Question

12．“暖足贴”利用铁氧化生锈时会放热的原理从而达到给人局部热敷的作用，具有一贴即热，快速热敷的作用，深受大众的喜爱．图甲是某品牌“暖足贴”的图片．A、B两小组的同学，通过查阅资料发现，其主要成份为：铁粉、活性炭、水、食盐等物质．
（1）发热剂需接触到空气才会发热，原因是铁要与水和氧气等物质共同作用才会生锈，铁生锈发生氧化反应，放出热量．
（2）试推测发热剂成分氯化钠的作用是加快铁的生锈，从而更快的放出热量；“暖足贴”的发热还应用了活性炭具有吸附性．
（3）打开用过的“暖足贴”，兴趣小组的同学们发现原先黑色的铁粉颜色变成了红棕色．他们想到了金属的回收及利用的重要性，考虑能否用学过的知识将之还原成铁粉．于是，他们在实验室找来炭粉及Fe₂O₃粉末，在做完图乙所示实验后，发现澄清石灰水变浑浊，试管中粉末全部变为黑色．
澄清石灰水变浑浊的原因是Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O（用方程式表示）
A组一同学将黑色粉末倒在纸上，发现纸竟然烧起来了，原因是未等黑色粉末冷却便倒出，致使纸的温度达到了着火点；另一同学立即用一块湿抹布进行扑盖，火马上熄灭，试说明灭火原理隔绝空气．
（4）B组同学在正确操作之后，取少量黑色粉末，加入足量稀硫酸充分振荡，但她惊讶地发现黑色粉末没有溶解，试管中也未产生预期的气泡，这说明该反应并没有生成铁．
（5）A、B组同学查阅资料，得到关于铁的氧化物相关信息如下：

铁的氧化物	Fe2O3	Fe3O4	FeO
颜色	红色	黑色	黑色
化学性质	可溶于稀硫酸	常温下不溶于稀硫酸	可溶于稀硫酸

根据以上信息，试写出图乙实验中炭粉与Fe₂O₃发生反应的化学方程式C+6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂↑+4Fe₃O₄
经分析后，A、B同学试着提高反应温度后，实验出现了预期的现象．

Answer 1

分析 （1）根据铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气，水蒸气等发生化学反应的过程进行分析解答本题；
（2）根据影响铁生锈的因素分析；
（3）根据二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，是因为二氧化碳能和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水．燃烧和灭火的方法进行分析；
（4）根据“黑色粉末没有溶解，试管中也未产生预期的气泡”做出判断；
（5）根据题中信息结合化学方程式的书写分析．

解答 解：（1）根据铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气，水蒸气等发生化学反应的过程，因此发热剂需接触到空气才会发热，原因是铁要与 水、氧气等物质共同作用才会生锈．
故答案为：水和氧气；
（2）发热剂成分中氯化钠的作用是加速铁粉生锈，更快放出热量；“暖足贴”的发热还应用了活性炭的吸附作用．
故答案为：加快铁的生锈；吸附；
（3）二氧化碳和氢氧化钙反应的化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．未等黑色粉末冷却便倒出，致使纸的温度达到了着火点，所以将黑色粉末倒在纸上，发现纸竟燃烧起来了；用一块湿抹布进行扑盖，使纸隔绝空气而灭火；
故答案为：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；未等黑色粉末冷却便倒出，致使纸的温度达到了着火点；隔绝空气；
（4）乙实验完成后，发现澄清石灰水变浑浊，生成部分黑色粉末，黑色粉末是Fe₃O₄，从题中信息看Fe₃O₄常温下不溶于稀酸，所以黑色粉末没有溶解，试管中也未产生预期的气泡，说明反应没有发生，无铁单质生成．
故答案为：铁；
（5）根据以上信息，图乙实验中炭粉与Fe₂O₃发生反应的化学方程式是C+6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂↑+4Fe₃O₄；
故答案为：C+6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂↑+4Fe₃O₄．

点评 本题考查铁生锈、燃烧和灭火以及氢气和碳作还原剂的相关问题，除课本中的相关知识外，还要能从所给的资料中提取信息解决新问题．