8. 新素养 科学思维（2026·湖北武汉期末）某工厂废铁屑的主要成分是单质铁，还含有氧化铁和水。为探究该废铁屑的组成，兴趣小组取10.00 g该废铁屑样品放入硬质玻璃管中，用图1所示装置进行实验（装置气密性良好；固定装置已略去；氮气不与铁屑中的成分反应；碱石灰可以吸收二氧化碳和水）。实验过程中硬质玻璃管内剩余固体质量随加热时间变化关系如图2所示。下列说法正确的是（
D
）
A.装置甲硬质玻璃管内发生了置换反应
B.反应前后装置乙的质量增加了0.88 g
C.该样品中单质铁的质量分数为91.20%
D.该样品中氧化铁的质量分数为16.00%
答案：8. D 解析:装置甲硬质玻璃管内发生的反应是一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳,置换反应是由一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,一氧化碳和氧化铁都是化合物,则该反应不是置换反应,故A错误;由题图2可知,水的质量为10.00 g-9.60 g=0.40 g,氧化铁和一氧化碳反应固体减少的质量为9.60 g-9.12 g=0.48 g,设生成二氧化碳的质量为x,该废铁屑样品中氧化铁的质量为y。
3CO+Fe₂O₃$\stackrel{高温}{=\!=\!=}$2Fe+3CO₂ 固体减少质量
160 112 132 160-112=48
y x 0.48 g
$\frac{132}{48}=\frac{x}{0.48\ \mathrm{g}}$ x=1.32 g
$\frac{160}{48}=\frac{y}{0.48\ \mathrm{g}}$ y=1.60 g
即生成二氧化碳的质量为1.32 g,碱石灰可以吸收二氧化碳和水,则反应前后装置乙的质量增加了1.32 g+0.40 g=1.72 g,故B错误;由B项分析可知,氧化铁的质量为1.60 g,则废铁屑样品中铁的质量为10.00 g-0.40 g-1.60 g=8.00 g,样品中单质铁的质量分数为$\frac{8.00\ \mathrm{g}}{10.00\ \mathrm{g}}×100\%=80.00\%$,故C错误;该样品中氧化铁的质量分数为$\frac{1.60\ \mathrm{g}}{10.00\ \mathrm{g}}×100\%=16.00\%$,故D正确。
解析：
【分析】
首先明确实验原理：废铁屑中的$\ce{Fe_{2}O_{3}}$与$\ce{CO}$在高温下反应生成$\ce{Fe}$和$\ce{CO_{2}}$，单质$\ce{Fe}$不与$\ce{CO}$反应，样品中的水受热蒸发。结合图2的固体质量变化：10.00g样品加热后剩余固体先降至9.60g，减少的0.40g为水的质量；再降至9.12g，减少的0.48g为$\ce{Fe_{2}O_{3}}$反应时失去的氧元素质量。通过反应的化学方程式计算各物质的质量，逐一判断选项正误。
【解析】
1. 判断A选项：装置甲中发生的反应为$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$，置换反应要求反应物为一种单质和一种化合物，该反应的反应物均为化合物，不属于置换反应，故A错误。
2. 判断B选项：
水的质量：$\ce{10.00 g - 9.60 g = 0.40 g}$；
$\ce{Fe_{2}O_{3}}$反应的固体减少质量：$\ce{9.60 g - 9.12 g = 0.48 g}$，该减少质量为$\ce{Fe_{2}O_{3}}$中氧元素的质量。
设生成$\ce{CO_{2}}$的质量为$x$，$\ce{Fe_{2}O_{3}}$的质量为$y$，根据反应式：
$\ce{3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{高温} 2Fe + 3CO_{2}}$ 固体减少质量
$\ce{160}$ $\ce{132}$ $\ce{48}$
