质量为 ；
②计算得出碳的质量（m碳），样品中Fe(OH) 质量（m氢氧化铁）
3
通过m碳，可计算出铜和蛭石的总质量 。可计算出滤渣丙中铜的质量 (见
上面解析)。则进一步计算出蛭石的质量 ，进一步可得出混合物中
的质量之和为 =
。
与硫酸铁反应的铜的质量为 。根据Cu+Fe (SO )=CuSO+2FeSO，可得出参与
2 4 3 4 4
反应的铜元素与铁元素的质量比为64:112，铁元素的质量为 。化学反应
前后元素的种类和质量不变，则氧化铁、氢氧化铁中铁元素的质量为 。
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结合氧化铁、氢氧化铁的总质量（下面表示为m总）与其中铁元素的质量（下面表示为m铁元素），
可求出氧化铁和氢氧化铁的质量。关系可表示如下：
m氢氧化铁=m总-m氧化铁， ，
。则：
，可以看
出m碳越大，则计算得到的m氢氧化铁越大。
如实验中硬质玻璃管中的铜没有全部转化为氧化铜，硬质玻璃管中剩余铜的质量（mCu剩余）。则通
过计算得出的结果如上述分析。实际的m氢氧化铁的情况如下：
实际的m碳不变，实际滤渣丙中铜的质量为在计算结果的基础上+mCu剩余，是
。则实际蛭石的质量 ，实际混合物
中Fe O、Fe(OH) 的质量之和为 =
2 3 3
。
实际与硫酸铁反应的铜的质量为 ，实际氧化铁、氢氧化铁中铁元素
的质量为 。则实际的m氢氧化铁质量与mCu剩余的关系为：
，与计算得出的m氢氧化铁比较可知，实际的m氢氧化铁更大。所以铜有剩余，测得的m氢氧化铁是
计算的结果，测得的结果偏小。
样品总质量一定，则m氢氧化铁越大，样品中Fe(OH) 的质量分数越大。即m氢氧化铁结果偏大，
3
Fe(OH) 的质量分数偏大。
3
a.没有连接装置E，空气中的二氧化碳进入装置D，使得装置D增重质量偏大，则计算得出的碳粉的质
量（m碳）偏大。则计算得出的氢氧化铁的质量偏大，符合题意；
b、点燃酒精灯前未先通入一段时间氧气，装置内空气中的二氧化碳进入装置D，使得装置D增重质量
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偏大，则计算得出的碳粉的质量（m碳）偏大。则计算得出的氢氧化铁的质量偏大，符合题意；
c、硬质玻璃管中产生的气体未被完全吸收，使得装置D增重质量偏小，则计算得出的碳粉的质量（m
碳）偏小，则计算得出的氢氧化铁的质量偏小，不符合题意；
d、实验结束硬质玻璃管中仍有紫红色固体残留，说明铜没有完全反应。则计算得出的氢氧化铁的质量
偏小。不符合题意。
故选ab。
9．（2023·湖南长沙·中考真题）“暖宝宝”是我们日常生活中常用的物品。小孔同学打开一个使用过的
“暖宝宝”内包装，发现黑色固体中掺杂有红棕色物质，于是她把这包固体带到实验室，和兴趣小组的同
学在老师的指导下对这包固体的成分展开了探究。
暖宝宝发热时间：10小时以上
性能：平均53℃，最高63℃
主要成分：铁粉、活性炭、氯化钠等
注意事项：使用时勿直接接触皮肤
图1
表1部分盐的溶解性表（室温）
阴离子阳离子 NO - Cl-
3
Na+ 溶 溶 溶 溶
Ag+ 溶 不 微 不
【查阅资料】①铁与空气中的氧气、水蒸气等发生缓慢氧化而生锈；
②室温下部分盐的溶解性如表 1 所示；
③“暖宝宝”中只有氯化钠含有氯元素。
【初步判断】
(1)通过阅读标签（如图 1），大家一致认为打开“暖宝宝”外包装后，铁粉与空气接触发生缓慢氧化有
热量的现象；其中出现的红棕色固体是 。
【提出问题】这包使用过的“暖宝宝”中是否还有铁粉、活性炭、氯化钠？
【进行实验】
(2)兴趣小组同学设计如下实验方案并进行实验：
实验步骤 实验现象 实验结论
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实验 固体中有铁
取少量固体于试管中，加入足量稀硫酸
一 粉
实验 取少量固体放在燃烧匙中，用酒精灯加热，上方罩一个内壁沾有饱 澄清石灰水 固体中有活
二 和的澄清石灰水的烧杯（如图2） 变浑浊 性炭
实验 取少量固体于烧杯中，加入足量水溶解，过滤，往滤液中滴加少量 产生白色沉 固体中有氯
三 溶液 淀 化钠
【反思评价】
(3)经过反思，小孔同学认为实验二不能得出固体中有活性炭的结论，理由是 （写两点即可）。
小组同学改进装置后，重新实验，得出固体中有活性炭的结论。
【实验拓展】
(4)小曾同学认为利用实验三的反应原理还可以测出固体中氯化钠的质量分数。他称取一定质量的固体于烧
杯中，加入足量水， （填实验操作），再加入足量实验三所选的溶液，充分反应后经过一
系列操作得到固体，并称量质量，最终计算出了氯化钠的质量分数。
【答案】(1) 放出 氧化铁/Fe O
2 3
(2) 产生气泡 硝酸银（或 AgNO）
3
(3)酒精燃烧也会产生二氧化碳，使石灰水变浑浊；温度升高氢氧化钙的溶解度减小，饱和石灰水变浑
浊
(4)充分溶解后过滤，洗涤烧杯和玻璃棒，洗涤滤渣 2~3 次，洗净后将洗涤液合并到滤液中
