探究暖宝宝发热速率的因素
2021-10-24广州市天河外国语学校蔡元启吴家俊吴俞翰
发明与创新 2021年38期
◆广州市天河外国语学校 蔡元启 吴家俊 吴俞翰


冬天,暖宝宝是很多人保暖的必备物品。暖宝宝是如何实现保暖的?不同品牌的暖宝宝为何发热效果不同?能否自制暖宝宝?一次化学实验课上,我们自制暖宝宝失败了,暖宝宝的秘密让我们更加着迷与费解。
目前市场上暖宝宝的质量良莠不齐,我们还了解到,几年前澳大利亚发生的一起垃圾站失火事件就与暖宝宝发热有关。查阅资料后我们发现,有的暖宝宝温度上升较快,在达到标注的最高温后,1 小时内温度仍会上升。
哪些因素会影响暖宝宝的发热速率?我们对此展开了探究。
一、实验原理
暖宝宝利用原电池加快氧化反应速度,将化学能转变为热能。为了使保暖时间更长,厂家使用蛭石来保温。暖宝宝的发热材料由原料层、明胶层和无纺布袋包裹。无纺布袋采用微孔透气膜制作,外面还套了一个常规不透气的外袋。在使用时,去掉外袋,让内袋(无纺布袋)暴露在空气里,氧气通过透气膜进入里面。
暖宝宝发热的负极反应方程式为:Fe-2e-=Fe2+,正极反应方程式为:O2+2H2O+4e-=4OH-。总反应方程式为:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O +O2=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
二、实验准备
(一)实验器材
大、小烧杯若干,试管若干,量筒,胶头滴管,玻璃棒,电子天平,酒精灯,铁架台,温度传感器。
(二)实验药品
100 目铁粉(③),150 目活性炭粉(④),质量分数为5%、10%、20%的食盐水(②),高锰酸钾溶液,氢氧化钠溶液,稀硫酸,澄清石灰水,30 目、80 目、150 目树脂(①)。

图1 主要药品
三、实验过程
(一)实验A
1.实验目的
探究催化剂颗粒大小对暖宝宝发热速率的影响。……
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