自熱火鍋發熱原理探秘——體會科學探究的基本過程寒冷的冬天，如何實現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，是如何發熱的？發熱包根據主要成分，結合所學知識，猜想發熱原因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熱原理是什么？猜想假設1.單一物質與水作用3.三種物質與水的作用2.兩種物質與水的作用猜想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。你同意嗎？鋁片和鋁條不與水反應，并不能直接推斷鋁粉不與水反應。設計實驗關鍵對比實驗

控制變量序號藥品用品最高溫度持續時間實驗組1鋁粉+水實驗組2氧化鈣+鋁粉+水實驗組3氧化鈣+碳酸鈉+水實驗組4鋁粉+碳酸鈉+水實驗組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水啟動時間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水實驗結論序號藥品用品啟動時間最高溫度持續時間實驗組15.0g鋁粉+15mL水實驗組22.5g氧化鈣+2.5g鋁粉+15mL水實驗組34.0g氧化鈣+1.0g碳酸鈉+15mL水實驗組44.0g鋁粉+1.0碳酸鈉+15mL水實驗組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℃序號藥品用品啟動時間最高溫度持續時間實驗組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驗數據也存在略微的差距？

自熱食品的發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℃實驗5中，除放熱外，你還看到了什么現象？有大量氣泡產生根據元素守恒，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。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。可用點燃的木條接觸產生的氣體，若能點燃，說明是氫氣；若木條燃燒得更旺，說明是氧氣。性質差異現象差異為了便于收集，我們直接向樣品中加肥皂水。反應后生成的氣體是H2。加水后H2是如何產生的？復習回顧產生H2的反應：2H2O2H2↑+O2↑活潑金屬

+

酸

→

鹽

+

氫氣不滿足反應條件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，不僅能夠和強酸反應，也能夠和強堿反應。反應方程式為：2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑，該反應是放熱反應。氫氧化鈉是怎么產生的呢？你能根據發熱包的成分寫出生成氫氧化鈉的化學方程式嗎？CaO+H2O====Ca(OH)2Ca(OH)2+Na2CO3

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

====CaCO3↓+2NaOH2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑實驗反思既然主要的熱量來源是鋁粉和氫氧化鈉溶液的反應，為什么在食品發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，而且還有強腐蝕性，大量加入會導致不安全。2.鋁、氫氧化鈉和水的反應速度很快，可能會燙傷人。用氫氧化鈣和碳酸鈉反應產生氫氧化鈉可以緩解反應速度，使得反應由緩慢到劇烈，留下足夠的操作時間，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。

在實際生產生活中，產品的設計和科學理論的應用不僅要考慮物質的性質，還需要綜合考慮其他多種因素，如成本、資源、是否便于使用、是否對人體或環境有危害、是否符合可持續發展理念等等。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↑強堿，具有腐蝕性，誤食會腐蝕食道黏膜。同時，發熱包加水會放出大量的熱，會灼傷人們的器官。遠離明火！注意通風!禁止食用！使用自熱火鍋時，還需要注意什么呢？CaO+H2O====Ca(OH)2禁止濕手拿加熱包！原因是什么？因為發熱包是利用生石灰遇水發熱的原理，一旦接觸到熱水很容易導致水劇烈沸騰，引發危險。使用前檢查發熱包是否破損、出氣口是否通暢提出問題1小結科學探究的基本過程關鍵對比實驗

控制變量全面有序觀察實驗設計實驗3實驗結論5猜想假設2進行實驗4實驗反思6小結反應后物質成分的判斷性質差異現象差異成分猜想元素守恒依據小試牛刀1.某自熱火鍋的發熱包成分標識如下表。下列各組物質所屬類別正確的是

()選項ABCD物質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D金屬氧化物混合物堿2.某品牌自熱火鍋的發熱包主要成分是：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．發熱包密封包裝是防止其與氧氣接觸B．在使用自熱火鍋時，不能使用熱水C．煮熟食物的過程中，化學能轉化為熱能D．自熱火鍋的密封蓋上有一個小孔，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___________的結構，能起到吸附作用?！白詿峄疱仭钡膬?、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．有機合成材料

C．復合材料疏松多孔B(2)下表為某自熱米飯的營養成分表。C營養物質蛋白質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”中有發熱包，該發熱包遇水后可迅速升溫至150℃，保溫時間達2~3小時，同學們對此產生了濃厚興趣，他們對發熱包的成分及發熱原理進行了以下探究?！静殚嗁Y料】（1）“發熱包”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：為了探究發熱包的成分，同學們設計了如圖實驗：【實驗結論】（1）探究過程發熱包樣品中有被磁鐵吸引的黑色固體A，說明發熱包中含有________。（2）探究過程①，滴加酚酞溶液后溶液變紅，說明發熱包中含有_________，②的現象證明發熱包中一定有_________。鐵粉FeAgCl氯化鈉生石灰步驟二：除上述物質外，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：上述三種物質同時存在；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【實驗驗證】同學們又取了步驟一中的濾渣C進行實驗，流程如圖。向濾液D滴加氫氧化鈉溶液時，他們觀察到開始時有白色沉淀生成，后來又全部消失，最后得到的是無色溶液?！緦嶒灲Y論】（1）實驗過程中過濾后濾渣E的成分是炭粉。（2）同學們對實驗現象進行討論后，認為猜想_____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【發熱原理探究】同學們利用下圖裝置證明發熱包放出的熱量主要來自生石灰與水的反應。向錐形瓶中加水后發現數據采集器溫度示數迅速上升。但溫度又很快下降，說明該反應很快結束，不能長時間保溫。生石灰與水發生反應的化學方程式為__________________________?！静孪搿看蠹掖竽懖聹y應該還有其他放熱反應存在。利用溫度傳感器探究CaO+