【详解】（1）根据图1，暖宝宝是来取暖的，则打开“暖宝宝”外包装后，铁粉与空气接触发生缓慢
氧化有放出热量的现象；铁生锈产生了铁锈，则红棕色固体是氧化铁（或 Fe O）；
2 3
（2）实验一：固体中有铁粉，铁和硫酸反应产生硫酸亚铁和氢气，则会观察到产生气泡；
实验三：固体中有氯化钠，“暖宝宝”中只有氯化钠含有氯元素，则要检验氯离子，氯化钠和硝酸银
反应产生氯化银沉淀和硝酸钠，则要加入硝酸银溶液；故填：硝酸银（或 AgNO）；
3
（3）实验二使用了酒精灯，图2，酒精燃烧会产生水和二氧化碳，二氧化碳使石灰水变浑浊；酒精燃
烧时产生热量，烧杯内壁涂有澄清的石灰水，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小，也会变浑浊；
故填：酒精燃烧也会产生二氧化碳，使石灰水变浑浊；温度升高氢氧化钙的溶解度减小，饱和石灰水
变浑浊；
（4）在氯化钠溶液中加入硝酸银后产生氯化银沉淀，根据氯化银的质量计算氯化钠的质量，进而计算
氯化钠的质量分数；所以要除去固体中的铁、活性炭，则需要过滤，则称取一定质量的固体于烧杯
中，加入足量水，充分溶解后过滤，洗涤烧杯和玻璃棒，洗涤滤渣 2~3 次，洗净后将洗涤液合并到滤
液中，减少误差；故填：充分溶解后过滤，洗涤烧杯和玻璃棒，洗涤滤渣 2~3 次，洗净后将洗涤液合
并到滤液中。
10．（2022·内蒙古呼和浩特·中考真题）全世界每年因锈蚀造成浪费的金属高达产量的20%以上，但铁锈
蚀原理却在日常生活中被广泛应用，例如暖宝宝、食品脱氧剂等。小组同学对暖宝宝发热产生兴趣，展开
探究。
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【资料卡片】某品牌暖宝宝的使用说明如图。
（1）暖宝宝使用时能量的转化形式为 。
（2）暖宝宝“不使用时请勿拆开密封包装”的原因是 。
【猜想与假设】暖宝宝成分中氯化钠、活性炭可能加快铁锈蚀速率，使反应在短时间内放出大量的热。
【实验方案】小组同学通过反应过程中温度的变化，探究氯化钠、活性炭及两者共同存在对铁锈蚀速率的
影响，设计完成如下4组实验。（实验在密闭容器中进行）
铁 活性 氯化
实验编号 水/mL 测得10min内温度上升值/℃
粉/g 炭/g 钠/g
1 2 5 0 0 0.1
2 2 5 m 0.1 3.1
3 2 5 0.2 0 22.0
4 2 5 0.2 0.1 56.3
【解释与结论】
（3）对比实验1和2，可探究氯化钠对铁锈蚀速率的影响，表中m= 。
（4）为探究活性炭对铁锈蚀速率的影响，应选择的实验组合是 （填实验编号）。
（5）综合以上4组实验得出结论： 。
【拓展与应用】小组同学运用该原理设计如下对比实验测定空气中氧气的含量。
反应结束后，测得的数据如下表：
装 集气瓶内空气体积 实验前烧杯内水的体积 实验后烧杯内水的体积 空气中氧气的体积百分
置 ／mL ／mL ／mL 含量
A 200.0 100.0 59.6 n
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B 200.0 100.0 66.0 17.0%
（6）n= ％（计算结果精确到0.1%）。
（7）结合反应原理和结果思考装置A的优点： （写两点）。
【表述与交流】人类智慧无穷，趋利避害，化学让我们的生活变得更美好。
【答案】 化学能转化为热能 防止铁粉与空气接触反应而失效 0
1、3 氯化钠、活性炭及两者共同存在均可加速铁锈蚀速率 20.2 更环保、更准确
【详解】（1）暖宝宝使用时是利用铁生锈放热，将化学能转化为热能，故填：化学能转化为热能；
（2）暖宝宝“不使用时请勿拆开密封包装”的原因是防止铁粉与空气接触反应而失效，故填：防止铁
粉与空气接触反应而失效；
（3）对比实验1和2，可探究氯化钠对铁锈蚀速率的影响，可知变量为氯化钠，而其他因素应该相
同，则m为0，故填：0；
（4）为探究活性炭对铁锈蚀速率的影响，则活性炭为变量，其他条件相同，同时因为氯化钠对铁锈蚀
速率也有影响，需控制氯化钠的质量为0，则应选择的实验组合为实验1和实验3，故填：实验1和实
验3；
（5）对比实验1和2，可探究氯化钠对铁锈蚀速率的影响；对比实验1和3，可探究活性炭对铁锈蚀速
率的影响；对比实验2、3、4可探究氯化钠、活性炭两者共同存对铁锈蚀速率的影响，综合可得出结
论：氯化钠、活性炭及两者共同存在均可加速铁锈蚀速率，故填：氯化钠、活性炭及两者共同存在均
可加速铁锈蚀速率；
（6） ，故填：20.2；
（7）红磷燃烧需要点燃，装置不密闭，测量结果不准确，而铁生锈发生缓慢氧化消耗氧气更彻底，测
量结果更准确，同时生成五氧化二磷逸散到空气中造成空气污染，则装置A的优点是测量结果更准
确、更环保，故填：测量结果更准确、更环保。
11．（2022·贵州毕节·中考真题）一种“贴身暖宝宝”的使用说明书如右，某化学兴趣小组围绕袋内物质
展开探究。
品名：XX牌贴身暖宝宝
成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等
