Question

【題目】市售的“自熱米飯”帶有一個發熱包,遇水后可迅速升溫至150℃,保溫時間達3小時,能將生米做成熟飯。某中學化學興趣小組對發熱包非常感興趣,進行了以下探究。

（查閱資料）

（1）發熱包主要由生石灰、鐵粉、鎂粉、鋁粉、炭粉、氯化鈉中的若干種組成;

（2）氫氧化鎂和氫氧化鋁均為不溶于水的白色固體,但后者可溶于NaOH溶液生成偏鋁酸鈉（NaAlO2）。請寫出該反應的化學方程式_________________ 。

（成分探究）取出某品牌的發熱包內灰黑色的固體粉末,分成兩份。

（1）第一組同學用磁鐵靠近其中一份粉末,發現有黑色物質被磁鐵吸引,證明粉末中含有__________（填名稱）。用磁鐵將該物質全部吸出后,剩余粉末為樣品A ;

（2）第二組同學將另一份粉末加水溶解、過濾后,取部分濾液滴入酚酞試液,濾液變紅色,證明原粉末中含____________ （填化學式）;再向濾液中加入含有稀硝酸的硝酸銀溶液 ,看到___________,證明原粉末中含有氯化鈉;

（3）除上述物質外,還可能存在鎂粉、鋁粉、炭粉,對此大家提出了以下幾種猜想:

猜想一:只存在上述三種中的一種;

猜想二:上述三種同時存在;

猜想三:存在鋁粉和炭粉;

猜想四:存在___________（填名稱）;

猜想五:鎂粉和炭粉。

（實驗驗證）小施用樣品A進行實驗,流程如下。向濾液B滴加氫氧化鈉溶液時,他觀察到開始時有白色沉淀生成,后來又全部消失,最后得到的是無色溶液E。

（實驗結論）

（1）不溶物D是____________（填名稱）;

（2）大家結合實驗現象討論后,認為猜想_____________ 正確,理由是________________。

（原理探究）

第三組同學利用如圖裝置證明發熱包放熱主要來自于生石灰與水的反應。加水后發現A中溫度迅速升高,B中有氣泡產生,該氣體為__________ （填名稱）。但溫度很快下降,說明該反應很快結束,不能長時間保溫。

（猜想）大家大膽猜測應該還有其他放熱反應存在。

（實驗驗證）

同學們按資料介紹,用鐵粉、炭粉和食鹽水在錐形瓶中模擬鐵的銹蝕實驗,不久后發現錐形瓶外壁微燙,并持續較長時間。該現象很好地解釋了發熱包的保溫機理。

（拓展活動）

在上述鐵的銹蝕實驗中未觀察到有紅色的鐵銹產生。老師告訴同學們,鐵銹蝕的過程是首先生成一種堿,這種堿在空氣中極易被氧化又變成另外一種堿,請寫出生成另外一種堿的反應化學方程式_______________________ 。

Answer 1

【答案】Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O 鐵粉 CaO 有白色沉淀生成 鎂粉與鋁粉 炭粉 三 濾液B中加入足量NaOH溶液，最終得到無色溶液，說明B中不含Mg3+，即樣品中不含鎂粉；有氣體C產生，最后得無色溶液，說明金屬是鋁粉；有不溶物D說明含炭粉 空氣 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

【解析】

1、查閱資料

（2）氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水，故反應的化學方程式寫為：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O。

2、成分探究

（1）鐵粉能夠被磁鐵吸引，所以該粉末中能被磁鐵吸引的黑色粉末是鐵粉，故填鐵粉；

（2）取部分濾液滴入酚酞試液，濾液變紅色，證明濾液中含有堿性物質，粉末中可能存在的物質中的氧化鈣能夠與水反應生成氫氧化鈣。氫氧化鈣溶液呈堿性，所以粉末中肯定含有氧化鈣，其化學式為CaO，故填CaO；

如果粉末中含有氯化鈉，加入酸化的硝酸銀溶液后，硝酸銀與氯化鈉反應生成硝酸鈉與氯化銀的白色沉淀，故填有白色沉淀生成。

（3）粉末中含有鎂粉、鋁粉、炭粉中的兩種物質的情況有：鎂粉與鋁粉、鎂粉與碳粉、鋁粉與碳粉，故填鎂粉與鋁粉。

3、實驗結論

（1）由反應關系圖可知，不溶物D既不能與鹽酸反應，也不溶于水，則D應為樣品中的碳粉，故填碳粉。

（2）鎂與鹽酸反應生成氯化鎂和氫氣，氯化鎂與氫氧化鈉反應能夠生成氯化鈉和氫氧化鎂的白色沉淀，濾液B中加入足量NaOH溶液，最終得到無色溶液，說明B中不含Mg2+，即樣品中不含鎂粉；有氣體C產生，最后得無色溶液，說明金屬是鋁粉，有不溶物D說明含炭粉，即猜想三正確

4、原理探究

氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣的同時釋放熱量，裝置A中的空氣受熱膨脹，膨脹的氣體通過導管進入裝置A中的水中在導管口處形成氣泡，所以裝置B中產生的氣泡中的氣體是空氣，故填空氣。

5、拓展活動

鐵元素形成的堿有氫氧化鐵和氫氧化亞鐵，其中氫氧化亞鐵和氧氣、水反應生成氫氧化鐵，故反應的化學方程式寫為：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。