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无焰食品加热器常被士兵用于野外加热食物,它的成分是镁粉、铁粉、氯化钠.使用时加入水,热量是由镁和水反应产生的,1.0g镁和水反应放出热量14.7kJ.下面是对该产品的实验研究:实验
 更新时间:2024-03-29 18:18:32
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问题描述:

无焰食品加热器常被士兵用于野外加热食物,它的成分是镁粉、铁粉、氯化钠.使用时加入水,热量是由镁和水反应产生的,1.0g镁和水反应放出热量14.7kJ.下面是对该产品的实验研究:

实验1.室温下将1.0mol镁条、0.10mol铁粉和0.10mol的氯化钠加入隔热容器的水中,连续搅拌,每50s记录一次温度在图1上(曲线1),再把1.0mol镁条分成100份(曲线2)和1.0mol镁粉(曲线3)代替镁条重复以上实验.

实验2.把0.10mol镁粉和0.10mol氯化钠混合,常温下放入隔热容器的100mL水中,不断搅拌,15min时记录温度,铁粉用量不同时温度变化情况如图2所示

实验3.把0.10mol镁粉和0.50mol铁粉混合加入隔热容器的100mL水中,不断搅拌,15min时记录温度,氯化钠用量不同时温度变化情况如图3所示.

请回答:

(1)实验1可以发现影响镁和水反应速率的因素是______

A.反应温度 B.NaCl的量 C.铁的量 D.镁的反应表面积

(2)实验3中大于0.125molNaCl的用量的实验就不再做的原因是______

A.加入更多NaCl不再增加反应速率 B.加入NaCl会降低反应速率

C.已达到沸点不会再有温度变化 D.需要加入更多的铁粉提高温度

(3)如果在实验3中加入了0.060mol的NaCl,混合物的温度最接近______

A.34℃B.42℃C.50℃D.62℃

(4)一位工程师在设计无焰食物加热器时,希望用尽可能少的物料产生尽可能多的热量.根据以上实验应选择的组合是______

A.0.50mol的铁粉、0.125molNaCl和0.10mol的镁粉

B.0.50mol的铁粉、0.125molNaCl和0.10mol的镁条

C.0.70mol的铁粉、0.125molNaCl和0.10mol的镁粉

D.0.70mol的铁粉、0.125molNaCl和0.10mol的镁条

(5)写出该无焰加热器反应的热化学方程式______;

(6)你认为铁粉、NaCl为什么会使反应速率增大?______.

蔡兴泉回答:
  (1)1.0g镁和水反应放出热量14.7kJ,反应速率越快,放出的热量越大,溶液的温度越高,由于曲线1、2、3中只有镁的规格不同,所以影响镁和水反应速率的因素是:镁的反应表面积,   故答案为:D;   (2)根据图3的图象可知,加入0.125mol氯化钠后,溶液已达到沸点不会再有温度变化,所以大于0.125molNaCl的用量的实验就不再做了,   故答案为:C;   (3)由图3可知,当加入0.060mol的NaCl,反应温度大于40℃,小于50℃,混合物的温度最接近42℃,   故答案为:B;   (4)镁粉比镁条能更快产生热量,在镁和氯化钠固定的情况下,0.1mol镁中加入0.50mol铁粉时反应温度达到最大,再加入过量的铁粉会造成浪费,所以A正确,   故答案为:A;   (5)由于1.0g镁和水反应放出热量14.7kJ,24g镁放出的热量为352.7kJ,该无焰加热器反应的热化学方程式为:Mg(s)+2H2O(l)=Mg(OH)2(s)+H2(g)△H=-352.8kJ/mol,   故答案为:Mg(s)+2H2O(l)=Mg(OH)2(s)+H2(g)△H=-352.8kJ/mol;   (6)镁、铁粉和NaCl溶液构成了原电池,能够使反应速率大大加快,故答案为:可能是镁、铁粉和NaCl构成了原电池.
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