“暖宝宝”反应原理和产物组成的探究
顾晔-暖宝宝使用前后成分的探究
三、学到了什么
• 常见化学物质的检验方法 • 科学探究的体会 – 探究对象全面的考虑 – 只有成功的科学探究才有价值吗？ • 结合探究结果，暖宝宝使用前后发生了哪些变化？
实验准备
预期现象 与结论 --
实验操作
目的
1、加热煮沸烧杯中的 稀硫酸溶液 2、将使用后黑色粉末 加入除氧后的稀硫酸 溶液，充分反应
除去硫酸溶液 中的溶解氧 为实验探究提供 反应液
设计方案→实验探究→验证假设
假设1 假设2 假设3 铁元素全部为+3价 铁元素全部为+2价 铁元素同时存在+2与+3价
实验探究 “暖宝宝”使用前后的主要成分
江宁高级中学
顾 晔
一、验证实验
“暖宝宝”使用前的主要成分
• 铁粉 • 食盐
二、探究实验
“暖宝宝”使用后的主要成分
【问题思考】 1. NaCl还存在吗？ 2. 铁粉是否参加反应？ 3. 铁元素可能形成怎样的化合物？ 【资料链接】 “暖宝宝”使用后，铁单质被氧化为相应价态的 氧化物。 【思考】你能设计实验探究铁元素在“暖宝宝” 使用后产物中的价态吗？
提出假设→设计方案→实验探究→验证假设
提出假设
铁元素使用后产物中价态的可能情况 假设1 假设2 假设3 …… 铁元素全部为+3价 铁元素全部为+2价 铁元素同时存在+2与+3价
知识准备
【回顾】（1）铁的常见氧化物及其性质； （2）Fe3+离子检验方法； （3）Fe2+离子的性质。 【提示】几种供参考的Fe2+离子检验方法 （1）将Fe2+离子氧化为Fe3+离子，用KSCN溶液 检验Fe3+离子； （2）利用Fe2+离子的还原性，使酸性高锰酸钾 溶液紫红色褪去。
暖宝宝化学原理
暖宝宝化学原理
暖宝宝是一种常见的取暖产品，它的原理主要是利用化学反应
产生热量来进行加热。
在这篇文档中，我们将深入探讨暖宝宝的化
学原理，了解它是如何通过化学反应来产生热量的。
首先，暖宝宝内部的主要化学原理是氧化铁粉和食用盐的反应。
当氧化铁粉和食用盐混合后，会发生一种称为氯化铁的化学反应，
这个反应会释放出大量的热量。
氯化铁的生成是一个放热反应，这
意味着在反应过程中会释放出热量，从而使暖宝宝产生温暖的效果。
其次，暖宝宝中的氧化铁粉是一个重要的原料。
氧化铁粉是一
种黑色或棕色的粉末，它是由铁和氧发生化合而成的物质。
在氧化
铁粉和食用盐混合后，氧化铁粉会与食用盐中的氯离子发生反应，
生成氯化铁并释放热量。
这种化学反应是可逆的，也就是说，当暖
宝宝暴露在空气中时，氧化铁粉会继续与氧气反应，生成氧化铁，
从而停止产生热量。
此外，暖宝宝的化学原理还涉及到温度的影响。
在氧化铁粉和
食用盐发生反应时，产生的热量会使暖宝宝的温度上升。
这种温度
上升是由化学反应释放的热量所致，因此暖宝宝的温度取决于化学
反应的速率和产热量的多少。
一般来说，暖宝宝的温度会在接触空气后逐渐降低，直至化学反应停止。
总的来说，暖宝宝的化学原理是利用氧化铁粉和食用盐的化学反应产生热量，从而实现加热的效果。
这种化学原理使得暖宝宝成为一种便捷、安全的取暖产品，受到了广泛的应用。
通过深入了解暖宝宝的化学原理，我们可以更好地使用和保养暖宝宝，确保其正常的加热效果，为我们的生活带来温暖和舒适。
教学资源：探究暖宝宝的成分和原理
【教学资源】探究暖宝宝的成分和原理湖北省石首市文峰中学刘涛434400“暖宝宝”又名暖贴，具有随身携带、一贴即热、立刻见效等特点，是一款即开即用的经济环保型防寒佳品。
我们购买并阅读暖宝宝外包装的使用说明书，对其发热剂成分和发热原理进行如下探究：【实验用品】暖宝宝（3包）、磁铁、烧杯、试管、胶头滴管、燃烧匙、温度计、酒精灯、稀盐酸、澄清石灰水、【做一做】⑴先取A袋暖宝宝剪开包装袋，打开倒出内袋粉末，用磁铁靠近黑色粉末，部分被吸引。
另取适量的黑色粉于试管中，滴加足量的稀盐酸，固体部分被溶解，并产生无色气泡。
⑵将剩余的黑色粉末放在燃烧匙上用酒精灯灼烧，将内壁涂有澄清的石灰水的小烧杯罩在上方，石灰水变浑浊。
⑶又取B袋暖宝宝打开外袋取出内袋，轻轻揉搓后直接贴在内衣外层，可感觉可持续保持人体温暖长达12小时，经测量接触温度可达50℃。
⑷将C袋暖宝宝撕开露置空气中48小时，可看到使用过后的暖宝宝中内装黑色粉末大多已经变成红色固体，再滴加适量的稀盐酸，溶解后由无色变成黄色。