内袋材料：微孔透气无纺布
外袋材料：不透气塑料
用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时
【提出问题】袋内是否含有铁粉？
【进行实验】①取出袋内粉末于滤纸上，与磁铁充分接触。②将少量磁铁吸出的粉末加入足量稀硫酸中。
【收集证据】磁铁吸出的粉末与稀硫酸剧烈反应得到浅绿色溶液、同时 。
【得出结论】袋内含有铁粉。
【做出猜想】被磁铁吸出的铁粉能在空气中燃烧。
【获取事实】将少许铁粉撒在酒精灯火焰上，铁粉立即剧烈燃烧、火星四射。
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【反思交流】铁粉燃烧反应的化学方程式为 。铁丝不能而铁粉能在空气中燃烧的原因是 。
【拓展探究】用不同燃料测定空气里氧气的含量：分别在图甲所示装置的燃烧匙内放置铁粉、红磷（均足
量），电加热引燃。氧气含量随时间变化情况如图乙、图丙：
（1）温度传感器显示，实验过程中瓶内温度均 （填“升高”或“降低”）。
（2）待铁粉熄灭并恢复至室温后，打开弹簧夹，进入瓶内的水约占原水面上方空间体积的 。
（3）分析图乙、图丙可知，实验中消耗氧气更彻底的是 （填“铁粉”或“红磷”，下同），消耗
氧气速率更快的是 。
【答案】 产生气泡 铁粉与氧气的接触面积比铁丝与氧气的接触面
积大 升高 铁粉 铁粉
【详解】收集证据：
根据结论袋内含有铁粉，则发生铁与稀硫酸反应生成氯化亚铁和氢气，看到的现象为溶液有无色变为
浅绿色，且有气泡产生；
反思交流：铁粉与氧气在点燃的条件下反应生成四氧化三铁，反应方程式为 ；
铁丝和铁粉的表面积不同，则与氧气的接触面积不同。所以铁丝不能而铁粉能在空气中燃烧的原因是
铁粉与氧气的接触面积比铁丝与氧气的接触面积大；
拓展探究：
（1）红磷燃烧，铁粉燃烧都会放热，所以瓶内温度都升高；
（1）因为氧气约占空气体积的 ，铁丝燃烧消耗氧气，所以进入瓶内的水约占原水面上方空间体积的
；
（3）由图乙、丙可知：反应结束后，铁粉中氧气含量为0.5％,而红磷中氧气含量为3％, 所以实验中消
耗氧气更彻底的是铁粉；根据图的变化情况可知：铁粉消耗氧气速率更快。
12．（2024·四川成都·二模）某学习小组对铁锈蚀进行探究活动。
【提出问题】铁锈蚀与哪些因素有关?
【设计与实验探究】
【活动一】定性探究铁锈蚀的因素
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取四枚相同的洁净无锈铁钉分别放入试管，试管①棉花中有氧化钙干燥剂，试管②③④⑤中均用煮沸过的
蒸馏水。试管②水上面覆盖植物油，且淹没铁钉，试管④中滴加少量醋酸，试管⑤中滴加饱和食盐水，进
行图1实验，现象如表。
试管 一周后想象
① 铁钉表面无明显变化
② 铁钉表面无明显变化
③ 铁钉表面有一层铁锈
④ 铁钉表面有较厚铁锈
⑤ 铁钉表面有较厚铁锈
(1)对比试管①②③中实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的 发生化学反应。
(2)对比③④⑤试件中实验现象，说明 会加快铁锈蚀。
(3)铁锈蚀后应及时除锈的原因是 ，写出用稀硫酸除铁锈的化学方程式 。
【活动二】定量探究铁锈蚀的因素
小组设计了如图2装置，检查气密性，广口瓶中盛放饱和氯化钠溶液、0.5mm经砂纸打磨光亮细铁丝缠绕
的酥松小团。实验结果如图3、4，回答下列问题。
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(4)根据图3得出铁生锈与温度关系为 。
(5)对比图3和图4，你能得出的结论是 。
【实验结论】
(6)你总结出防止铁生锈的方法有 。
a.防止与氧气或水接触
b.避免高温环境
c.钢铁表面形成保护层
d.多用酸来浸洗
【活动三】制作并运用“暖宝宝”
任何事物都有正反两面，小组同学利用铁生锈原理选用了铁粉、活性炭、氯化钠、蛭石（保温）等制作
“暖宝宝”，并用制作好的“暖宝宝”粘在锥形瓶壁上如图5进行空气中氧气含量测定实验，一段时间后
相关数据如表2。
实验前的体积 实验后的体积
锥形瓶内空气（含导管内空气） 量筒内水 量筒内剩余水
240.0mL 100.0mL 53.0mL
(7)用此方法测出空气中氧气含量约为 （保留1位小数）。
(8)分析“暖宝宝”中活性炭的作用可能为 。
【答案】(1)氧气、水
(2)酸、盐溶液
(3) 铁锈疏松多孔，无法防止内部的铁生锈
(4)相同条件下，温度越高，铁生锈速度越快
(5)相同条件下，氧气浓度越大，铁生锈速度越快
(6)abc
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(7)19.6%
(8)吸附铁粉和氯化钠，加速铁粉生锈
【详解】（1）试管①中氯化钙干燥剂可吸收水分，铁钉只与氧气接触；试管②中植物油可隔绝氧气，
铁钉只与水接触；试管③中铁钉与氧气、水同时接触，而实验现象是试管①②中铁钉无明显变化，试
管③中铁钉表面有一层铁锈，对比试管①②③中实验现象，说明铁锈蚀主要是与空气中的氧气、水发
