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自熱米飯的秘密

2017-02-16 20:38:39馮思源鄭一舟崔杰
化學教與學 2017年1期
關鍵詞:實驗

馮思源+鄭一舟+崔杰

文章編號:1008-0546(2017)01-0097-01 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.032

現代社會,人們的生活節奏越來越快,于是便免不了快餐的出現,在日常生活中,就出現了方便面等一些快餐食品,雖然快速、便捷,不過,相對于一頓正常的飯菜來說,卻缺乏太多人體自身生命活動所需要的營養,最近,市場上還出現了一種“自熱米飯”, 簡簡單單就能夠對飯菜進行加熱。

自熱米飯是如何制熱的呢?

為了研究自熱米飯的制熱秘密,我們決定通過實驗來探尋發熱包的化學反應原理。

實驗過程:組裝好實驗器材,向量杯中倒入自熱米飯包裝中的“發熱包”物質,然后向量杯內倒入發熱水。在短時間內,發熱包中的物質就與發熱水迅速的反應。下面是實驗視頻截圖。

實驗表明:發熱包內的物質與水反應后,能夠在短時間內產生大量的熱量,從而達到制熱的目的。

通過多方查閱我們得知:自熱米飯發熱包中的主要成分為生石灰(氧化鈣CaO), 而生石灰(氧化鈣CaO)與水反應后會產生大量的熱量, 從而煮熟了米飯,溫熱了配菜。

由此可知, 氧化鈣與水完全反應的比例為56∶18 = 28∶9,也就是說,28g的氧化鈣能夠與9g的水完全反應。

在“無機化合物的標準熱力學數據表”中查得下列數據:

水的反應熱ΔH(H2O)=-285.8kJ/mol

氧化鈣的反應熱ΔH(CaO)=-634.9kJ/mol

氫氧化鈣的反應熱ΔH[Ca(OH)2]=-985.2kJ/mol

所以化學反應的反應熱為:

ΔH =ΔH[Ca(OH)2]-ΔH(CaO)-ΔH(H2O)

=-985.2-(-634.9)-(-285.8)

=-64.5(kJ/mol)

計算可知,100g的氧化鈣與水完全反應放出的熱量為115kJ,可使100g水的溫度上升:

Δt =Q/cm=115×103J/[4.2×103J/(kg·℃) ×0.1kg]=273.8℃

說明氧化鈣與水完全反應能夠放出大量的熱量,從而達到制熱的目的。

生活中一個一次性水杯的容積大約為180mL,能裝大約180g的水。

那么,100g的氧化鈣與水完全反應放出的熱量又能使180mL的水溫度升高多少呢?

根據計算可知,水升高的溫度為:

Δt =Q/cm=115×103J/[4.2×103J/(kg·℃)×0.18kg]=152℃

也就是說,在常溫常壓下,100g的氧化鈣與水完全反應后產生的熱量能夠使一杯(一次性水杯)水沸騰一段時間。

由于生成物的化學能低于反應物的化學能,而總能量守恒,反應物與生成物化學能的差額,轉化為熱能放出,從而煮熟了米飯,溫熱了配菜。

(指導教師:貴州省貴陽市第一實驗中學王光志)

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