【想一想】暖宝宝取暖贴的发热剂成分有什么物质？为什么会持续发热呢？暖宝宝利用铁生锈放热的原理，即铁粉与水、氧气等物质共同作用发生缓慢氧化，由化学能转化为热能，不断放出热量，为人体提供温暖保障。
取暖贴采用真空包装的不透气塑料外袋，内袋为微孔透气无纺布袋，内装有发热剂，主要成分是铁粉、活性炭、食盐和水等。
内袋背面的粘贴部分打有很多小孔，通过微孔透气膜的透氧速率来控制放热的时间和温度。
食盐可加速发热剂中铁粉的氧化速率，更快放出热量。
食盐和水共同起到帮助铁粉形成电解质溶液，加速铁氧化腐蚀的作用，还有活性炭分散铁粉透气防结块，达到均衡发热的作用，木屑或矿物质能保温。
在运输和保存时应注意密封、干燥和防潮。
使用前不要让外袋破损，要保持包装的气密性，使之与空气隔绝，不让空气中氧气进入，以防失效。
打开包装袋取出内袋，撕下粘贴纸，贴在衣服外侧，使用时应预防低温烫伤。
关于“暖宝宝”的综合探究
生活中化学
——关于“暖宝宝”的综合探究
杭集中学 王品伟
【学习目标】
（1）能了解“暖宝宝”的有效成分，能知道其发热的一般原理；
（2）能进行“暖宝宝”成分的定性和定量分析方法的设计和评价；
（3）能获取进行有关化学实验的基本技能， （4）能体会到学习化学的乐趣，培养问题意识。 【学习重点】 “暖宝宝”中有效成分的验证探究。 【学习难点】 “暖宝宝”的成分中铁含量的测定。
甲 思考：哪一种方案更可靠呢？
乙
甲方案更可靠，因为乙方案石灰水变浑浊可能是由于
酒精燃烧产生的二氧化碳造成的。
“暖宝宝”为什么能热起来呢？
暖宝宝的有效成分是铁，铁与氧气、水
作用，发生缓慢氧化，铁是粉末状的； （2）活性炭具有较强的吸附性，铁与氧气 接触充分； （3）氯化钠的存在加速了铁氧化的速率。
原理正确、操作简便、现象明显、数据准确、绿色环保等。
拓展与应用 1.根据已学知识，铁生锈需消耗空气中的 氧气 和 水 ， 是一个缓慢氧化的过程，放出的热量不明显。而暖宝宝明显 放热，可能是因为该反应速率加快的缘故。为了证明暖宝宝 中铁的氧化速率比铁在自然条件下氧化速率快，他设计了如 下实验（A、B中含铁的质量相等）： （1）观察到现象 A装置导管中的液面比B装置导管中液面上升快 时， 说明暖宝宝中铁的氧化速率比铁 在自然条件下氧化速率快。 （2） 铁锈的主要成分 氧化铁 ， 日常生活中使用铁制品时，一定要 注意防锈，说出一种常见的防止铁 制品生锈的方法 保持铁制品表面的洁净干燥（刷漆、涂油、烤蓝等）；
总结与反思
1.结合本节课，说说有关铁的性质有哪些？
暖宝宝成分及化学反应式
暖宝宝成分及化学反应式
暖宝宝作为冬季取暖的利器，其工作原理与成分息息相关。
让我们深入探究其化学成分以及背后的反应原理。
首先，暖宝宝的成分主要包括铁粉、活性炭、蛭石、无机盐和水等。
这些成分共同作用，使得暖宝宝在接触氧气后能够产生热量。
其中，铁粉是暖宝宝发热的核心成分。
当铁粉与空气中的氧气接触时，会发生氧化还原反应，即铁粉被氧化成氢氧化铁，并释放出热量。
这一化学反应可以用以下化学方程式表示：
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3
同时，活性炭的作用是吸附空气中的氧气，为铁粉与氧气的反应提供充足的氧气。
蛭石则是一种含水的铝镁硅酸盐，具有很高的热稳定性，能够将温度控制在50-60摄氏度之间。
除了主要的成分外，暖宝宝中还添加了一些无机盐，如氯化钠，以提高铁粉的反应速度。
这些无机盐能够加速铁粉的氧化过程，使暖宝宝在短时间内产生大量的热量。
此外，为了确保暖宝宝的发热效果和安全性，生产过程中还会加入适量的水。
水的作用主要是调节反应速度，防止暖宝宝过热导致烫伤。
总结来说，暖宝宝的发热原理是基于铁粉与氧气的氧化还原反应。
通过活性炭的吸附作用和蛭石的热稳定性控制，暖宝宝能够在寒冷的冬季为我们提供持续、稳定的温暖。
探究“暖宝宝”的产物组成
探究“暖宝宝”的产物组成王兆宁（ID 2011302290091）武汉大学生命科学学院生物学基地班摘要：“暖宝宝”是一种常用的保暖用品。
为探究其中的成分，设计了此次实验，充分利用其中各组分的化学性质，成功检测出了其中的铁粉、活性炭、食盐、水等成分。
