第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量-自熱火鍋發(fā)熱原理探秘 課件 高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

自熱火鍋發(fā)熱原理探秘——體會科學(xué)探究的基本過程寒冷的冬天，如何實(shí)現(xiàn)不用出門就能快速吃到一碗熱氣騰騰的火鍋？便捷的自熱火鍋思考自熱火鍋不用火，不用電，是如何發(fā)熱的？發(fā)熱包根據(jù)主要成分，結(jié)合所學(xué)知識，猜想發(fā)熱原因CaO+H2O====Ca(OH)2思考自熱火鍋的其它熱量來自于哪里？可能還有鋁粉和碳酸鈉的作用提出問題自熱火鍋的發(fā)熱原理是什么？猜想假設(shè)1.單一物質(zhì)與水作用3.三種物質(zhì)與水的作用2.兩種物質(zhì)與水的作用猜想⑥：氧化鈣、鋁粉、碳酸鈉與水的共同作用猜想①：鋁粉與水的作用猜想②：碳酸鈉與水的作用猜想③：氧化鈣、鋁粉與水的作用猜想④：氧化鈣、碳酸鈉與水的作用猜想⑤：鋁粉、碳酸鈉與水的作用猜想①：鋁粉與水的作用猜想②：碳酸鈉與水的作用猜想③：氧化鈣、鋁粉與水的作用猜想④：氧化鈣、碳酸鈉與水的作用猜想⑤：鋁粉、碳酸鈉與水的作用猜想⑥：氧化鈣、鋁粉、碳酸鈉與水的共同作用根據(jù)已有知識，分析下列猜想是否合理。不合理。無明顯熱量變化有人認(rèn)為猜想①也明顯不合理，理由是金屬鋁不溶于水，也不與水反應(yīng)。你同意嗎？鋁片和鋁條不與水反應(yīng)，并不能直接推斷鋁粉不與水反應(yīng)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵對比實(shí)驗(yàn)

控制變量序號藥品用品最高溫度持續(xù)時(shí)間實(shí)驗(yàn)組1鋁粉+水實(shí)驗(yàn)組2氧化鈣+鋁粉+水實(shí)驗(yàn)組3氧化鈣+碳酸鈉+水實(shí)驗(yàn)組4鋁粉+碳酸鈉+水實(shí)驗(yàn)組5氧化鈣+鋁粉+碳酸鈉+水對照組樣品+水5.0g鋁粉+15mL水2.0g氧化鈣+2.0g鋁粉+1.0g碳酸鈉+15mL水4.0g氧化鈣+1.0g碳酸鈉+15mL水啟動(dòng)時(shí)間5.0g樣品+15mL水2.5g氧化鈣+2.5g鋁粉+15mL水4.0g鋁粉+1.0碳酸鈉+15mL水實(shí)驗(yàn)結(jié)論序號藥品用品啟動(dòng)時(shí)間最高溫度持續(xù)時(shí)間實(shí)驗(yàn)組15.0g鋁粉+15mL水實(shí)驗(yàn)組22.5g氧化鈣+2.5g鋁粉+15mL水實(shí)驗(yàn)組34.0g氧化鈣+1.0g碳酸鈉+15mL水實(shí)驗(yàn)組44.0g鋁粉+1.0碳酸鈉+15mL水實(shí)驗(yàn)組52.0g氧化鈣+2.0g鋁粉+1.0g碳酸鈉+15mL水對照組5.0g樣品+水自熱火鍋中的熱量來源于氧化鈣、鋁粉、碳酸鈉與水的共同作用55秒2分48秒94.5℃序號藥品用品啟動(dòng)時(shí)間最高溫度持續(xù)時(shí)間實(shí)驗(yàn)組52.0g氧化鈣+2.0g鋁粉+1.0g碳酸鈉+15mL水對照組5.0g樣品+水思考為什么這兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也存在略微的差距？

