跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作（同步讲义） 化学新教材沪教版九年级下册

本讲义聚焦溶解过程中的吸热与放热现象这一核心知识点，系统梳理醋酸钠过饱和溶液结晶放热、氯化钙溶解放热等发热原理，衔接溶解度与温度关系的前期知识，通过发热袋模拟制作实践活动，搭建从理论到生活应用的学习支架。 该资料以跨学科实践为亮点，设计“原理探究-模拟制作-误差分析”活动链，如通过对比过饱和与饱和醋酸钠溶液差异、分析金属片触发结晶作用，培养科学探究与实践能力。结合氯化钙溶解放热实例与硝酸铵溶解吸热对比，深化物质溶解热效应的化学观念，课中辅助教师引导学生动手与思辨，课后通过即学即练和考点解析助力学生查漏补缺。

第7章 探索溶解现象 跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作 教学目标 1.理解溶解过程中的吸热与放热现象。 2.认识常见发热反应及其在生活中的应用（如发热袋、暖宝宝）。 3.通过跨学科实践活动，体验发热袋模拟制作过程，培养实验设计与探究能力。 重点和难点 重点：理解溶解过程中的吸热与放热现象。 难点：发热袋模拟制作过程。 ◆活动一 研究发热袋的发热原理及使用方法 1.发热袋的组成、发热原理以及使用方法 项目 内容 发热袋的组成 醋酸钠、水、金属片  发热袋的发热原理 当金属片被掰动时，会产生轻微的振动，这些振动能够促使溶液中的醋酸钠结晶，从而消耗过饱和的溶质，使溶液达到稳定的饱和状态。这个过程中，结晶过程会释放热量，使暖手宝发热。  发热袋的使用方法 使用掰掰热时，只需轻轻掰动金属片，溶液就会迅速结晶并释放热量，提供温暖。 2.问题讨论 1.常温下发热袋内的醋酸钠溶液和醋酸钠饱和溶液有何区别？ （1）溶质浓度：醋酸钠溶液（过饱和）：溶质浓度超过了该温度下醋酸钠在水中的最大溶解度，处于一种 醋酸钠饱和溶液：溶质浓度等于该温度下醋酸钠在水中的最大溶解度，处于平衡状态，不会再溶解更多的 稳定性：醋酸钠溶液（过饱和）：由于浓度过高，非常不稳定，微小的扰动（如震动、加入晶种）都会触 2.发热袋中放置的金属铁片起什么作用？ 一旦醋酸钠开始结晶，这个过程是放热的，即会释放出热量。金属铁片通过触发结晶，间接导致了放热反 3.发热时醋酸钠溶液发生了什么变化？ （1）结晶过程：当金属铁片被扭曲或摇动时，过饱和醋酸钠溶液开始结晶，溶液中的醋酸钠分子逐渐排列 （2）溶液变浑浊：随着结晶的进行，溶液逐渐变浑浊，可以看到晶体在溶液中形成和生长。 4.请从溶解度的角度讨论发热袋是怎么重复使用的？ 温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90 100 溶解度/g 36.2 40.8 46.4 54.6 65.6 139 153 161 170 当发热袋使用完毕后，其中的醋酸钠已经结晶成固体。为了重复使用，需要将发热袋放入沸水中加热。高温下，醋酸钠的溶解度增加，结晶的醋酸钠重新 溶解回溶液中，形成过饱和溶液。 ◆活动二 简易发热袋的模拟制作 1. 实验目的：模拟生活中暖宝宝的制作过程，探究不同物质的发热效果。 2. 原理简介：发热袋常利用物质的 溶解放热 或 化学反应放热。本活动选用 无水氯化钙 + 水，安全性高、放热明显。 3. 实验材料：无水氯化钙（颗粒状）、水（40–60 mL）、密封自封袋两个（大小相套）、温度计、毛巾或布包裹（防止烫手）。 4. 实验步骤 （1）在小自封袋中加入适量水并封口。 （2）在大自封袋中加入约20–30 g 无水氯化钙。 （3）将装水的小袋放入大袋中。 （4）使用前用力捏破内袋，使水与无水氯化钙接触。 （5）用温度计测量溶液温度变化，并记录。 5. 注意事项 （1）避免氯化钙吸潮结块影响实验效果。 （2）加水后要轻微摇动使其充分溶解。 （3）温度上升后袋体变软，要注意防止烫伤。 （4）使用后不得倒入下水道，需收集处理。 即学即练 1．可以利用铁粉、活性炭、水和食盐混合，用塑料等包装后成自制暖宝宝。下列说法错误的是 A．塑料、活性炭都属于有机合成材料 B．材料中含有的金属元素都是活泼金属元素 C．包装材料既要有密封性也要有透气性 D．活性炭、食盐作用主要是加快铁粉的锈蚀 2.一种“贴身暖宝宝”贴的标签如图所示，下列说法错误的是 品名：XX牌贴身暖宝宝 成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等 内袋材料：微孔透气无纺布 外袋材料：不透气塑料 用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时 A．铁粉和活性炭都属于单质 B．暖宝宝中加入稀硫酸会产生气泡 C．暖宝宝发热的原理主要是利用铁生锈放热 D．内袋使用透气材料的原因是使袋内的物质与氧气接触 一、发热袋模拟制作过程 1.把吸热/放热与物态变化混淆。 2.认为所有溶解都吸热或都放热。（实际要具体物质具体分析） 3.误以为溶液温度变化就是化学反应。（可能只是物理变化伴随热效应） 4.实验中温度计未浸没到液体中导致读数不准。 5.加料顺序错误导致飞溅，如向水中加入生石灰需缓慢加入并注意安全。 二、溶解放热的典型实例 溶质 溶剂 热效应 说明 无水氯化钙 水 放热 常用于暖宝宝、融雪剂 生石灰（CaO） 水 强烈放热 可用于简易取暖、建筑 氯化铵 水 吸热 溶解温度明显下降 实践应用1．下列趣味实验目的无法达成的是 A．用紫甘蓝自制酸碱指示剂 B．用酚酞溶液鉴别水和稀盐酸 C．用醋酸钠和水自制发热袋 D．用食品级柠檬酸、果汁、小苏打自制汽水 2．“掰掰热”发热袋中装有醋酸钠溶液和一小块金属片。掰动金属片，袋内液体迅速结晶且发热。醋酸钠在不同温度时的溶解度如表所示。下列说法不正确的是 温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90 100 溶解度/g 36.2 40.8 46.4 54.6 65.6 139 153 161 170 A．醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大 B．30℃时，将30g醋酸钠加入50g水中，所得溶液质量为80g C．60℃的醋酸钠饱和溶液降温至30℃，溶剂质量不变 D．将发热袋放入热水中，可再次循环使用 考点一 发热袋的发热原理 【例1】市面上有一款发热袋称为“掰掰热暖手宝”（如图所示），包装袋中盛有一定浓度的醋酸钠溶液和一块小铁片。使用时，只要掰动小铁片，袋中的溶液会出现固体。已知：20℃时醋酸钠溶解度为46.4g。下列说法错误的是 A．使用“掰掰热暖手宝”时，袋中溶液结晶放热 B．配制醋酸钠溶液时，用玻璃棒搅拌可增大醋酸钠的溶解度 C．20℃时，饱和醋酸钠溶液的溶质质量分数是 D．暖手宝放水中煮，可重复使用，说明醋酸钠的溶解度随温度升高而增大 解题要点 本知识点主要考察发热袋的发热原理，解题时需注意掌握不同物质相溶时的吸热和放热情况，根据物质的特性解答题目。 【变式1-1】市场上有一种名为“摇摇冰”的罐装饮料，在饮料罐的夹层中分别装有一种物质和水，饮用前摇动，使之混合，罐内饮料就会变成冷饮，适合放入袋中的化学物质是（    ） A．氢氧化钠和水 B．氯化钠和水 C．蔗糖和水 D．硝酸铵和水 考点二 简易发热袋的模拟制作 【例2】市面上有一款发热袋，袋中装有醋酸钠溶液和一小块金属片。掰动金属片，袋内液体迅速结晶且发热。醋酸钠在不同温度时的溶解度如下表所示。下列说法不正确的是 温度/ 0 10 20 30 40 60 80 90 100 溶解度/g 36.2 40.8 46.4 54.6 65.6 139 153 161 170 A．醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大 B．时，将醋酸钠加入水中，所得溶液质量为 C．的醋酸钠饱和溶液降温至，溶剂质量不变 D．将发热袋放入热水中，可再次循环使用 解题要点 本知识点主要考察简易发热袋的模拟制作，解题时仔细审题，找出题目中的关键词和关键信息，如发热袋的原理、材料、制作步骤、性能指标等，这些信息将是解答问题的依据。 【变式2-1】某化学兴趣小组同学对某自热食品专用发热包(部分标签如下)进行了如下探究。 [品名]食品专用发热包 [主要成分]氧化钙、铝粉、碳酸钠 [净含量]50g [使用方法]撕开塑料袋后加常温水 [注意事项]使用时要远离明火，严禁在密闭场所使用 I.初步探究 将一包撕开塑料袋后的发热包平放在烧杯底部，加入200mL常温水，插入温度计。观察到温度计示数逐渐升至92℃，冒出大量白雾，液体底部产生大量气泡。 (1)该发热包的主要成分中含有的三种物质都是生活中常见的物质，其中碳酸钠俗称纯碱或者苏打，氧化钙的俗称为 。 (2)甲同学认为热量来自氧化钙转化为氢氧化钙的过程，该反应所属的基本反应类型为 反应。 Ⅱ.深入探究 为什么要求“远离明火，严禁在密闭场所中使用”? [猜想假设]生成的气体是可燃性气体。 [查阅资料]2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，反应放热。 [设计并进行实验]根据资料，兴趣小组同学设计并进行了如图1实验。 (3)乙同学发现发热包主要成分中并无NaOH，用化学方程式表示产生NaOH的原因： 。 (4)丙同学按图1中①所示进行实验，发现气体无法被点燃。思考后改进实验装置如图1中②所示，并进行实验，观察到气体被点燃，烧杯内壁有水雾。②中浓硫酸的作用是 。 [结论]发热过程中产生可燃性气体。 Ⅲ.自制发热包 兴趣小组同学将碳酸钠粉末、氧化钙粉末(稍过量)、铝粉混合均匀配成50g自制发热包，倒入无纺布袋中后封口。小组同学往自制发热包中加入200mL常温水，并用温度传感器和pH传感器进行测量，结果如图2，110s时观察到有大量气泡产生。 (5)根据检测结果，该自制发热包 (选填“能”或“不能”)达到专用发热包的效果。 (6)110～1856s内，pH先降低后升高的原因是 。 基础达标 1．市场上有一种名为“摇摇冰”的罐装饮料，在饮料罐的夹层中分别装有一种物质和水，饮用前摇动，使之混合，罐内饮料就会变成冷饮，适合放入袋中的化学物质是（    ） A．氢氧化钠和水 B．氯化钠和水 C．蔗糖和水 D．硝酸铵和水 2.下列实践活动的设计方案不合理的是 选项 实践活动 设计方案 A 给农作物施加钾肥 施用草木灰(主要成分为碳酸钾) B 鉴别棉纤维和涤纶 抽丝灼烧闻气味 C 制作发热包 将熟石灰等倒入无纺布袋并封口 D 除去自来水中的色素和异味 向自来水中加入活性炭 A．A B．B C．C D．D 3.某实验爱好者设计了如图所示装置，该同学将液体水滴加到固体中发现小气球变瘪了，则固体是 A．氯化钠 B．硝酸铵 C．蔗糖 D．氢氧化钠 4．我们的生活离不开化学，学好化学能帮助我们解决很多生活中的问题： （1）家里用的光盘、三角板等是塑料制品，丢弃时处理的方法应该是 。（填序号下同） A 焚烧        B 随意丢弃        C 回收利用        D 掩埋 （2）热敷袋主要用于治疗关节痛、胃寒等，热敷袋中发热剂主要是铁粉、水、活性炭和食盐。热敷袋发热蕴含的化学原理是 。 （3）热水瓶胆壁上水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁，可用醋酸溶解除去。已知醋酸与氢氧化镁反应的化学方程式为：2CH3COOH+Mg（OH）2＝（CH3COO）2Mg+2H2O，则醋酸与碳酸钙反应的化学方程式是 。 （4）区别蚕丝、棉线最简单的方法是 。 （5）武汉方舱医院建成用到了大量建筑材料，以下对建筑材料主要成分的分类不正确的是 。 A 碳酸钙-盐        B 钢-单质        C 生石灰-氧化物        D 聚氯乙烯-有机物 5．市面上有一款发热袋，袋中充满了醋酸钠溶液。悦悦计划自制发热袋并开展了如下探究活动。 任务一：了解发热袋中醋酸钠在不同温度的溶解度变化。（如下表） 温度/℃ 10 20 30 40 50 60 80 溶解度/g 40.8 46.4 54.6 65.6 83 139 153 (1)醋酸钠属于 （填“易溶”“可溶”或“难溶”）物质。 (2)时；向盛有水的烧杯中加入醋酸钠固体形成 （饱和或不饱和）溶液。 任务二：配制一定质量分数的醋酸钠溶液。 (3)时，悦悦将醋酸钠加入水中。此时其质量分数为 （列出计算式即可）。 6．阅读下面的科普短文。 冬季在户外活动时，可以使用取暖贴保暖，它可以防止肌肉因过冷而引起的紧张，防止手部冻伤，缓解腰痛、腿痛、肩痛和其他生理病痛。在70年代，人们基于化学知识发明了取暖贴。不用火、电、水或其他能源，撕开外袋即可发热，可保持8-18小时左右（平均温度52℃）。因为不使用火，小孩和老人都可安全使用。