Question

自加热食品为外出旅行人们的饮食提供了便利。如图①所示为某品牌自加热食品加热包的主要成分表，②为其使用说明。化学小组的同学对其中的发热包进行了如下探究。

探究I:发热包的放热效果如何?

同学们将发热包中物质取出放置于烧杯中，向其中加入足量的水，观察到水很快就沸腾起来。请用化学方程式表示发热包遇水后放出大量热的一个原理___________________。待烧杯内恢复平静后，底部仍有大量固体存在。

探究Ⅱ：烧杯底部固体的成分是什么?

[进行猜想]在仔细查看了发热包的主要成分表后，小组同学认为烧杯底部的固体中可能有；①活性炭、②铝粉、③铁粉和④_____________中的一种或几种物质。

[实验1]取一定量烧杯内固体于锥形瓶中，滴入足量稀盐酸（如图所示），观察到大量气泡产生，反应停止后仍有少量黑色固体剩余，经讨论大家一致认为该黑色固体为活性炭，判断的依据是________________。为进一步确定固体成分，同学们对实验1中生成的气体进行了实验研究。

[实验2]利用如图所示装置进行实验，观察到______________，说明剩余固体中含有④。在a端点燃气体，未产生燃烧现象，说明剩余固体不能与稀盐酸反应产生可燃性气体，于是排除了固体中铁粉和铅粉的存在。小华认为将实验中“a端未产生燃烧现象”作为“固体中不含铁粉和铝粉”的证据不够严谨，她对如图所示装置进行了如下改进:__________。再次实验后a端产生了燃烧现象，且烧杯内壁出现水雾。为进一步确定固体中铁粉或铝粉的存在，又进行了实验3。

[实验3]（1）另取少量固体，进行实验_（填写操作和现象），判定固体中含有铁粉。

（2）另取少量固体干烧杯中，向其中加入硫酸亚铁溶液中，观察到___，说明固体中含有铝粉。

[拓展延伸]自加热食品中加热包与水混合后，铅、铁及活性炭等物质可在一定程度上缓冲反应速率，使发热包能持续稳定地供热。

Answer

碳酸钙（CaCO3） 碳单质常温下化学性质不活泼 澄清石灰水变浑浊 在澄清石灰水和浓硫酸的洗气瓶间填加盛放足量氢氧化钠溶液的洗气瓶 用磁铁吸引固体，有固体被吸引 有黑色固体析出，溶液由浅绿色变为无色

【解析】

氧化钙和水生成氢氧化钙，碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，铝和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，铝和硫酸亚铁反应生成铁和硫酸铝。

探究I

由图①可知，食品加热包的主要成分含有生石灰，表示发热包遇水后放出大量热的反应是氧化钙和水生成氢氧化钙，反应的化学方程式为。

探究Ⅱ

[进行猜想]碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠，故烧杯底部的固体中可能有；①活性炭、②铝粉、③铁粉和④碳酸钙（CaCO3）中的一种或几种物质。

[实验1] 碳单质常温下化学性质稳定，不和其它物质反应，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，铝和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，故认为该黑色固体为活性炭，判断的依据是碳单质常温下化学性质不活泼。

[实验2] 碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故观察到澄清石灰水变浑浊，说明剩余固体中含有④。一氧化碳中含有二氧化碳气体，二氧化碳不支持燃烧，一氧化碳不能点燃，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，用氢氧化钠吸收二氧化碳，故改进方法是在澄清石灰水和浓硫酸的洗气瓶间填加盛放足量氢氧化钠溶液的洗气瓶。

[实验3]（1）铁能被磁铁吸引，故另取少量固体，进行实用磁铁吸引固体，有固体被吸引，判定固体中含有铁粉。

（2）铝和硫酸亚铁反应生成铁和硫酸铝，故另取少量固体干烧杯中，向其中加入硫酸亚铁溶液中，观察到有黑色固体析出，溶液由浅绿色变为无色，说明固体中含有铝粉。