Question

“暖宝宝”能在12小时内持续不断地释放热量，是畏寒者的理想保健用品。小红剪开一片密封完好的“暖宝宝”内包装并倒出其中的发热料，大致观察呈黑色粉末状；用磁铁靠近该粉末，发现有部分物质被吸引。她和同学们一起进行了如下实验探究。

（大胆猜想）黑色粉末可能是______________________。

（实验一）(1)取少量黑色粉末于试管中，向其中加入足量稀盐酸并振荡，部分固体溶解并伴随气泡产生，溶液变为浅绿色。其化学方程式_______________________。

(2)取(1)中未溶解固体灼烧，然后将内壁涂有澄清石灰水的小烧杯罩在其上方，发现澄清石灰水变浑浊。其化学方程式为___________________。

(3)另取少量黑色粉末加水充分溶解、过滤，取所得滤液于试管中，滴加硝酸银溶液产生白色沉淀。其可能化学方程式为___________________。

（得出结论）在“暖宝宝”发热料中一定含有_______________________。

（实验二）测定发热料中铁的质量分数

（设计方案）下图是小组同学设计的两套实验装置，你认为更方便的是______________。

（实验方法）取“暖宝宝”袋内发热料wg，使之与稀硫酸充分反应，测生成气体体积。

（实验操作）①连接仪器，_________________________。

②将发热料和稀硫酸分别加入到烧瓶、分液漏斗中，记录量气管初始刻度。

③打开分液漏斗活塞，加入足量稀硫酸至不再有气泡冒出为止。

④等恢复至室温状态下，再次记录量气管液面的最后刻度。

（数据处理）若当时实验条件下，氢气密度为dg.mL^-1，体积为vmL。则该“暖宝宝”发热料中铁的质量分数表达式为_____________________。

（误差分析）实验测得气体体积____________（填“合理”、“偏小”或“偏大”）。

（发热原理）“暖宝宝”所发出的热量主要还是来自于铁粉发生氧化（生锈）的过程，其反应化学方程式为：4Fe+3O₂+6 ______=4Fe(OH)₃ ，2Fe(OH)₃Fe₂O₃+3H₂O。

Answer

Fe、C Fe+2HCl=FeCl2+H2 C+O2CO2、 CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O NaCl+AgNO3=AgCl+NaNO3 Fe、 C、NaCl B 检查装置气密性 偏小 H2O

【解析】

大胆猜想：

用磁铁靠近该粉末，发现有部分物质被吸引，说明黑色粉末中含有铁，因此黑色粉末可能是铁和碳（Fe、C）；

实验一：

（1）取少量黑色粉末于试管中，向其中加入足量稀盐酸并振荡，部分固体溶解并伴随气泡产生，溶液变为浅绿色，是因为铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，其化学方程式为：Fe+2HCl=FeCl2+H2；

（2）取（1）中未溶解固体灼烧，然后将内壁涂有澄清石灰水的小烧杯置在其上方，发现澄清石灰水变浑浊，是因为碳燃烧生成了二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，化学方程式分别为：C+O2CO2、CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O；

（3）另取少量黑色粉末加水充分溶解、过滤，取所得滤液于试管中，滴加硝酸银溶液产生白色沉淀，可能是黑色粉末中含有氯化钠，氯化钠和硝酸银反应生成了氯化银和硝酸钠，其可能化学方程式为：NaCl+AgNO3=AgCl+NaNO3；

得出结论：在“暖宝宝”发热料中一定含有Fe、 C、NaCl；

设计方案：

B装置中的橡胶管连接蒸馏瓶和分液漏斗，保证压强相等，有利于液体留下，避免液体体积对实验结果的影响，所以B装置较好；

实验操作：

制取气体前应检查装置的气密性；

数据处理：

生成氢气的质量=dg·mL-1×vmL=vdg，设：要生成vdg氢气，需要铁质量为x。

x=28vdg；

该“暖宝宝”发热料中铁的质量分数表达式；

误差
实验过程中等恢复至室温状态下，由于没有调节量气管使左右液面相平，所以实验测得气体体积偏小；

发热原理：

根据“4Fe+3O2+6 ______=4Fe(OH)3”可知反应后的铁原子、氧原子、氢原子数目分别为：4、12、12，反应前的铁原子、氧原子、氢原子数目分别为：4、6、0，根据质量守恒定律可知，反应前后原子的种类和数目不变，因此空格部分6个分子中共有12个氢原子和6个氧原子，一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的，空格部分应填H2O。