暖寶寶的原理及其環(huán)保應(yīng).doc

暖寶寶的原理及其環(huán)保應(yīng)用概述及基本原理：“暖寶寶”是鐵，蛭石，活性炭，無機(jī)鹽，水等合成的混合物。其中蛭石是一種鐵鎂質(zhì)鋁硅酸鹽礦物，成分為Mg0.5(H2O)4Mg3AlSi3O10(OH)2，因加熱時(shí)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。莫氏硬度1.52.8，比重2.12.7。用加熱或化學(xué)方法使其膨脹，體積可膨脹20倍左右。加熱后的蛭石變成銀灰色，比重下降到0.60.9。約有80的膨脹蛭石用于建筑工業(yè)，是良好的隔熱、隔音材料。蛭石是當(dāng)今世界首屈一指的超級保溫材料。將蛭石經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)處理，提取出來的蛭石薄膜呈半透明。這種薄膜表層的保溫性能極好，用來制作防火覆蓋層、房頂防熱、高溫襯墊、熔爐或鍋爐用的膨脹連接件，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?；驹砼瘜殞毎l(fā)熱材料主要由鐵粉、活性碳、蛭石、水、鹽等材料構(gòu)成。加入相關(guān)成分材料可以增加遠(yuǎn)紅外功能、負(fù)離子功能、藥性的功能。暖貼所用內(nèi)袋是在無紡布上敷的一種可透氣薄膜，它是以PE為載體，通過特殊工藝使透氣膜形成獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)。這些高密度分布在薄膜表面的特殊結(jié)構(gòu)能像皮膚一樣進(jìn)行呼吸。從而使取暖袋內(nèi)袋中的發(fā)熱材料與內(nèi)袋的兩個(gè)面可以平整均勻的吸附在一起。形成一個(gè)完整的暖貼片。該透氣膜透氣量均勻性又決定了產(chǎn)品發(fā)熱溫度、保持時(shí)間等的穩(wěn)定性。暖寶寶的反應(yīng)原理為利用原電池加快氧化反應(yīng)速度，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。為了使溫度能夠持續(xù)更長，產(chǎn)品使用了礦物材料蛭石來保溫。因?yàn)楫a(chǎn)品在使用前不能發(fā)生反應(yīng)所以袋子材質(zhì)要很特別，由原料層，明膠層和無紡布袋組成。無紡布袋是采用微孔透氣膜制作的。它還得有一個(gè)常規(guī)不透氣的外袋明膠層。在使用時(shí)，去掉外袋，讓內(nèi)袋（無紡布袋）暴露在空氣里，空氣中的氧氣通過透氣膜進(jìn)入里面。放熱的時(shí)間和溫度就是通過透氣膜的透氧速率進(jìn)行控制的。如果透氧太快，熱量一下子就放掉了，而且還有可能燙傷皮膚。如果透氧太慢，就沒有什么溫度了。使用后為黑褐色固體，其中含碳粉、NaCl固體、Fe2O3固體以及含鎂鋁的鹽類。發(fā)熱原理：“暖寶寶”是利用鐵氧化反應(yīng)放熱來發(fā)熱。實(shí)際上也就是根據(jù)鐵在潮濕空氣中發(fā)生吸氧腐蝕的原理。同時(shí)利用活性炭的強(qiáng)吸附性，在活性炭的疏松結(jié)構(gòu)中儲(chǔ)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(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鐵，放出熱量。鐵在自然條件下的氧化反應(yīng)速度是緩慢的，若能加快這種反應(yīng)，如設(shè)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(jìn)反應(yīng)，就可以得到發(fā)熱袋所需的溫度，成為發(fā)熱袋的熱源。