Question

【題目】冬天來了，媽媽買了很多暖寶寶回家，小希問媽媽，為什么暖寶寶能發(fā)熱．媽媽說：聽說是里面有鐵粉，鐵粉生銹放熱．為了驗證媽媽解釋的正確性，小希在實驗室打開一片暖寶寶，取出其中黑色粉末做了下面的實驗．

I.黑色粉末成分的探究

操作	現(xiàn)象	結論
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． 產生氣泡的方程式②_____．
反應結束之后，發(fā)現(xiàn)仍有固體殘留．經(jīng)過③_____（操作名稱），干燥，獲得黑色粉末，加熱，未能點燃．	——	——

小希查閱資料，發(fā)現(xiàn)反應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，于是小希設計如圖 1 的實驗．

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)生的化學反應方程式為④_____．

II.探究“暖寶寶”反應原理現(xiàn)鐵的生銹本質是否一致

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)熱是因為顆粒微小的鐵粉與⑤_____和_____等物質發(fā)生反應，并⑥_____熱量（填寫“吸收”或“放出”）．這一反應與鐵生銹原理一致．

III.實驗拓展

利用上述原理，小希設計使用暖寶寶貼來測定空氣中氧氣的含量，實驗開始前的裝置如圖 3 所示，

量筒中水的讀數(shù)為 100mL.

（1）實驗過程中，可以觀察的現(xiàn)象是⑦_____．

（2）冷卻一段時間之后，打開彈簧夾，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），通過計算，本實驗數(shù)據(jù)測得空氣中氧氣的體積分數(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 溫度計的讀數(shù)未恢復至室溫就記錄量筒內剩余水的體積

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 過濾 C+2CuO2Cu+CO2 水 氧氣 放出 溫度計示數(shù)先上升，后恢復至室溫，打開彈簧夾，量筒中的水倒吸進入集氣瓶 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，反應的化學方程式為：Fe+2HCl=FeCl2+H2。

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

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

II.探究“暖寶寶”反應原理與鐵的生銹本質是否一致

從收集到的圖像看，相對濕度在不斷降低、氧氣濃度也在不斷降低，說明暖寶寶發(fā)熱是因為顆粒微小的鐵粉與水、氧氣等物質發(fā)生反應，溫度出現(xiàn)升高的趨勢，說明反應放出熱量。

III.實驗拓展

（1）暖寶寶貼中的鐵粉生銹消耗氧氣，放出熱量，實驗過程中，可以觀察的現(xiàn)象是溫度計示數(shù)先上升，后恢復至室溫，打開彈簧夾，量筒中的水倒吸進入集氣瓶。

（2）玻璃瓶內空氣的體積為250mL-30mL=220mL，實驗后從量筒中流入玻璃瓶（容積為250mL）中的水的體積為100mL-67mL=33mL，進入玻璃瓶的水的體積即為消耗的氧氣體積，所以通過本次實驗數(shù)據(jù)測得空氣中氧氣的體積分數(shù)為：。

（3）空氣中氧氣的體積分數(shù)約為21%，本實驗測定結果明顯偏小。

A.如果裝置漏氣，會使進入的水偏少，氧氣的體積分數(shù)會偏小，符合題意；

B.鐵粉數(shù)量不足導致集氣瓶內氧氣無法被消耗完，測定結果會偏小，符合題意；
C.必須等溫度計的讀數(shù)恢復至實驗前的溫度后，才能記錄量筒內剩余水的體積，使結果準確，否則進入集氣瓶中水的體積偏小，會導致測定結果偏小，故符合題意；

D.彈簧夾未夾緊，會有部分空氣從集氣瓶中逸出，導致測定結果偏大，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，則會導致計算出進入集氣瓶中水的體積偏小，會導致測定結果偏小，故符合題意；故選：ABCE。