$\ce{y}$ $\ce{x}$ $\ce{0.48 g}$
则$\frac{132}{48} = \frac{x}{0.48 g}$，解得$x = 1.32 g$；
$\frac{160}{48} = \frac{y}{0.48 g}$，解得$y = 1.60 g$。
装置乙吸收水和$\ce{CO_{2}}$，质量增加量为$\ce{0.40 g + 1.32 g = 1.72 g}$，故B错误。
3. 判断C选项：样品中单质铁的质量为$\ce{10.00 g - 0.40 g - 1.60 g = 8.00 g}$，质量分数为$\frac{8.00 g}{10.00 g}×100\% = 80.00\%$，故C错误。
4. 判断D选项：$\ce{Fe_{2}O_{3}}$质量为1.60 g，质量分数为$\frac{1.60 g}{10.00 g}×100\% = 16.00\%$，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
化学方程式计算、置换反应判断、质量分数计算
【点评】
本题结合实验数据与化学方程式计算，考查学生对反应类型、固体质量变化的分析能力，需明确各阶段固体质量变化对应的物质，逐步推导计算，避免混淆各成分的质量关系。
【难度系数】
0.5
9.（2026·福建莆田期末）根据下列实验装置图，回答有关问题。
（1）①仪器的名称：
。
（2）实验室用高锰酸钾固体制取并收集一瓶干燥的氧气，应选用的装置是
（填字母）。若用装置E收集氧气，集满后的正确操作：将导管从集气瓶中移出，
，将集气瓶移出水面，正放在桌面上。
（3）某同学设计了装置F来制取二氧化碳并验证其相关性质。
① 转动Y形管，稀盐酸流动，与物质M接触，反应开始。则物质M应为
（填物质名称）。Y形管内发生反应的化学方程式为
。
② 往软塑料瓶中加入澄清石灰水，盖上瓶塞并振荡，可观察到
的现象，用相关的化学方程式解释：
。
（4）实验室用图甲装置制取二氧化碳时，用压强传感器测得试管内某段时间压强的变化如图乙所示，a点对应的操作是
，bc段压强不变的原因是
。
10. 新素养 科学探究与实践（2026·山东聊城期末）某校化学兴趣小组的同学们对制造金属易拉罐的材料、性质、成分以及废旧易拉罐的回收利用等展开了项目化学习。
【查阅资料】① 铝制易拉罐使用的铝合金主要以铝铁合金和铝镁合金为主。② 铝能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，镁和铁不与氢氧化钠溶液反应。③ 氧化铝和稀盐酸反应生成氯化铝和水。
任务一：了解制造金属易拉罐的材料。
【咨询交流】
（1）目前市场上常见的金属易拉罐主要有铝制和铁制两种，区分这两种易拉罐的物理方法是
。
任务二：比较铝和铁的性质。
【设计实验】用图甲所示的装置进行实验。分别向盛有质量、形状均相同的铁片和铝片的锥形瓶中，同时加入足量的溶质质量分数相同的稀盐酸，用数字传感器测得瓶内气体压强变化如图乙。
【小组讨论】
（2）表示铁和稀盐酸反应的曲线是
（填“a”或“b”），曲线b在0～70 s没有明显变化的原因是
。
任务三：探究铝制易拉罐的成分。
【进行实验】（3）取打磨后的铝制易拉罐样品按如表方案进行实验。
【反思评价】
（4）制造易拉罐使用铝合金而不使用纯铝的原因是
。
（5）步骤②中发生反应的化学方程式为
。
任务四：调查废旧易拉罐的回收利用。
【实地调查】回收后的易拉罐，经过粉碎、熔炼等处理工艺制成再生铝锭，可继续作为制造易拉罐的材料和用于其他工业生产。
【成果分享】
（6）通过学习，同学们认识到提高易拉罐的回收率和利用率，不仅能减少环境污染，还可以
。
【拓展延伸】
（7）用铜矿石与锡石冶铜，可得到硬度大于铜的铜锡合金。铜锡合金的熔点和硬度随其中锡含量的变化如图所示。图中表示熔点的曲线是
。
答案：9.（1）试管 （2）A、C 在水面下用玻璃片盖住集气瓶口 （3）① 大理石(或石灰石) CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑ ② 软塑料瓶变瘪,澄清石灰水变浑浊 CO₂+Ca(OH)₂=H₂O+CaCO₃↓ （4）关闭止水夹 大理石(或石灰石)与稀盐酸完全分开,不再产生二氧化碳气体
10.（1）用磁铁吸引 （2）a 稀盐酸先和铝表面的氧化铝反应 （3）氢氧化钠 固体溶解,产生气泡,溶液由无色变成浅绿色 （4）铝合金比纯铝耐腐蚀、硬度大 （5）Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑ （6）保护金属资源 （7）a
解析：
【分析】本题分为气体制取实验和金属探究两个部分。对于气体制取类问题，需明确发生装置和收集装置的选择依据（发生装置看反应物状态和反应条件，收集装置看气体密度、溶解性及是否需要干燥），掌握排水法收集气体的操作要点，以及二氧化碳的制取和性质反应原理；对于金属探究类问题，需掌握铝和铁的物理、化学性质差异，合金的特性，金属回收的意义等。解题时需结合实验原理和物质性质，逐一分析每个小问题，回忆相关知识点作答。
【解析】
9.（1）常见实验仪器中，该仪器为试管，是常用的反应容器。
（2）高锰酸钾制取氧气为固体加热型反应，发生装置选A；要收集干燥的氧气，不能用排水法，需用向上排空气法，收集装置选C，故选用装置A、C；用排水法收集氧气集满后，需在水面下用玻璃片盖住集气瓶口，防止氧气逸出，再将集气瓶移出水面正放。
（3）①实验室制取二氧化碳用大理石或石灰石（主要成分为CaCO₃）和稀盐酸，故物质M为大理石（或石灰石），反应的化学方程式为CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；②二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水，瓶内压强减小，可观察到软塑料瓶变瘪、澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O。
（4）装置制取二氧化碳时，a点压强不再增大，对应操作是关闭止水夹；此时试管内压强增大，将稀盐酸压回长颈漏斗，大理石与稀盐酸分离，反应停止，故bc段压强不变的原因是大理石（或石灰石）与稀盐酸完全分开，不再产生二氧化碳气体。
10.（1）铁能被磁铁吸引，铝不能，故区分铝制和铁制易拉罐的物理方法是用磁铁吸引。
（2）铁与稀盐酸反应速率比铝慢，故表示铁和稀盐酸反应的曲线是a；铝表面有致密的氧化铝薄膜，会先与稀盐酸反应，因此曲线b在0～70s没有明显气泡产生。
（3）铁与稀盐酸反应的现象为固体溶解，产生气泡，溶液由无色变为浅绿色，反应的化学方程式为Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑。
（4）合金的硬度比纯金属大，且铝合金更耐腐蚀，故制造易拉罐使用铝合金而不使用纯铝。
（5）回收废旧易拉罐可保护金属资源，减少环境污染。
（7）合金的熔点低于其成分金属，且锡含量越高，铜锡合金熔点越低，故表示熔点的曲线是a。
【答案】
9.（1）试管 （2）A、C；在水面下用玻璃片盖住集气瓶口 （3）①大理石(或石灰石)；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑ ②软塑料瓶变瘪，澄清石灰水变浑浊；CO₂+Ca(OH)₂=H₂O+CaCO₃↓ （4）关闭止水夹；大理石(或石灰石)与稀盐酸完全分开，不再产生二氧化碳气体
10.（1）用磁铁吸引 （2）a；稀盐酸先和铝表面的氧化铝反应 （3）固体溶解，产生气泡，溶液由无色变成浅绿色；Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑ （4）铝合金比纯铝耐腐蚀、硬度大 （5）保护金属资源 （7）a
【知识点】
气体制取与性质、金属的化学性质、合金的特性
【点评】
本题为化学综合实验题，涵盖气体制取、金属探究等核心知识点，注重考查学生的实验操作能力和物质性质的应用能力，题目难度适中，是期末常见的综合题型，需学生扎实掌握基础实验和金属相关知识。
【难度系数】
0.6