取暖贴的反应原理为利用原电池加快氧化反应速度，将化学能转变为热能。因为产品中的物质在使用前不能接触空气，所以袋子材质要很特别，由原料层，明胶层和无纺布袋组成。原料层包含铁粉、蛭石、活性炭、氯化钠、水等，无毒、无副作用；无纺布袋是采用微孔透气膜制作的；它还得有一个常规不透气的外袋——明胶层。在使用时，去掉外袋，让内袋（无纺布袋）暴露在空气里，空气中的氧气通过透气膜进入里面，铁粉在空气中与氧气、水发生反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁再被氧化成氢氧化铁，氢氧化铁分解为氧化铁，该过程放出热量。放热的时间和温度就是通过透气膜的透氧速率进行控制的。如果透氧太快，热量一下子就放掉了，而且还有可能烫伤皮肤。如果透氧太慢，就没有什么温度了。为了使温度能够持续更长，产品使用了矿物材料蛭石来保温。下图是两种取暖贴的发热时间和温度的变化情况。    使用取暖贴还需要注意不能直接接触皮肤，以免温度过高烫伤皮肤。同时在晚上睡觉的时候也不能使用，避免在同一位置长时间使用，并注意皮肤状况，如有异常立即取下。 依据文章内容回答下列问题。 （1）任意写出取暖贴原料层中两种成分的化学式 。 （2）原料层中蛭石的作用是 。 （3）“取暖贴”放出的热量是 变化产生的（填“物理”或“化学”）。 （4）下列关于取暖贴的说法正确的是 。 A总反应为：2Fe+3H2O═2Fe(OH)3 B使用取暖贴不能直接接触皮肤 C根据图像判断可知，A取暖贴的保温效果好于B D取暖贴在使用前必须密封保存 （5）请对取暖贴剩余物的处理提出一条合理化建议 。 7．随着天气越来越冷，不少爱美女士喜欢贴暖宝宝，这样就不用穿太多臃肿的衣服也可以暖暖哒。爱思考的同学提出：暖宝宝为什么会发热，发热原理又是什么呢？ [资料] 暖宝宝中的原料是铁粉、活性炭、蛭石和水等，原理是利用活性炭的强吸附性，在活性炭的疏松结构中储有水蒸气，水蒸气液化成水滴，流出与空气和铁粉接触，在氯化钠的催化作用下较为迅速的发生化学反应生成氢氧化铁，放出热量。 铁在自然条件下的氧化反应速度是缓慢的，若能增加反应物之间的接触面积能加快这种反应,如将铁研磨成铁粉，使用水，食盐和活性炭形成原电池来促进反应，就可以得到发热袋所需的温度，成为发热袋的热源。请完成以下问题： (1)暖宝宝的发热过程是将 能转化成 能。 (2)请试写出铁生成氢氧化铁放出热量的化学反应方程式 ； (3)为了加快反应的速度将铁研磨成铁粉的目的是 ； (4)生活链接：用过的暖宝宝不要丢掉哦！可以将暖宝宝拆开用透气的棉布包好放在冰箱吸异味或直接将里面的活性炭倒入养花的盆中。这是利用了活性炭的 性。 8．化学与生活、生产息息相关，请用所学化学知识回答。 （1）H、C、N、O是初中常见的几种元素，请选用其中的元素写出符合下列要求的物质的化学式： ①最清洁的燃料 ；②可供给呼吸的气体 ； ③导致酸雨的物质 ；④最常见的溶剂 ； （2）下图是有关“暖宝宝”取暖贴的标签，请依据此标签回答：（温馨提示：“暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉发生氧化即生锈的过程）    ①袋内物质包括铁粉、水、活性炭、食盐等，构成氯化钠的阳离子符号为 ，保持水化学性质的最小粒子是 （填具体粒子名称）。 ②活性炭也常用作净水材料，净水时所起的作用是 ，使用“暖宝宝”时要打开外袋取出内袋，过一会儿暖宝宝温度很快上升，“暖宝宝”发热是由于袋内物质与 接触。 9．发热袋的模拟制作 市面上有一款发热袋被称为“掰掰热暖手宝”（如图所示），包装袋中盛有过饱和醋酸钠溶液和一块小铁片。查阅资料得知，溶液中溶质的量超过它的溶解度，这种溶液称为过饱和溶液，一般是较高温度的饱和溶液冷却形成的；过饱和溶液不稳定，如果搅拌、使溶液受到震动、或往溶液里投入固体“晶种”，溶液里的过量溶质就会马上结晶析出。 (1)使用“掰掰热暖手宝”时只要掰动小铁片，袋中的溶液受到震动会结晶，这个过程会 （填“放热”或“吸热”）。 (2)“掰掰热暖手宝”可重复使用，方法：将用过的暖手宝放入开水中煮3-5分钟，其中的醋酸钠晶体全部溶解形成过饱和溶液，就可再次使用。由此推测，暖手宝的外包装袋应具备的性质是 ，醋酸钠的溶解度受温度的影响情况为 。 (3)兴趣小组认为制作简易发热袋时，配制合适的过饱和醋酸钠溶液是关键。 ①“合适的过饱和醋酸钠溶液”是指溶液结晶时 且持续的时间长，确保发热袋的功效。 ②兴趣小组经过多次探究，发现配制合适的过饱和醋酸钠溶液时醋酸钠与水的质量比不超过1:1。在10℃时，某同学带的外包装袋能盛放20mL水，要配成该温度下合适的过饱和溶液，理论上加入醋酸钠的质量m的范围为 （已知10℃时醋酸钠的溶解度为40.8g）。 10．化学兴趣小组欲探究铁粉型“暖宝宝”反应原理与铁的生锈本质是否一致。 【资料信息】①暖宝宝”的主要成分：铁粉、水、活性炭、蛭石、吸水性树脂、食盐。②蛭石是超级保温材料。③吸水性树脂能吸收自身重量几百到几千倍的水分，可反复释水、吸水。 【实验过程】按如图1连接装置，密封装置，采集数据。实验数据如图2所示。 【实验思考】 (1)分析图像：一般情况下，随着铁的锈蚀，装置内水蒸气的含量应该逐步降低，但暖宝宝发热过程中湿度却在增加，可能与“暖宝宝”原材料中的 有关。 (2)铁钉生锈需较长时间，而“暖宝宝”能快速反应的原因可能是______。(填字母) A．铁粉与其他物质的接触面积大加快了铁粉的锈蚀速率 B．蛭石的保温作用加快了铁粉的生锈速率 C．“暖宝宝”中氧气含量更高 【实验结果】铁粉型“暖宝宝”反应原理与铁的生锈本质一致。 (3)兴趣小组继续探究“暖宝宝”为什么能发热？ 【做出猜想】“暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉氧化(即生锈)的过程。 【设计实验】： 实验操作 实验现象 解释或结论 步骤1 取A、B两袋“暖宝宝”，A袋打开外袋取出内袋：而B袋不打开外袋，两袋放置在同样的环境中。 A袋的“暖宝宝”温度很快上升；B袋温度无明显变化。 “暖宝宝”发热是由于袋内物质与 接触。 步骤2 24小时后，分别剪开A、B两袋，各取少量袋内物质于两支试管中，分别加入适量稀盐酸。 A袋物质部分溶解，产生黄色溶液；B袋物质部分溶解，有气泡，产生浅绿色溶液。 用化学方程式表示产生浅绿色溶液的反应： 。 得出结论：“暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉发生氧化(生锈)的过程。 11．实验室开放日小明和同学们一起来到实验室，对“影响食盐溶解速率的因素”开展了如下探究活动： 【提出问题】影响食盐溶解速率的因素有哪些？ 【猜想与假设】猜想一：溶解速率可能与食盐的颗粒大小有关 猜想二：溶解的速率可能与水的温度有关 【设计并进行实验】实验一：请根据实验步骤和现象填写下表中的实验结论。 实验步骤 实验现象 实验结论 用两个烧杯各取20mL的水，一个烧杯中加入3g大食盐颗粒，一个烧杯中加入3g小食盐颗粒，分别用玻璃棒进行同等程度的搅拌，记录完全溶解时，需要的时间 大颗粒完全溶解45秒，小颗粒完全溶解28秒 实验二：请你根据实验结论完成下表。 实验步骤 实验现象 实验结论 水的温度越高，溶解速率越快 【实验反思】小明结合上述两组实验，提出了影响溶解速率的另外一个因素是 。 综合应用 12．探秘自热火锅 化学科学的发展极大地丰富、方便了人们的生活，自热火锅就是一种常见的方便食品。某品牌小酥肉自热火锅套餐配料如下： 食材：菜包：土豆、莲藕、水、食用盐等。 小酥肉：鸡肉、水、淀粉、植物油等。 调味品：火锅底料：番茄酱、洋葱、植物油、食用盐、蔗糖等。 发热包：生石灰、铝粒、碳酸氢钠。 (1)物质的组成与构成 ①食材配料中，能提供维生素的有 ，主要提供蛋白质的有 。 ②根据配料中含有的物质或物质的主要成分，完成下表 物质 蔗糖 生石灰 铝 碳酸氢钠 化学式 构成粒子（写符号） 物质分类 (2)加热原理 在使用自热火锅前，须阅读产品使用说明，并严格按照提示内容操作。 使用时，将常温水加入加热盒中至注水位处，撕开发热包外塑料密封袋，整包放入水中，将餐盒放于其上，对食材进行加热，15分钟后即可享用美味。 用后取下餐盒，加热盒中几乎无液体残留。 发热包的加热原理：生石灰先和水反应放出大量的热，使水迅速升温沸腾，这一步反应时间短，放热迅速；氢氧化钙粉末继续和碳酸氢钠反应生成碳酸钙、氢氧化钠等物质；最后氢氧化钠、铝、水三者反应生成偏铝酸钠和氢气，剧烈放热，放热的速率稳定，持续的时间长。 ①写出发热原理中涉及的化学方程式 。 ②从物质需求的角度，在设计加入常温水的用量时，需要考虑哪些因素？ 。为什么禁止加热水？ （写出一条即可）。 ③使用时，要小心蒸汽烫伤。我们看到的“白气”实际上是水蒸气液化成的小水滴。从微粒能量、运动、间隔等多个角度描述水的液化过程 ④使用时，要避免明火，用化学方程式表示其中的原因 。 (3)反思与拓展 ①发热包若未密封保存，使用时不能提供足够的热量，用化学方程式解释其中的原因 。 ②要使发热包中各物质得到充分利用，以获得最高温度，且最大限度减少环境污染，发热包中各物质的质量比是多少 。 ③发热包原料的来源与性质 I、工业上采用电解氧化铝的方法冶炼铝，碳酸氢钠是海水制碱过程的产物之一。依次写出工业上生产发热包原料——生石灰、铝、碳酸氢钠的化学方程式 。 II、日常生活中很少使用纯铝，通常使用铝合金。与纯铝相比，铝合金有哪些优良性能（写出两点） 。 III、铝是一种活泼金属，能和酸反应，写出铝和盐酸反应的化学方程式 ，反应的实质是 。 同学们用铝片测定某盐酸的溶质质量分数，取打磨好的铝片，放入盛有稀盐酸的烧杯中，充分反应后，铝片有剩余，烧杯中剩余物质的质量是，求该稀盐酸的溶质质量分数 。 IV、铝除了能和盐酸反应外，还能和氢氧化钠溶液反应，实验小组的同学们想探究氢氧化钠溶液的浓度对反应速率的影响。 实验室中提供的药品：铝带，的氢氧化钠溶液，的氢氧化钠溶液 请设计实验方案，填写下表（仪器自选）。 实验步骤 预期的实验现象 铝能和碱溶液反应，石墨制成的碳棒不能和碱溶液反应，从微观角度分析是因为 。 13．“暖宝宝”是一种生活常用物品。同学们对“暖宝宝”的发热原理及成分充满好奇，在老师的指引下，他们开展了“暖宝宝的秘密探索”项目实践活动。 任务一：探究“暖宝宝”的发热原理 【查阅资料】 ①“暖宝宝”袋内为黑色固体，主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠、蛭石、水等，除氯化钠外，其他成分不含氯元素。 ②蛭石是一种硅酸盐矿物，属于保温材料。 【实验探究】 (1)拆开“暖宝宝”的外包装，发现“暖宝宝”的温度逐渐升高。冷却后，拆开“暖宝宝”的内包装，发现黑色粉末中掺杂有红棕色的固体。小组讨论得知“暖宝宝”的发热原理为：铁粉与空气中的 共同作用发生缓慢氧化放出热量。 任务二：验证“暖宝宝”的主要成分 (2)取少量未曾使用过的“暖宝宝”内的固体分别进行以下操作 实验步骤 实验现象 实验结论 步骤1：取少量固体于试管中，加入足量稀硫酸。 观察到 。 固体中含有铁 步骤2：取少量固体于燃烧匙中，在酒精灯上加热，上方罩一个内壁沾有澄清石灰水的烧杯(如图8所示)。 澄清石灰水变浑浊 固体中含有活性炭 步骤3：取少量固体于烧杯中，加入足量水溶解，过滤，往滤液滴加少量 不溶于稀硝酸。 产生白色沉淀，沉淀溶液和稀硝酸。 固体中含有氯化钠 【反思与评价】 (3)小吴认为步骤2不能得到固体中含有活性炭的结论，理由是 。 任务三：测定“暖宝宝”中活性炭的质量分数 为了准确检测固体中含有活性炭，并测定“暖宝宝”中活性炭的质量分数，同学们设计了如图所示的实验装置。(实验前已排尽装置内的空气，B、C、D中药品均足量，碱石灰是NaOH和CaO的固体混合物)。 (4)装置C的作用是 。 (5)为了测定“暖宝宝”中活性炭的质量分数，需测定反应前“暖宝宝”固体的质量及反应前后 (填装置编号)装置增重的质量。 (6)小周同学提出，不需要装置E也可以达到实验目的，遭到了大多数同学的反对，理由是 。 【拓展延伸】 (7)“暖宝宝”中活性炭和氯化钠有何作用？同学们通过对比生活中铁生锈与“暖宝宝”发热的具体情况，作出大胆猜想，认为氯化钠与活性炭的作用为 。 14．“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。 15．下图是“XX牌贴身暖宝宝”使用说明书，小王等同学阅读了使用说明后，对它的成分和发热原理产生了兴趣，和同学们一起进行了实验探究。    （1）【初步探究成分及发热原理】 【提出问题】“暖宝宝”为什么能发热？ 【做出猜想】“暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉氧化（即生锈）的过程。 