Question

9．目前，市场上有多种“热敷袋”出售．某一化学研究性学习小组在研究了某种“热敷袋”的构造后，决定自己制造一个一次性“热敷袋”，制造过程如下：①称取15g小颗粒状活性炭，40g还原铁粉，5g细木屑，都放在一只烧杯中，再加入15mL 15%食盐水，用玻璃棒搅拌均匀．②用大头针在小塑料袋上扎几十个针眼 （袋的两层同时扎穿），把烧杯里的混合物全部加入小塑料袋中，封上袋口，再放入大塑料袋中，封上袋口，可长期保存．③使用时将大塑料袋袋口打开，反复搓揉这袋5min～8min，能感觉温度明显上升．回答下列问题：
（1）该一次性“热敷袋”利用了原电池原理．
（2）炭粉的作用是构成原电池正极．
（3）将使用过的“热敷袋”打开，发现有大量棕红色粉末生成，该物质主要成分是Fe₂O₃．

Answer 1

分析 根据热敷袋的原理分析：铁屑做负极，碳粉做正极，食盐做电解质溶液，再用木屑或者吸水纸之类防治漏液，一个简单的原电池原理（金属的吸氧腐蚀）就构成了热敷袋的原理，利用原电池中的氧化还原反应而发热，据此分析．

解答 解：（1）该装置符合原电池构成条件，所以能构成原电池，放电时将化学能转化为电能，所以热敷袋放出的热来自于原电池中的氧化还原反应，故答案为：原电池；
（2）炭粉构成原电池正极，正极上氧气得电子发生还原反应，NaCl溶液起电解质溶液作用，从而形成原电池，加速Fe的氧化，所以炭粉的作用是构成原电池正极，故答案为：构成原电池正极；
（3）负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为2Fe-4e^-═2Fe²⁺，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，即总反应为：2Fe+O₂+2H₂O═2Fe（OH）₂，氢氧化亚铁不稳定，易被空气氧化生成氢氧化铁，氢氧化铁分解生成棕红色粉末氧化铁，所以使用过的“热敷袋”打开，发现有大量棕红色粉末生成，该物质主要成分是Fe₂O₃，故答案为：Fe₂O₃．

点评 本题考查原电池原理，侧重考查热敷袋的原理等知识点，注意生成铁锈原因，题目难度不大．