关键词：暖宝宝；组成成分；实验探究An Experimental Study of the Components of Hot Pad AbstractHot pad is a commonly used product to keep body warm. This experiment is designed and executed to investigate the components of the heating materials in hot pad. Referring to the shown chemical properties, iron powder, activated carbon, water and salt are successfully detected from the contained materials in the sample hot pad.Key WordsHot pad; Components; Experimental study1概述“暖宝宝”是一种常用的保暖贴片，它价格低廉，使用也很方便，只需往相应部位一贴，立刻就能发热，温度最高可达63，平均53，持续发热时间长达10-12小时，对腰、肩、胃、腿、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、无机盐、水等合成的混合物。
它利用铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀的原理发热，同时利用活性炭的强吸附性吸附水蒸气，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地发生氧化还原反应生成氢氧化铁，同时放出热量。
探究暖宝宝化学组成和发热原理设计实验论文
暖宝宝自发热秘密的探究及化学组成测定摘要设计并进行了对暖宝宝发热原理的探究与化学组成的测定。
鉴定暖宝宝反应物、产物，再又原电池模拟反应进行原理，最后进行各组分含量测定。
关键词：暖宝宝发热原理，暖宝宝各组分含量,Fe ,NaCl ,C,蛭石引言“暖宝宝”自发热袋成为冬日的流行，它可以30-50度持续发热6-12小时，我们设计了该实验探究它的发热原理以及组成成份。
1.产品概述目前,在市场上已经出现了很多自发热产品，暖宝宝为片状贴剂，在使用时，去掉外袋，让无纺布袋暴露在空气里，氧气通过透气膜进入里面，暖宝宝开始持续低温发热（58o C）。
由于携带方便，发热持久稳定，暖宝宝成为取暖驱寒，热敷理疗的时尚用品。
2.实验部分2.1实验试剂暖宝宝，硫酸，盐酸，NaOH，K2Cr2O7 , Na2CO3，苯，K3Fe(CN)6，KSCN，AgNO3，SnCl2,酚酞，甲基橙，硫磷混酸，二苯胺磺酸钠，铁片、碳棒、澄清石灰水，树脂。
2.2实验仪器G4砂芯漏斗，布氏漏斗，交换柱，250mL容量瓶，移液管，锥形瓶，酸式滴定管，酒精灯，酒精喷灯，干锅，泥三角，石棉网，电流表，定量滤纸。
2.3实验方法现象产生大量气泡水的烧杯2.3.2产品鉴定实验操作现象解释产物取产物观察部分变红褐色，凝结成大块固体，微硬不松散反应产生Fe2O3，消耗水Fe2O3取产品加NaOH，过滤得滤液，滴加KSCN 有大量不溶物无明显现象产物大部分不溶于碱滤液无Fe3+取产品加HCL，过滤得滤液加KSCN血红色产物中有Fe2O3溶于酸后可能Mg2+、Al3+滴NaOH过滤得沉淀，加热灰绿色沉淀，后沉淀部分消失，变棕黄色红褐色沉淀加热变红棕色固体NaCl同反应物鉴定含NaCl C同反应物鉴定含C2.3.3模拟暖宝宝实验步骤现象解释原电池模拟原理如图使用碳棒和铁片组成原电池，接电流表○2中NaCl作电解质V=0.55V在该原电池中电解质是必不可少的○2中蒸馏水V=0.01V自制暖宝宝按组分含量测定的结果取活性炭、还原铁粉、蛭石加入盛NaCl溶液的烧杯中模拟暖宝宝手触无明显升温水量过多，暖宝宝样品均匀细腻，水含量少，升温明显2.3.4组分含量测定实验步骤现象解释活性炭称取样品，80o C下H2SO4溶解。
暖宝宝化学成分与原理探究定性、定量实验设计与评价
实用文 档
定量分析：如何哪些？请画出装置图
演示
实用文 档
通过本节课的学习，你对学化学与用化学
有什么启发与感悟？对暖宝宝还有哪些问题
活性炭用作原电池的正极而且活性炭有强吸附性在的疏松结构中储有水蒸气水蒸气液化成水滴流出与空气铁粉和炭接触构成原电池铁迅速发生吸氧腐蚀而放出热量
有了暖宝宝，冬天不再冷
衢州一中
毛杨林
实用文 档