【设计实验】 实验操作 实验现象 解释或结论 步骤1 取A、B两袋“暖宝宝”，将A袋按使用说明打开外袋取出内袋；而B袋不打开外袋。并将两袋样品放置在同样的环境中。 A袋的“暖宝宝”温度很快上升；B袋温度 。 “暖宝宝”发热是由于袋内物质与 接触。 步骤2 24小时后，分别剪开A、B两袋，各取少量袋内物质于两支试管中，分别加入适量稀盐酸。 A袋内物质部分溶解，产生黄色溶液；B袋内物质 。 用化学方程式表示产生黄色溶液的反应 【得出结论】 “暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉发生氧化（生锈）的过程。 【继续探究】小王和同学们想继续探究“暖宝宝”发热后，剩余物质中是否还含有活性炭，他们取适量A袋内物质于烧杯内，加入过量 ，充分反应后过滤，洗涤、干燥滤渣。 为进一步验证黑色滤渣的成分，小王和小李同学分别设计了甲、乙两个如图所示的装置，点燃滤渣，用澄清石灰水验证产物，你认为 图的装置结论更可靠，理由是 。    同学们分析铁生锈是一个缓慢氧化的过程，从原料角度分析“暖宝宝”放热现象之所以很明显是因为： ①铁呈粉末状，活性炭有吸附性，促使铁能与氧气、水等反应更快；② ； （2）【测定“暖宝宝”中的含铁量】 取一片包装完好的“暖宝宝”，剪开包装，利用袋内物质立即进行实验。 【实验方法】 取样品m g，利用如图丙所示装置与药品，测反应后生成气体的体积。    【实验步骤】① 连接仪器， ； ② 将实验所用药品装入各仪器中，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。在实验过程中，若烧瓶和量气管内气体压强过大，可将水准管 （填“上提”或“下移”）； ④ 等恢复至室温，并 后，再次记录量气管刻度。 【数据处理】 若实验条件下，氢气的密度为d g/mL，测得氢气体积为v mL。则该“暖宝宝”中铁粉的质量分数的表达式为 。（用含dvm的字母表示） 【交流讨论】利用丙装置，即使操作无失误，测量结果仍会偏大，原因是 ， 小王重新设计了一个如图丁的实验装置，利用该装置实验时，在气密性良好的前提下，如果往锥形瓶中注入的稀硫酸体积为V1 mL，充分反应后，右侧针筒中气体变化的读数为V2 mL，则反应生成的氢气的体积为 mL。 （3）【测定“暖宝宝”中的氧化铁的含量】 小李取了一片外袋已有部分破损的“暖宝宝”，剪开包装，取10g袋内物质立即进行实验。 【查阅资料】① 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O ② Fe + 2 FeCl3 = 3 FeCl2 ③ 在HCl和FeCl3的混合溶液中Fe先与FeCl3反应 【实验记录】    【实验结论】①写出产生气体的化学方程式 ②经该实验测定，该片已有破损的“暖宝宝”中的氧化铁的含量为 。（写出计算过程） 16．冬天教室内温度较低，兴趣小组同学用塑料薄膜包裹少量的氧化钙，放入无纺布袋子中，然后向氧化钙中缓慢地加入一定量的水，制作了一个发热袋。 (1)发热袋发热的原理是 （用化学方程式表示）。 发热袋发热持续的时间不长，兴趣小组的同学向老师求助，在老师的帮助下完成系列探究。 (2)探究一：制作发热持续时间较长的发热袋 材料：氧化钙、水、无纺布袋子、可以密封的塑料薄膜、食盐、铁粉、活性炭、蛭石。 仪器：天平、量筒、玻璃棒、温度计等。 组别 所用材料 发热情况 实验一 氧化钙和水 发热速度很快，但温度很快就降低至室温 实验二 实验一基础上加少量的食盐和铁粉 发热速度有所提升，而且温度与实验一相比稍微高一些，持续时间也有所延长 实验三 实验二基础上加活性炭 发热速度与实验二相比没有明显变化，但是发热持续的时间变长，而且温度下降得比较慢 实验四 实验三基础上加蛭石 发热袋温度与实验三相比较低，但是发热持续时间比较长，而且热量散发得比较均匀 思考下列问题： ①浓硫酸加水也能放出热量，实验不用浓硫酸的原因是 。 ②兴趣小组同学查阅资料后发现食盐和活性炭可以加快铁的锈蚀且该过程也会放出热量，实验三“发热持续时间变长”可能发生了铁粉生锈的反应。他们取少量发热后的固体设计了如图所示的实验。 (3)探究二：发热袋发热过程中是否发生铁生锈的反应 ①实验前需要先通入一段时间一氧化碳气体后加热，除了防止玻璃管内一氧化碳与氧气混合点燃发生爆炸外，这样做的目的还有 。 ②实验中发现 ，证明该“发热后的固体”中含有氧化铁。 ③小红提出如果固体中含有碳酸钙，装置B也会有类似的现象。她取少量“发热后的固体”于试管中，向其中滴加足量稀盐酸，产生大量气泡，小红得到结论：“发热后的固体”中含有碳酸钙，兴趣小组同学提出反对意见， 。经实验证明“发热后的固体”中没有碳酸钙。 结论：发热袋发热过程中发生了铁生锈的反应。 ④从安全的角度考虑该装置设计有明显的缺陷，它是 。 (4)探究三：实验四中蛭石的作用是什么？ 查阅资料：蛭石具有独特的多孔结构、良好的保温隔热性能，能吸附发热材料，使发热材料均匀分散在蛭石颗粒的孔隙和表面；蛭石具有一定的透气性，能让水汽适当散发出去，同时蛭石还可以调节内部湿度，保证发热反应的持续稳定进行。关于蛭石在发热袋中的作用的推测合理的是_____（填字母）。 A．蛭石本身能放热 B．蛭石能吸附铁粉和氧化钙粉末到孔隙里，增大与水、氧气的接触面积 C．蛭石具有良好的保温隔热性能，延长发热袋的发热时间 17．某化学兴趣小组通过实验等活动探究某自热食品发热包(说明书如下图所示)的物质成分和发热原理，并自制发热包。 [品名]食品专用发热包 [主要成分]氧化钙、铝粉、碳酸钠 [净含量]80克 [使用方法]撕开发热包塑料袋后放入外盒加常温水，不超过注水位：食材放入内盒，盖好盖子静置15分钟 【查阅资料】 ①碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合物。 ②和溶液能反应生成和，同时放出热量。 ③、和溶解度随温度升高而升高，的溶解度随温度升高而下降。 【活动一】探究发热包中的物质成分 小组成员用如下装置(气密性良好)验证发热包中含有铝粉和碳酸钠，实验记录如下表所示。 实验操作 实验现象 实验结论 ① 打开分液漏斗活塞滴入适量稀盐酸 A中产生大量气泡，B装置中变浑浊 a_______ ② 将燃着的木条靠近右端导管口 气体能被点燃 发热包中含有铝 (1)根据实验①，分析并补充完整a处的实验结论： 。 (2)去掉装置C可能对本实验产生的影响是 。 【活动二】探究发热包的发热原理 查阅资料，一发热包中的氧化钙、碳酸钠和铝粉在加水后发生的化学反应主要是： I：__b___；II：；III：。 为探究发热包的发热原理，小组同学根据该产品发热包与最大水量的质量比约为1：3.3，设计如下表所示实验，实验过程及数据结果如下所示。 实验 固体试剂 水/mL 对照组 发热包粉末 10 ① 氧化钙 10 ② 氢氧化钙碳酸钠混合 10 ③ 铝粉氢氧化钠混合 10 (3)写出“b”处化合反应的化学反应方程式： 。 (4)分析实验①对应曲线，可知反应I (填“是”或“不是”)放热的主要反应。 (5)甲同学分析温度变化曲线后得出结论：发热包最高温度可达104℃左右，使其达到该温度的主要是化学反应III，乙同学不同意该观点，理由是实验③使用了NaOH固体，温度升高的原因可能是 。为排除该影响因素，小组讨论需要补充的实验方案： (填操作和现象)。(限选的试剂和仪器：铝粉、氢氧化钠固体、水、温度计) (6)丙同学提出直接用铝粉和氢氧化钠来制作发热包。小组成员从物质的性质和实验③对应曲线分析其可行性不高，理由是 。 【活动三】自制发热包 小组同学取铝粉、碳酸钠和氧化钙共混合均匀装入无纺布袋，制成发热包，封口后加入室温下的水，用温度和传感器测同一体系内温度和随时间变化如下图所示。 (7)结合图分析：①内，上升的可能原因是 。(写其中一种即可)②内，变小的原因是氢氧化钠被铝粉逐渐消耗；内，上升的原因是 。③反思小结：该发热包放出热量不够，不适合制作自热食品发热包；反应后剩余液碱性较强，具有腐蚀性不可随意丢弃。 拓展培优18．自热食品中的发热包浸泡在水中即可发热。同学们开展了“探秘发热包”探究活动。 【查阅资料】资料一：发热包发热温度能保持在以上分钟。 资料二：发热包中发热粉的主要成分为粉、生石灰及。 问题1：加水后发生反应的化学方程式为： (1)反应Ⅰ： （化学方程式）。 反应Ⅱ 。 反应Ⅲ 。 问题2：上述哪个反应是使发热包温度达到以上的主要原因？ 【进行实验】分别取不同样品，各加水，其温度与时间变化的曲线如下图。 【分析讨论】 (2)通过曲线b可知，反应 （填序号）不能使温度达到以上。 (3)甲同学认为，通过曲线c可知，主要是反应Ⅲ使发热包温度达到以上；乙同学认为此结论不准确，曲线c对应实验中使用了固体，温度较高的原因也可能与 有关；对此，甲同学补充说明，通过曲线d可知，反应Ⅲ是发热包温度达到以上的主要原因，请说明他得出此结论的理由 。 问题3：能否只用粉和作发热粉？ 【分析讨论】大家认为，可从经济、安全、发热效果等视角进行分析。 (4)经调查，元/千克，元/千克，元/千克。 根据的来源不同，计算可知：若直接用8千克作发热粉原料，成本为元。若用和原料制取8千克，理论上，所需的成本为元，则和的总成本为 元，成本更低。 (5)针对问题2，请你先做出判断，再分别从物质性质和曲线变化趋势两个角度说出判断理由 。 问题4：发热粉能持续发热分钟的原因是什么？ 【分析讨论】 (6)对比曲线a、c、d可知，发热粉持续发热的原因可能是：反应 （填序号）能够逐渐地产生，产生的再与粉反应，持续放出热量。 (7)曲线a对应样品比曲线d对应样品先开始发热的原因是 。 【总结提升】可通过控制反应物的成分来调控化学反应的路径，以满足生产生活的需要。 【拓展延伸】 (8)使用发热包时，撕开外包装塑料袋，检查装有发热粉的无纺布袋无破损后，放入凉水中、使用后妥善处理发热包。试推测无纺布应具备的性质 （答一条） 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第7章 探索溶解现象 跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作 教学目标 1.理解溶解过程中的吸热与放热现象。 2.认识常见发热反应及其在生活中的应用（如发热袋、暖宝宝）。 3.通过跨学科实践活动，体验发热袋模拟制作过程，培养实验设计与探究能力。 重点和难点 重点：理解溶解过程中的吸热与放热现象。 难点：发热袋模拟制作过程。 ◆活动一 研究发热袋的发热原理及使用方法 1.发热袋的组成、发热原理以及使用方法 项目 内容 发热袋的组成 醋酸钠、水、金属片  发热袋的发热原理 当金属片被掰动时，会产生轻微的振动，这些振动能够促使溶液中的醋酸钠结晶，从而消耗过饱和的溶质，使溶液达到稳定的饱和状态。这个过程中，结晶过程会释放热量，使暖手宝发热。  发热袋的使用方法 使用掰掰热时，只需轻轻掰动金属片，溶液就会迅速结晶并释放热量，提供温暖。 2.问题讨论 1.常温下发热袋内的醋酸钠溶液和醋酸钠饱和溶液有何区别？ （1）溶质浓度：醋酸钠溶液（过饱和）：溶质浓度超过了该温度下醋酸钠在水中的最大溶解度，处于一种不稳定状态，随时可能结晶析出。 醋酸钠饱和溶液：溶质浓度等于该温度下醋酸钠在水中的最大溶解度，处于平衡状态，不会再溶解更多的醋酸钠。 稳定性：醋酸钠溶液（过饱和）：由于浓度过高，非常不稳定，微小的扰动（如震动、加入晶种）都会触发结晶过程。 醋酸钠饱和溶液：相对稳定，在没有外界干扰的情况下，溶质不会结晶析出。 2.发热袋中放置的金属铁片起什么作用？ 一旦醋酸钠开始结晶，这个过程是放热的，即会释放出热量。金属铁片通过触发结晶，间接导致了放热反应的发生，从而使发热袋变暖。 3.发热时醋酸钠溶液发生了什么变化？ （1）结晶过程：当金属铁片被扭曲或摇动时，过饱和醋酸钠溶液开始结晶，溶液中的醋酸钠分子逐渐排列成有序的晶体结构。 （2）溶液变浑浊：随着结晶的进行，溶液逐渐变浑浊，可以看到晶体在溶液中形成和生长。 4.请从溶解度的角度讨论发热袋是怎么重复使用的？ 温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90 100 溶解度/g 36.2 40.8 46.4 54.6 65.6 139 153 161 170 当发热袋使用完毕后，其中的醋酸钠已经结晶成固体。为了重复使用，需要将发热袋放入沸水中加热。高温下，醋酸钠的溶解度增加，结晶的醋酸钠重新溶解回溶液中，形成过饱和溶液。 ◆活动二 简易发热袋的模拟制作 1. 实验目的：模拟生活中暖宝宝的制作过程，探究不同物质的发热效果。 2. 原理简介：发热袋常利用物质的 溶解放热 或 化学反应放热。本活动选用 无水氯化钙 + 水，安全性高、放热明显。 3. 