生化学反应。
（2）试管③中铁钉与氧气、水接触；试管④中铁钉与氧气、水、酸接触；试管⑤中铁钉与氧气、水、
盐溶液接触，而实验现象是试管③中铁钉表面有一层铁锈，试管④⑤中铁钉表面有较厚铁锈，对比
③④⑤试件中实验现象，说明酸、盐溶液会加快铁锈蚀。
（3）铁锈是疏松多孔的，无法阻止内部的铁与氧气、水接触，所以铁锈蚀后应及时除锈的原因是：铁
锈疏松多孔，无法防止内部的铁生锈。
铁锈主要成分是氧化铁，氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁、水，化学方程式为：
。
（4）铁生锈会消耗氧气，根据图3，温度为60℃时，广口瓶内氧气含量下降最快，说明铁生锈与温度
关系为：相同条件下，温度越高，铁生锈速度越快。
（5）图3中氧气浓度为20%，图4中氧气浓度为40%，相同时间内，图4中氧气浓度下降幅度更大，
对比图3和图4，得出的结论是：相同条件下，氧气浓度越大，铁生锈速度越快。
（6）根据上述分析，铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生反应所致，铁锈疏松多孔，无法阻止内部的
铁生锈，且温度越高，铁生锈速度越快，酸、盐溶液可加速铁生锈。
a、防止与氧气或水接触 ，可以防止铁生锈，a正确；
b、避免高温环境，可以防止铁生锈，b正确；
c、钢铁表面形成保护层，可以防止铁生锈，c正确；
d、酸会加速铁生锈，多用酸来浸洗，无法防止铁生锈，d错误。
故选：abc。
（7）“暖宝宝”消耗氧气，导致瓶内气压下降，实验结束进入锥形瓶的水的体积即为瓶内氧气的体
积，根据表格信息，锥形瓶内空气（含导管内空气）的体积为240mL，实验后进入锥形瓶的水的体积
为 ，则用此方法测出空气中氧气含量约为 。
（8）铁粉、氯化钠均为细小颗粒状固体，堆积在一起时与空气的接触面积较小，而活性炭疏松多孔，
可以吸附铁粉、氯化钠，增大铁粉、氯化钠与空气的接触面积，从而加快铁粉锈蚀，故填：吸附铁粉
和氯化钠，加速铁粉生锈。
13．（2024·广东云浮·二模）“暖宝宝”是我们日常生活中常用的生活用品。某同学打开一个使用过的
“暖宝宝”内包装，发现黑色固体中掺杂有红棕色物质，于是该同学把这包固体带到实验室，和兴趣小组
的同学在老师的指导下对这包固体的成分展开了探究。
【查阅资料】①铁与空气中的氧气、水蒸气等发生缓慢氧化而生锈。
②室温下部分盐的溶解性如表1所示。
表1 部分盐的溶解性表(室温)
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阴离子
阳离子
溶 溶 溶 溶
溶 不 微 不
③“暖宝宝”中只有氯化钠含有氯元素。
【初步判断】
(1)通过阅读图1标签，大家一致认为使用“暖宝宝”的过程中，铁粉与空气接触发生 (填反应
的类型)，并有 (填“吸热”或“放热”)的现象；其中出现的红棕色物质是 (填物质
名称)。
【提出问题】这包使用过的“暖宝宝”中是否还有铁粉、活性炭、氯化钠？
【进行实验】
(2)兴趣小组同学设计如下实验方案并进行实验。
实验步骤 实验现象 实验结论
实验 固体中有铁
取少量固体于试管中，加入足量的稀硫酸
一 粉
实验 取少量固体放在燃烧匙中，用酒精灯加热，上方罩一个内壁沾有 澄清石灰水变 固体中有活
二 饱和的澄清石灰水的烧杯(如图2) 浑浊。 性炭
实验 取少量固体于烧杯中，加入足量的水溶解，过滤，滤液中滴加少 产生白色沉 固体中有氯
三 量 溶液。 淀。 化钠
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【反思评价】
(3)经过反思，该同学认为实验二不能得出固体中有活性炭的结论，理由是 。小组同学改进装
置后，重新实验，得出固体中有活性炭的结论。
【实验拓展】
(4)该实验小组的另一位同学认为利用实验三的反应原理还可以测出固体中氯化钠的质量分数。他称取质量
为m 的固体于烧杯中，加入足量的水，充分溶解后过滤、洗涤，然后向滤液中加入足量实验三所选的溶
1
液，待反应完全，将产生的白色沉淀经过过滤、洗涤、 ，称量其质量为m ，据此计算固体中
2
氯化钠的质量分数为 (用含m 、m 的表达式表示)。
1 2
【答案】(1) 化合反应 放热 氧化铁
(2) 有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色 硝酸银
(3)酒精燃烧也产生了二氧化碳
(4) 干燥
【详解】（1）铁粉与空气接触反应生成氧化铁，该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应；该反
应过程中有放热的现象；其中出现的红棕色物质是氧化铁；
（2）实验一：铁能与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，故实验步骤：取少量固体于试管中，加入足量
