暖宝宝发热原理研究性学习课题

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1、探究暖贴发热原理一、实验背景秋季来临，气温骤降，保暖对于高中生紧张的学习生活而言是十分重要的。大衣过于厚重，而T恤又不够保暖；暖贴便成了首选。然而，这种被大量使用的用品却并不知道其原理，积累了一定的化学知识和实验方法之后，便希望找出起发热的原因二、什么是暖贴暖贴为片状贴剂，是由原料层、明胶层、无纺布三部分组成的，原料层是由铁、石、活性炭、无机盐、水等合成的聚合物，可在空气中氧气的作用下发生放热反应。无纺布袋的特点是均匀不漏、透气性好。明胶层选用日本特有的优质压敏胶涂层，粘结牢固，绝不污损衣物。这是市面上常见的暖贴三、实验用品原电池反应槽、导线、灵敏电流表、铁片、碳

2、棒、5%NaCl溶液、烧杯、试管、漏斗、滤纸、铁架台、胶头滴管、玻璃棒、pH试纸、药匙、酒精灯、铂丝、蒸发皿、暖宝宝用后的剩余混合物（黑褐色固体）、NaOH溶液、稀HCl、AgNO3溶液、H2O、KSCN溶液、澄清石灰水等。（以上部分化学用品在石河子市内以及网上无法买到，所以借用了组长曹芮源外公所在的实验室以及实验室中的药品）四、实验原理“暖宝宝”是利用铁氧化反应放热来发热。实际上也就是根据铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀的原理。同时利用活性炭的强吸附性，在活性炭的疏松结构中储有水蒸气，水蒸气液化成水滴，流出与空气和铁粉接触，在氯化钠的催化作用下较为迅速的发生反应生成氢

3、氧化铁，放出热量。铁在自然条件下的氧化反应速度是缓慢的，若能加快这种反应，如设法加大铁的表面积，使用水，食盐和活性炭形成原电池来促进反应，就可以得到发热袋所需的温度，成为发热袋的热源。这是我们将暖贴剪开后得到的物质五、实验步骤取少量样品，加水溶解，有大量不溶物。过滤，得到无色透明滤液，将滤液分成四份。[现象]第一份滤液中加入KSCN溶液，无明显现象。第二份加入AgNO3溶液，出现白色沉淀。第三份滴加NaOH溶液，无明显现象。第四份做焰色反应火焰为黄色。[结论]说明样品可部分溶解，产物中含有NaCl,溶入水后的滤液中不含Fe3+,Al3+,Mg2+。另取少量样品，加

4、入过量NaOH溶液，有大量不溶物。过滤，得到无色透明滤液。取少量滤液于试管中，滴加KSCN溶液，无明显现象。[结论]样品不与碱反应。另取少量样品，加入过量HCl溶液，过滤，得到金黄色澄清滤液。将滤液分成两份。一份加入KSCN溶液，溶液立即变为血红色。另一份滴加NaOH溶液，一开始无明显现象，用pH试纸调节溶液的pH值为7，使NaOH溶液将剩余的HCl溶液中和。继续滴加NaOH溶液，渐渐开始出现墨绿色沉淀，振荡，沉淀消失。继续滴加NaOH溶液至过量，沉淀部分消失，变为棕黄色。静置分层，上层为无色透明溶液，下层积聚着红褐色沉淀，过滤，将得到的固体加热，得红棕色固体，该

5、固体不溶于水，溶于酸得棕黄色溶液，初步确定为Fe2O3。[结论]墨绿色沉淀为红褐色氢氧化铁沉淀和白色氢氧化铝（可能也有氢氧化镁）沉淀的混合物，继续滴加NaOH溶液，氢氧化铝沉淀逐渐消失，最终剩余红褐色氢氧化铁沉淀。六、探究结论通过观察到的实验现象，我们综合多种因素得出结论：暖宝宝的反应原理为利用原电池加快氧化反应速度，将化学能转变为热能。为了使温度能够持续更长，产品使用了矿物材料蛭石来保温。因为产品在使用前不能发生反应所以袋子材质要很特别，由原料层，明胶层和无纺布袋组成。无纺布袋是采用微孔透气膜制作的。它还得有一个常规不透气的外袋——明胶层。在使用时，去掉外袋，让

6、内袋（无纺布袋）暴露在空气里，空气中的氧气通过透气膜进入里面。放热的时间和温度就是通过透气膜的透氧速率进行控制的。如果透氧太快，热量一下子就放掉了，而且还有可能烫伤皮肤。如果透氧太慢，就没有什么温度了。使用后为黑褐色固体，其中含碳粉、NaCl固体、Fe2O3固体以及含镁铝的盐类。由实验我们可以大致得出暖贴的发热原理负极：Fe-2e-=Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3====Fe2O3+3H2O感谢各位老师的观看！