探究暖宝宝化学组成和发热原理设计实验论文

1、暖宝宝自发热秘密的探究及化学组成测定摘要设计并进行了对暖宝宝发热原理的探究与化学纟r成的测定。鉴定暖宝宝反应物、产物，再又 原电池模拟反应进行原理，最后进行各组分含量测定。关键词：暖宝宝发热原理，暖宋宝各组分含量,fe,naci,c!至石引言“暖宝宝” h发热袋成为冬h的流行，它可以30-50度持续发热6-12小时，我们设计了该 实验探究它的发热原理以及组成成份。1.产品概述目前，在市场上已经出现了很多自发热产品，暖宝宝为片状贴剂，在使用时，去掉外袋，让无纺布袋暴霍在空气里，氧气通过透气膜进入里血,暖宝宝开始持续低温发热(58°c)。 由于携带方便，发热持久稳定，暖宝宝成为取暖驱寒，

2、热敷理疗的时尚用品。2 实验部分2.1实验试剂暖宝宝，硫酸，盐酸,naoh, k2cr2o7/na2co3,苯,k3fe(cn)6, kscn, agno3, snci2,酚 瞅，甲基橙，硫磷混酸，二苯胺磺酸钠，铁片、碳棒、澄清石灰水，树脂。2.2实验仪器g4砂芯漏斗，布氏漏斗，交换柱，250ml容量瓶，移液管，锥形瓶，酸式滴定管，酒粹灯， 酒精喷灯，干锅，泥三角，石棉网，电流表，定量滤纸。2.3实验方法2.3.1反应物鉴定实验操作现象解释暖宝宝内 容物取暖宝宝内容物观察暖宝宝均匀细腻 的黑色固体，其中混杂白瓷色 的小颗粒， 湿润含少量水还原铁粉煮沸稀硫酸加入样品，加苯覆盖，长滴管加入k3fe

3、(cn)6产生人蜃气泡 溶液变成蓝色有fe"存在,ffij 反应物为铁粉naci取样品溶于水，离心，取上清液 做焰色反应加入酸化的agno3火焰呈黄色 产生白色沉淀有 naci活性炭取样站灼烧，罩一涂有澄清石灰杯壁口色浑浊有c水的烧杯2.3.2产品鉴定实验操作现象解释产物取产物观察部分变红褐色，凝结成人块固体，微侦 不松散反应产生fe2o3> 消耗水血2。3取产品加naoh,过 滤得滤液，滴加 kscn有大量不溶物 无明显现彖产物大部分不溶 于碱滤液无fe3+取产品加hcl,过滤 得滤液加 kscn血红色产物中冇fe2o3 溶于酸后可能mg2 a产滴 naoh过滤得沉 淀，加热

4、灰绿色沉淀，后沉淀部分 消失，变棕黄色红褐色沉淀加热变红棕色 固体naci同反应物鉴定含 nacic同反应物鉴定含c2.3.3模拟暖宝宝实验步骤现象解释原电池模 拟原理如图使 ° f j fe用碳棒rhh和铁片j l组成原34?电池，接电流j-劇表屮naci作电解 质v=0.55v中蒸憾水v=0.01v在该原电池屮电 解质是必不"j少 的自制暖宝 宝按组分含量测定的结果取活性 炭、还原铁粉、蛭石加入盛naci 溶液的烧杯中模拟暖宝宝手触无明丛升温水量过多，暖宝宝 样品均匀细腻，水 含量少，升温明显2.3.4组分含量测定实验步骤现象解释活性炭称取样品,80°ct h

5、2so4溶解。抽滤得滤饼，烘干称重酒精喷灯灼烧1.5h恒重,称量m ft,w,=4.0134gm 滤饼=1.3200gm1=m2=0.6822g滤饼为活性炭和蛭石c+o2=co2蛭石naci称取样品，水溶解，过滤得滤液m 禅品二0.4002g得naci溶液0h离子交换树脂离子交换 （ph试纸检验交换终点）chci=0.001234mol/lvi=0.710mlv2=0.800ml吸附能力oh vc c定皋骨换0koh'+h+=h2ohci标定淋洗液fe称取样品，hci加热溶解，过滤得 滤液m腹宝宝=2.0003g 30min溶解完全 滤液透明淡绿色sn2+2fe3+=sn4+2fe2+

6、6fe2+cr2o72+14h+ w6 fe3+2cr3+7h2osncb还原，趁热k2cr2o7滴定c k2cr2o7=°6540mol/lv!=25.50mlv2=25.28mlv3=25.22ml灼烧碳离/交换法kgcroj滴泄fe盼3 实验结论与数据处理由暖宝宝反应物：c、fe、naci ,产物：c、fe2o3, naci,可组成原电池氧化还原反应得:宝宝组分活性炭(15.89%)、还原铁粉(37.87%)、蛭石(17.00%)、naci (6.81%)> 水3.2暖宝宝发热原理利用原电池加快氧化反应速度，将化学能转变为热能。负极：fe-2e-=fe2*正极：。2 +

