Question

【題目】市售“自熱米飯”帶有一個發(fā)熱包，遇水后可迅速升溫至150℃，保溫時間達3小時，能將生米做成熟飯。某中學化學興趣小組對發(fā)熱包非常感興趣，進行了以下探究。

（查閱資料）

（1）發(fā)熱包主要由生石灰、鐵粉、鎂粉、鋁粉、炭粉、氯化鈉中的若干種組成。

（2）氫氧化鎂和氫氧化鋁均為不溶于水的白色固體，但后者可溶于NaOH溶液生成偏鋁酸鈉（NaAlO2），該反應的化學方程式為_____。

（成分探究）取出某品牌的發(fā)熱包內灰黑色的固體粉末，分成兩份。

（1）第一組同學用磁鐵靠近其中一份粉末，發(fā)現(xiàn)有黑色物質被磁鐵吸引，證明粉末中含有_____（填名稱）。用磁鐵將該物質全部吸出后，剩余粉末為樣品A；

（2）第二組同學將另一份粉末加水溶解、過濾后，取部分濾液滴入酚酞試液，濾液變紅色，證明原粉末中含_____（填化學式）；再向濾液中加入含有稀硝酸的硝酸銀溶液，看到_____，證明原粉末中含有氯化鈉。

（3）除上述物質外，還可能存在鎂粉、鋁粉、炭粉，對此大家提出了以下幾種猜想：

猜想一：只存在上述三種中的一種；

猜想二：上述三種同時存在；

猜想三：存在鋁粉和炭粉；

猜想四：存在_____（填名稱）；

猜想五：鎂粉和炭粉。

（實驗驗證）小施用樣品A進行實驗，流程如下。向濾液B滴加氫氧化鈉溶液時，他觀察到開始時有白色沉淀生成，后來又全部消失，最后得到的是無色溶液E。

（實驗結論）

（1）不溶物D是_____（填名稱）；

（2）大家結合實驗現(xiàn)象討論后，認為猜想_____正確。

（原理探究）

第三組同學利用如圖裝置證明發(fā)熱包放熱主要來自于生石灰與水的反應。加水后發(fā)現(xiàn)A中溫度迅速升高，B中有氣泡產生，該氣體為_____（填名稱）。但溫度很快下降，說明該反應很快結束，不能長時間保溫。

（猜想）大家大膽猜測應該還有其他放熱反應存在。

（實驗驗證）

同學們按資料介紹，用鐵粉、炭粉和食鹽水在錐形瓶中模擬鐵的銹蝕實驗，不久后發(fā)現(xiàn)錐形瓶外壁微燙，并持續(xù)較長時間。該現(xiàn)象很好地解釋了發(fā)熱包的保溫機理。

（拓展活動）

在上述鐵的銹蝕實驗中未觀察到有紅色的鐵銹產生。老師告訴同學們，鐵銹蝕的過程是首先生成一種堿，這種堿在空氣中極易被氧化又變成另外一種堿，請寫出生成另外一種堿的反應化學方程式_____。

Answer 1

【答案】 鐵粉 CaO 有白色沉淀生成 鎂粉和鋁粉 炭粉 三 空氣

【解析】

{查閱資料}（2）氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉，根據質量守恒定律，化學反應前后，元素的種類不變，反應物中含Al、O、H、Na，生成物中含Na、Al、O，故生成物中還應有水生成，故反應的化學方程式寫為：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O。

{成分探究}（1）金屬鐵能夠被磁鐵吸引，所以用磁鐵靠近粉末，發(fā)現(xiàn)有黑色物質被磁鐵吸引，證明粉末中含有鐵，故填鐵。

（2）將粉末加水溶解、過濾后，取部分濾液滴入酚酞試液，濾液變紅色，說明原粉末中的某種成分溶于水后溶液呈堿性，而發(fā)熱包的成分中只有氧化鈣能夠與水反應生成氫氧化鈣，而氫氧化鈣溶于水后溶液呈紅色，即原粉末中含有氧化鈣，其化學式為CaO，故填CaO；

氯化鈉與硝酸銀在溶液中反應生成硝酸鈉和氯化銀沉淀，觀察到有白色沉淀生成，故填有白色沉淀生成。

（3）鎂粉、鋁粉、炭粉的兩兩組合方式有鎂粉與鋁粉、鎂粉與碳粉、鋁粉與碳粉，故填鎂粉和鋁粉。

{實驗驗證}（1）發(fā)熱包中的生石灰、鐵粉、鎂粉、鋁粉均能與稀鹽酸反應，氯化鈉溶于水，而炭粉既不溶于水，也不能與稀鹽酸反應，所以出現(xiàn)的不溶物D是炭粉，故填炭粉；

（2）鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，氯化亞鐵與氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化亞鐵沉淀，而氫氧化亞鐵不再與氫氧化鈉反應，鎂與鹽酸反應生成氯化鎂和氫氣，氯化鎂與氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鎂沉淀，而氫氧化鎂不再與氫氧化鈉反應，鋁與鹽酸反應生成氯化鋁和氫氣，氯化鋁與氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鋁沉淀，而氫氧化鋁能再與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉，偏鋁酸鈉能夠溶于水，即樣品中含有鋁粉與炭粉，所以猜想三正確，故填三。

{原理探究}氧化鈣（生石灰）與水反應生成氫氧化鈣同時釋放熱量，錐形瓶中的空氣受熱體積膨脹，膨脹的空氣沿導管進入B裝置在導管口處形成氣泡，故填空氣。

{拓展活動}鐵元素形成的堿有氫氧化亞鐵和氫氧化鐵，其中氫氧化亞鐵能與空氣中的氧氣、水反應生成氫氧化鐵，故反應的化學方程式寫為：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3。