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文档简介
探讨与实践4暖贴的设计与制作【探讨目的】市场上销售的一种暖贴是利用金属的电化学腐蚀原理制作的,它具有发热和顺、放热时间长、运用便利和平安等特点。通过收集资料、试验探讨和动手制作,了解这种暖贴的发热原理,培育分析和解决实际问题的实力。【阅读材料】材料一主要成分:铁粉、水、活性炭、蛭石、吸水性树脂、食盐等。运用方法:将暖贴的真空包装沿切入口打开,揭去后面的衬纸,贴于内衣的外侧,用手铺平即可。可贴于人体的肩部、腹部、背部、腰部、胃部及相关关节部位。材料二运用后的暖贴,打开后有红褐色粉末。【试验仪器】真空包装机【试验药品】铁粉、活性炭粉、水、食盐、蛭石、吸水性树脂、无纺布、塑料袋、双面胶【试验步骤】(1)将铁粉、活性炭粉、水、食盐、蛭石(保温作用)倒入烧杯搅拌;(2)加入吸水性树脂,使混合物呈糊状;(3)将混合物装入无纺布袋,其中一面贴上双面胶;(4)最终放入塑料袋,真空包装。【思索与探讨】1.为什么暖贴在用之前和用之后的固体状态不一样呢?答案: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。运用后为黑褐色固体,其中含炭粉、NaCl固体、Fe2O3固体以及含镁铝的盐类。2.为什么暖贴要运用双层包装?答案:外层是一个常规不透气的外袋,用来隔绝空气,运用时须要有氧气参与,内层接受微孔透气膜制作的无纺布袋,便利反应及保持清洁。3.为什么暖贴能发热,而且能保持如此之长的时间?答案:暖贴的反应原理为利用原电池加快氧化反应速率,将化学能转变为热能。为了使温度能够持续更长,运用了矿物材料蛭石来保温。4.暖贴中的化学反应原理是什么?(写出相应方程式)答案:Fe和活性炭为原电池的两极,NaCl溶液为电解质加快金属的腐蚀,放出热量。负极:Fe-2e-=Fe2+正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O跟|踪|训|练1.暖贴的主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂等,下列说法错误的是(D)A.暖贴工作时发生了吸氧腐蚀B.食盐是电解质,铁粉作负极材料C.正极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-D.暖贴运用后铁粉最终转化为Fe(OH)2解析:由于氯化钠溶液呈中性,故暖贴工作时发生了吸氧腐蚀,A正确;在形成的原电池中,食盐是电解质,铁粉作负极材料,电极反应为2Fe-4e-=2Fe2+,B正确;正极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-,C正确;总反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,但Fe(OH)2不稳定,最终与氧气、水反应生成Fe(OH)3,然后氢氧化铁受热分解为Fe2O3,D错误。故选D。2.某同学研读如下一次性保暖贴说明书,并分析暖贴工作原理。品名:一次性保暖贴主要成分:铁粉、水、食盐、活性炭、蛭石、吸水性树脂产品性能:平均温度55℃,最高温度63℃,发热时间12小时以上(1)暖贴工作时,铁粉发生的反应为氧化反应(填“氧化反应”或“还原反应”)。(2)写出访用暖贴时的留意事项:运用前需密封保存防止失效,运用过程中由于产生高温现象,故不能紧贴皮肤张贴暖宝,防止灼伤皮肤。(3)暖贴发热时,正极材料为活性炭;食盐的作用为电解质溶液,增加导电性。(4)当暖贴放热结束时,铁粉转化成的物质中可能含有Fe(OH)2、Fe(OH)3、Fe2O3。解析:依据保暖贴的成分可知,铁粉和活性炭在氯化钠溶液中形成原电池,铁作负极,碳作正极,铁发生吸氧腐蚀,铁电极反应为Fe-2e-=Fe2+,碳极的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-,总反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,铁发生吸氧腐蚀放出热量,据此分析解题:(1)由分析可知,暖贴工作时,铁粉发生的反应为Fe-2e-=Fe2+,属于氧化反应。(2)由分析可知,运用暖贴时的留意事项为:运用前需密封保存防止失效,运用过程中由于产生高温现象,故不能紧贴皮肤张贴暖宝,防止灼伤皮肤。(3)由分析可知,暖贴发热时,正极材料为活性炭,食盐的作用为电解质溶液,增加导电性。(4)由分析可知,暖贴工作原理的总反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,且Fe(OH)2具有还原性,很简洁被空气中的O2氧化,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,Fe(OH)3受热易分解为Fe2O3,故当暖贴放热结束时,铁粉转化成的物质中可能含有Fe(OH)2、Fe(OH)3、Fe2O3。3.化学与生活密切相关,“暖宝宝”贴是一种便捷取暖用品。是利用铁(①)的氧化反应放热来发热。事实上是依据铁在潮湿空气(②)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(③)蒸气,水蒸气液化成水滴,流出与空气和铁粉接触,在氯化钠(④)的催化作用下较为快速的发生反应生成氢氧化铁(⑤),放出热量,生成的氢氧化铁会缓慢分解生成氧化铁(⑥)。其总反应:4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。(1)上述短文标有序号的物质中进行分类:属于混合物的是②(填序号,下同),属于单质的是①,属于氧化物的是③⑥,属于碱的是⑤,属于盐的是④。(2)在反应4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3中,作为还原剂的物质是铁(Fe)。若反应中消耗了3molO2,则生成Fe(OH)3的物质的量为4mol。解析:(1)题中各物质,属于混合物的是空气;属于单质的是铁;属于氧化物
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