10.化学视角认识蒸汽眼罩:蒸汽眼罩逐渐走进日常生活,它借助铁生锈产生热量,使材料内部的水分稳定蒸发,利用产生的热度和湿度缓解眼部疲劳。
【实验探究】
(1)探究一:检验蒸汽眼罩内部材料中有铁粉(用化学方法)

(2)探究二:蒸汽眼罩快速发热的原因
资料:蒸汽眼罩内部材料有铁粉、活性炭、氯化钠、水等
铁生锈,是铁与共同作用的结果,但放热缓慢。哪些因素能加快反应,使蒸汽眼罩快速发热?某小组同学采用对照实验展开探究,设计实验方案如下:

下列方案之间能否形成对照?若能,请指出变量;若不能,请说明理由。
方案二与方案四:;
方案一与方案四:。
使用温度传感器收集数据并生成图像如下:

对比分析图像,你获得的结论是。
(3)探究三:测量蒸汽眼罩内部材料中铁的质量分数
温馨提示:①实验仪器和试剂自选。②实验中的数据可分别用$m_1$、$m_2$、$m_3$等来表示。
你的实验方案是。
处理数据,计算蒸汽眼罩内部材料中铁的质量分数。
【反思评价】
①除上述探究中的因素外,影响铁生锈速率的因素还有(写一点即可)。
②保存蒸汽眼罩的正确方法是。
③结合上述探究,谈谈你对铁生锈的辩证认识。

10.【实验探究】
(1)①稀硫酸(或稀盐酸) ②有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色 ③Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑(或Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑)
(2)水、氧气 方案二与方案四:能形成对照,变量是活性炭 方案一与方案四:不能形成对照,变量不唯一 活性炭和氯化钠共同作用可以使蒸汽眼罩快速发热
(3)取质量为$m_1$的蒸汽眼罩内部材料于烧杯1中,称量总质量为$m_2$,在烧杯2中加入过量的稀硫酸,称量总质量为$m_3$,将稀硫酸全部倒入烧杯1中,待反应完全后称取烧杯1内剩余物、烧杯1及烧杯2的总质量为$m_4$
【反思评价】①温度(其他答案合理也可)
②密封保存
③既有利又有弊。利:利用反应产生的能量;弊:造成金属锈蚀,资源浪费。

【分析】
本题围绕蒸汽眼罩中铁的相关性质展开探究，思路如下：
1. 检验铁粉：利用铁能与稀酸反应生成氢气和浅绿色亚铁盐的化学性质，选择稀硫酸或稀盐酸，通过观察反应现象判断是否含铁粉。
2. 探究铁生锈及发热原因：铁生锈是铁与水、氧气共同作用的结果；对照实验需控制单一变量，分析方案间的变量是否唯一，判断能否形成对照；结合温度变化图像，得出加快反应的因素。
3. 测定铁的质量分数：利用铁与稀酸反应生成氢气，通过反应前后总质量差计算氢气质量，再根据化学方程式算出铁的质量，进而求得铁的质量分数。
4. 反思评价：结合铁生锈的影响因素，分析蒸汽眼罩的保存方法，辩证认识铁生锈的利弊。
【解析】
【实验探究】
(1) 检验铁粉：取少量蒸汽眼罩内部材料，加入稀硫酸（或稀盐酸），观察到有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色，反应的化学方程式为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑（或Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑），证明有铁粉。
(2) 铁生锈的条件：铁与水、氧气共同作用；方案二与方案四：能形成对照，变量是活性炭；方案一与方案四：不能形成对照，变量不唯一；对比图像可知，活性炭和氯化钠共同作用可以使蒸汽眼罩快速发热。
(3) 测定铁的质量分数：取质量为$m_1$的蒸汽眼罩内部材料于烧杯1中，称量总质量为$m_2$，在烧杯2中加入过量的稀硫酸，称量总质量为$m_3$，将稀硫酸全部倒入烧杯1中，待反应完全后称取烧杯1内剩余物、烧杯1及烧杯2的总质量为$m_4$。
【反思评价】
① 影响铁生锈速率的因素还有温度（合理即可）；
② 蒸汽眼罩需密封保存，防止铁生锈；
③ 铁生锈既有利又有弊：利在于可利用反应产生的能量（如蒸汽眼罩）；弊在于会造成金属锈蚀，浪费金属资源。
【答案】
【实验探究】
(1) ①稀硫酸(或稀盐酸) ②有气泡产生,溶液由无色变为浅绿色 ③Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑(或Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑)
(2) 水、氧气 方案二与方案四:能形成对照,变量是活性炭 方案一与方案四:不能形成对照,变量不唯一 活性炭和氯化钠共同作用可以使蒸汽眼罩快速发热
(3) 取质量为$m_1$的蒸汽眼罩内部材料于烧杯1中,称量总质量为$m_2$,在烧杯2中加入过量的稀硫酸,称量总质量为$m_3$,将稀硫酸全部倒入烧杯1中,待反应完全后称取烧杯1内剩余物、烧杯1及烧杯2的总质量为$m_4$
【反思评价】①温度(其他答案合理也可)
②密封保存
③既有利又有弊。利:利用反应产生的能量;弊:造成金属锈蚀,资源浪费。
【知识点】
铁的化学性质、铁生锈的条件、对照实验设计
【点评】
本题以生活中常见的蒸汽眼罩为情境，综合考查铁的性质、铁生锈的条件、对照实验的设计以及化学计算，体现了化学与生活的紧密联系，要求学生具备实验分析和设计能力，难度适中。
【难度系数】
0.6