“暖宝宝”反应原理及产物组成探究

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1、辭暖宝宝”反应原理及产物组成探究文章编号：1005・6629(2007)10・0025・02中图分类号：G633.8文献标识码：B1活动设计的背景冬天寒冷的时候，人们会使用各种方式来御寒保暖。其中有一种很方便的贴片--暖宝宝，它薄如纸、轻如棉、柔软而富有弹性，使用时只须往相应部位一贴，立刻就能发热，温度最高达63°C,平均53°Co持续时间在10・12小时，对腰，肩，胃，腿及关节等疼痛均有缓解作用，在寒冷的冬季对防止冻伤、驱寒有很好的效果，而且携带方便，发热持久稳定。“暖宝宝”是铁，蛭石，活性炭，无

2、机盐，水等合成的混合物。其中蛭石是一种铁镁质铝硅酸盐矿物，成分为Mg0.5(H2O)4Mg3[AISi33O10](OH)2,因加热时能迅速膨胀,弯曲呈水蛭(蚂蟻)状而得名。蛭石一般呈褐色、褐黄色或暗绿色，带油脂的玻璃光泽。莫氏硬度1.5-2.8,比重2.1~2.7。用加热或化学方法使其膨胀，体积可膨胀20倍左右。加热后的蛭石变成银灰色，比重下降到0・6~0・9。约有80%的膨胀蛭石用于建筑工业，是良好的隔热、隔音材料。蛭石是当今世界首屈一指的超级保温材料。将蛭石经过一系列复杂的化学处理，提取出来的

3、蛭石薄膜呈半透明。这种薄膜表层的保温性能极好，用来制作防火覆盖层、房顶防热、高温衬垫、熔炉或锅炉用的膨胀连接件，冰箱等家用电器、孵化器的防热层和电缆外包层等都很适宜。那么暖宝宝怎么会有这么持久而又稳定的热量呢？它的发热原理又是怎样的呢？本活动通过收集相关资料，对“暖宝宝”的反应原理和使用过后的产物进行探究和鉴定。2与新课程的融合这一活动适用于普通高中化学课程标准中必修模块1中主题2化学实验基础”的"体验科学探究的过程，学习运用以实验为基础的实证研究方法”和“初步学会物质的检验、分离、提纯和溶液配制等

4、实验技能”“主题3常见无机物及其应用”的“根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质，能列举合金材料的重要应用”以及必修模块2中“主题2化学反应与能量啲“举例说明化学能与电能的转化关系及其应用”。3活动设计的原理“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L=1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氧化铁，

5、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1=1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。4活动开展的过程4.1活动用品准备原电池反应槽、导线、灵敏电流表、铁片、碳棒、5%NaCI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、钳丝、蒸发皿、暖宝宝用后no的剩余混合物（黑褐色固体XNaOH溶液、稀HCI、AgNO3溶液、H2O、KSCN溶液、澄清石灰水、数码相机和摄像头（用于实

6、验过程及现象的记录）等。4.2活动步骤设计4.2.1原理探究将铁片和碳棒用导线连接（在导线间接入灵敏电流表）,平行插入盛有5%NaCI溶液的原电池反应槽中，观察实验现象。实验结论：铁和碳可以形成原电池来加速铁的氧化反应,从而更快地释放出热量。4.2.2产物探究（1）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。第一份滤液中加入KSCN溶液，无明显现象。第二份加AAgN03溶液，岀现白色沉淀。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。说明样品可部分溶

7、解，产物中含有NaCI,溶入水后的滤液中不含Fe3+,AI3+,Mg2+o(2)另取少量样品，加入过量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。说明样品不与碱反应。(3)另取少量样品，加入过量HCI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HCI溶液中和。继续滴加NaOH溶液，渐渐开始出现墨绿色沉淀

8、，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，该固体不溶于水，溶于酸得棕黄色溶液，初步确定为Fe2O3o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。(4)将滤渣收集起来，烘干，得黑色粉末，点燃，能够燃烧，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，初步确定其为碳