如表是“XX牌貼身暖寶寶”使用說明書,小王等同學(xué)閱讀了使用說明后,對(duì)它的成分和發(fā)熱原理產(chǎn)生了興趣,和同學(xué)們一起進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究.
品名 | XX牌貼身暖寶寶 |
成分 | 帶內(nèi)物質(zhì):鐵粉、水、活性炭、食鹽等 |
內(nèi)袋材料 | 微孔透氣無紡布 |
外袋材料 | 不透氣塑料 |
用法 | 臨使用前,打開外袋取出內(nèi)袋,直接貼在衣服上. 打開外袋后保持溫暖12小時(shí) |
(1)袋內(nèi)物質(zhì)中含有的金屬元素至少有
種,其外袋材料屬于
(填“無機(jī)非金屬”、“合成”或“復(fù)合”)材料.
(2)初步探究成分及發(fā)熱原理】
【提出問題】“暖寶寶”為什么能發(fā)熱?
【做出猜想】“暖寶寶”發(fā)出的熱量主要來自鐵粉氧化(即生銹)的過程.
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
| 實(shí)驗(yàn)操作 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 解釋或結(jié)論 |
步驟1 | 取A、B兩袋“暖寶寶”,將A袋按使用說明打開外袋取出內(nèi)袋;而B袋不打開外袋.并將兩袋樣品放置在同樣的環(huán)境中. | A袋的“暖寶寶”溫度很快上升;B袋溫度 . | “暖寶寶”發(fā)熱是由于袋內(nèi)物質(zhì)與 接觸. |
步驟2 | 24小時(shí)后,分別剪開A、B兩袋,各取少量袋內(nèi)物質(zhì)于兩支試管中,分別加入適量稀鹽酸. | A袋內(nèi)物質(zhì)部分溶解,產(chǎn)生黃色溶液;B袋內(nèi)物質(zhì) . | 用化學(xué)方程式表示產(chǎn)生黃色溶液的反應(yīng)
|
得出結(jié)論】“暖寶寶”發(fā)出的熱量主要來自鐵粉發(fā)生氧化(生銹)的過程. |
【繼續(xù)探究】小王和同學(xué)們想繼續(xù)探究“暖寶寶”發(fā)熱后,剩余物質(zhì)中是否還含有活性炭,他們?nèi)∵m量A袋內(nèi)物質(zhì)于燒杯內(nèi),加入過量
,充分反應(yīng)后過濾,洗滌、烘干濾渣.為進(jìn)一步驗(yàn)證黑色濾渣的成分,小王和小李同學(xué)分別設(shè)計(jì)了甲、乙兩個(gè)如圖所示的裝置,點(diǎn)燃濾渣,用澄清石灰水驗(yàn)證產(chǎn)物,你認(rèn)為
圖的裝置結(jié)論更可靠,理由是
.同學(xué)們分析鐵生銹是一個(gè)緩慢氧化的過程,“暖寶寶”放熱現(xiàn)象之所以很明顯是因?yàn)椋?br />①鐵呈粉末狀,活性炭有
性,使鐵能與氧氣、水等接觸充分;
②
;
(3)【測(cè)定“暖寶寶”中的含鐵量】
取一片包裝完好的“暖寶寶”,剪開包裝,利用袋內(nèi)物質(zhì)立即進(jìn)行實(shí)驗(yàn).
【實(shí)驗(yàn)方法】取樣品m g,利用如圖丙所示裝置與藥品,測(cè)反應(yīng)后生成氣體的體積.
【實(shí)驗(yàn)步驟】
①連接儀器,
;
②將實(shí)驗(yàn)所用藥品裝入各儀器中,記錄量氣管初始刻度;
③打開分液漏斗活塞,加入足量稀硫酸至不再有氣泡冒出.在實(shí)驗(yàn)過程中,若燒瓶和量氣管內(nèi)氣體壓強(qiáng)過大,可將水準(zhǔn)管
(填“上提”或“下移”).
④等恢復(fù)至室溫,并
后,再次記錄量氣管刻度;
【數(shù)據(jù)處理】
若實(shí)驗(yàn)條件下,氫氣的密度為d g/mL,測(cè)得氫氣體積為v mL.則該“暖寶寶”中鐵粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為
.
【交流討論】
利用丙裝置,即使操作無失誤,測(cè)量結(jié)果仍會(huì)偏大,原因是
,小王重新設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖丁的實(shí)驗(yàn)裝置,利用該裝置實(shí)驗(yàn)時(shí),在氣密性良好的前提下,如果往錐形瓶中注入的稀硫酸體積為V
1mL,充分反應(yīng)后,右側(cè)針筒中氣體的讀數(shù)為V
2 mL,則反應(yīng)生成的氫氣的體積為
mL.
(4)【測(cè)定“暖寶寶”中的鐵、碳質(zhì)量比】
小李取了一片外袋已有部分破損的“暖寶寶”,剪開包裝,利用袋內(nèi)物質(zhì)立即進(jìn)行實(shí)驗(yàn).
【查閱資料】
①2Fe(OH)
3 Fe
2O
3+3H
2O
②Fe+2FeCl
3=3FeCl
2③在HCl和FeCl
3的混合溶液中Fe先與FeCl
3反應(yīng)
【實(shí)驗(yàn)記錄】
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】經(jīng)該實(shí)驗(yàn)測(cè)定,新產(chǎn)品的配料中碳粉和鐵粉的質(zhì)量比為
,該片已有破損的“暖寶寶”中的剩余鐵單質(zhì)的質(zhì)量為
g.