負(fù)極：Fe-2e-Fe2+ 正極：O2 + 2H2O + 4e-4OH-總反應(yīng)：2Fe + O2 + 2H2O2Fe(OH)22Fe(OH)2 + 2H2O + 3O24Fe(OH)3 2Fe(OH)3 =Fe2O3+3H2O原理探究： 操作將鐵片和碳棒用導(dǎo)線連接（在導(dǎo)線間接入靈敏電流表），平行插入盛有5%NaCl溶液的原電池反應(yīng)槽中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 現(xiàn)象電流表指針偏轉(zhuǎn)，鐵片上出現(xiàn)紅褐色物質(zhì)。 結(jié)論鐵和碳可以形成原電池來加速鐵的氧化反應(yīng)，從而更快地釋放出熱量。 暖寶寶成分分析1.鐵粉和活性炭：檢驗(yàn)方法：先將少許“黑色粉末”溶于稀硫酸，冒出大量地氣泡，再觀察溶液顏色呈現(xiàn)綠色（可能是鐵粉和氧化銅）。將所得綠色溶液稀釋，仍舊是淺綠色（排除硫酸銅的可能性，只有鐵粉）。接著，將較多“黑色粉末”放在致密的鐵絲網(wǎng)上用酒精燈加熱試圖點(diǎn)燃，并在上方罩涂有澄清石灰水的干燥燒杯不多久，燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)一層白膜（C+O2=CO2,Ca(OH)2+CO2=CaCO3+2H2O)取暖的原理在于鐵粉在空氣中緩慢氧化放出熱量，而活性炭起著吸附空氣中的水蒸氣和氧氣，加快緩慢氧化的速度。2.蛭石：蛭石一種鐵鎂質(zhì)鋁硅酸鹽礦物，成分為Mg0.5(H2O)4Mg3AlSi3O10(OH)2，因加熱時(shí)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。檢驗(yàn)方法：（1）取少量樣品（暖寶寶用過后的黑色混合物），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(xiàn)象）一份濾液中加入KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象。第二份加入AgNO3溶液，出現(xiàn)白色沉淀。第三份滴加NaOH溶液，無明顯現(xiàn)象。第四份做焰色反應(yīng)火焰為黃色。結(jié)論說明樣品可部分溶解，產(chǎn)物中含有NaCl,溶入水后的濾液中不含F(xiàn)e3+,Al3+,Mg2+。（2）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。一份加入KSCN溶液，溶液立即變?yōu)檠t色.另一份滴加NaOH溶液，一開始無明顯現(xiàn)象，用pH試紙調(diào)節(jié)溶液的pH值為7，使NaOH溶液將剩余的HCl溶液中和。繼續(xù)滴加NaOH溶液，漸漸開始出現(xiàn)墨綠色沉淀，振蕩，沉淀消失。繼續(xù)滴加NaOH溶液至過量，沉淀部分消失，變?yōu)樽攸S色。靜置分層，上層為無色透明溶液，下層積聚著紅褐色沉淀，過濾，將得到的固體加熱，得紅棕色固體，該固體不溶于水，溶于酸得棕黃色溶液，初步確定為Fe2O3。結(jié)論墨綠色沉淀為紅褐色氫氧化鐵沉淀和白色氫氧化鋁（可能也有氫氧化鎂）沉淀的混合物，繼續(xù)滴加NaOH溶液，氫氧化鋁沉淀逐漸消失，最終剩余紅褐色氫氧化鐵沉淀。(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。向其中加入適量的NaF，然后滴加NaOH溶液，一開始無明顯現(xiàn)象，用pH試紙調(diào)節(jié)溶液的pH值為7，使NaOH溶液將剩余的HCl溶液中和。繼續(xù)滴加NaOH溶液，漸漸開始出現(xiàn)白色沉淀。繼續(xù)滴加NaOH溶液至過量，沉淀不消失，初步確定為Mg2+.結(jié)論 白色沉淀為氫氧化鎂。實(shí)驗(yàn)中的問題設(shè)計(jì) ：（1）為什么暖寶寶在用之前和用之后的固體狀態(tài)不一樣呢？（用之前內(nèi)有NaCl溶液，各物質(zhì)未反應(yīng)，故為糊狀物；用之后都轉(zhuǎn)化為固體，故相對較硬） （2）為什么暖寶寶要使用雙層包裝？（外層是一個(gè)常規(guī)不透氣的外袋，用來隔絕空氣，使用時(shí)需要有氧氣