自熱食品的發(fā)熱包中除主要成分外，還有鐵粉、焙燒硅藻土、焦炭粉、活性炭、鎂粉等其它成分。它們對熱量也會有一定的影響。55秒2分48秒94.5℃實(shí)驗(yàn)5中，除放熱外，你還看到了什么現(xiàn)象？有大量氣泡產(chǎn)生根據(jù)元素守恒，該氣體可能是CO2、O2或H2中的一種或幾種。這些氣體的主要成分是什么？請大膽猜測并說出依據(jù)。如何確定氣體是否含有O2和H2?氧氣具有助燃性，氫氣具有可燃性。可用點(diǎn)燃的木條接觸產(chǎn)生的氣體，若能點(diǎn)燃，說明是氫氣；若木條燃燒得更旺，說明是氧氣。性質(zhì)差異現(xiàn)象差異為了便于收集，我們直接向樣品中加肥皂水。反應(yīng)后生成的氣體是H2。加水后H2是如何產(chǎn)生的？復(fù)習(xí)回顧產(chǎn)生H2的反應(yīng)：2H2O2H2↑+O2↑活潑金屬

+

酸

→

鹽

+

氫氣不滿足反應(yīng)條件Al但氧化鈣、碳酸鈉溶于水后均呈堿性

資料卡片Al是兩性金屬，不僅能夠和強(qiáng)酸反應(yīng)，也能夠和強(qiáng)堿反應(yīng)。反應(yīng)方程式為：2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。氫氧化鈉是怎么產(chǎn)生的呢？你能根據(jù)發(fā)熱包的成分寫出生成氫氧化鈉的化學(xué)方程式嗎？CaO+H2O====Ca(OH)2Ca(OH)2+Na2CO3

====CaCO3↓+2NaOH自熱火鍋發(fā)熱原理CaO+H2O====Ca(OH)2Ca(OH)2+Na2CO3

====CaCO3↓+2NaOH2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑實(shí)驗(yàn)反思既然主要的熱量來源是鋁粉和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)，為什么在食品發(fā)熱包中要加氧化鈣和碳酸鈉，而不直接用氫氧化鈉?1.氫氧化鈉容易潮解，而且還有強(qiáng)腐蝕性，大量加入會導(dǎo)致不安全。2.鋁、氫氧化鈉和水的反應(yīng)速度很快，可能會燙傷人。用氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鈉可以緩解反應(yīng)速度，使得反應(yīng)由緩慢到劇烈，留下足夠的操作時(shí)間，避免人受傷。

資料卡片氧化鈣：417元/kg；碳酸鈉：457元/kg；氫氧化鈉：1134元/kg(同一品牌的產(chǎn)品，純度均在96%以上)3.使用氧化鈣和碳酸鈉作為原料，成本更低。

在實(shí)際生產(chǎn)生活中，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和科學(xué)理論的應(yīng)用不僅要考慮物質(zhì)的性質(zhì)，還需要綜合考慮其他多種因素，如成本、資源、是否便于使用、是否對人體或環(huán)境有危害、是否符合可持續(xù)發(fā)展理念等等。怎么做到安心享受自熱火鍋帶給我們的快樂呢？CaO+H2O====Ca(OH)2Ca(OH)2+Na2CO3

====CaCO3↓+2NaOH2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑強(qiáng)堿，具有腐蝕性，誤食會腐蝕食道黏膜。同時(shí)，發(fā)熱包加水會放出大量的熱，會灼傷人們的器官。遠(yuǎn)離明火！注意通風(fēng)!禁止食用！使用自熱火鍋時(shí)，還需要注意什么呢？CaO+H2O====Ca(OH)2禁止?jié)袷帜眉訜岚≡蚴鞘裁?？因?yàn)榘l(fā)熱包是利用生石灰遇水發(fā)熱的原理，一旦接觸到熱水很容易導(dǎo)致水劇烈沸騰，引發(fā)危險(xiǎn)。使用前檢查發(fā)熱包是否破損、出氣口是否通暢提出問題1小結(jié)科學(xué)探究的基本過程關(guān)鍵對比實(shí)驗(yàn)

控制變量全面有序觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)結(jié)論5猜想假設(shè)2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)反思6小結(jié)反應(yīng)后物質(zhì)成分的判斷性質(zhì)差異現(xiàn)象差異成分猜想元素守恒依據(jù)小試牛刀1.某自熱火鍋的發(fā)熱包成分標(biāo)識如下表。下列各組物質(zhì)所屬類別正確的是