稀盐酸，现象为：有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色，则固体中有铁粉；实验三：氯化钠能与硝酸
银反应生成氯化银和硝酸钠，故取少量固体于烧杯中，加入足量水溶解，过滤，往滤液中滴加少量硝
酸银溶液，产生白色沉淀，说明固体中有氯化钠；
（3）酒精燃烧生成二氧化碳和水，也可能是酒精燃烧生成的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，酒精燃烧
放出热量，温度升高，氢氧化钙的溶解度减少，氢氧化钙结晶析出，也会导致澄清石灰水变浑浊，故
实验二不能得出固体中有活性炭的结论；
（4）称取质量为m 的固体于烧杯中，加入足量的水，充分溶解后过滤、洗涤，然后向滤液中加入足量
1
实验三所选的溶液，待反应完全，将产生的白色沉淀经过过滤、洗涤、干燥，称量其质量为m，说明
2
生成氯化银的质量为m；
2
设氯化钠的质量为
则固体中氯化钠的质量分数为 。
14．（2024·江西·模拟预测）“暖宝宝”是一种生活常用物品。同学们对“暖宝宝”的发热原理及成分充
满好奇，在老师的指引下，他们开展了“暖宝宝的秘密探索”项目实践活动。
任务一：探究“暖宝宝”的发热原理
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【查阅资料】
①“暖宝宝”袋内为黑色固体，主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠、蛭石、水等，除氯化钠外，其他成分
不含氯元素。
②蛭石是一种硅酸盐矿物，属于保温材料。
【实验探究】
(1)拆开“暖宝宝”的外包装，发现“暖宝宝”的温度逐渐升高。冷却后，拆开“暖宝宝”的内包装，发现
黑色粉末中掺杂有红棕色的固体。小组讨论得知“暖宝宝”的发热原理为：铁粉与空气中的 共同
作用发生缓慢氧化放出热量。
任务二：验证“暖宝宝”的主要成分
(2)取少量未曾使用过的“暖宝宝”内的固体分别进行以下操作
实验步骤 实验现象 实验结论
固体中含有
步骤1：取少量固体于试管中，加入足量稀硫酸。 观察到 。
铁
步骤2：取少量固体于燃烧匙中，在酒精灯上加热，上方罩一个 固体中含有
澄清石灰水变浑浊
内壁沾有澄清石灰水的烧杯(如图所示)。 活性炭
步骤3：取少量固体于烧杯中，加入足量水溶解，过滤，往滤液 产生白色沉淀，沉淀不溶 固体中含有
滴加少量 和稀硝酸。 于硝酸。 氯化钠
写出步骤3涉及的化学方程式： 。
【反思与评价】
(3)小吴认为步骤2不能得到固体中含有活性炭的结论，理由是 。
任务三：测定“暖宝宝”中活性炭的质量分数
为了准确检测固体中含有活性炭，并测定“暖宝宝”中活性炭的质量分数，同学们设计了如图所示的实验
装置。(实验前已排尽装置内的空气，B、C、D中药品均足量，碱石灰是NaOH和CaO的固体混合物)。
(4)为了测定“暖宝宝”中活性炭的质量分数，需测定反应前“暖宝宝”固体的质量及反应前后 (填
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装置编号)装置增重的质量。
(5)小周同学提出，不需要装置E也可以达到实验目的，遭到了大多数同学的反对，理由是 。
【答案】(1)水和氧气(或者HO和O)
2 2
(2) 固体部分溶解，产生无色气泡，溶液由无色变为浅绿色 硝酸银/AgNO
3
NaCl+AgNO =AgCl↓+NaNO
3 3
(3)酒精燃烧也会产生二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊(或者温度升高氢氧化钙的溶解度减小，饱和石灰
水变浑浊)
(4)C和D
(5)空气存在二氧化碳，若缺少装置E，空气中的二氧化碳也会被装置D吸收，导致实验结果不准确
【详解】（1）由题可知，则打开“暖宝宝”外包装后，铁粉与空气中的水和氧气接触发生缓慢氧化生
成了氧化铁(红棕色固体)并放出热量，所以“暖宝宝”的温度逐渐升高，故填：水和氧气(或者H2O和
O2)。
（2）步骤1：实验结论有铁存在，故加入稀硫酸后，铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和氢气，可观察到的
现象为固体部分溶解，产生无色气泡，溶液由无色变为浅绿色，故填；固体部分溶解，产生无色气
泡，溶液由无色变为浅绿色；
步骤3：实验结论是固体中含有氯化钠，实验现象为：产生白色沉淀，沉淀不溶于稀硝酸，故实验操作
为取少量固体于烧杯中，加入足量水溶解，过滤，往滤液滴加少量硝酸银(或AgNO3)和稀硝酸，故
填：硝酸银(或AgNO)；
3
步骤3涉及的化学反应为氯化钠和硝酸银的反应，氯化钠和硝酸银反应生成氯化银白色沉淀和硝酸
钠，化学方程式书写为：NaCl+AgNO =AgCl↓+NaNO 。
3 3
（3）酒精燃烧会产生水和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；酒精燃烧时产生热量，烧杯内
壁涂有澄清的石灰水，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小，也会变浑浊；故填：酒精燃烧也会产
