Question

市售的“自热米饭”带有一个发热包，遇水后可迅速升温至150℃，保温时间长达3小时，能将生米做成熟饭。某中学化学兴趣小组对发热包非常感兴趣，进行了以下探究。

[查阅资料](1)发热包主要由生石灰、铁粉、镁粉、铝粉、碳粉、氯化钠中的若干种组成。

(2)氢氧化镁和氢氧化铝均为不溶于水的白色固体，但氢氧化铝可溶于NaOH溶液。

[成分探究]取出某品牌“自热米饭”的发热包内灰黑色的固体粉末，分成两份。

(1)小吴用磁铁靠近其中一份粉末，发现有黑色物质被磁铁吸引，证明粉末中含有_____。用磁铁将该物质全部吸出后，剩余粉末为样品A。

(2)小周将另一份粉末加水溶解、过滤后，取部分滤液滴入酚酞溶液，滤液变红，证明原粉末中含生石灰；再向滤液中加入______，看到白色沉淀生成，证明原粉末中含有氯化钠。

(3)除上述物质外，还可能存在镁粉、铝粉、碳粉，对此大家提出了以下几种猜想：

猜想一：只存在上述三种物质中的一种；

猜想二：上述三种物质同时存在；

猜想三：存在铝粉和碳粉；

猜想四：存在镁粉和铝粉；

猜想五：_______。

[实验验证]小施用样品A进行实验，流程如下：

向滤液B中滴加NaOH溶液时，他观察到开始有白色沉淀生成，后来又全部消失，最后得到无色溶液E。

[实验结论]不溶物D是______，大家结合实验现象讨论后，认为猜想______正确。

[原理探究]小吴利用下图装置证明发热包放热主要来自于生石灰与水的反应。向锥形瓶A中加水后发现A中温度迅速升高，B中有气泡产生，该气体为____(填名称)。但温度很快下降，说明该反应快结束，不能长时间保温。

[猜想]大家大胆猜测发热包应该还有其他放热反应存在。

[实验验证]同学们按资料介绍，用铁粉、碳粉和食盐水在锥形瓶中模拟铁的锈蚀实验，不久后发现锥形瓶外壁微烫，并持续较长时间。该现象很好地解释了发热包的保温原理。

[拓展活动]在上述铁的锈蚀实验中未观察到有红色的铁锈产生。老师告诉同学们，铁锈蚀时首先生成一种碱。请写出该反应的化学方程式：_______。

Answer

铁 含稀硝酸的硝酸银溶液 镁粉和碳粉 碳粉 三 空气

【解析】

成分探究：（1）铁能被磁铁吸引，有黑色物质被磁铁吸引，说明含铁；

（2）结论为含有氯化钠，氯化钠能与硝酸银反应生成氯化银白色沉淀，故向滤液中加入含稀硝酸的硝酸银溶液，看到白色沉淀生成，证明原粉末中含有氯化钠；

（3）除上述物质外，还可能存在镁粉、铝粉、碳粉，故可能只存在上述三种物质中的一种；

可能上述三种物质同时存在；还可能存在其中的两种，结合其它猜想，故猜想五为：镁粉和碳粉；

实验结论：样品A加足量的稀盐酸，得到滤液B、气体C、不溶物D，铝能与稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，镁能与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，碳与稀盐酸不反应，故D是碳粉；向滤液B中加入足量氢氧化钠，得到无色溶液E，氢氧化镁能与氢氧化钠反应生成氢氧化镁白色沉淀，氯化铝能与氢氧化钠反应生成氢氧化铝和氯化钠，氢氧化铝溶于氢氧化钠，故样品中存在铝、碳，不含镁，故不溶物D是碳粉，大家结合实验现象讨论后，认为猜想三正确；

原理探究：向锥形瓶A中加水，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，该反应放出大量的热，A中温度迅速升高，装置内气体受热膨胀，压强增大，在压强差的作用下，A中的空气逸出，B中有气泡产生，故该气体为空气；

拓展活动：铁锈蚀时首先生成一种碱，氢氧化铁是红褐色的，与铁锈颜色相近，没有观察到红色的铁锈产生，说明该碱是氢氧化亚铁，故铁与氧气、水反应首先生成氢氧化亚铁，该反应的化学方程式为：。