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1. (2025·常州一模)学习小组开展“发热袋的模拟制作”的跨学科实践活动。
活动一:探秘发热袋的发热原理及使用方法
市面上有一款“掰掰热暖手宝”(如图所示),包装袋中盛有过饱和醋酸钠溶液和一块小铁片。
【查阅资料】
过饱和溶液是指溶液中所含溶质的量大于该温度下饱和溶液中溶质的含量的溶液,一般是较高温度的饱和溶液冷却形成的。过饱和溶液不稳定,如果搅拌、使溶液受到振动、或往溶液里投入固体“晶种”,溶液里的过量溶质就会结晶析出。
(1)使用“掰掰热暖手宝”时只要来回掰动小铁片,袋中的过饱和溶液受到振动会结晶,这个过程会
(2)“掰掰热暖手宝”可重复使用。将用过的暖手宝放入开水中煮 3~5 分钟,其中的醋酸钠晶体全部溶解后再冷却形成过饱和溶液,就可再次使用。由此推测,醋酸钠的溶解度受温度的影响情况为
活动二:模拟制作简易发热袋
(3)选择制作简易发热袋的外包装袋应考虑的因素有
a. 强度大 b. 能耐受一定的温度
c. 易密封 d. 难溶于水
(4)配制合适的过饱和醋酸钠溶液是关键。小组同学通过 AI 搜索发现配制时醋酸钠与水的质量比以不超过 3:1 为宜。在 0℃时,某同学用 200 mL 水(密度为 1 g/mL),要配成该温度下合适的过饱和溶液,理论上加入醋酸钠的质量 m 的范围为
活动一:探秘发热袋的发热原理及使用方法
市面上有一款“掰掰热暖手宝”(如图所示),包装袋中盛有过饱和醋酸钠溶液和一块小铁片。
【查阅资料】
过饱和溶液是指溶液中所含溶质的量大于该温度下饱和溶液中溶质的含量的溶液,一般是较高温度的饱和溶液冷却形成的。过饱和溶液不稳定,如果搅拌、使溶液受到振动、或往溶液里投入固体“晶种”,溶液里的过量溶质就会结晶析出。
(1)使用“掰掰热暖手宝”时只要来回掰动小铁片,袋中的过饱和溶液受到振动会结晶,这个过程会
放热
(填“放热”或“吸热”)。(2)“掰掰热暖手宝”可重复使用。将用过的暖手宝放入开水中煮 3~5 分钟,其中的醋酸钠晶体全部溶解后再冷却形成过饱和溶液,就可再次使用。由此推测,醋酸钠的溶解度受温度的影响情况为
醋酸钠的溶解度随温度升高而明显增大
。活动二:模拟制作简易发热袋
(3)选择制作简易发热袋的外包装袋应考虑的因素有
abcd
(填字母)。a. 强度大 b. 能耐受一定的温度
c. 易密封 d. 难溶于水
(4)配制合适的过饱和醋酸钠溶液是关键。小组同学通过 AI 搜索发现配制时醋酸钠与水的质量比以不超过 3:1 为宜。在 0℃时,某同学用 200 mL 水(密度为 1 g/mL),要配成该温度下合适的过饱和溶液,理论上加入醋酸钠的质量 m 的范围为
$66 \mathrm{ g}＜m\leq600 \mathrm{ g}$
(已知 0℃时醋酸钠的溶解度为 33.0 g)。答案
1.(1)放热 (2)醋酸钠的溶解度随温度升高而明显增大 (3)abcd (4)$66 \mathrm{ g}＜m\leq600 \mathrm{ g}$
解析：(4)已知$0\degree C$时醋酸钠的溶解度为$33.0 \mathrm{ g}$,$200 \mathrm{ mL}$水（密度为$1 \mathrm{ g/mL}$）的质量为$200 \mathrm{ g}$;当配成饱和溶液时,$200 \mathrm{ g}$水中溶解醋酸钠的质量=$200 \mathrm{ g}×\frac{33\mathrm{ g}}{100\mathrm{ g}} = 66\mathrm{ g}$;又因为配制时醋酸钠与水的质量比以不超过$3:1$为宜,$200 \mathrm{ g}$水最多溶解醋酸钠的质量为$200 \mathrm{ g}×3 = 600\mathrm{ g}$。所以理论上加入醋酸钠的质量$m$的范围为$66 \mathrm{ g}＜m\leq600 \mathrm{ g}$。
解析：(4)已知$0\degree C$时醋酸钠的溶解度为$33.0 \mathrm{ g}$,$200 \mathrm{ mL}$水（密度为$1 \mathrm{ g/mL}$）的质量为$200 \mathrm{ g}$;当配成饱和溶液时,$200 \mathrm{ g}$水中溶解醋酸钠的质量=$200 \mathrm{ g}×\frac{33\mathrm{ g}}{100\mathrm{ g}} = 66\mathrm{ g}$;又因为配制时醋酸钠与水的质量比以不超过$3:1$为宜,$200 \mathrm{ g}$水最多溶解醋酸钠的质量为$200 \mathrm{ g}×3 = 600\mathrm{ g}$。所以理论上加入醋酸钠的质量$m$的范围为$66 \mathrm{ g}＜m\leq600 \mathrm{ g}$。