生二氧化碳，使石灰水变浑浊(或者温度升高氢氧化钙的溶解度减小，饱和石灰水变浑浊)。
（4）为了测定“暖宝宝”中活性炭的质量分数，需要知道反应生成二氧化碳的量，故需测定反应前
“暖宝宝”固体的质量及反应前后C和D装置增重的质量，故填：检验装置A的反应产物有二氧化
碳；C和D。
（5）装置E的作用是吸收空气中的二氧化碳，防止空气中的二氧化碳被装置D吸收，影响实验结果，
故填：空气中存在二氧化碳，若缺少装置E，空气中的二氧化碳也会被装置D吸收，导致实验结果不
准确。
15．（2024·内蒙古鄂尔多斯·二模）“暖宝宝”是我们日常生活中常用的物品。兴趣小组同学打开使用过
的"暖宝宝"内包装，发现黑色固体中掺杂有红棕色物质，在老师的指导下对这包固体的成分展开探究。
【资料卡片】某品牌暖宝宝的使用说明如图。
【初步判断】
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大家一致认为打开“暖宝宝"外包装后，铁粉与空气接触发生缓慢氧化生成红棕色固体。
【提出问题】这包使用过的“暖宝宝”中是否还有铁粉、活性炭、氯化钠？
【进行实验】
(1)兴趣小组同学设计如下实验方案并进行实验：
实验步骤 实验现象 实验结论
固体中有
实验一：取少量固体于试管中，加入足量稀盐酸
铁粉
实验二：取少量固体放在燃烧匙中，用酒精灯加热，上方罩一个内壁沾有饱
和的澄清石灰水的烧杯（如下图）
澄清石灰水 固体中有
变浑浊 活性炭
实验三：取少量固体于烧杯中，加入足量水溶解，过滤，往滤液中滴加少量 产生白色沉 固体中有
溶液 淀 氯化钠
【反思评价】
(2)除了实验一的方法可验证暖宝宝中含有铁粉，小组内同学提出用更简便的物理方法也能证明，同学们的
实验操作是 。
(3)你认为实验二能不能得出固体中有活性炭的结论并说明理由： 。
【答案】(1) 有气泡产生 硝酸银/AgNO
3
(2)把磁铁靠近样品，部分固体被吸引
(3)酒精燃烧也会产生二氧化碳，使石灰水变浑浊/温度升高氢氧化钙的溶解度减小，饱和石灰水变浑浊
（合理即可）
【详解】（1）实验一：固体中有铁粉，取少量固体于试管中，加入足量稀盐酸，铁粉与稀盐酸反应生
成氢气，故可观察到有气泡产生；
实验三：固体中有氯化钠，实验现象是产生白色沉淀，氯化钠与硝酸银溶液反应生成白色沉淀氯化银
和硝酸钠，故取少量固体于烧杯中，加入足量水溶解，过滤，往滤液中滴加少量硝酸银溶液；
（2）把磁铁靠近样品，部分固体被吸引，也能证明蒸汽眼罩中含有铁粉；
（3）实验二根据澄清石灰水变浑浊，得出固体中有活性炭，由于酒精燃烧会产生二氧化碳，使澄清石
灰水变浑浊，温度升高氢氧化钙的溶解度减小，饱和石灰水也会变浑浊，则实验一不能得出固体中有
活性炭的结论。
16．（2024·广东东莞·二模）“暖宝宝”是我们日常生活中常用的物品。小孔同学打开一个使用过的“吸
宝宝”内包装，发现黑色固体中掺杂有红棕色物质，于是她把这包固体带到实验室，和兴趣小组的同学在
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老师的指导下对这包固体的成分展开了探究。
【查阅资料】
①铁与空气中的氧气、水蒸气等发生缓慢氧化而生锈；
②“暖宝宝”中只有氯化钠含有氯元素。
【初步判断】
(1)通过阅读标签（如1图），大家一致认为使用“暖宝宝”的过程中，铁扮与空气接触发生了 （埃
“物理变化”或“化学变化”），并有 （填“吸热”或“放热”）的现象；其中出现的红棕色物质
是 （填物质名称）。
【提出问题】这包使用过的“暖宝宝”中是否还有铁粉、活性炭、氯化钠？
【实验探究】
(2)兴趣小组同学设计如下实验方案并进行实验：
实验结
实验步骤 实验现象
论
实验
取少量固体于试管中，加入足量的稀硫酸 有铁粉
1
实验 取少量固体放在燃烧匙中，用酒精灯灼烧，上方罩一个内壁沾有澄清石 澄清石灰水变 有活性
2 失水的烧杯（如2图） 浑浊 炭
实验 取少量固体于烧杯中，加入足量的水溶解，过滤，往滤液中滴加少量 有氯化
产生白色沉淀
3 溶液 钠
(3)写出实验3中反应的化学方程式 。
【反思评价】
(4)小孔同学认为实验2不能得出固体中有活性炭的结论，理由是 （写一点）。
【答案】(1) 化学变化 放热 氧化铁
(2) 产生气泡 硝酸银/AgNO
3
(3)
(4)酒精燃烧生成二氧化碳，也会使石灰水变浑浊或酒精燃烧放热，温度升高，氢氧化钙溶解度随温度
升高而减小，溶液中会析出氢氧化钙，石灰水也会变浑浊
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【详解】（1）铁与空气中的氧气、水蒸气等发生缓慢氧化而生锈，有新物质铁锈生成，发生了化学变
化；
暖宝宝是来取暖的，则使用“暖宝宝”过程中，铁粉与空气接触发生缓慢氧化，并有放热的现象；
铁生锈产生了铁锈，则红棕色固体是氧化铁（或 Fe O）；
2 3
（2）实验1：根据实验结论有铁粉，取少量固体于试管中，加入足量的稀硫酸，铁和稀硫酸反应生成
