1樓:化妝保健品
暖寶寶的發熱原理
「暖寶寶」是鐵,蛭石,活性炭,無機鹽,水等合成的混合物。其中蛭石是一種鐵鎂質鋁矽酸鹽礦物,成分為mg0.5(h2o)4mg3[alsi3o10](oh)2,因加熱時能迅速膨脹,彎曲呈水蛭(螞蟥)狀而得名。
蛭石一般呈褐色、褐黃色或暗綠色,帶油脂的玻璃光澤。約有80%的膨脹蛭石用於建築工業,是良好的隔熱、隔音材料。蛭石是當今世界首屈一指的超級保溫材料。
將蛭石經過一系列複雜的化學處理,提取出來的蛭石薄膜呈半透明。這種薄膜表層的保溫效能極好,用來製作防火覆蓋層、房頂防熱、高溫襯墊、熔爐或鍋爐用的膨脹連線件,冰箱等家用電器、孵化器的防熱層和電纜外包層等都很適宜。
那麼,我們使用的「暖寶寶」的發熱原理是怎樣的呢?通過收集相關資料,對「暖寶寶」的反應原理和使用過後的產物進行**和鑑定。
二、原理解析
「暖寶寶」是利用鐵氧化反應放熱來發熱。實際上也就是根據鐵在潮濕空氣中發生吸氧腐蝕的原理。同時利用活性炭的強吸附性,在活性炭的疏鬆結構中儲有水蒸氣,水蒸氣液化成水滴,流出與空氣和鐵粉接觸,在氯化鈉的催化作用下較為迅速的發生反應生成氫氧化鐵,放出熱量。
鐵在自然條件下的氧化反應速度是緩慢的,若能加快這種反應,如設法加大鐵的表面積,使用水,食鹽和活性炭形成原電池來促進反應,就可以得到發熱袋所需的溫度,成為發熱袋的熱源。
負極:fe-2e-=fe2+
正極:o2 + 2h2o + 4e-=4oh-
總反應:2fe + o2 + 2h2o=2fe(oh)2
2fe(oh)2 + 2h2o + 3o2=4fe(oh)3↓
2fe(oh)3 ==== fe2o3+3h2o
三、**過程設計
1 實驗用品
原電池反應槽、導線、靈敏電流錶、鐵片、碳棒、5%nacl溶液、燒杯、試管、漏斗、濾紙、鐵架臺、膠頭滴管、玻璃棒、ph試紙、藥匙、酒精燈、鉑絲、蒸發皿、暖寶寶用後的剩餘混合物(黑褐色固體)、naoh溶液、稀hcl、agno3溶液、h2o、kscn溶液、澄清石灰水等。
2 實驗步驟
①原理**:
[操作]將鐵片和碳棒用導線連線(在導線間接入靈敏電流錶),平行插入盛有5%nacl溶液的原電池反應槽中,觀察實驗現象。
[現象]電流錶指標偏轉,鐵片上出現紅褐色物質。
[結論]鐵和碳可以形成原電池來加速鐵的氧化反應,從而更快地釋放出熱量。
②產物**
(1)取少量樣品,加水溶解,有大量不溶物。過濾,得到無色透明濾液,將濾液分成四份。
[現象]第乙份濾液中加入kscn溶液,無明顯現象。第二份加入agno3溶液,出現白色沉澱。第三份滴加naoh溶液,無明顯現象。第四份做焰色反應火焰為黃色。
[結論]說明樣品可部分溶解,產物中含有nacl,溶入水後的濾液中不含fe3+,al3+,mg2+。
(2)另取少量樣品,加入過量naoh溶液,有大量不溶物。過濾,得到無色透明濾液。取少量濾液於試管中,滴加kscn溶液,無明顯現象。[結論]樣品不與鹼反應。
(3)另取少量樣品,加入過量hcl溶液,過濾,得到金黃色澄清濾液。將濾
液分成兩份。乙份加入kscn溶液,溶液立即變為血紅色。
另乙份滴加naoh溶液,一開始無明顯現象,用ph試紙調節溶液的ph值為7,使naoh溶液將剩餘的hcl溶液中和。繼續滴加naoh溶液,漸漸開始出現墨綠色沉澱,振盪,沉澱消失。繼續滴加naoh溶液至過量,沉澱部分消失,變為棕黃色。
靜置分層,上層為無色透明溶液,下層積聚著紅褐色沉澱,過濾,將得到的固體加熱,得紅棕色固體,該固體不溶於水,溶於酸得棕黃色溶液,初步確定為fe2o3。
[結論]墨綠色沉澱為紅褐色氫氧化鐵沉澱和白色氫氧化鋁(可能也有氫氧化鎂)沉澱的混合物,繼續滴加naoh溶液,氫氧化鋁沉澱逐漸消失,最終剩餘紅褐色氫氧化鐵沉澱。
(4)將濾渣收集起來,烘乾,得黑色粉末,點燃,能夠燃燒,產生的氣體能使澄清石灰水變渾濁,初步確定其為碳粉。
③實驗中的問題設計
(1)為什麼暖寶寶在用之前和用之後的固體狀態不一樣呢?(用之前內有nacl溶液,各物質未反應,故為糊狀物;用之後都轉化為固體,故相對較硬)
(2)為什麼暖寶寶要使用雙層包裝?(外層是乙個常規不透氣的外袋,用來隔絕空氣,使用時需要有氧氣參與,故內層採用微孔透氣膜製作的無紡布袋)
(3)為什麼暖寶寶能發熱,而且能保持如此之長的時間?(它是通過鐵粉的緩慢氧化放熱,再通過原電池原理加速氧化,使化學能轉變為電能,然後利用蛭石來保持溫度,故能常達12小時之久,而且整個過程溫度基本恆定)
3 **結論分析
通過觀察到的實驗現象,我們綜合多種因素得出結論:暖寶寶的反應原理為利用原電池加快氧化反應速度,將化學能轉變為熱能。為了使溫度能夠持續更長,產品使用了礦物材料蛭石來保溫。
因為產品在使用前不能發生反應所以袋子材質要很特別,由原料層,明膠層和無紡布袋組成。無紡布袋是採用微孔透氣膜製作的。它還得有乙個常規不透氣的外袋——明膠層。
在使用時,去掉外袋,讓內袋(無紡布袋)暴露在空氣裡,空氣中的氧氣通過透氣膜進入裡面。放熱的時間和溫度就是通過透氣膜的透氧速率進行控制的。如果透氧太快,熱量一下子就放掉了,而且還有可能燙傷**。
如果透氧太慢,就沒有什麼溫度了。使用後為黑褐色固體,其中含碳粉、nacl固體、fe2o3固體以及含鎂鋁的鹽類。
2樓:匿名使用者
鐵粉遇到氧氣,被鹽水啟用。化合反應會生熱的,在短時間內讓鐵迅速發生氧化反應。於是就產生熱了,當鐵粉消耗沒有,都變成氧化鐵了,就沒了熱量。
3樓:狂熱小弟
化學反應 鐵粉遇到空氣
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