()選項(xiàng)ABCD物質(zhì)生石灰和苛性鈉活性炭和碳酸鈉苛性鈉和碳酸鈉鐵粉和鋁粉類別堿含碳化合物鹽金屬單質(zhì)D金屬氧化物混合物堿2.某品牌自熱火鍋的發(fā)熱包主要成分是：生石灰、鐵粉、鋁粉、焦炭粉、活性炭、碳酸鈉、焙燒硅藻土等。下列說法不正確的是

()A．發(fā)熱包密封包裝是防止其與氧氣接觸B．在使用自熱火鍋時(shí)，不能使用熱水C．煮熟食物的過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能D．自熱火鍋的密封蓋上有一個(gè)小孔，以便氫氣的釋放A水3.近年比較流行的“自熱火鍋”給人們生活帶來方便?！白詿峄疱仭敝饕闪习桶l(fā)熱包(主要成分為生石灰、焙燒硅藻土、活性炭、鐵粉、鋁粉、碳酸鈉等)組成，食用方法如圖所示。請回答：(1)焙燒硅藻土、活性炭都有___________的結(jié)構(gòu)，能起到吸附作用?！白詿峄疱仭钡膬?nèi)、外盒由聚丙烯塑料制成，聚丙烯塑料屬于____(填字母)。A．金屬材料 B．有機(jī)合成材料

C．復(fù)合材料疏松多孔B(2)下表為某自熱米飯的營養(yǎng)成分表。C營養(yǎng)物質(zhì)蛋白質(zhì)油脂糖類鈉鈣每份含量29.6g23.5g104.7g8l4mgl30mg從均衡膳食的角度考慮，搭配_____(填序號)一起食用營養(yǎng)會更均衡。A．雞蛋

B．牛奶

C．蘋果缺少維生素4.市場上銷售的某種“自熱火鍋”中有發(fā)熱包，該發(fā)熱包遇水后可迅速升溫至150℃，保溫時(shí)間達(dá)2~3小時(shí)，同學(xué)們對此產(chǎn)生了濃厚興趣，他們對發(fā)熱包的成分及發(fā)熱原理進(jìn)行了以下探究。【查閱資料】（1）“發(fā)熱包”主要由生石灰、鐵粉、鎂粉、鋁粉、炭粉、氯化鈉等組成。（2）氫氧化鎂和氫氧化鋁均為不溶于水的白色固體，氫氧化鋁可溶于NaOH溶液?！境煞痔骄俊坎襟E一：為了探究發(fā)熱包的成分，同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)：【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）探究過程發(fā)熱包樣品中有被磁鐵吸引的黑色固體A，說明發(fā)熱包中含有________。（2）探究過程①，滴加酚酞溶液后溶液變紅，說明發(fā)熱包中含有_________，②的現(xiàn)象證明發(fā)熱包中一定有_________。鐵粉FeAgCl氯化鈉生石灰步驟二：除上述物質(zhì)外，還可能存在鎂粉、鋁粉、炭粉，對此大家提出了以下幾種猜想：猜想一：只存在鎂粉、鋁粉、炭粉中的一種；猜想二：上述三種物質(zhì)同時(shí)存在；猜想三：存在鋁粉和炭粉；猜想四：存在鎂粉和鋁粉；猜想五：_______________。存在鎂粉和炭粉【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】同學(xué)們又取了步驟一中的濾渣C進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，流程如圖。向?yàn)V液D滴加氫氧化鈉溶液時(shí)，他們觀察到開始時(shí)有白色沉淀生成，后來又全部消失，最后得到的是無色溶液?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）實(shí)驗(yàn)過程中過濾后濾渣E的成分是炭粉。（2）同學(xué)們對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行討論后，認(rèn)為猜想_____正確。鎂粉、鋁粉、炭粉中的一種或幾種炭粉H2可能有：MgCl2、AlCl3一定有：HClAlCl3、HCl

鋁粉、炭粉三【發(fā)熱原理探究】同學(xué)們利用下圖裝置證明發(fā)熱包放出的熱量主要來自生石灰與水的反應(yīng)。向錐形瓶中加水后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器溫度示數(shù)迅速上升。但溫度又很快下降，說明該反應(yīng)很快結(jié)束，不能長時(shí)間保溫。生石灰與水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________?！静孪搿看蠹掖竽懖聹y應(yīng)該還有其他放熱反應(yīng)存在。利用溫度傳感器探究CaO+