硫酸亚铁和氢气，可观察到产生气泡；
实验3：根据实验结论有氯化钠，“暖宝宝”中只有氯化钠含有氯元素，则要检验氯离子，氯化钠和硝
酸银反应产生氯化银沉淀和硝酸钠，则要加入硝酸银溶液；
（3）实验3中硝酸银和氯化钠反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，化学方程式为：
；
（4）实验2使用了酒精灯，图2，酒精燃烧会产生水和二氧化碳，二氧化碳能使石灰水变浑浊；酒精
燃烧时产生热量，烧杯内壁涂有澄清的石灰水，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小，也会变浑
浊；所以实验2不能得出固体中有活性炭的结论。
17．（2024·福建泉州·模拟预测）某品牌“暖宝宝”贴说明书的部分内容如图所示；
品名：××牌“暖宝宝”贴
外袋材料：不透气塑料
内袋材料：微孔透气无纺布
袋内物质：铁粉、水、活性炭、氯化钠等
用法：打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上
(1)“暖宝宝”贴的反应原理是铁生锈，即铁与 、 ，两种物质共同作用的结果；由此推测
“暖宝宝”贴使用微孔透气无纺布的原因是 ；
Ⅰ．探究“暖宝宝”贴中活性炭和氯化钠对铁生锈的影响
【实验1】小组同学设计实验如下表：
药品
序号
铁
水 氧气 活性炭 氯化钠
粉
实验1 4g 2mL 空气中 0g 0g
实验2 a 2mL 空气中 0g 2g
实验3 4g 2mL 空气中 b 0g
实验4 4g 2mL 空气中 2g 2g
(2)请将表格补充完整： ， g；
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(3)小组同学的实验结果如下图所示：
结合曲线图分析，你得到的实验结论是 ；
Ⅱ．探究使用后的“暖宝宝”贴中是否存在剩余的铁粉
【查阅资料】铁粉在空气中可以燃烧
【实验2】小组同学打开使用过的“暖宝宝”贴内包装袋，发现红棕色固体中掺杂有黑色物质，小组同学
分别进行如下实验：
甲同学取适量固体于试管中，加入足量稀硫酸；
乙同学取少量固体于燃烧匙中，用酒精灯点燃；
丙同学取适量固体于试管中，加入适量硫酸铜溶液；
(4)实验分析与讨论
①甲同学证明存在铁粉，他观察到的现象是 ；
②乙同学观察到样品能燃烧，证明存在铁粉；
同学们指出该方案不可行，理由是 ；
③丙同学的实验也证明存在铁粉，反应的化学方程式为 ；
Ⅲ．探究使用后的“暖宝宝”贴固体中铁元素的质量分数
【实验3】取 样品加足量稀硫酸和过氧化氢溶液，充分反应后过滤，往滤液中加入适量氢氧化钠溶液，
使铁元素全部转化为 沉淀，过滤、洗涤并干燥，最终得到的 质量为 ；
(5)样品中铁元素的质量分数为 （列出用a、b表示的计算式即可）。
【答案】(1) 水 氧气（或者氧气；水） 使铁粉可以与空气中的水和氧气接触
(2) 4g 2g
(3)暖宝宝”贴中活性炭和氯化钠会加快铁的锈蚀
(4) 有气泡生成，溶液变为浅绿色 活性炭在空气中也可燃烧
(5)
【详解】（1）铁与空气中的水和氧气同时接触会锈蚀，由此推测“暖宝宝”贴使用微孔透气无纺布的
原因是让空气中的水和氧气可以进入暖宝宝内与铁粉接触，故填：水；氧气（或者氧气；水）；使铁
粉可以与空气中的水和氧气接触；
（2）采用的是控制变量法，探究“暖宝宝”贴中活性炭和氯化钠对铁生锈的影响，故四组实验中使用
铁粉的量是相同的，即a=4g，分析表格可知，实验1为其它条件不变，不加入活性炭和氯化钠，实验2
为其它条件不变，只加入氯化钠，实验4是其它条件不变，同时加入活性炭和氯化钠，则实验3为其它
条件不变，只加入活性炭，故b=2g，故填：4g；2g；
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（3）结合曲线图分析，在加入活性炭和氯化钠后，温度升高最明显，则铁锈蚀的速度越大，故填：
“暖宝宝”贴中活性炭和氯化钠会加快铁的锈蚀；
（4）①结论是存在铁粉，那么加入稀硫酸后，铁粉和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，可观察到的现
象是有气泡生成，溶液变为浅绿色，故填：有气泡生成，溶液变为浅绿色；
②“暖宝宝”贴中含有活性炭，活性炭在空气中可以燃烧，会干扰对铁粉的检测，故填：活性炭在空
气中也可燃烧；
③结论是存在铁粉，那么加入硫酸铜后，硫酸铜和铁反应生成硫酸亚铁和铜，化学反应方程式为
，故填： ；
（5）取ag样品加足量稀硫酸和过氧化氢溶液，充分反应后过滤，往滤液中加入适量氢氧化钠溶液，使
铁元素全部转化为Fe(OH)3沉淀，过滤、洗涤并干燥，最终得到的Fe(OH)3质量为bg，根据质量守恒
定理可知，Fe(OH)3中铁全部来源于样品中的铁， bg Fe(OH)3中铁的质量为
，即样品中铁元素的质量为 ，则样品中铁元素的质量分数为 ，故填：
。
18．（23-24九年级下·河北石家庄·阶段练习）北京2022年冬奥会开幕式现场，组委会为参加开幕式的观