7、2出0 + 4二40"总反应:2fe + 02 + 2h2o=2fe(oh)24fe(oh)2+2h2o + o2=4fe(oh)3 i2fe(oh)3 = fe2o3+3h2o使用蛙右来保温。通过透气膜的透氧速率控制放热的吋间和温度。3.3含量测定数据处理含量m样品m跡m利余活性炭15.89%4.0134g1.3200g0.6822g蛭石17.00%naci编号12m 样&/g0.4002gchci/mol*l i0.001234vuci/ml0.7100.800平均相对偏差/ %5.96平均naci含量6.81%fe编号123m昵宝宝/g2.0003ck2cr2o7/mo

8、l*r0.0089v k2o207/ml25.5025.2825.22平均相对偏差/%0.45平均fe含量37.87%4 现象分析与讨论a实验方案讨论1. 碳和蛭石的测定失败方案高温酸溶，过滤，得沉淀加naoh除硅酸。过滤，称沉淀即为c的质量。失败原因：未掌握虫至石性质，取蛭石于过量naoh溶液和hci溶液屮，加热，蛇石不溶。得 到数据实为活性炭和蛭石的质量。改进方案：（1）加浓hno3与c反应（舍，不易操作月产生no、n02）（2）加热消耗碳以质量差计算含量。2. 测定naci失败方案用agnos测最c方案：成本过高重量法：取样品水溶后滤液加agno3沉淀，称量沉淀计算naci质量舍去原因：

9、c含聚过少，多次过滤、转移、称量造成损失，谋差太人。改进方案，离了交换法：阴离了交换柱c定量交换or,再滴定测得oft测定电导率法：测naci电导率，与标准曲线对比得cg，简洁易行，由于时间不够未进行3. k2cr2o7滴定f/法失败两次第一次，由于估计铁粉含聚过低，加入的掩蔽剂（硫磷混酸h3po4+fe3+=fe （hpo4） 2 ） 量不足，血”黄色影响滴定终点颜色突变的观察，导致滴定失败。第二次，滴定吋，指示剂在滴定过程中被消耗，滴定终点没有颜色突变，现象为：无色 -淡绿一深绿一棕绿（不变），失败。改进方案，滴定前加足量掩蔽剂，滴定接近终点时补加指示剂，实验成功。4. k2cr2o7滴定

10、fe"法注意事项酸度控制在hci介质中反应，过酸吋c消耗k2cr2o7；酸度过低甲棊橙褪色慢 还原剂snch还原甲基橙到无色，用甲基橙指示fe盼还原终点掩蔽剂硫磷混酸：牛成的fe即呈黄色，h3po4与fe并生成无色fe（hpo4）；降低fe3+/fe2+ 电位，滴定突越增人，减少课差若选用nh4f与f尹牛成无色fef3,但是f也与配位，因此舍去。b现象讨论1. 鉴定铁粉：只能证明样品冇铁元素，不能证明一定为铁粉。检验fe24#在f尹以证明溶液中的铁均來日酸化的铁粉,反应物小没有feo或fe203o 煮沸溶液、液血覆盖苯，均为保证fm+未被氧化，但事实证明，氧化反应迅速，用kscn 检

11、验溶液总是变成淡红色，因此此处只能推测反应物为铁粉。2. 鉴定fe2o3：酸溶后加碱，灰绿沉淀沉淀部分消失变棕黄色-红褐色沉淀加热变红棕色 固体现象解释，样品屮的蛭石町以部分溶于酸，得到mg?+和a产，遇碱牛成氢氧化沉淀，浅灰 绿色沉淀为红褐色fe(oh)3和白色ai(ohb(可能也有mg(oh)2)的混合物，继续滴加naoh 溶液，ai(oh)3逐渐消失，最终剩余红褐色fe(oh)3沉淀。c数据误差1称収暖宝宝不准确由于暖宝宝的原电池原理，拆开瞬间迅速与氧气反应，fe被氧化，导致称量总质屋偏大。 实验中采取相关措施：迅速称取刚拆封的样品，煮沸溶液溶解样品，液面覆盖苯隔绝氧气, 但是效果不明显，用kscn检验仍有fe3因此改进方案，将样品中的fe完全氧化为fe2o3, 准确称取含fezos的样品进行计算，但是将fe完全氧化耗时太人，舍去。最终以刚拆封样 品质量作为总质量，导致结果偏小。2.活性炭损失山于活性炭的半径过小，抽滤、转移时有少量活性炭损失(堵塞漏斗，附着于漏斗壁)，导 致结果偏小。改进：选用致密滤纸，减少过滤、转移次数。1.氧化述原法滴定ff+©cqo?滴定为氧化还原滴定，反应速率较慢，滴定前加热至微沸，趁热滴定加快反应，但 滴定过程降温©so?易过量，导致结果偏小。改进：加热至沸后立即开始滴定。