Question

【題目】市售“自熱米飯”帶有一個發熱包，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熱包非常感興趣，進行了以下探究。

（查閱資料）

（1）發熱包主要由生石灰、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，發現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熱包放熱主要來自于生石灰與水的反應。加水后發現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，不久后發現錐形瓶外壁微燙，并持續較長時間。該現象很好地解釋了發熱包的保溫機理。

（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，發現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。