众准备了贴心礼包。礼包里有国旗和2022冬奥会旗帜、口罩和消毒湿巾，还有用于保暖的帽子、手套、
暖宝宝、坐垫盖毯。
化学小组的同学对“暖宝宝”（标签如下图）感到好奇，进行了如下探究活动。
【产品名称】一次性发热贴
【主要成分】铁粉、活性炭、水、吸水性树脂（可反复吸水）、食盐、蛭石（保温隔热）
【产品性能】平均温度53℃，持续时间≥10h
【提出问题】暖宝宝能快速发热的原理是什么？
【实验探究】
(1)探究一：暖宝宝发热的原理
按如下图装置进行实验，从采集的数据可知：氧气浓度减小。实验结束并恢复室温后，观察到烧杯中液面
（填“升高”“降低”或“不变”），暖宝宝由黑色变为红褐色。结合暖宝宝的成分，小组讨论得出发热
原理：4Fe+ + =4Fe(OH) 该反应放热。
3
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(2)探究二：暖宝宝快速发热的原理
分别将上图中暖宝宝样品换成下表中四种方案中的药品进行对比实验，请补全实验方案
实验方案 药品
方案一 4g铁粉、2ml水
方案二 4g铁粉、2ml水、2g氯化钠
方案三 4g铁粉、2ml水、2g活性炭
方案四 4g铁粉、2ml水、
使用温度传感器收集数据并生成下图的图像。
【实验结论】综合探究一的实验现象，分析探究二的图像，总结暖宝宝能快速发热的原理是 。
【分析讨论】经讨论，大家一致认为暖宝宝中活性炭的作用还能使铁粉与氧气充分接触，利用的是活性炭
的 性。
【交流反思】下列说法正确的是 （填序号）。
A．暖宝宝的运输和保存无需注意防潮
B．仅用稀盐酸无法检验暖宝宝是否失效
C．可以用暖宝宝代替红磷测定空气中氧气的含量
【答案】(1) 降低 6HO/3O 3O /6H O
2 2 2 2
(2) 2g氯化钠、2g活性炭 铁粉与氯化钠、活性炭共同作用 吸附 C
【详解】（1）从采集的数据可知：氧气浓度减小。说明装置内氧气被消耗，压强减小，烧杯中液体进
入装置，所以烧杯中液面降低；根据暖宝宝的成分可知，铁粉与空气中氧气和水反应，生成氢氧化
铁，化学方程式4Fe+3O +6H O=4Fe(OH) 。故填：降低；3O；6HO。
2 2 3 2 2
（2）本实验为对比实验，控制变量要唯一，所以四种方案中的药品是4g铁粉、2ml水、2g氯化钠、2g
活性炭。故填：2g氯化钠、2g活性炭。
实验结论：
对比方案一、方案二、方案三的图像无明显变化，方案四同时加入氯化钠、活性炭，图像明显发生变
化，说明发热速率明显加快与氯化钠、活性炭有关。所以总结暖宝宝能快速发热的原理是铁粉与氯化
钠、活性炭共同作用。故填：铁粉与氯化钠、活性炭共同作用。
分析讨论：由于活性炭具有吸附作用，所以暖宝宝中活性炭的作用还能使铁粉与氧气充分接触。故
填：吸附。
交流反思：
A、暖宝宝发热的原理是铁粉与空气中氧气和水共同作用的结果，所以暖宝宝的运输和保存需注意防
潮。A不正确；
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B、暖宝宝中的铁粉与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，产生气泡，暖宝宝失效铁粉转化为氧化铁氧化
铁与稀盐酸反应不产生气体。所以仅用稀盐酸可以检验暖宝宝是否失效。B不正确；
C、暖宝宝中的铁粉能吸收空气中的氧气，生成固体，所以可以用暖宝宝代替红磷测定空气中氧气的含
量。C正确。
综上所述：选择C。
19．（2021·浙江衢州·中考真题）2020年12月，贴满“暖宝宝”的嫦娥五号返回器图片（如图1）火遍全
网。给返回器贴“暖宝宝”是为了防止它携带的推进剂无水肼（N H ）凝固。
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（1）无水肼中各元素的质量分数模型如图2所示，图中甲表示的元素是 。
（2）下列关于无水肼说法正确的有 。
A．无水肼的相对分子质量是32
B．无水肼中氮元素的化合价为﹣2价
C．无水肼分子由氮元素和氢元素组成
D．无水肼由2个氮原子和4个氢原子构成
【答案】 氮（或N） AB
【详解】（1）无水肼（NH）中，氮、氢元素的质量比为：（14×2）：（1×4）＝7：1，可见图中甲
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表示的元素是氮元素；故填：氮（或N）；
（2）A．无水肼的相对分子质量是14×2+1×4＝32，说法正确；
B．在化合物中，氢元素显+1价，由化合物中各元素正负化合价的代数和为零原则可知，无水肼中氮
元素的化合价为﹣2价，说法正确；
C．分子是由原子构成的，物质是由元素组成的。无水肼分子由氮原子和氢原子构成；无水肼由氮元素
和氢元素组成，说法错误；
D．无水肼由无水肼分子构成，每个无水肼分子由2个氮原子和4个氢原子构成，说法错误。
故选：AB。
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