Question

這個寒假小王使用了“暖寶寶”取暖貼，并和同學(xué)們對暖寶寶的成分及原理進(jìn)行了探究．
【提出問題】“暖寶寶”為什么能發(fā)熱？
【做出猜想】“暖寶寶”發(fā)出的熱量主要來自鐵粉氧化（即生銹）的過程．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】

	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	解釋或結(jié)論
步驟1	取A、B兩袋“暖寶寶”，A袋按使用說明打開外袋取出內(nèi)袋；B袋不打開外袋．將兩袋樣品放置在同樣的環(huán)境中．	A袋的“暖寶寶”溫度很快上升；B袋溫度沒有明顯變化．	“暖寶寶”發(fā)熱是由于袋內(nèi)物質(zhì)與 氧氣 接觸．
步驟2	24小時后，分別剪開A、B兩袋，各取少量袋內(nèi)物質(zhì)于甲、乙兩支試管中，分別加入足量稀鹽酸，充分反應(yīng)后靜置片刻	甲中溶液變黃色； 乙中觀察到的現(xiàn)象是 部分溶解，產(chǎn)生無色氣泡，（溶液為淺綠色） ．	24小時后，A袋內(nèi)物質(zhì)中一定含有 氧化鐵 ．
【得出結(jié)論】“暖寶寶”發(fā)出的熱量主要來自鐵粉發(fā)生氧化（生銹）的過程．

【定量探究】“暖寶寶”中鐵粉與活性炭質(zhì)量之比是多少呢？操作過程如圖1：
（1）將A中的固體溶于水，過濾，將濾渣洗滌、干燥．該步驟的目的是

除去氯化鈉和水

；
（2）計(jì)算10.0g濾渣中活性炭的質(zhì)量（列出計(jì)算過程）．
結(jié)論：該“暖寶寶”中的Fe粉和活性炭質(zhì)量之比為

7：3

．
【后續(xù)探究】“暖寶寶”中的氯化鈉起什么作用呢？為此同學(xué)們做了如下實(shí)驗(yàn)：
按圖2所示裝配成A、B、C、D四套裝置，每隔一段時間測量導(dǎo)管中水面上升的高度，結(jié)果如下表（表中所列數(shù)據(jù)為導(dǎo)管中水面上升的高度/cm）所示．

時間/小時升時上時高升時度高升時裝置高升時	0	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
A瓶（盛干燥鐵絲）	0	0	0	0	0	0	0
B瓶（盛沾了食鹽水的鐵絲）	0	0.4	1.2	3.4	5.6	7.6	9.8
C瓶（盛沾了清水的鐵絲）	0	0	0	0.3	0.8	2.0	3.5
D瓶（盛完全浸沒在食鹽水中的鐵絲）	0	0	0	0	0	0	0

（1）上述實(shí)驗(yàn)中，鐵生銹的速率由大到小的排列順序?yàn)椋ㄌ钭帜福��?!--BA-->

B＞C＞A=D

（2）你認(rèn)為“暖寶寶”中的氯化鈉起的作用是：

促進(jìn)了鐵生銹

．

Answer 1

分析：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
鐵在與氧氣和水充分接觸時容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過程中放出熱量，從而使得“暖寶寶”為人體提供熱量．鐵在只有水沒有氧氣存在的情況下不容易生銹．根據(jù)反應(yīng)物和生成物及其質(zhì)量守恒定律可以正確的書寫化學(xué)方程式．保存“暖寶寶”取暖貼時不要使外袋破損，保持包裝的氣密性，以防失效．
【定量探究】（1）將A中的固體溶于水，過濾，將濾渣洗滌、干燥．該步驟的目的是：除去“脫氧劑”中NaCl和水；
（2）根據(jù)碳元素守恒來計(jì)算；鐵、氧化鐵和硫酸發(fā)應(yīng)生成硫酸亞鐵以及硫酸鐵，加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾后得固體，經(jīng)洗滌后轉(zhuǎn)移到坩堝中充分加熱，冷卻、稱量，得到固體為氫氧化鐵，得氧化鐵，據(jù)此來計(jì)算；
【后續(xù)探究】鐵生銹需要氧氣和水，所以當(dāng)鐵生銹會消耗小燒瓶內(nèi)的氧氣，從而使小燒瓶的壓強(qiáng)降低，水面上升．認(rèn)真分析所給表中的數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)得出所需要的結(jié)論．

解答：解：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
①暖寶寶發(fā)熱是由于袋內(nèi)物質(zhì)與氧氣接觸的結(jié)果．故填：氧氣．
②B袋內(nèi)的鐵沒有反應(yīng)，當(dāng)加入稀鹽酸時鐵能和稀鹽酸反應(yīng)生成氫氣和氯化亞鐵，氯化亞鐵溶液是淺綠色的．故填：部分溶解，產(chǎn)生無色氣泡，（溶液為淺綠色）．
③A袋內(nèi)的鐵與氧氣和水充分接觸，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成了氧化鐵．故填：氧化鐵．
【定量探究】（1）脫氧劑”成份為Fe粉、活性炭及少量NaCl、水，將步驟（1）中的固體溶于水，過濾，將濾渣洗滌、干燥．該步驟的目的是除去NaCl；故答案為：除去NaCl和水； 
（2）取濾渣，將其分為兩等份，每一份質(zhì)量為10.0g．將其中一份在氧氣流中充分灼燒，生成的氣體全部通入足量得澄清石灰水，得到干燥、純凈的沉淀20.0 g，依據(jù)脫氧劑成份為Fe粉、活性炭及少量NaCl、水，分析可知，生成二氧化碳的只有活性炭，依據(jù)碳元素守恒，C～CO₂～CaCO₃，得到碳物質(zhì)的量為0.2mol；所以10.0 g濾渣中“活性炭的質(zhì)量”為0.2mol×12g/mol=2.4g；
      根據(jù)實(shí)驗(yàn)，將另一份濾渣放入燒杯中，加入一定體積稀H₂SO₄，微熱至反應(yīng)完全．再加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾后會得固體氫氧化鐵，經(jīng)洗滌后轉(zhuǎn)移到坩堝中充分加熱，灼燒，冷卻、稱量，得到固體氧化鐵質(zhì)量為8.0g即為0.05mol，則根據(jù)鐵元素守恒，金屬鐵的物質(zhì)的量為0.1mol；所以Fe粉和活性炭質(zhì)量之比=0.1×56：2.4=7：3，故答案為：7：3
【后續(xù)探究】由表內(nèi)的數(shù)據(jù)可以看出B中導(dǎo)管內(nèi)的水面上升最快，其次是C而A和D中液面不上升．鐵生銹是水、氧氣、鐵共同作用的結(jié)果，三者同時具備時，有鹽溶液速度最快．
故答案為：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】

	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	解釋或結(jié)論
步驟1			氧氣．
步驟2		部分溶解，產(chǎn)生無色氣泡，（溶液為淺綠色）．	氧化鐵．

【定量探究】（1）除去氯化鈉和水；（2）7：3．
【后續(xù)探究】（1）B＞C＞A=D；（2）促進(jìn)了鐵生銹

點(diǎn)評：解答本題的關(guān)鍵是要掌握化學(xué)方程式的書寫方法、鐵生銹的條件、探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法等方面的知識，還考查學(xué)生運(yùn)用化學(xué)式進(jìn)行計(jì)算的能力，解題的關(guān)鍵是正確分析數(shù)量關(guān)系，只有這樣才能對問題做出正確的判斷．