探討與實(shí)踐4暖貼的設(shè)計(jì)與制作【探討目的】市場(chǎng)上銷售的一種暖貼是利用金屬的電化學(xué)腐蝕原理制作的，它具有發(fā)熱和順、放熱時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)用便利和平安等特點(diǎn)。通過(guò)收集資料、試驗(yàn)探討和動(dòng)手制作，了解這種暖貼的發(fā)熱原理，培育分析和解決實(shí)際問題的實(shí)力?！鹃喿x材料】材料一主要成分：鐵粉、水、活性炭、蛭石、吸水性樹脂、食鹽等。運(yùn)用方法：將暖貼的真空包裝沿切入口打開，揭去后面的襯紙，貼于內(nèi)衣的外側(cè)，用手鋪平即可?？少N于人體的肩部、腹部、背部、腰部、胃部及相關(guān)關(guān)節(jié)部位。材料二運(yùn)用后的暖貼，打開后有紅褐色粉末。【試驗(yàn)儀器】真空包裝機(jī)【試驗(yàn)藥品】鐵粉、活性炭粉、水、食鹽、蛭石、吸水性樹脂、無(wú)紡布、塑料袋、雙面膠【試驗(yàn)步驟】(1)將鐵粉、活性炭粉、水、食鹽、蛭石(保溫作用)倒入燒杯攪拌；(2)加入吸水性樹脂，使混合物呈糊狀；(3)將混合物裝入無(wú)紡布袋，其中一面貼上雙面膠；(4)最終放入塑料袋，真空包裝。【思索與探討】1．為什么暖貼在用之前和用之后的固體狀態(tài)不一樣呢？答案：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(duì)較硬。運(yùn)用后為黑褐色固體，其中含炭粉、NaCl固體、Fe2O3固體以及含鎂鋁的鹽類。2．為什么暖貼要運(yùn)用雙層包裝？答案：外層是一個(gè)常規(guī)不透氣的外袋，用來(lái)隔絕空氣，運(yùn)用時(shí)須要有氧氣參與，內(nèi)層接受微孔透氣膜制作的無(wú)紡布袋，便利反應(yīng)及保持清潔。3．為什么暖貼能發(fā)熱，而且能保持如此之長(zhǎng)的時(shí)間？答案：暖貼的反應(yīng)原理為利用原電池加快氧化反應(yīng)速率，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。為了使溫度能夠持續(xù)更長(zhǎng)，運(yùn)用了礦物材料蛭石來(lái)保溫。4．暖貼中的化學(xué)反應(yīng)原理是什么？(寫出相應(yīng)方程式)答案：Fe和活性炭為原電池的兩極，NaCl溶液為電解質(zhì)加快金屬的腐蝕，放出熱量。負(fù)極：Fe－2e－=Fe2＋正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3↓2Fe(OH)3=Fe2O3＋3H2O跟|蹤|訓(xùn)|練1.暖貼的主要成分有鐵粉、水、食鹽、活性炭、吸水性樹脂等，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)A．暖貼工作時(shí)發(fā)生了吸氧腐蝕B．食鹽是電解質(zhì)，鐵粉作負(fù)極材料C．正極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．暖貼運(yùn)用后鐵粉最終轉(zhuǎn)化為Fe(OH)2解析：由于氯化鈉溶液呈中性，故暖貼工作時(shí)發(fā)生了吸氧腐蝕，A正確；在形成的原電池中，食鹽是電解質(zhì)，鐵粉作負(fù)極材料，電極反應(yīng)為2Fe－4e－=2Fe2＋，B正確；正極反應(yīng)式O2＋2H2O＋4e－=4OH－，C正確；總反應(yīng)為2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2，但Fe(OH)2不穩(wěn)定，最終與氧氣、水反應(yīng)生成Fe(OH)3，然后氫氧化鐵受熱分解為Fe2O3，D錯(cuò)誤。故選D。2．某同學(xué)研讀如下一次性保暖貼說(shuō)明書，并分析暖貼工作原理。品名：一次性保暖貼主要成分：鐵粉、水、食鹽、活性炭、蛭石、吸水性樹脂產(chǎn)品性能：平均溫度55℃，最高溫度63℃，發(fā)熱時(shí)間12小時(shí)以上(1)暖貼工作時(shí)，鐵粉發(fā)生的反應(yīng)為氧化反應(yīng)(填“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”)。(2)寫出訪用暖貼時(shí)的留意事項(xiàng)：運(yùn)用前需密封保存防止失效，運(yùn)用過(guò)程中由于產(chǎn)生高溫現(xiàn)象，故不能緊貼皮膚張貼暖寶，防止灼傷皮膚。(3)暖貼發(fā)熱時(shí)，正極材料為活性炭；食鹽的作用為電解質(zhì)溶液，增加導(dǎo)電性。(4)當(dāng)暖貼放熱結(jié)束時(shí)，鐵粉轉(zhuǎn)化成的物質(zhì)中可能含有Fe(OH)2、Fe(OH)3、Fe2O3。解析：依據(jù)保暖貼的成分可知，鐵粉和活性炭在氯化鈉溶液中形成原電池，鐵作負(fù)極，碳作正極，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，鐵電極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，碳極的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，總反應(yīng)為2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2，鐵發(fā)生吸氧腐蝕放出熱量，據(jù)此分析解題：(1)由分析可知，暖貼工作時(shí)，鐵粉發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，屬于氧化反應(yīng)。(2)由分析可知，運(yùn)用暖貼時(shí)的留意事項(xiàng)為：運(yùn)用前需密封保存防止失效，運(yùn)用過(guò)程中由于產(chǎn)生高溫現(xiàn)象，故不能緊貼皮膚張貼暖寶，防止灼傷皮膚。(3)由分析可知，暖貼發(fā)熱時(shí)，正極材料為活性炭，食鹽的作用為電解質(zhì)溶液，增加導(dǎo)電性。(4)由分析可知，暖貼工作原理的總反應(yīng)為2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2，且Fe(OH)2具有還原性，很簡(jiǎn)潔被空氣中的O2氧化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3受熱易分解為Fe2O3，故當(dāng)暖貼放熱結(jié)束時(shí)，鐵粉轉(zhuǎn)化成的物質(zhì)中可能含有Fe(OH)2、Fe(OH)3、Fe2O3。3．化學(xué)與生活密切相關(guān)，“暖寶寶”貼是一種便捷取暖用品。是利用鐵(①)的氧化反應(yīng)放熱來(lái)發(fā)熱。事實(shí)上是依據(jù)鐵在潮濕空氣(②)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(③)蒸氣，水蒸氣液化成水滴，流出與空氣和鐵粉接觸，在氯化鈉(④)的催化作用下較為快速的發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鐵(⑤)，放出熱量，生成的氫氧化鐵會(huì)緩慢分解生成氧化鐵(⑥)。其總反應(yīng)：4Fe＋3O2＋6H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3＋3H2O。(1)上述短文標(biāo)有序號(hào)的物質(zhì)中進(jìn)行分類：屬于混合物的是②(填序號(hào)，下同)，屬于單質(zhì)的是①，屬于氧化物的是③⑥，屬于堿的是⑤，屬于鹽的是④。(2)在反應(yīng)4Fe＋3O2＋6H2O=4Fe(OH)3中，作為還原劑的物質(zhì)是鐵(Fe)。若反應(yīng)中消耗了3molO2，則生成Fe(OH)3的物質(zhì)的量為4mol。解析：(1)題中各物質(zhì)，屬于混合物的是空氣；屬于單質(zhì)的是鐵；屬于氧化物