题目内容
13．“暖宝宝”是一种很方便的贴片，它薄如纸、轻如棉、柔软而富有弹性，使用时只须往相应部位一贴，立刻就能发热，温度最高达60℃，平均50℃．持续时间在10～12小时．打开包装袋，发现其为黑色固体，带着好奇，我们共同来探究．【提出问题】“暖宝宝”的主要成分是什么？
【假设和猜想】“暖宝宝”的主要成分可能有：铁、碳等．
【方案设计1】黑色固体的探究，请将下列实验报告补充完整：
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| 把适量样品放在滤纸上，把磁铁靠近粉末 | 部分粉末被吸引 | “暖宝宝”中有铁单质 |
| 在一装有40mL红墨水的烧杯中，加入3药匙黑色粉末，用玻璃棒搅拌，静置，观察现象 | 褪色 | “暖宝宝”中有碳单质 |
【方案设计2】常见阴离子的检验，请将下列实验报告补充完整：
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| 用滴管取上层清液于试管中，加稀盐酸，观察现象 | 无气泡产生 | 无CO32- |
| 用滴管取上层清液于试管中，滴加适量的稀硝酸，再滴加硝酸银溶液 | 产生白色沉淀 | 有Cl- |
“暖宝宝”的成分中含有：铁粉、碳粉、氯离子的化合物等．
【深入探究】
小海、小林、小明三同学一起测定“暖宝宝”中铁的百分含量．
查阅资料：常温下氢气密度为0.0899g/L．
设计原理：将一定质量的“暖宝宝”样品与稀盐酸混合，测定反应产生的氢气的质量，计算出Fe的质量，继而得“暖宝宝”中铁的百分含量．
过程方法：
（1）小海首先设计（如图1）：向装有样品（10g）的锥形瓶（55g）中加入20g稀盐酸，待反应完毕后测得锥形瓶和反应后混合物的总质量为84.8g，则产生氢气的质量是0.2g，“暖宝宝”中铁的质量分数是多少？（写出计算过程）
（2）小林对小海的设计提出质疑后，设计如图2的方案（只在上述方案中的锥形瓶上加一干燥管），请你说明小林质疑的理由是氢气逸出时会带出水蒸气．
（3）小明通过思考后，觉得他们的方案误差都较大，于是小明设计如图3的方案（试剂用量不变）．请你说明小明认为他们误差较大的原因：托盘天平的精确度为0.1g，称量时产生的误差较大．
分析 【假设和猜想】
铁、碳都是黑色固体；
【方案设计1】
磁铁能够吸引铁；
碳单质具有吸附性，能够吸附色素、异味等；
【方案设计2】
碳酸根离子能和氢离子结合生成水和二氧化碳；
氯离子能和银离子结合生成氯化银沉淀，氯化银不溶于水和稀硝酸；
【深入探究】
铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应前后的质量差即为反应生成氢气的质量，根据氢气质量可以计算铁的质量，进一步可以计算样品中铁的质量分数；
托盘天平能够精确到0.1g．
解答 解：【假设和猜想】
“暖宝宝”的主要成分可能有铁、碳等物质．
故填：铁、碳等．
【方案设计1】
实验报告如下表所示：
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| 把适量样品放在滤纸上，把磁铁靠近粉末 | 部分粉末被吸引 | “暖宝宝”中有铁单质 |
| 在一装有40mL红墨水的烧杯中，加入3药匙黑色粉末，用玻璃棒搅拌，静置，观察现象 | 褪色 | “暖宝宝”中有碳单质 |
实验报告如下表所示：
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| 用滴管取上层清液于试管中，加稀盐酸，观察现象 | 无气泡产生 | 无CO32- |
| 用滴管取上层清液于试管中，滴加适量的稀硝酸，再滴加硝酸银溶液 | 产生白色沉淀 | 有Cl- |
（1）反应生成氢气质量为：10g+55g+20g-84.8g=0.2g，
故填：0.2．
设铁质量为x，
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑，
56 2
x 0.2g
$\frac{56}{x}$=$\frac{2}{0.2g}$，
x=5.6g，
“暖宝宝”中铁的质量分数是：$\frac{5.6g}{10g}$×100%=56%，
答：“暖宝宝”中铁的质量分数是56%．
（2）小林质疑的理由是氢气逸出时会带出水蒸气．
故填：氢气逸出时会带出水蒸气．
（3）小明认为他们误差较大的原因是：托盘天平的精确度为0.1g，称量时产生的误差较大．
故填：托盘天平的精确度为0.1g，称量时产生的误差较大．
点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．
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