实验材料：无水氯化钙（颗粒状）、水（40–60 mL）、密封自封袋两个（大小相套）、温度计、毛巾或布包裹（防止烫手）。 4. 实验步骤 （1）在小自封袋中加入适量水并封口。 （2）在大自封袋中加入约20–30 g 无水氯化钙。 （3）将装水的小袋放入大袋中。 （4）使用前用力捏破内袋，使水与无水氯化钙接触。 （5）用温度计测量溶液温度变化，并记录。 5. 注意事项 （1）避免氯化钙吸潮结块影响实验效果。 （2）加水后要轻微摇动使其充分溶解。 （3）温度上升后袋体变软，要注意防止烫伤。 （4）使用后不得倒入下水道，需收集处理。 即学即练 1．可以利用铁粉、活性炭、水和食盐混合，用塑料等包装后成自制暖宝宝。下列说法错误的是 A．塑料、活性炭都属于有机合成材料 B．材料中含有的金属元素都是活泼金属元素 C．包装材料既要有密封性也要有透气性 D．活性炭、食盐作用主要是加快铁粉的锈蚀 【答案】A 【详解】A、塑料属于有机合成材料，活性炭不属于有机合成材料，符合题意； B、铁粉由铁元素组成，活性炭主要成分是碳，碳由碳元素组成，水由氢、氧元素组成，食盐主要成分是氯化钠，氯化钠由钠元素和氯元素组成，由“金”字旁可知，钠元素和铁元素属于金属元素，且钠和铁均属于活泼金属，不符合题意； C、包装材料要密封完好以防止内部成分散落，又要透气性良好使外界空气能够进入、内部热量可以散出，不符合题意； D、暖宝宝能发热，是因为铁能与氧气和水反应生成铁锈，放出热量，活性炭、食盐可以加速铁粉的锈蚀，不符合题意。 故选A。 2.一种“贴身暖宝宝”贴的标签如图所示，下列说法错误的是 品名：XX牌贴身暖宝宝 成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等 内袋材料：微孔透气无纺布 外袋材料：不透气塑料 用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时 A．铁粉和活性炭都属于单质 B．暖宝宝中加入稀硫酸会产生气泡 C．暖宝宝发热的原理主要是利用铁生锈放热 D．内袋使用透气材料的原因是使袋内的物质与氧气接触 【答案】A 【详解】A、铁粉是由铁元素组成的纯净物，属于单质，活性炭的主要成分是碳，属于混合物，故A说法错误； B、暖宝宝中加入稀硫酸，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，可观察到会产生气泡，故B说法正确； C、铁与氧气和水通性接触会发生锈蚀，铁生锈，放热，则暖宝宝发热的原理主要是利用铁生锈放热，故C说法正确； D、内袋使用透气材料的原因是使袋内的物质与氧气接触，铁与氧气和水接触会发生锈蚀，铁生锈，放热，则可以使暖宝宝发热，故D说法正确； 故选：A。 一、发热袋模拟制作过程 1.把吸热/放热与物态变化混淆。 2.认为所有溶解都吸热或都放热。（实际要具体物质具体分析） 3.误以为溶液温度变化就是化学反应。（可能只是物理变化伴随热效应） 4.实验中温度计未浸没到液体中导致读数不准。 5.加料顺序错误导致飞溅，如向水中加入生石灰需缓慢加入并注意安全。 二、溶解放热的典型实例 溶质 溶剂 热效应 说明 无水氯化钙 水 放热 常用于暖宝宝、融雪剂 生石灰（CaO） 水 强烈放热 可用于简易取暖、建筑 氯化铵 水 吸热 溶解温度明显下降 实践应用 1．下列趣味实验目的无法达成的是 A．用紫甘蓝自制酸碱指示剂 B．用酚酞溶液鉴别水和稀盐酸 C．用醋酸钠和水自制发热袋 D．用食品级柠檬酸、果汁、小苏打自制汽水 【答案】B 【详解】A、紫甘蓝中含有的花青素是一种天然的酸碱指示剂，遇到酸性溶液变红，遇到碱性溶液变蓝，所以能用紫甘蓝自制酸碱指示剂，故选项能达到实验目的； B、酚酞溶液遇酸性溶液不变色，遇碱性溶液变红色，水和稀盐酸分别显中性、酸性，均不能使酚酞溶液变色，不能鉴别，故选项不能达到实验目的； C、醋酸钠溶于水放热，使溶液温度升高，所以能用醋酸钠和水自制发热袋，故选项能达到实验目的； D、柠檬酸能与小苏打反应生成二氧化碳气体，可用食品级柠檬酸、果汁、小苏打自制汽水，故选项能达到实验目的。 故选B。 2．“掰掰热”发热袋中装有醋酸钠溶液和一小块金属片。掰动金属片，袋内液体迅速结晶且发热。醋酸钠在不同温度时的溶解度如表所示。下列说法不正确的是 温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90 100 溶解度/g 36.2 40.8 46.4 54.6 65.6 139 153 161 170 A．醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大 B．30℃时，将30g醋酸钠加入50g水中，所得溶液质量为80g C．60℃的醋酸钠饱和溶液降温至30℃，溶剂质量不变 D．将发热袋放入热水中，可再次循环使用 【答案】B 【详解】A、由表格中数据可知，醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大，故A说法正确； B、30℃ 时醋酸钠的溶解度为 54.6 g，对于 50 g 水，最大溶解量为27.3g，故溶液质量 = 溶解的溶质质量 + 溶剂质量 = 27.3 g + 50 g = 77.3 g，故B说法错误； C、60℃的醋酸钠饱和溶液降温至30℃，醋酸钠的溶解度减小，析出晶体，溶剂质量不变，故C说法正确； D、醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大，发热袋结晶后，将发热袋放入热水中，可通过升温使醋酸钠重新溶解，恢复溶液状态，实现循环使用，故D说法正确； 故选B。 考点一 发热袋的发热原理 【例1】市面上有一款发热袋称为“掰掰热暖手宝”（如图所示），包装袋中盛有一定浓度的醋酸钠溶液和一块小铁片。使用时，只要掰动小铁片，袋中的溶液会出现固体。已知：20℃时醋酸钠溶解度为46.4g。下列说法错误的是 A．使用“掰掰热暖手宝”时，袋中溶液结晶放热 B．配制醋酸钠溶液时，用玻璃棒搅拌可增大醋酸钠的溶解度 C．20℃时，饱和醋酸钠溶液的溶质质量分数是 D．暖手宝放水中煮，可重复使用，说明醋酸钠的溶解度随温度升高而增大 【答案】B 【详解】A、使用时，只要掰动小铁片，袋中的溶液受到震动会结晶，这个过程会放热，暖手宝就热起来了，故选项说法正确； B、配制醋酸钠溶液时，用玻璃棒搅拌只能加快溶解，不能增大醋酸钠的溶解度，故选项说法错误； C、20℃时醋酸钠溶解度为46.4g，则20℃时，饱和醋酸钠溶液的溶质质量分数是，故选项说法正确； D、使用时，只要掰动小铁片，袋中的溶液会出现固体，暖手宝放水中煮，可重复使用，说明温度升高，醋酸钠的溶解度增大，故选项说法正确。 故选B。 解题要点 本知识点主要考察发热袋的发热原理，解题时需注意掌握不同物质相溶时的吸热和放热情况，根据物质的特性解答题目。 【变式1-1】市场上有一种名为“摇摇冰”的罐装饮料，在饮料罐的夹层中分别装有一种物质和水，饮用前摇动，使之混合，罐内饮料就会变成冷饮，适合放入袋中的化学物质是（    ） A．氢氧化钠和水 B．氯化钠和水 C．蔗糖和水 D．硝酸铵和水 【答案】D 【详解】氢氧化钠固体、浓硫酸溶于水放出大量的热，使溶液温度升高；蔗糖溶于水无明显放热现象，溶液温度不变；硝酸铵溶于水，溶液温度降低。故选D。 考点二 简易发热袋的模拟制作 【例2】市面上有一款发热袋，袋中装有醋酸钠溶液和一小块金属片。掰动金属片，袋内液体迅速结晶且发热。醋酸钠在不同温度时的溶解度如下表所示。下列说法不正确的是 温度/ 0 10 20 30 40 60 80 90 100 溶解度/g 36.2 40.8 46.4 54.6 65.6 139 153 161 170 A．醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大 B．时，将醋酸钠加入水中，所得溶液质量为 C．的醋酸钠饱和溶液降温至，溶剂质量不变 D．将发热袋放入热水中，可再次循环使用 【答案】B 【详解】A、由表格中数据可知，醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大，故A说法正确； B、60℃时，醋酸钠的溶解度是139g，所以在该温度下，50g水中最多溶解69.5g醋酸钠，时，将醋酸钠加入水中，所得溶液质量为69.5g+50g=119.5g，故B说法不正确； C、60℃的醋酸钠饱和溶液降温至20℃，醋酸钠的溶解度减小，析出晶体，溶剂质量不变，故C说法正确； D、醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大，发热袋结晶后，将发热袋放入热水中，可通过升温使醋酸钠重新溶解，恢复溶液状态，实现循环使用，故D说法正确； 故选：B。 解题要点 本知识点主要考察简易发热袋的模拟制作，解题时仔细审题，找出题目中的关键词和关键信息，如发热袋的原理、材料、制作步骤、性能指标等，这些信息将是解答问题的依据。 【变式2-1】某化学兴趣小组同学对某自热食品专用发热包(部分标签如下)进行了如下探究。 [品名]食品专用发热包 [主要成分]氧化钙、铝粉、碳酸钠 [净含量]50g [使用方法]撕开塑料袋后加常温水 [注意事项]使用时要远离明火，严禁在密闭场所使用 I.初步探究 将一包撕开塑料袋后的发热包平放在烧杯底部，加入200mL常温水，插入温度计。观察到温度计示数逐渐升至92℃，冒出大量白雾，液体底部产生大量气泡。 (1)该发热包的主要成分中含有的三种物质都是生活中常见的物质，其中碳酸钠俗称纯碱或者苏打，氧化钙的俗称为 。 (2)甲同学认为热量来自氧化钙转化为氢氧化钙的过程，该反应所属的基本反应类型为 反应。 Ⅱ.深入探究 为什么要求“远离明火，严禁在密闭场所中使用”? [猜想假设]生成的气体是可燃性气体。 [查阅资料]2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，反应放热。 [设计并进行实验]根据资料，兴趣小组同学设计并进行了如图1实验。 (3)乙同学发现发热包主要成分中并无NaOH，用化学方程式表示产生NaOH的原因： 。 (4)丙同学按图1中①所示进行实验，发现气体无法被点燃。思考后改进实验装置如图1中②所示，并进行实验，观察到气体被点燃，烧杯内壁有水雾。②中浓硫酸的作用是 。 [结论]发热过程中产生可燃性气体。 Ⅲ.自制发热包 兴趣小组同学将碳酸钠粉末、氧化钙粉末(稍过量)、铝粉混合均匀配成50g自制发热包，倒入无纺布袋中后封口。小组同学往自制发热包中加入200mL常温水，并用温度传感器和pH传感器进行测量，结果如图2，110s时观察到有大量气泡产生。 (5)根据检测结果，该自制发热包 (选填“能”或“不能”)达到专用发热包的效果。 (6)110～1856s内，pH先降低后升高的原因是 。 【答案】(1)生石灰 (2)化合 (3)、 (4)干燥气体 (5)不能 (6)110s～880s内，氢氧化钠溶液被铝粉逐渐消耗，pH逐渐减小，880s～1856s内，完全反应，温度降低，氢氧化钙的溶解度增大，随着氢氧化钙的溶解度逐渐增大，pH逐渐升高 【详解】（1）氧化钙的俗称为生石灰。 （2）氧化钙与水反应生成氢氧化钙，化学方程式为，该反应由两种物质生成一种物质，属于基本反应类型中的化合反应。 （3）发热包中有氧化钙和碳酸钠，氧化钙先与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙再与碳酸钠发生复分解反应，生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠 ，所以产生NaOH的化学方程式为、。 （4）浓硫酸具有吸水性，在实验中可除去气体中的水蒸气，起到干燥气体的作用，这样能保证点燃的是纯净的可燃性气体，避免水蒸气对实验现象产生干扰。 （5）由题中信息可知，某自热食品专用发热包温度可以达到92℃。根据图 2，该自制发热包温度小于60℃，则该自制发热包不能达到专用发热包的效果。 （6）110s～880s内，氢氧化钠溶液被铝粉逐渐消耗，pH逐渐减小，880s～1856s内，完全反应，温度降低，氢氧化钙的溶解度增大，随着氢氧化钙的溶解度逐渐增大，pH逐渐升高。 基础达标 1．市场上有一种名为“摇摇冰”的罐装饮料，在饮料罐的夹层中分别装有一种物质和水，饮用前摇动，使之混合，罐内饮料就会变成冷饮，适合放入袋中的化学物质是（    ） A．氢氧化钠和水 B．氯化钠和水 C．蔗糖和水 D．硝酸铵和水 【答案】D 【详解】氢氧化钠固体、浓硫酸溶于水放出大量的热，使溶液温度升高；蔗糖溶于水无明显放热现象，溶液温度不变；硝酸铵溶于水，溶液温度降低。故选D。 2.