2. (2025·河池二模)宇航员在“天宫课堂”利用醋酸钠(CH₃COONa)过饱和溶液制作了一颗“冰球”(过饱和溶液是指在一定温度和压力下,溶液中溶质的浓度超过该温度和压力下饱和溶液的浓度,但溶质未析出的溶液)。
(1)下列生活中常见的物质与水混合,充分搅拌,不能形成溶液的是
A. 酒精 B. 面粉
C. 花生油 D. 氯化钠
(2)“冰球”摸上去是温热的,说明“冰球”的制作过程
(3)在相同温度下,过饱和溶液中溶质的质量分数大于饱和溶液中溶质的质量分数。已知醋酸钠的溶解度如下表所示,将醋酸钠过饱和溶液转化为饱和溶液的方法是
(4)取 60℃时 239 g 饱和溶液降温到 20℃,理论上最多析出
(5)一定条件下,利用乙酸(CH₃COOH)和碳酸钠制备较纯净的醋酸钠晶体的反应原理为 2CH₃COOH+Na₂CO₃=2CH₃COONa+H₂O+CO₂↑,反应时向乙酸溶液中持续加入碳酸钠固体直至
A. 冷水 B. 热水
C. 饱和醋酸钠溶液 D. 乙酸溶液
(1)下列生活中常见的物质与水混合,充分搅拌,不能形成溶液的是
BC
(填字母)。A. 酒精 B. 面粉
C. 花生油 D. 氯化钠
(2)“冰球”摸上去是温热的,说明“冰球”的制作过程
放热
(填“放热”或“吸热”)。(3)在相同温度下,过饱和溶液中溶质的质量分数大于饱和溶液中溶质的质量分数。已知醋酸钠的溶解度如下表所示,将醋酸钠过饱和溶液转化为饱和溶液的方法是
升高温度(或加水)
。(4)取 60℃时 239 g 饱和溶液降温到 20℃,理论上最多析出
$92.5$
g 醋酸钠。(5)一定条件下,利用乙酸(CH₃COOH)和碳酸钠制备较纯净的醋酸钠晶体的反应原理为 2CH₃COOH+Na₂CO₃=2CH₃COONa+H₂O+CO₂↑,反应时向乙酸溶液中持续加入碳酸钠固体直至
不再产生气泡
(填实验现象),再将所得溶液进行蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥,即可得到醋酸钠晶体和醋酸钠的饱和
溶液(填“饱和”或“不饱和”)。洗涤时,为了减少晶体损失,最好选用C
(填字母)。A. 冷水 B. 热水
C. 饱和醋酸钠溶液 D. 乙酸溶液
答案
2.(1)BC (2)放热 (3)升高温度(或加水) (4)$92.5$ (5)不再产生气泡 饱和 C
解析：(2)“冰球”摸上去温热,说明在制作过程中有热量放出。(3)由表格可知,醋酸钠的溶解度随温度降低而减小。要将过饱和溶液转化为饱和溶液,可升高温度,使醋酸钠溶解度增大;也可加入溶剂,增加溶解量。(4)$60\degree C$时醋酸钠的溶解度为$139.0 \mathrm{ g}$,$60\degree C$时$239 \mathrm{ g}$饱和溶液中含溶剂水$100 \mathrm{ g}$,溶质醋酸钠$139.0 \mathrm{ g}$,降温到$20\degree C$时,$100 \mathrm{ g}$水中最多溶解$46.5 \mathrm{ g}$醋酸钠,所以析出醋酸钠的质量为$139.0 \mathrm{ g} - 46.5 \mathrm{ g} = 92.5 \mathrm{ g}$。(5)乙酸和碳酸钠反应生成醋酸钠、水和二氧化碳,当不再有气泡产生时,说明碳酸钠与乙酸恰好完全反应;溶液中有醋酸钠晶体析出,此时溶液为饱和溶液;洗涤时,为减少晶体损失,最好选用饱和醋酸钠溶液,因为饱和醋酸钠溶液不能再溶解醋酸钠,可减少晶体溶解损失;冷水、热水都会溶解部分醋酸钠晶体;醋酸钠能溶于乙酸溶液。
解析：(2)“冰球”摸上去温热,说明在制作过程中有热量放出。(3)由表格可知,醋酸钠的溶解度随温度降低而减小。要将过饱和溶液转化为饱和溶液,可升高温度,使醋酸钠溶解度增大;也可加入溶剂,增加溶解量。(4)$60\degree C$时醋酸钠的溶解度为$139.0 \mathrm{ g}$,$60\degree C$时$239 \mathrm{ g}$饱和溶液中含溶剂水$100 \mathrm{ g}$,溶质醋酸钠$139.0 \mathrm{ g}$,降温到$20\degree C$时,$100 \mathrm{ g}$水中最多溶解$46.5 \mathrm{ g}$醋酸钠,所以析出醋酸钠的质量为$139.0 \mathrm{ g} - 46.5 \mathrm{ g} = 92.5 \mathrm{ g}$。(5)乙酸和碳酸钠反应生成醋酸钠、水和二氧化碳,当不再有气泡产生时,说明碳酸钠与乙酸恰好完全反应;溶液中有醋酸钠晶体析出,此时溶液为饱和溶液;洗涤时,为减少晶体损失,最好选用饱和醋酸钠溶液,因为饱和醋酸钠溶液不能再溶解醋酸钠,可减少晶体溶解损失;冷水、热水都会溶解部分醋酸钠晶体;醋酸钠能溶于乙酸溶液。
