Question

【題目】冬天來(lái)了，媽媽買了很多暖寶寶回家，小希問(wèn)媽媽，為什么暖寶寶能發(fā)熱．媽媽說(shuō)：聽(tīng)說(shuō)是里面有鐵粉，鐵粉生銹放熱．為了驗(yàn)證媽媽解釋的正確性，小希在實(shí)驗(yàn)室打開(kāi)一片暖寶寶，取出其中黑色粉末做了下面的實(shí)驗(yàn)．

I.黑色粉末成分的探究

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
取暖寶寶中的黑色粉末于試管中，加入足量稀鹽酸	有氣泡冒出， 溶液變?yōu)棰?/span> _____．	黑色粉末中有鐵粉． 產(chǎn)生氣泡的方程式②_____．
反應(yīng)結(jié)束之后，發(fā)現(xiàn)仍有固體殘留．經(jīng)過(guò)③_____（操作名稱），干燥，獲得黑色粉末，加熱，未能點(diǎn)燃．	——	——

小希查閱資料，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后剩余的黑色粉末可能是活性炭，而活性炭燃燒需要很高的溫度，于是小希設(shè)計(jì)如圖 1 的實(shí)驗(yàn)．

將黑色粉末與氧化銅粉末充分混合，放入加熱裝置，接通電源，達(dá)到高溫狀態(tài)，觀察到石灰水變渾濁．小希確定黑色粉末中有活性炭，加熱裝置中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為④_____．

II.探究“暖寶寶”反應(yīng)原理現(xiàn)鐵的生銹本質(zhì)是否一致

按圖 2（夾持儀器已略去）采用傳感器收集數(shù)據(jù)，將拆除包裝的暖寶寶倒入三頸燒瓶中，密封裝置，開(kāi)始收集，觀察曲線變化．

從收集到的圖像看暖寶寶發(fā)熱是因?yàn)轭w粒微小的鐵粉與⑤_____和_____等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，并⑥_____熱量（填寫“吸收”或“放出”）．這一反應(yīng)與鐵生銹原理一致．

III.實(shí)驗(yàn)拓展

利用上述原理，小希設(shè)計(jì)使用暖寶寶貼來(lái)測(cè)定空氣中氧氣的含量，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前的裝置如圖 3 所示，

量筒中水的讀數(shù)為 100mL.

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以觀察的現(xiàn)象是⑦_____．

（2）冷卻一段時(shí)間之后，打開(kāi)彈簧夾，水從量筒中流入玻璃瓶（容積為 250mL）最后讀數(shù)為 67mL（鐵粉生銹消耗的水忽略不計(jì)），通過(guò)計(jì)算，本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)得空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為⑧_____．

（3）出現(xiàn)上述誤差的原因可能是⑨_____（可多選）

A 裝置漏氣

B 暖寶寶貼中鐵粉的使用數(shù)量不足

C 溫度計(jì)的讀數(shù)未恢復(fù)至室溫就記錄量筒內(nèi)剩余水的體積

D 彈簧夾未夾緊

E 最后讀取量筒中水的體積是俯視讀數(shù)

Answer 1

【答案】淺綠色 Fe+2HCl=FeCl2+H2 過(guò)濾 C+2CuO2Cu+CO2 水 氧氣 放出 溫度計(jì)示數(shù)先上升，后恢復(fù)至室溫，打開(kāi)彈簧夾，量筒中的水倒吸進(jìn)入集氣瓶 15% ABCE

【解析】

I.黑色粉末成分的探究

暖寶寶中的黑色粉末中有鐵粉，與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，現(xiàn)象是有氣泡冒出，溶液變?yōu)闇\綠色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+2HCl=FeCl2+H2。

過(guò)濾可以分離不溶于水的固體混合物，故要分離反應(yīng)后的固體殘留物，首先需要經(jīng)過(guò)過(guò)濾操作。

活性炭與氧化銅在高溫條件下反應(yīng)生成銅和二氧化碳，化學(xué)方程式為：C+2CuO2Cu+CO2。

II.探究“暖寶寶”反應(yīng)原理與鐵的生銹本質(zhì)是否一致

從收集到的圖像看，相對(duì)濕度在不斷降低、氧氣濃度也在不斷降低，說(shuō)明暖寶寶發(fā)熱是因?yàn)轭w粒微小的鐵粉與水、氧氣等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，溫度出現(xiàn)升高的趨勢(shì)，說(shuō)明反應(yīng)放出熱量。

III.實(shí)驗(yàn)拓展

（1）暖寶寶貼中的鐵粉生銹消耗氧氣，放出熱量，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以觀察的現(xiàn)象是溫度計(jì)示數(shù)先上升，后恢復(fù)至室溫，打開(kāi)彈簧夾，量筒中的水倒吸進(jìn)入集氣瓶。

（2）玻璃瓶?jī)?nèi)空氣的體積為250mL-30mL=220mL，實(shí)驗(yàn)后從量筒中流入玻璃瓶（容積為250mL）中的水的體積為100mL-67mL=33mL，進(jìn)入玻璃瓶的水的體積即為消耗的氧氣體積，所以通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)得空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為：。

（3）空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為21%，本實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果明顯偏小。

A.如果裝置漏氣，會(huì)使進(jìn)入的水偏少，氧氣的體積分?jǐn)?shù)會(huì)偏小，符合題意；

B.鐵粉數(shù)量不足導(dǎo)致集氣瓶?jī)?nèi)氧氣無(wú)法被消耗完，測(cè)定結(jié)果會(huì)偏小，符合題意；
C.必須等溫度計(jì)的讀數(shù)恢復(fù)至實(shí)驗(yàn)前的溫度后，才能記錄量筒內(nèi)剩余水的體積，使結(jié)果準(zhǔn)確，否則進(jìn)入集氣瓶中水的體積偏小，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏小，故符合題意；

D.彈簧夾未夾緊，會(huì)有部分空氣從集氣瓶中逸出，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大，故不符合題意；

E.最后讀取量筒中水的體積俯視讀數(shù)，讀數(shù)偏大，則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出進(jìn)入集氣瓶中水的體積偏小，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏小，故符合題意；故選：ABCE。