下列实践活动的设计方案不合理的是 选项 实践活动 设计方案 A 给农作物施加钾肥 施用草木灰(主要成分为碳酸钾) B 鉴别棉纤维和涤纶 抽丝灼烧闻气味 C 制作发热包 将熟石灰等倒入无纺布袋并封口 D 除去自来水中的色素和异味 向自来水中加入活性炭 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A、草木灰的主要成分是碳酸钾，碳酸钾中含有氮、磷、钾三种营养元素中的钾元素，属于钾肥，故选项设计合理； B、棉纤维的主要成分是纤维素，灼烧产生烧纸的气味，涤纶属于合成纤维，灼烧产生特殊的气味，抽丝灼烧闻气味的方法可以鉴别棉纤维和涤纶，故选项设计合理； C、熟石灰是氢氧化钙的俗称，不能用于制作发热包，生石灰是氧化钙的俗称，生石灰与水反应生成氢氧化钙，放出大量热，可将生石灰等倒入无纺布袋并封口制作发热包，故选项设计不合理； D、活性炭具有吸附性，向自来水中加入活性炭，可除去自来水中的色素和异味，故选项设计合理； 故选C。 3.某实验爱好者设计了如图所示装置，该同学将液体水滴加到固体中发现小气球变瘪了，则固体是 A．氯化钠 B．硝酸铵 C．蔗糖 D．氢氧化钠 【答案】D 【详解】A、氯化钠溶于水，溶液温度变化不大，瓶内压强没有明显变化，小气球也无明显变化，故选项A不符合题意； B、硝酸铵溶于水吸热，瓶内压强减小，小气球会膨胀变大，故选项B不符合题意； C、蔗糖溶于水，溶液温度变化不大，瓶内压强没有明显变化，小气球也无明显变化，故选项C不符合题意； D、氢氧化钠溶于水放热，瓶内压强增大，小气球会变瘪，故选项D符合题意； 故选：D。 4．我们的生活离不开化学，学好化学能帮助我们解决很多生活中的问题： （1）家里用的光盘、三角板等是塑料制品，丢弃时处理的方法应该是 。（填序号下同） A 焚烧        B 随意丢弃        C 回收利用        D 掩埋 （2）热敷袋主要用于治疗关节痛、胃寒等，热敷袋中发热剂主要是铁粉、水、活性炭和食盐。热敷袋发热蕴含的化学原理是 。 （3）热水瓶胆壁上水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁，可用醋酸溶解除去。已知醋酸与氢氧化镁反应的化学方程式为：2CH3COOH+Mg（OH）2＝（CH3COO）2Mg+2H2O，则醋酸与碳酸钙反应的化学方程式是 。 （4）区别蚕丝、棉线最简单的方法是 。 （5）武汉方舱医院建成用到了大量建筑材料，以下对建筑材料主要成分的分类不正确的是 。 A 碳酸钙-盐        B 钢-单质        C 生石灰-氧化物        D 聚氯乙烯-有机物 【答案】 C 铁生锈释放出热量 点燃闻气味，有烧焦羽毛味的是蚕丝，有烧纸味的是棉线 B 【详解】（1）塑料制品可以回收再利用，家里用的光盘、三角板等是塑料制品，丢弃时处理的方法应该是回收利用，C选项正确，符合题意。故选C。 （2）由题意热敷袋中发热剂主要是铁粉、水、活性炭和食盐。热敷袋中铁粉与氧气、水反应生锈，铁生锈属于缓慢氧化会释放出热量，含有氯化钠会加速铁的腐蚀。 （3）由题意醋酸与碳酸钙反应生成醋酸钙、二氧化碳和水，反应的化学方程式是。 （4）蚕丝的主要成分是蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味，棉线中不含蛋白质，灼烧有烧纸的气味，因此区别蚕丝、棉线最简单的方法是灼烧闻气味，有烧焦羽毛味的是蚕丝，有烧纸味的是棉线。 （5）A、碳酸钙由金属阳离子钙离子和碳酸根离子构成，属于盐，A选项物质分类正确，不符合题意； B、钢是铁和碳的合金，属于混合物，不是单质，B选项物质分类不正确，符合题意； C、生石灰是氧化钙，由两种元素组成，其中一种元素为氧元素的化合物是氧化物，生石灰属于氧化物，C选项物质分类正确，不符合题意； D、聚氯乙烯属于有机高分子化合物，属于有机物，D选项物质分类正确，不符合题意。故选B。 5．市面上有一款发热袋，袋中充满了醋酸钠溶液。悦悦计划自制发热袋并开展了如下探究活动。 任务一：了解发热袋中醋酸钠在不同温度的溶解度变化。（如下表） 温度/℃ 10 20 30 40 50 60 80 溶解度/g 40.8 46.4 54.6 65.6 83 139 153 (1)醋酸钠属于 （填“易溶”“可溶”或“难溶”）物质。 (2)时；向盛有水的烧杯中加入醋酸钠固体形成 （饱和或不饱和）溶液。 任务二：配制一定质量分数的醋酸钠溶液。 (3)时，悦悦将醋酸钠加入水中。此时其质量分数为 （列出计算式即可）。 【答案】(1)易溶 (2)饱和 (3) 【详解】（1）通常把在室温（20℃）时，溶解度大于10g的物质称为易溶物质。由表格可知，20℃时醋酸钠的溶解度是46.4g，大于10g，所以醋酸钠属于易溶物质。 （2）从表格中可知，50℃时醋酸钠的溶解度是83g，这表示50℃时，100g水中最多能溶解83g醋酸钠，那么50g水中最多能溶解醋酸钠的质量为41.5g，现在向50g水中加入50g醋酸钠固体，加入的量超过了该温度下50g水所能溶解的最大量，所以形成的是饱和溶液。 （3）60℃时醋酸钠的溶解度是139 ，即60℃时，100g水中最多能溶解139g醋酸钠。将149g醋酸钠加入100g水中，此时只能溶解139g醋酸钠，溶液质量为，溶液溶质质量分数的计算式为。 6．阅读下面的科普短文。 冬季在户外活动时，可以使用取暖贴保暖，它可以防止肌肉因过冷而引起的紧张，防止手部冻伤，缓解腰痛、腿痛、肩痛和其他生理病痛。在70年代，人们基于化学知识发明了取暖贴。不用火、电、水或其他能源，撕开外袋即可发热，可保持8-18小时左右（平均温度52℃）。因为不使用火，小孩和老人都可安全使用。取暖贴的反应原理为利用原电池加快氧化反应速度，将化学能转变为热能。因为产品中的物质在使用前不能接触空气，所以袋子材质要很特别，由原料层，明胶层和无纺布袋组成。原料层包含铁粉、蛭石、活性炭、氯化钠、水等，无毒、无副作用；无纺布袋是采用微孔透气膜制作的；它还得有一个常规不透气的外袋——明胶层。在使用时，去掉外袋，让内袋（无纺布袋）暴露在空气里，空气中的氧气通过透气膜进入里面，铁粉在空气中与氧气、水发生反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁再被氧化成氢氧化铁，氢氧化铁分解为氧化铁，该过程放出热量。放热的时间和温度就是通过透气膜的透氧速率进行控制的。如果透氧太快，热量一下子就放掉了，而且还有可能烫伤皮肤。如果透氧太慢，就没有什么温度了。为了使温度能够持续更长，产品使用了矿物材料蛭石来保温。下图是两种取暖贴的发热时间和温度的变化情况。    使用取暖贴还需要注意不能直接接触皮肤，以免温度过高烫伤皮肤。同时在晚上睡觉的时候也不能使用，避免在同一位置长时间使用，并注意皮肤状况，如有异常立即取下。 依据文章内容回答下列问题。 （1）任意写出取暖贴原料层中两种成分的化学式 。 （2）原料层中蛭石的作用是 。 （3）“取暖贴”放出的热量是 变化产生的（填“物理”或“化学”）。 （4）下列关于取暖贴的说法正确的是 。 A总反应为：2Fe+3H2O═2Fe(OH)3 B使用取暖贴不能直接接触皮肤 C根据图像判断可知，A取暖贴的保温效果好于B D取暖贴在使用前必须密封保存 （5）请对取暖贴剩余物的处理提出一条合理化建议 。 【答案】 Fe、C（答案不唯一） 保温 化学 BCD 回收利用（合理即可） 【详解】(1)原料层包含铁粉、蛭石、活性炭、氯化钠、水等，化学式为：Fe（铁粉）、C（活性炭）、NaCl（氯化钠）、H2O（水）等，故填写：Fe（铁粉）、C（活性炭）（答案不唯一）； (2)产品使用了矿物材料蛭石来保温,故填写：保温； (3)空气中的氧气通过透气膜进入里面，铁粉在空气中与氧气、水发生反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁再被氧化成氢氧化铁，氢氧化铁分解为氧化铁，该过程放出热量，故填写：化学； (4)A、空气中的氧气通过透气膜进入里面，铁粉在空气中与氧气、水发生反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁再被氧化成氢氧化铁，氢氧化铁分解为氧化铁，最终产物是氧化铁，不是氢氧化铁，故不符合题意； B、由题干可知，使用取暖贴不能直接接触皮肤，故符合题意； C、根据图像判断可知，A取暖贴的除了起始点，一直都比B取暖贴的温度高，故符合题意； D、由题干可知，取暖贴在使用前必须密封保存，故符合题意； 故BCD选项符合题意； (5)取暖贴剩余物碳、蛭石等物质可以回收利用；故填：回收利用（合理即可）。 7．随着天气越来越冷，不少爱美女士喜欢贴暖宝宝，这样就不用穿太多臃肿的衣服也可以暖暖哒。爱思考的同学提出：暖宝宝为什么会发热，发热原理又是什么呢？ [资料] 暖宝宝中的原料是铁粉、活性炭、蛭石和水等，原理是利用活性炭的强吸附性，在活性炭的疏松结构中储有水蒸气，水蒸气液化成水滴，流出与空气和铁粉接触，在氯化钠的催化作用下较为迅速的发生化学反应生成氢氧化铁，放出热量。 铁在自然条件下的氧化反应速度是缓慢的，若能增加反应物之间的接触面积能加快这种反应,如将铁研磨成铁粉，使用水，食盐和活性炭形成原电池来促进反应，就可以得到发热袋所需的温度，成为发热袋的热源。请完成以下问题： (1)暖宝宝的发热过程是将 能转化成 能。 (2)请试写出铁生成氢氧化铁放出热量的化学反应方程式 ； (3)为了加快反应的速度将铁研磨成铁粉的目的是 ； (4)生活链接：用过的暖宝宝不要丢掉哦！可以将暖宝宝拆开用透气的棉布包好放在冰箱吸异味或直接将里面的活性炭倒入养花的盆中。这是利用了活性炭的 性。 【答案】(1) 化学 热 (2)4Fe+3O2+6H2O4Fe(OH)3 (3)增大反应物之间的接触面积 (4)吸附 【详解】（1）暖宝宝是利用化学反应放热提供热量，故答案为化学能转化为热能 （2）根据“水蒸气液化成水滴，流出与空气和铁粉接触，在氯化钠的催化作用下较为迅速的发生化学反应生成氢氧化铁”可知，铁生成氢氧化铁放出热量的反应是水、氧气和铁在氯化钠催化作用下生成氢氧化铁，反应化学反应方程式4Fe+3O2+6H2O4Fe(OH)3； （3）为了加快反应的速度将铁研磨成铁粉的目的是增大反应物之间的接触面积； （4）活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附色素和异味，将暖宝宝拆开用透气的棉布包好放在冰箱吸异味或直接将里面的活性炭倒入养花的盆中。这是利用了活性炭的吸附性。 8．化学与生活、生产息息相关，请用所学化学知识回答。 （1）H、C、N、O是初中常见的几种元素，请选用其中的元素写出符合下列要求的物质的化学式： ①最清洁的燃料 ；②可供给呼吸的气体 ； ③导致酸雨的物质 ；④最常见的溶剂 ； （2）下图是有关“暖宝宝”取暖贴的标签，请依据此标签回答：（温馨提示：“暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉发生氧化即生锈的过程）    ①袋内物质包括铁粉、水、活性炭、食盐等，构成氯化钠的阳离子符号为 ，保持水化学性质的最小粒子是 （填具体粒子名称）。 ②活性炭也常用作净水材料，净水时所起的作用是 ，使用“暖宝宝”时要打开外袋取出内袋，过一会儿暖宝宝温度很快上升，“暖宝宝”发热是由于袋内物质与 接触。 【答案】 H2 O2 SO2 H2O Na+ 水分子 吸附 氧气/空气 【详解】（1）①最清洁的燃料是氢气，其化学式为：H2； ②可供给呼吸的气体是氧气，其化学式为：O2； ③二氧化硫是造成酸雨的主要气体之一，其化学式为：SO2； ④水是最常见的溶剂，其化学式为H2O。 （2）①氯化钠是由钠离子和氯离子构成的，其中的阳离子为钠离子，符号为：Na+；保持水化学性质的最小粒子是水分子； ②活性炭具有吸附作用，可以除去水中的色素和异味；根据题意，“暖宝宝”中含有铁粉、水，活性炭、食盐等，打开外袋取出内袋，过一会儿暖宝宝温度很快上升，“暖宝宝”发热是由于袋内物质与氧气（或空气）接触发生缓慢氧化而放出热量。 9．发热袋的模拟制作 市面上有一款发热袋被称为“掰掰热暖手宝”（如图所示），包装袋中盛有过饱和醋酸钠溶液和一块小铁片。查阅资料得知，溶液中溶质的量超过它的溶解度，这种溶液称为过饱和溶液，一般是较高温度的饱和溶液冷却形成的；过饱和溶液不稳定，如果搅拌、使溶液受到震动、或往溶液里投入固体“晶种”，溶液里的过量溶质就会马上结晶析出。 (1)使用“掰掰热暖手宝”时只要掰动小铁片，袋中的溶液受到震动会结晶，这个过程会 （填“放热”或“吸热”）。 (2)“掰掰热暖手宝”可重复使用，方法：将用过的暖手宝放入开水中煮3-5分钟，其中的醋酸钠晶体全部溶解形成过饱和溶液，就可再次使用。由此推测，暖手宝的外包装袋应具备的性质是 ，醋酸钠的溶解度受温度的影响情况为 。 (3)兴趣小组认为制作简易发热袋时，配制合适的过饱和醋酸钠溶液是关键。 ①“合适的过饱和醋酸钠溶液”是指溶液结晶时 且持续的时间长，确保发热袋的功效。 ②兴趣小组经过多次探究，发现配制合适的过饱和醋酸钠溶液时醋酸钠与水的质量比不超过1:1。在10℃时，某同学带的外包装袋能盛放20mL水，要配成该温度下合适的过饱和溶液，理论上加入醋酸钠的质量m的范围为 （已知10℃时醋酸钠的溶解度为40.8g）。 【答案】(1)放热 (2) 耐高温、强度大、难溶于水 醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大 (3) 放出热量大 8.16g<m≤20g 【详解】（1）使用“掰掰热暖手宝”时只要掰动小铁片，袋中的溶液受到震动会结晶，饱和溶液结晶会放出热量； （2）由题干信息可知，暖手宝使用时掰动小铁片，袋中的溶液受到震动会结晶，用过的暖手宝放入开水中煮3-5分钟，其中的醋酸钠晶体全部溶解形成过饱和溶液，就可再次使用，由此推测，暖手宝的外包装袋应具备的性质是耐高温、强度大、难溶于水，醋酸钠的溶解度随温度的升高而增大； （3）①暖手宝的功效是持续放出较大热量，则制作简易发热袋时，配制的“合适的过饱和醋酸钠溶液”是指溶液结晶时放出热量大且持续的时间长； ②10℃时醋酸钠的溶解度为40.8g，可知100g水中最多溶解醋酸钠40.8g，则20mL（20g）水中最多溶解醋酸钠质量为，根据过饱和醋酸钠溶液时醋酸钠与水的质量比不超过1:1，可知加入醋酸钠的质量最多为20g，则要配成该温度下合适的过饱和溶液，理论上加入醋酸钠的质量m的范围为8.16g<m≤20g。 10．化学兴趣小组欲探究铁粉型“暖宝宝”反应原理与铁的生锈本质是否一致。 【资料信息】①暖宝宝”的主要成分：铁粉、水、活性炭、蛭石、吸水性树脂、食盐。②蛭石是超级保温材料。③吸水性树脂能吸收自身重量几百到几千倍的水分，可反复释水、吸水。 【实验过程】按如图1连接装置，密封装置，采集数据。实验数据如图2所示。 【实验思考】 (1)分析图像：一般情况下，随着铁的锈蚀，装置内水蒸气的含量应该逐步降低，但暖宝宝发热过程中湿度却在增加，可能与“暖宝宝”原材料中的 有关。 (2)铁钉生锈需较长时间，而“暖宝宝”能快速反应的原因可能是______。(填字母) A．铁粉与其他物质的接触面积大加快了铁粉的锈蚀速率 B．蛭石的保温作用加快了铁粉的生锈速率 C．“暖宝宝”中氧气含量更高 【实验结果】铁粉型“暖宝宝”反应原理与铁的生锈本质一致。 (3)兴趣小组继续探究“暖宝宝”为什么能发热？ 【做出猜想】“暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉氧化(即生锈)的过程。 【设计实验】： 实验操作 实验现象 解释或结论 步骤1 取A、B两袋“暖宝宝”，A袋打开外袋取出内袋：而B袋不打开外袋，两袋放置在同样的环境中。 A袋的“暖宝宝”温度很快上升；B袋温度无明显变化。 “暖宝宝”发热是由于袋内物质与 接触。 步骤2 24小时后，分别剪开A、B两袋，各取少量袋内物质于两支试管中，分别加入适量稀盐酸。 A袋物质部分溶解，产生黄色溶液；B袋物质部分溶解，有气泡，产生浅绿色溶液。 用化学方程式表示产生浅绿色溶液的反应： 。 得出结论：“暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉发生氧化(生锈)的过程。 【答案】(1)吸水性树脂 (2)AB (3) 氧气/O2 【详解】（1）暖宝宝中有吸水性树脂，会吸水水，则暖宝宝发热过程中湿度却在增加。 （2）A、接触面积越大，反应越快，则铁粉与其他物质的接触面积大加快了铁粉的锈蚀速率，该选项符合题意； B、温度越高，反应越快，则蛭石的保温作用加快了铁粉的生锈速率，该选项符合题意； C、“暖宝宝”中氧气含量与空气中氧气含量相同，该选项不符合题意。 故选AB。 （3）步骤Ⅰ：A袋与空气接触，B袋没有，而铁生锈需要氧气和水，则说明“暖宝宝”发热是由于袋内物质与氧气接触。 步骤Ⅱ：铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，氯化亚铁溶液显浅绿色，反应的化学方程式为：。 11．实验室开放日小明和同学们一起来到实验室，对“影响食盐溶解速率的因素”开展了如下探究活动： 【提出问题】影响食盐溶解速率的因素有哪些？ 【猜想与假设】猜想一：溶解速率可能与食盐的颗粒大小有关 猜想二：溶解的速率可能与水的温度有关 【设计并进行实验】实验一：请根据实验步骤和现象填写下表中的实验结论。 实验步骤 实验现象 实验结论 用两个烧杯各取20mL的水，一个烧杯中加入3g大食盐颗粒，一个烧杯中加入3g小食盐颗粒，分别用玻璃棒进行同等程度的搅拌，记录完全溶解时，需要的时间 大颗粒完全溶解45秒，小颗粒完全溶解28秒 实验二：请你根据实验结论完成下表。 实验步骤 实验现象 实验结论 水的温度越高，溶解速率越快 【实验反思】小明结合上述两组实验，提出了影响溶解速率的另外一个因素是 。 【答案】 颗粒越小溶解速率越快 用两个烧杯各加入3g同种食盐，再各取20mL的水倒入烧杯中，对其中的一个烧杯进行加热 加热的烧杯中食盐溶解速率快 搅拌 【详解】实验一：由于大颗粒完全溶解45秒，小颗粒完全溶解28秒，所以溶解速率与食盐的颗粒大小有关，食盐颗粒越小溶解速率越快； 实验二：根据实验结论“水的温度越高，溶解速率越快”可知，要设计一组以温度为变量的实验，所以用两个烧杯各加入3g同种食盐，再各取20mL的水倒入烧杯中，对其中的一个烧杯进行加热；加热的烧杯中食盐溶解速率快，说明水的温度越高，溶解速率越快； 实验反思：影响食盐在水中溶解速率的因素有温度、食盐颗粒大小和搅拌等，影响溶解速率的另外一个因素可以是搅拌。 综合应用 12．探秘自热火锅 化学科学的发展极大地丰富、方便了人们的生活，自热火锅就是一种常见的方便食品。某品牌小酥肉自热火锅套餐配料如下： 食材：菜包：土豆、莲藕、水、食用盐等。 小酥肉：鸡肉、水、淀粉、植物油等。 调味品：火锅底料：番茄酱、洋葱、植物油、食用盐、蔗糖等。 发热包：生石灰、铝粒、碳酸氢钠。 (1)物质的组成与构成 ①食材配料中，能提供维生素的有 ，主要提供蛋白质的有 。 ②根据配料中含有的物质或物质的主要成分，完成下表 物质 蔗糖 生石灰 铝 碳酸氢钠 化学式 构成粒子（写符号） 物质分类 (2)加热原理 在使用自热火锅前，须阅读产品使用说明，并严格按照提示内容操作。 使用时，将常温水加入加热盒中至注水位处，撕开发热包外塑料密封袋，整包放入水中，将餐盒放于其上，对食材进行加热，15分钟后即可享用美味。 用后取下餐盒，加热盒中几乎无液体残留。 发热包的加热原理：生石灰先和水反应放出大量的热，使水迅速升温沸腾，这一步反应时间短，放热迅速；氢氧化钙粉末继续和碳酸氢钠反应生成碳酸钙、氢氧化钠等物质；最后氢氧化钠、铝、水三者反应生成偏铝酸钠和氢气，剧烈放热，放热的速率稳定，持续的时间长。 ①写出发热原理中涉及的化学方程式 。 ②从物质需求的角度，在设计加入常温水的用量时，需要考虑哪些因素？ 。为什么禁止加热水？ （写出一条即可）。 ③使用时，要小心蒸汽烫伤。我们看到的“白气”实际上是水蒸气液化成的小水滴。从微粒能量、运动、间隔等多个角度描述水的液化过程 ④使用时，要避免明火，用化学方程式表示其中的原因 。 (3)反思与拓展 ①发热包若未密封保存，使用时不能提供足够的热量，用化学方程式解释其中的原因 。 ②要使发热包中各物质得到充分利用，以获得最高温度，且最大限度减少环境污染，发热包中各物质的质量比是多少 。 ③发热包原料的来源与性质 I、工业上采用电解氧化铝的方法冶炼铝，碳酸氢钠是海水制碱过程的产物之一。依次写出工业上生产发热包原料——生石灰、铝、碳酸氢钠的化学方程式 。 II、日常生活中很少使用纯铝，通常使用铝合金。与纯铝相比，铝合金有哪些优良性能（写出两点） 。 III、铝是一种活泼金属，能和酸反应，写出铝和盐酸反应的化学方程式 ，反应的实质是 。 同学们用铝片测定某盐酸的溶质质量分数，取打磨好的铝片，放入盛有稀盐酸的烧杯中，充分反应后，铝片有剩余，烧杯中剩余物质的质量是，求该稀盐酸的溶质质量分数 。 IV、铝除了能和盐酸反应外，还能和氢氧化钠溶液反应，实验小组的同学们想探究氢氧化钠溶液的浓度对反应速率的影响。 实验室中提供的药品：铝带，的氢氧化钠溶液，的氢氧化钠溶液 请设计实验方案，填写下表（仪器自选）。 实验步骤 预期的实验现象 铝能和碱溶液反应，石墨制成的碳棒不能和碱溶液反应，从微观角度分析是因为 。 【答案】(1) 土豆、莲藕 鸡肉 有机物 CaO 氧化物 Al Al 单质 NaHCO3 盐 (2) 为、、 反应消耗水，蒸发损耗水 防止反应过于剧烈，难以控制 水蒸气遇冷失去能量，运动速率减慢，水由气态变为液态，分子间间隔变小 (3) 、 、、 强度高、硬度大、耐腐蚀 铝原子失去电子变成铝离子，氢离子得到电子变成氢原子，氢原子相互结合生成氢分子 14.6% 室温下，取长度相同的打磨好的两根铝带于两支试管中，分别加入足量的等体积的的氢氧化钠溶液和的氢氧化钠溶液，观察相同时间内产生气泡的多少 相同时间内，的氢氧化钠溶液产生的气泡多 石墨和铝由不同原子构成 【详解】（1）①食材配料中，能提供维生素的有土豆、莲藕；主要提供蛋白质的有鸡肉； ②蔗糖的化学式为，蔗糖由蔗糖分子构成，表示为，蔗糖是含有碳元素的化合物，属于有机物；生石灰是氧化钙的俗称，其化学式为CaO，氧化钙由钙离子和氧离子构成，表示为，氧化钙由氧元素和钙元素组成，属于氧化物；铝的化学式为Al，铝由铝原子构成，表示为Al，铝由铝元素组成，属于单质；碳酸氢钠的化学式为NaHCO3，碳酸氢钠由钠离子和碳酸氢根离子构成，表示为，属于盐； （2）①生石灰与水反应生成氢氧化钙，化学方程式为；氢氧化钙与碳酸氢钠反应生成碳酸钙沉淀、氢氧化钠和水，化学方程式为；氢氧化钠与铝、水反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式为； ②从物质需求的角度，在设计加入常温水的用量时，需要考虑反应消耗水，蒸发损耗水；禁止加热时的原因是防止反应过于剧烈，难以控制； ③从微粒能量、运动、间隔等多个角度描述水的液化过程：水蒸气遇冷失去能量，运动速率减慢，水由气态变为液态，分子间间隔变小； ④使用时，要避免明火，是因为氢气与空气混合遇明火易发生爆炸，氢气在氧气中燃烧生成水，化学方程式为； （3）①发热包中含有生石灰，若未密封保存，则生石灰与空气中的水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙继续与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，所以使用时不能提供足够的热量，化学方程式为、； ②根据化学方程式、、可知，氧化钙、碳酸氢钠、铝的关系为，则要使发热包中各物质得到充分利用，以获得最高温度，且最大限度减少环境污染，发热包中各物质的质量比是； ③I、生石灰是氧化钙的俗称，碳酸钙在高温条件下分解生成氧化钙和水，化学方程式为；氧化铝在通电条件下分解生成铝和氧气，化学方程式为；氨气、水、二氧化碳与氯化钠反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵，化学方程式为； II、与纯铝相比，铝合金具有强度高、硬度大、耐腐蚀等优良性能； III、铝与盐酸反应生成氢气和氯化铝，化学方程式为，该反应的实质是铝原子失去电子变成铝离子，氢离子得到电子变成氢原子，氢原子相互结合生成氢分子； 铝与盐酸反应生成氢气和氯化铝，根据质量守恒定律可知，化学反应前后物质的总质量不变，由于氢气是气体会逸散到空气中，所以反应后物质总质量减少，减少的质量为生成氢气的质量，即，设该稀盐酸的溶质质量分数为x， 故该稀盐酸的溶质质量分数为14.6%； IV、欲探究氢氧化钠溶液的浓度对反应速率的影响，则需要控制除氢氧化钠溶液的溶度以外的其他条件相同，则实验步骤为：室温下，取长度相同的打磨好的两根铝带于两支试管中，分别加入足量的等体积的的氢氧化钠溶液和的氢氧化钠溶液，观察相同时间内产生气泡的多少；预期的实验现象为：相同时间内，的氢氧化钠溶液产生的气泡多； 铝能和碱溶液反应，石墨制成的碳棒不能和碱溶液反应，从微观角度分析是因为石墨和铝由不同原子构成。 13．“暖宝宝”是一种生活常用物品。同学们对“暖宝宝”的发热原理及成分充满好奇，在老师的指引下，他们开展了“暖宝宝的秘密探索”项目实践活动。 任务一：探究“暖宝宝”的发热原理 【查阅资料】 ①“暖宝宝”袋内为黑色固体，主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠、蛭石、水等，除氯化钠外，其他成分不含氯元素。 ②蛭石是一种硅酸盐矿物，属于保温材料。 【实验探究】 (1)拆开“暖宝宝”的外包装，发现“暖宝宝”的温度逐渐升高。