“暖寶寶”是怎么熱起來的

○盧 杰

在寒冷的戶外，撕開“暖寶寶”的外袋，取出內(nèi)袋，剝離后面的襯紙，然后將其貼在內(nèi)衣外層，并用手鋪平，立刻就能感覺到溫暖。那么，“暖寶寶”里究竟有什么物質(zhì)？熱量是怎么產(chǎn)生的？

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的基本形式之一，為了讓學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力，教師不僅要在課堂實(shí)驗(yàn)上搞創(chuàng)新，還要拓展課外實(shí)驗(yàn)。在老師的指導(dǎo)下，化學(xué)課外學(xué)習(xí)小組的學(xué)生對“暖寶寶”的發(fā)熱原理進(jìn)行了探究。

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄颗療豳N發(fā)熱原理。

【查閱資料】1.某品牌暖熱貼的主要成分：鐵粉、食鹽、活性炭、蛭石、吸水樹脂、水等。

2.吸水樹脂是一種新型的高分子材料，吸水、保水能力特別強(qiáng)，并且可反復(fù)釋水、吸水，為暖熱貼提供水蒸氣。

3.蛭石是一種鐵鎂質(zhì)鋁硅酸鹽礦物，是優(yōu)良的保溫材料。

【實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)】1.如不慎讓檢測物觸及眼睛，應(yīng)用大量清水沖洗，如不適持續(xù)，請及時(shí)就醫(yī)。

2.學(xué)習(xí)小組要事先設(shè)計(jì)好方案，選取的藥品應(yīng)是生活中常見的、易獲得的。

【實(shí)驗(yàn)用品】暖熱貼、白醋、小磁鐵、50 mL 注射器（帶鐵制針頭）、廢棄眼藥水瓶、廢棄塑料瓶、食鹽、冰箱去味劑中的活性炭、測溫槍或溫度傳感器、火柴等。

【探究問題1】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明暖熱貼中的黑色物質(zhì)中含有鐵。

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案1】學(xué)習(xí)小組進(jìn)行充分討論交流，設(shè)計(jì)進(jìn)行如表1 所示實(shí)驗(yàn)，并做好記錄。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論1】暖熱貼中含有鐵粉。通過觀察使用前后鐵粉顏色的變化，推斷暖熱貼產(chǎn)生的熱量來自于鐵粉生銹——因發(fā)生緩慢氧化而放熱。

【探究問題2】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究暖熱貼中活性炭和食鹽兩種成分的作用。

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案2】學(xué)生小組根據(jù)問題思考并設(shè)計(jì)如表2 所示實(shí)驗(yàn)方案。

如圖2，學(xué)生按照上述實(shí)驗(yàn)方案，取四個(gè)廢棄小塑料瓶，分別放入上述物質(zhì)，做好標(biāo)記，用測溫槍或溫度傳感器測量各自反應(yīng)的溫度，并做好記錄。

圖2

說明：1.實(shí)驗(yàn)所用鐵粉來自小磁鐵從暖熱貼中吸起的那部分，活性炭來自冰箱去味劑，每個(gè)實(shí)驗(yàn)中所用的水均為少量，使固體呈現(xiàn)潮濕狀即可；2.每個(gè)實(shí)驗(yàn)所使用的藥品質(zhì)量均相同。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論2】在氧氣和水存在的條件下，活性炭和食鹽均加快了鐵生銹的速度，可使暖熱貼快速升溫并平穩(wěn)持續(xù)放熱。

【探究問題3】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明暖熱貼使用后的物質(zhì)成分中含有氧化鐵。

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案3】學(xué)生小組根據(jù)問題思考并結(jié)合氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)，設(shè)計(jì)進(jìn)行如表3 所示實(shí)驗(yàn)，并做好記錄。

表3

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論3】暖熱貼發(fā)熱是鐵生銹緩慢氧化的結(jié)果，使用后的物質(zhì)成分中含有氧化鐵。

【實(shí)驗(yàn)拓展】1.暖熱貼發(fā)熱原理的應(yīng)用，如蒸汽眼罩、醫(yī)學(xué)上的理療特效熱、艾草發(fā)熱貼等。

2.暖熱貼由襯紙、內(nèi)袋、外袋層層包裹保存，目的是防止其接觸氧氣而失效。