暖宝宝是日本最新 一代高科技产品， 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℃，平均53℃ 持续时间在12－14 小时，对腰、肩、 腿及关节等疼痛均 有缓解作用，在寒 冷的冬季外出有很 好的驱寒作用。
暖蛭宝验石证的宝活成的性分操发炭是作热的M：料存g0由方在.5(某你便H2有种、0哪)金安4M些属全g方3单[法A质？1S、i3非0l0金(OH)2 三， 而是且、属一活做单种 性实质超 炭验、级 有原，无保 强料收机温 吸：材附集盐料性证、易。，据水得活在。和、性的保廉炭疏温价用松材作结构原料中电组储池成有的。水正蒸极气， 四，水、蒸得气出液结化产论成物水：滴，纯流、出无与污空染气、铁粉和炭接触，
“暖宝宝”化学成分与原理探究
—定性、定量实验设计与评价
实用文 档
定性研究：发热料的化学成分是什么？
一、提出猜想,说出猜想依据。
观察铁：粉1、、发实食热验盐料方、是案活黑评性色价炭粉原、未则水：
二、2设、计只实有原验与理方空：暖案气宝，科接宝验学触说证明时猜书才想开是始否放正热确。 等资混料合“验：验而暖证证成宝食铁的宝盐单装混”的质置合是存的：物由在存。铁简你在粉有单你、哪有蛭些哪石方些、法方活？法性？炭、食盐、水
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“暖宝宝”反应原理和产物组成的探究
作者：熊宗齐徐泓
来源：《化学教学》2007年第10期
文章编号：1005－6629(2007)10－0025－02中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1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℃，平均53℃。
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[AlSi33O10](OH)2，因加热时能迅速膨胀，弯曲呈水蛭（蚂蟥）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”的“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，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。
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%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、数码相机和摄像头（用于实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%NaCl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。
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+。
（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，该固体不溶于水，溶于酸得棕黄色溶液，初步确定为Fe2O3。
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，初步确定其为碳粉。
4.3 探究结论分析
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。
5 活动中预设问题的设计
（1）为什么暖宝宝在用之前和用之后的固体状态不一样呢？（用之前内有NaCl溶液，各物质未反应，故为糊状物；用之后都转化为固体，故相对较硬）
（2）为什么暖宝宝要使用双层包装？（外层是一个常规不透气的外袋，用来隔绝空气，使用时需要有氧气参与，故内层采用微孔透气膜制作的无纺布袋）
（3）为什么暖宝宝能发热，而且能保持如此之长的时间？（它是通过铁粉的缓慢氧化放热，再通过原电池原理加速氧化，使化学能转变为电能，然后利用蛭石来保持温度，故能常达12小时之久，而且整个过程温度基本恒定）
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
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