冷却后，拆开“暖宝宝”的内包装，发现黑色粉末中掺杂有红棕色的固体。小组讨论得知“暖宝宝”的发热原理为：铁粉与空气中的 共同作用发生缓慢氧化放出热量。 任务二：验证“暖宝宝”的主要成分 (2)取少量未曾使用过的“暖宝宝”内的固体分别进行以下操作 实验步骤 实验现象 实验结论 步骤1：取少量固体于试管中，加入足量稀硫酸。 观察到 。 固体中含有铁 步骤2：取少量固体于燃烧匙中，在酒精灯上加热，上方罩一个内壁沾有澄清石灰水的烧杯(如图8所示)。 澄清石灰水变浑浊 固体中含有活性炭 步骤3：取少量固体于烧杯中，加入足量水溶解，过滤，往滤液滴加少量 不溶于稀硝酸。 产生白色沉淀，沉淀溶液和稀硝酸。 固体中含有氯化钠 【反思与评价】 (3)小吴认为步骤2不能得到固体中含有活性炭的结论，理由是 。 任务三：测定“暖宝宝”中活性炭的质量分数 为了准确检测固体中含有活性炭，并测定“暖宝宝”中活性炭的质量分数，同学们设计了如图所示的实验装置。(实验前已排尽装置内的空气，B、C、D中药品均足量，碱石灰是NaOH和CaO的固体混合物)。 (4)装置C的作用是 。 (5)为了测定“暖宝宝”中活性炭的质量分数，需测定反应前“暖宝宝”固体的质量及反应前后 (填装置编号)装置增重的质量。 (6)小周同学提出，不需要装置E也可以达到实验目的，遭到了大多数同学的反对，理由是 。 【拓展延伸】 (7)“暖宝宝”中活性炭和氯化钠有何作用？同学们通过对比生活中铁生锈与“暖宝宝”发热的具体情况，作出大胆猜想，认为氯化钠与活性炭的作用为 。 【答案】(1)水和氧气(或者 H2O和O2) (2) 固体部分溶解，产生无色气泡，溶液由无色变为浅绿色 硝酸银/AgNO3 (3)酒精燃烧也会产生二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊(或者温度升高氢氧化钙的溶解度减小，饱和石灰水变浑浊) (4)检验装置A的反应产物有二氧化碳 (5)C和D (6)空气存在二氧化碳，若缺少装置 E，空气中的二氧化碳也会被装置 D 吸收，导致实验结果不准确 (7)氯化钠、活性炭可以加快“暖宝宝”发生氧化反应的速率 【详解】（1）由题可知，则打开“暖宝宝”外包装后，铁粉与空气中的水和氧气接触发生缓慢氧化生成了氧化铁（红棕色固体）并放出热量，所以“暖宝宝”的温度逐渐升高，故填：水和氧气(或 者H2O和O2)； （2）步骤1：实验结论有铁存在，故加入稀硫酸后，铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和氢气，可观察到的现象为固体部分溶解，产生无色气泡，溶液由无色变为浅绿色，故填；固体部分溶解，产生无色气泡，溶液由无色变为浅绿色； 步骤3：实验结论是固体中含有氯化钠，实验现象为：产生白色沉淀，沉淀溶液和稀硝酸，故实验操作为取少量固体于烧杯中，加入足量水溶解，过滤，往滤液滴加少量硝酸银(或AgNO3) 不溶于稀硝酸，故填：硝酸银(或AgNO3)； （3）酒精燃烧会产生水和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；酒精燃烧时产生热量，烧杯内壁涂有澄清的石灰水，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小，也会变浑浊；故填：酒精燃烧也会产生二氧化碳，使石灰水变浑浊（或者温度升高氢氧化钙的溶解度减小，饱和石灰水变浑浊）； （4）澄清石灰水的作用是检验装置A中有二氧化碳的生成，故填：检验装置A的反应产物有二氧化碳； （5）为了测定“暖宝宝”中活性炭的质量分数，需要知道反应生成二氧化碳的量，故需测定反应前“暖宝宝”固体的质量及反应前后C和D装置增重的质量，故填：检验装置A的反应产物有二氧化碳；C和D； （6）装置E的作用是吸收空气中的二氧化碳，防止空气中的二氧化碳被装置 D 吸收，影响实验结果，故填：空气中存在二氧化碳，若缺少装置 E，空气中的二氧化碳也会被装置 D 吸收，导致实验结果不准确； （7）通过对比生活中铁生锈与“暖宝宝”发热的具体情况，猜想氯化钠与活性炭的作用为氯化钠、活性炭可以加快“暖宝宝”发生氧化反应的速率，故填：氯化钠、活性炭可以加快“暖宝宝”发生氧化反应的速率。 14．“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。 【答案】 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 【详解】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； 误差分析： 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。 15．下图是“XX牌贴身暖宝宝”使用说明书，小王等同学阅读了使用说明后，对它的成分和发热原理产生了兴趣，和同学们一起进行了实验探究。    （1）【初步探究成分及发热原理】 【提出问题】“暖宝宝”为什么能发热？ 【做出猜想】“暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉氧化（即生锈）的过程。 【设计实验】 实验操作 实验现象 解释或结论 步骤1 取A、B两袋“暖宝宝”，将A袋按使用说明打开外袋取出内袋；而B袋不打开外袋。并将两袋样品放置在同样的环境中。 A袋的“暖宝宝”温度很快上升；B袋温度 。 “暖宝宝”发热是由于袋内物质与 接触。 步骤2 24小时后，分别剪开A、B两袋，各取少量袋内物质于两支试管中，分别加入适量稀盐酸。 A袋内物质部分溶解，产生黄色溶液；B袋内物质 。 用化学方程式表示产生黄色溶液的反应 【得出结论】 “暖宝宝”发出的热量主要来自铁粉发生氧化（生锈）的过程。 【继续探究】小王和同学们想继续探究“暖宝宝”发热后，剩余物质中是否还含有活性炭，他们取适量A袋内物质于烧杯内，加入过量 ，充分反应后过滤，洗涤、干燥滤渣。 为进一步验证黑色滤渣的成分，小王和小李同学分别设计了甲、乙两个如图所示的装置，点燃滤渣，用澄清石灰水验证产物，你认为 图的装置结论更可靠，理由是 。    同学们分析铁生锈是一个缓慢氧化的过程，从原料角度分析“暖宝宝”放热现象之所以很明显是因为： ①铁呈粉末状，活性炭有吸附性，促使铁能与氧气、水等反应更快；② ； （2）【测定“暖宝宝”中的含铁量】 取一片包装完好的“暖宝宝”，剪开包装，利用袋内物质立即进行实验。 【实验方法】 取样品m g，利用如图丙所示装置与药品，测反应后生成气体的体积。    【实验步骤】① 连接仪器， ； ② 将实验所用药品装入各仪器中，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。在实验过程中，若烧瓶和量气管内气体压强过大，可将水准管 （填“上提”或“下移”）； ④ 等恢复至室温，并 后，再次记录量气管刻度。 【数据处理】 若实验条件下，氢气的密度为d g/mL，测得氢气体积为v mL。则该“暖宝宝”中铁粉的质量分数的表达式为 。（用含dvm的字母表示） 【交流讨论】利用丙装置，即使操作无失误，测量结果仍会偏大，原因是 ， 小王重新设计了一个如图丁的实验装置，利用该装置实验时，在气密性良好的前提下，如果往锥形瓶中注入的稀硫酸体积为V1 mL，充分反应后，右侧针筒中气体变化的读数为V2 mL，则反应生成的氢气的体积为 mL。 （3）【测定“暖宝宝”中的氧化铁的含量】 小李取了一片外袋已有部分破损的“暖宝宝”，剪开包装，取10g袋内物质立即进行实验。 【查阅资料】① 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O ② Fe + 2 FeCl3 = 3 FeCl2 ③ 在HCl和FeCl3的混合溶液中Fe先与FeCl3反应 【实验记录】    【实验结论】①写出产生气体的化学方程式 ②经该实验测定，该片已有破损的“暖宝宝”中的氧化铁的含量为 。（写出计算过程） 【答案】 无明显变化 O2 /空气 部分溶解，有气泡产生，浅绿色溶液 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O 稀盐酸/稀硫酸 甲 乙方案酒精燃烧生成的CO2会干扰实验 氯化钠能加快铁生锈 检查装置气密性 下移 调节量气管与水准管两边液面相平 ×100% 滴入烧瓶内的稀硫酸占一定体积 V2－V1 Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 16% 【详解】（1）[设计实验] A袋中的物质与空气接触，只有铁常温能与氧气反应放出热量，生成铁锈（主要成分是Fe2O3），Fe2O3与稀盐酸反应生成氯化铁和水，氯化铁的溶液呈黄色，发生反应的化学方程式为：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O；B袋没有打开外袋，铁粉没有与氧气接触，不能发生缓慢氧化，故温度无明显变化，加入盐酸，铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，氯化亚铁的溶液呈浅绿色； [继续探究] 根据铁与盐酸反应，活性炭和盐酸不反应的原理，加入过量的稀盐酸除去铁粉；根据活性炭燃烧的产物是二氧化碳，可用澄清的石灰水检验二氧化碳的产生，乙图中酒精燃烧也会产生二氧化碳会干扰实验结果，故甲装置图得出的结论更可靠； ①利用活性炭的吸附性可吸收空气中的氧气和水； ②氯化钠也是促进铁粉生锈的因素之一，即氯化钠能加快铁生锈； （2）①实验开始前必须先检查装置的气密性； ③在实验过程中，若烧瓶和量气管内气体压强过大，可将水准管下移，减小烧瓶和量气管内的压强； ④根据连通器的原理可以知道，为了使实验结果准确，应该移动调节水准管和量气管中的液面相平后才能读数； [数据处理] 解：设铁粉的质量为x =，    解得：x=28dv 铁的质量分数为：×100%； [交流讨论] 丙装置加入的硫酸占据了一定的空间，使测得的气体的体积偏大，从而使得测定结果偏高；使用丁装置产生气体的体积应该等于注射器内气体的体积减去滴加的硫酸的体积，即反应生成的氢气的体积为V2－V1mL； （4）[实验结论] 混合物中的铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁的同时得到氢气，发生反应的化学方程式为：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑； 设生成0.2g氢气参加反应铁粉的质量为y 则= 解得：y=5.6g， 根据反应流程可知碳粉的质量为1.9g，10.4g红棕色粉末为Fe2O3，则未氧化变质前Fe粉的质量为：10.4g××100%=7.28g，则剩余铁元素的质量为7.28g-5.6g=1.68g，这1.68g的铁元素发生了以下反应Fe+2FeCl3=3FeCl2，即铁单质与氯化铁中铁元素的质量比是1︰2，则参加反应铁单质的质量为1.68g×=0.56g，则破损的“暖宝宝”中的剩余铁单质的质量为5.6g+0.56g=6.16g；氧化铁中铁元素的质量为7.28g-6.16g=1.12g，则对应氧化铁的质量为1.12g÷（×100%）=1.6g，故该片已有破损的“暖宝宝”中的氧化铁的含量为=16%。 【点睛】计算混合物中氧化铁的百分含量是解题难点，最易发生的错误是直接用10g-碳粉（1.9g）-与酸反应生成氢气的Fe（5.6g）=2.5g，为混合物中氧化铁的质量，这种解法存在的问题是忽视了原固体混合中还含有少量NaCl以及反应过程中还存在少量Fe与FeCl3反应生成了FeCl2，另外最终所得红棕色固体全部为氧化铁，故解析时要考虑全面，逐一解答即可。 16．冬天教室内温度较低，兴趣小组同学用塑料薄膜包裹少量的氧化钙，放入无纺布袋子中，然后向氧化钙中缓慢地加入一定量的水，制作了一个发热袋。 (1)发热袋发热的原理是 （用化学方程式表示）。 发热袋发热持续的时间不长，兴趣小组的同学向老师求助，在老师的帮助下完成系列探究。 (2)探究一：制作发热持续时间较长的发热袋 材料：氧化钙、水、无纺布袋子、可以密封的塑料薄膜、食盐、铁粉、活性炭、蛭石。 仪器：天平、量筒、玻璃棒、温度计等。 组别 所用材料 发热情况 实验一 氧化钙和水 发热速度很快，但温度很快就降低至室温 实验二 实验一基础上加少量的食盐和铁粉 发热速度有所提升，而且温度与实验一相比稍微高一些，持续时间也有所延长 实验三 实验二基础上加活性炭 发热速度与实验二相比没有明显变化，但是发热持续的时间变长，而且温度下降得比较慢 实验四 实验三基础上加蛭石 发热袋温度与实验三相比较低，但是发热持续时间比较长，而且热量散发得比较均匀 思考下列问题： ①浓硫酸加水也能放出热量，实验不用浓硫酸的原因是 。 ②兴趣小组同学查阅资料后发现食盐和活性炭可以加快铁的锈蚀且该过程也会放出热量，实验三“发热持续时间变长”可能发生了铁粉生锈的反应。他们取少量发热后的固体设计了如图所示的实验。 (3)探究二：发热袋发热过程中是否发生铁生锈的反应 ①实验前需要先通入一段时间一氧化碳气体后加热，除了防止玻璃管内一氧化碳与氧气混合点燃发生爆炸外，这样做的目的还有 。 ②实验中发现 ，证明该“发热后的固体”中含有氧化铁。 ③小红提出如果固体中含有碳酸钙，装置B也会有类似的现象。她取少量“发热后的固体”于试管中，向其中滴加足量稀盐酸，产生大量气泡，小红得到结论：“发热后的固体”中含有碳酸钙，兴趣小组同学提出反对意见， 。经实验证明“发热后的固体”中没有碳酸钙。 结论：发热袋发热过程中发生了铁生锈的反应。 ④从安全的角度考虑该装置设计有明显的缺陷，它是 。 (4)探究三：实验四中蛭石的作用是什么？ 查阅资料：蛭石具有独特的多孔结构、良好的保温隔热性能，能吸附发热材料，使发热材料均匀分散在蛭石颗粒的孔隙和表面；蛭石具有一定的透气性，能让水汽适当散发出去，同时蛭石还可以调节内部湿度，保证发热反应的持续稳定进行。关于蛭石在发热袋中的作用的推测合理的是_____（填字母）。 A．蛭石本身能放热 B．蛭石能吸附铁粉和氧化钙粉末到孔隙里，增大与水、氧气的接触面积 C．蛭石具有良好的保温隔热性能，延长发热袋的发热时间 【答案】(1) (2)浓硫酸具有强烈的腐蚀性 (3) 防止试管内空气中的二氧化碳对实验结果产生干扰 试管内红色固体变黑，B中澄清石灰水变浑浊 “发热后的固体”中可能含有铁，铁与稀盐酸反应也会产生气泡 缺少尾气处理装置 (4)BC 【详解】（1）发热袋发热的原理是氧化钙与水反应生成氢氧化钙，该反应放出大量的热，化学方程式为； （2）浓硫酸加水也能放出热量，实验不用浓硫酸的原因是浓硫酸具有强烈的腐蚀性； （3）①实验前需要先通入一段时间一氧化碳气体后加热，除了防止玻璃管内一氧化碳与氧气混合点燃发生爆炸外，这样做的目的还有防止试管内空气中的二氧化碳对实验结果产生干扰； ②一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，因此实验中发现试管内红色固体变黑，B中澄清石灰水变浑浊，证明该“发热后的固体”中含有氧化铁； ③小红提出如果固体中含有碳酸钙，装置B也会有类似的现象，她取少量“发热后的固体”于试管中，向其中滴加足量稀盐酸，产生大量气泡，小红得到结论：“发热后的固体”中含有碳酸钙，兴趣小组同学提出反对意见，是因为“发热后的固体”中可能含有铁，铁与稀盐酸反应也会产生气泡； ④一氧化碳有毒，排放到空气中会污染空气，因此从安全的角度考虑该装置设计有明显的缺陷是缺少尾气处理装置； （4）A、蛭石本身不能放热，说法错误，不符合题意； B、由题干信息可知，蛭石能吸附铁粉和氧化钙粉末到孔隙里，增大与水、氧气的接触面积，说法正确，符合题意； C、由题干信息可知，蛭石具有良好的保温隔热性能，延长发热袋的发热时间，说法正确，符合题意。 故选：BC。 17．某化学兴趣小组通过实验等活动探究某自热食品发热包(说明书如下图所示)的物质成分和发热原理，并自制发热包。 [品名]食品专用发热包 [主要成分]氧化钙、铝粉、碳酸钠 [净含量]80克 [使用方法]撕开发热包塑料袋后放入外盒加常温水，不超过注水位：食材放入内盒，盖好盖子静置15分钟 【查阅资料】 ①碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合物。 ②和溶液能反应生成和，同时放出热量。 ③、和溶解度随温度升高而升高，的溶解度随温度升高而下降。 【活动一】探究发热包中的物质成分 小组成员用如下装置(气密性良好)验证发热包中含有铝粉和碳酸钠，实验记录如下表所示。 实验操作 实验现象 实验结论 ① 打开分液漏斗活塞滴入适量稀盐酸 A中产生大量气泡，B装置中变浑浊 a_______ ② 将燃着的木条靠近右端导管口 气体能被点燃 发热包中含有铝 (1)根据实验①，分析并补充完整a处的实验结论： 。 (2)去掉装置C可能对本实验产生的影响是 。 【活动二】探究发热包的发热原理 查阅资料，一发热包中的氧化钙、碳酸钠和铝粉在加水后发生的化学反应主要是： I：__b___；II：；III：。 为探究发热包的发热原理，小组同学根据该产品发热包与最大水量的质量比约为1：3.3，设计如下表所示实验，实验过程及数据结果如下所示。 实验 固体试剂 水/mL 对照组 发热包粉末 10 ① 氧化钙 10 ② 氢氧化钙碳酸钠混合 10 ③ 铝粉氢氧化钠混合 10 (3)写出“b”处化合反应的化学反应方程式： 。 (4)分析实验①对应曲线，可知反应I (填“是”或“不是”)放热的主要反应。 (5)甲同学分析温度变化曲线后得出结论：发热包最高温度可达104℃左右，使其达到该温度的主要是化学反应III，乙同学不同意该观点，理由是实验③使用了NaOH固体，温度升高的原因可能是 。为排除该影响因素，小组讨论需要补充的实验方案： (填操作和现象)。(限选的试剂和仪器：铝粉、氢氧化钠固体、水、温度计) (6)丙同学提出直接用铝粉和氢氧化钠来制作发热包。小组成员从物质的性质和实验③对应曲线分析其可行性不高，理由是 。 【活动三】自制发热包 小组同学取铝粉、碳酸钠和氧化钙共混合均匀装入无纺布袋，制成发热包，封口后加入室温下的水，用温度和传感器测同一体系内温度和随时间变化如下图所示。 (7)结合图分析：①内，上升的可能原因是 。(写其中一种即可)②内，变小的原因是氢氧化钠被铝粉逐渐消耗；内，上升的原因是 。③反思小结：该发热包放出热量不够，不适合制作自热食品发热包；反应后剩余液碱性较强，具有腐蚀性不可随意丢弃。 【答案】(1)发热包中含有碳酸钠 (2)空气中的二氧化碳会进入B装置，干扰对发热包中碳酸钠的检验 (3) (4)不是 (5) 氢氧化钠固体溶于水放热 取等质量的铝粉和氢氧化钠固体分别放入两支试管中，分别加入等量的水，用温度计测量温度变化，发现加入氢氧化钠固体的试管温度升高幅度比加入铝粉和氢氧化钠混合固体的试管温度升高幅度小，说明使发热包达到较高温度的主要不是化学反应 (6)铝粉与氢氧化钠反应剧烈，短时间内放出大量热，温度上升过快，且反应后溶液碱性过强 (7) 氧化钙和水生成氢氧化钙，氢氧化钙溶液显碱性，使溶液pH上升（合理即可） 氢氧化钠被铝粉逐渐消耗，温度降低，随着温度降低，氢氧化钙溶解度变大，更多的氢氧化钙溶解，使溶液中氢氧根离子浓度增大 【详解】（1）碳酸钠和稀盐酸反应产生二氧化碳气体，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故结论为含有碳酸钠； （2）去掉装置 C，空气中的二氧化碳会进入B装置，干扰对发热包中碳酸钠的检验； （3）第二步中是氢氧化钙和碳酸钠反应，氢氧化钙来源于氧化钙和水反应，化学方程式为CaO+H2O=Ca(OH)2； （4）观察③对应的曲线，其温度升高幅度相对较小。对比对照组(发热包粉末)的温度变化，可知反应1不是放热的主要反应。故答案为:不是； （5）乙同学不同意甲同学观点是因为实验③中使用的NaOH固体溶解时也会放热，干扰了对化学反应II是否为使发热包达到最高温度主要反应的判断；为排除该影响因素，优化实验方案③的操作和现象为: 取等质量的铝粉和氢氧化钠固体分别放入两支试管中，分别加入等量的水，用温度计测量温度变化，发现加入氢氧化钠固体的试管温度升高幅度比加入铝粉和氢氧化钠混合固体的试管温度升高幅度小，说明使发热包达到较高温度的主要不是化学反应； （6）从物质性质看，铝粉与氢氧化钠溶液反应会产生氢气，氢气属于易燃易爆气体，存在安全隐患、从实验③对应曲线看，该反应升温快但降温也快，不能持续稳定地发热，所以直接用铝粉和氢氧化钠来制作发热包可行性不高。故答案为:从物质性质看，铝粉与氢氧化钠溶液反应会产生氢气，氢气属于易燃了爆气体，存在安全隐患、从实验③对应曲线看，该反应升温快但降温也快，不能持续稳定的发热； （7）①0-110s内，上升的原因是氧化钙和水生成氢氧化钙，氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，氢氧化钙、氢氧化钠溶液呈碱性，pH上升； ②110-880s内，变化的原因是氢氧化钠被铝粉逐渐消耗、880s-1856s内，上升的原因是氢氧化钠被铝粉逐渐消耗，温度降低，随着温度降低，氢氧化钙溶解度变大，更多的氢氧化钙溶解，使溶液中氢氧根离子浓度增大。故答案为:氢氧化钠被铝粉逐渐消耗，温度降低，随着温度降低，氢氧化钙溶解度变大，更多的氢氧化钙溶解，使溶液中氢氧根离子浓度增大。 拓展培优 18．自热食品中的发热包浸泡在水中即可发热。同学们开展了“探秘发热包”探究活动。 【查阅资料】资料一：发热包发热温度能保持在以上分钟。 资料二：发热包中发热粉的主要成分为粉、生石灰及。 问题1：加水后发生反应的化学方程式为： (1)反应Ⅰ： （化学方程式）。 反应Ⅱ 。 反应Ⅲ 。 问题2：上述哪个反应是使发热包温度达到以上的主要原因？ 【进行实验】分别取不同样品，各加水，其温度与时间变化的曲线如下图。 【分析讨论】 (2)通过曲线b可知，反应 （填序号）不能使温度达到以上。 (3)甲同学认为，通过曲线c可知，主要是反应Ⅲ使发热包温度达到以上；乙同学认为此结论不准确，曲线c对应实验中使用了固体，温度较高的原因也可能与 有关；对此，甲同学补充说明，通过曲线d可知，反应Ⅲ是发热包温度达到以上的主要原因，请说明他得出此结论的理由 。 问题3：能否只用粉和作发热粉？ 【分析讨论】大家认为，可从经济、安全、发热效果等视角进行分析。 (4)经调查，元/千克，元/千克，元/千克。 根据的来源不同，计算可知：若直接用8千克作发热粉原料，成本为元。若用和原料制取8千克，理论上，所需的成本为元，则和的总成本为 元，成本更低。 (5)针对问题2，请你先做出判断，再分别从物质性质和曲线变化趋势两个角度说出判断理由 。 问题4：发热粉能持续发热分钟的原因是什么？ 【分析讨论】 (6)对比曲线a、c、d可知，发热粉持续发热的原因可能是：反应 （填序号）能够逐渐地产生，产生的再与粉反应，持续放出热量。 (7)曲线a对应样品比曲线d对应样品先开始发热的原因是 。 【总结提升】可通过控制反应物的成分来调控化学反应的路径，以满足生产生活的需要。 【拓展延伸】 (8)使用发热包时，撕开外包装塑料袋，检查装有发热粉的无纺布袋无破损后，放入凉水中、使用后妥善处理发热包。试推测无纺布应具备的性质 （答一条） 【答案】(1) (2)Ⅰ (3) 氢氧化钠固体溶解时放热 根据曲线d可知，氢氧化钙和碳酸钠反应产生氢氧化钠和铝反应放出大量热，与氢氧化钠固体溶解时放出热量无关 (4) (5)氢氧化钠具有强烈的腐蚀性，通过曲线c可看出，使用Al和NaOH反应，72℃以上温度持续时间较短 (6)Ⅱ (7)氧化钙先和水反应产生大量热 (8)导热性好（合理即可） 【详解】（1）反应Ⅰ的反应为氧化钙与水反应生成氢氧化钙，反应的化学方程式为，故填：； （2）通过曲线b可知，只用氧化钙作为发热粉，氧化钙与水反应放热即反应Ⅰ不能使温度达到72℃以上，故填：Ⅰ； （3）由于NaOH固体溶解时放出大量的热，所以甲同学结论不准确；通过曲线d可知，由于与Al粉反应的氢氧化钠是由氢氧化钙与碳酸钠反应生成的，与NaOH固体溶解时放出热量无关，所以反应Ⅲ是发热包温度达到72℃以上的主要原因，故填：氢氧化钠固体溶解时放热；根据曲线d可知，氢氧化钙和碳酸钠反应产生氢氧化钠和铝反应放出大量热，与氢氧化钠固体溶解时放出热量无关； （4）设制取8千克NaOH需要Na2CO3质量为x。 Na2CO3的成本=10.6千克×4.5元/千克=47.7元 所以CaO和Na2CO3的总成本=23.52元+47.7元=71.22元，故填：71.22； （5）由于氢氧化钠具有强烈的腐蚀性，使用不当，发生危险；且通过曲线c变化趋势可以看出，发热包温度达到72℃以上后，持续时间较短，温度下降快，发热包发热温度不能保持在72℃以上10~15分钟，所以不能只用Al粉和NaOH作发热粉，故填：氢氧化钠具有强烈的腐蚀性，通过曲线c可看出，使用Al和NaOH反应，72℃以上温度持续时间较短； （6）由于反应Ⅱ及曲线a、c、d可知，发热粉持续发热的原因可能是：反应Ⅱ能够逐渐地产生NaOH，产生的NaOH再与Al粉反应，持续放出热量，故填：Ⅱ； （7）曲线a的发热粉在含有氧化钙，由于氧化钙先与水反应放出大量的热，所以线a对应样品比曲线d对应样品先开始发热，故填：氧化钙先和水反应产生大量热； （8）为了快速提高食品温度，所以无纺布应具备的导热性、耐碱腐蚀等，故填：导热性好（合理即可）。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $