Question

【題目】“暖寶寶”能在12小時內持續不斷地釋放熱量，是畏寒者的理想保健用品。小紅剪開一片密封完好的“暖寶寶”內包裝并倒出其中的發熱料，大致觀察呈黑色粉末狀；用磁鐵靠近該粉末，發現有部分物質被吸引。她和同學們一起進行了如下實驗探究。

（大膽猜想）黑色粉末可能是______________________。

（實驗一）(1)取少量黑色粉末于試管中，向其中加入足量稀鹽酸并振蕩，部分固體溶解并伴隨氣泡產生，溶液變為淺綠色。其化學方程式_______________________。

(2)取(1)中未溶解固體灼燒，然后將內壁涂有澄清石灰水的小燒杯罩在其上方，發現澄清石灰水變渾濁。其化學方程式為___________________。

(3)另取少量黑色粉末加水充分溶解、過濾，取所得濾液于試管中，滴加硝酸銀溶液產生白色沉淀。其可能化學方程式為___________________。

（得出結論）在“暖寶寶”發熱料中一定含有_______________________。

（實驗二）測定發熱料中鐵的質量分數

（設計方案）下圖是小組同學設計的兩套實驗裝置，你認為更方便的是______________。

（實驗方法）取“暖寶寶”袋內發熱料wg，使之與稀硫酸充分反應，測生成氣體體積。

（實驗操作）①連接儀器，_________________________。

②將發熱料和稀硫酸分別加入到燒瓶、分液漏斗中，記錄量氣管初始刻度。

③打開分液漏斗活塞，加入足量稀硫酸至不再有氣泡冒出為止。

④等恢復至室溫狀態下，再次記錄量氣管液面的最后刻度。

（數據處理）若當時實驗條件下，氫氣密度為dg.mL-1，體積為vmL。則該“暖寶寶”發熱料中鐵的質量分數表達式為_____________________。

（誤差分析）實驗測得氣體體積____________（填“合理”、“偏小”或“偏大”）。

（發熱原理）“暖寶寶”所發出的熱量主要還是來自于鐵粉發生氧化（生銹）的過程，其反應化學方程式為：4Fe+3O2+6 ______=4Fe(OH)3 ，2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。

Answer 1

【答案】Fe、C Fe+2HCl=FeCl2+H2 C+O2CO2、 CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O NaCl+AgNO3=AgCl+NaNO3 Fe、 C、NaCl B 檢查裝置氣密性 偏小 H2O

【解析】

大膽猜想：

用磁鐵靠近該粉末，發現有部分物質被吸引，說明黑色粉末中含有鐵，因此黑色粉末可能是鐵和碳（Fe、C）；

實驗一：

（1）取少量黑色粉末于試管中，向其中加入足量稀鹽酸并振蕩，部分固體溶解并伴隨氣泡產生，溶液變為淺綠色，是因為鐵和稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，其化學方程式為：Fe+2HCl=FeCl2+H2；

（2）取（1）中未溶解固體灼燒，然后將內壁涂有澄清石灰水的小燒杯置在其上方，發現澄清石灰水變渾濁，是因為碳燃燒生成了二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，化學方程式分別為：C+O2CO2、CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O；

（3）另取少量黑色粉末加水充分溶解、過濾，取所得濾液于試管中，滴加硝酸銀溶液產生白色沉淀，可能是黑色粉末中含有氯化鈉，氯化鈉和硝酸銀反應生成了氯化銀和硝酸鈉，其可能化學方程式為：NaCl+AgNO3=AgCl+NaNO3；

得出結論：在“暖寶寶”發熱料中一定含有Fe、 C、NaCl；

設計方案：

B裝置中的橡膠管連接蒸餾瓶和分液漏斗，保證壓強相等，有利于液體留下，避免液體體積對實驗結果的影響，所以B裝置較好；

實驗操作：

制取氣體前應檢查裝置的氣密性；

數據處理：

生成氫氣的質量=dg·mL-1×vmL=vdg，設：要生成vdg氫氣，需要鐵質量為x。

x=28vdg；

該“暖寶寶”發熱料中鐵的質量分數表達式；

誤差
實驗過程中等恢復至室溫狀態下，由于沒有調節量氣管使左右液面相平，所以實驗測得氣體體積偏小；

發熱原理：

根據“4Fe+3O2+6 ______=4Fe(OH)3”可知反應后的鐵原子、氧原子、氫原子數目分別為：4、12、12，反應前的鐵原子、氧原子、氫原子數目分別為：4、6、0，根據質量守恒定律可知，反應前后原子的種類和數目不變，因此空格部分6個分子中共有12個氫原子和6個氧原子，一個水分子是由兩個氫原子和一個氧原子構成的，空格部分應填H2O。