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暖宝宝的原理及其环保应用
引言：
暖宝宝的化学反应物和其产物十分环保，反应物和产物中不含有害化
学物质，不含污染性气体或残余。

反应剩余物质可以作为土壤改良剂改良酸性土壤，其产物完全可以分解。

其反应化学原理十分简单，暖宝宝原理类应用题在中学阶段的化学试题中也多次出现，高中的化学水平即可明确其原理！洋泾中学环保社此次需要采购的暖宝宝为源达日化（天津）有限公司生产的樱之花牌热力掌中宝，据统计此奖品的支持率极高。

可以产生很好的效果，关于暖宝宝日常功效这里不做解释，下面整理了百度文库部分文档的相关资料，详细说明暖宝宝的原理和环保应用。

洋泾中学环保社整理
概述及基本原理：
“暖宝宝”是铁，蛭石，活性炭，无机盐，水等合成的混合物。

其中蛭石是一种铁镁质铝硅酸盐矿物，成分为Mg 0.5(H 2O)4Mg 3[AlSi 3O 10](OH)2，因加热时能迅速
膨胀，弯曲呈水蛭（蚂蟥）状而得名。

蛭石一般呈褐色、褐黄色或暗绿色，带油脂的玻璃光泽。

莫氏硬度1.5～2.8，比重2.1～2.7。

用加热或化学方法使其膨胀，体积可膨胀20倍左右。

加热后的蛭石变成银灰色，比重下降到0.6～0.9。

约有80％的膨胀蛭石用于建筑工业，是良好的隔热、隔音材料。

蛭石是当今世界首屈一指的超级保温材料。

将蛭石经过一系列复杂的化学处理，提取出来的蛭石薄膜呈半透明。

这种薄膜表层的保温性能极好，用来制作防火覆盖层、房顶防热、高温衬垫、熔炉或锅炉用的膨胀连接件，冰箱等家用电器、孵化器的防热层和电缆外包层等都很适宜。

基本原理
暖宝宝发热材料主要由铁粉、活性碳、蛭石、水、盐等材料构成。

加入相关成分材料可以增加远红外功能、负离子功能、药性的功能。

暖贴所用内袋是在无纺布上敷的一种可透气薄膜，它是以PE 为载体，通过特殊工艺使透气膜形成独特的微孔结构。

这些高密度分布在薄膜表面的特殊结构能像皮肤一样进行呼吸。

从而使取暖袋内袋中的发热材料与内袋的两个面可以平整均匀的吸附在一起。

形成一个完整的暖贴片。

该透气膜透气量均匀性又决定了产品发热温度、保持时间等的稳定性。

暖宝宝的反应原理为利用原电池加快氧化反应速度，将化学能转变为热能。

为了使温度能够持续更长，产品使用了矿物材料蛭石来保温。

因为产品在使用前不能发生反应所以袋子材质要很特别，由原料层，明胶层和无纺布袋组成。

无纺布袋是采用微孔透气膜制作的。

它还得有一个常规不透气的外袋——明胶层。

在使用时，去掉外袋，让内袋（无纺布袋）暴露在空气里，空气中的氧气通过透气膜进入里面。

放热的时间和温度就是通过透气膜的透氧速率进行控制的。

如果透氧太快，热量一下子就放掉了，而且还有可能烫伤皮肤。

如
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果透氧太慢，就没有什么温度了。

使用后为黑褐色固体，其中含碳粉、NaCl 固体、Fe2O3固体以及含镁铝的盐类。

发热原理：
“暖宝宝”是利用铁氧化反应放热来发热。

实际上也就是根据铁在潮湿空气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蒸气，水蒸气液化成水滴，流出与空气和铁粉接触，在氯化钠的催化作用下较为迅速的发生反应生成氢氧化铁，放出热量。

铁在自然条件下的氧化反应速度是缓慢的，若能加快这种反应，如设法加大铁的表面积，使用水，食盐和活性炭形成原电池来促进反应，就可以得到发热袋所需的温度，成为发热袋的热源。

负极：Fe-2e -＝Fe 2+
正极：O2 + 2H2O + 4e -＝4OH -
总反应：2Fe + O2 + 2H2O ＝2Fe(OH)2
2Fe(OH)2 + 2H2O + 3O2＝4Fe(OH)3↓
2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
暖宝宝反应产物分析
蛭石
蛭石是一种天然、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物。

它是一种比较少见的矿物，属于硅酸盐。

其晶体结构为单斜晶系，从外形上它看上去像云母。

蛭石是一定的花岗岩水合时产生的。

它一般与石棉同时产生。

由于蛭石有离子交换的能力，它对土壤的营养有极大的作用。

2000年世界的蛭石总产量超过50万吨。

最主要的出产国是中国、南非、澳大利亚、津巴布韦和美国。

蛭石是一种铁镁质铝硅酸盐矿物，成分为Mg0.5(H2O)4Mg3[AlSi3O10](OH)2，因加热时能迅速膨胀，弯曲呈水蛭（蚂蟥）状而得名。

蛭石一般呈褐色、褐黄色或暗绿色，带油脂的玻璃光泽。

约有80％的膨胀蛭石用于建筑工业，是良好的隔热、隔音材料。

蛭石是当今世界首屈一指的超级保温材料。

将蛭石经过一系列复杂的化学处理，提取出来的蛭石薄膜呈半透明。

这种薄膜表层的保温性能极好，用来制作防火覆盖层、房顶防热、高温衬垫、熔炉或锅炉用的膨胀连接件，冰箱
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等家用电器、孵化器的防热层和电缆外包层等都很适宜。

蛭石的化学成份(%)
SiO2 Al2 O3 Fe2O3 MgO H2O
37-43 9-17 5-24 11-23 0.5-9
暖宝宝成分分析
1.铁粉和活性炭：
检验方法：先将少许“黑色粉末”溶于稀硫酸，冒出大量地气泡，再观察溶液颜色呈现绿色（可能是铁粉和氧化铜）。

将所得绿色溶液稀释，仍旧是浅绿色（排除硫酸铜的可能性，只有铁粉）。

接着，将较多“黑色粉末”放在致密的铁丝网上用酒精灯加热试图点燃，并在上方罩涂有澄清石灰水的干燥烧杯不多久，烧杯内壁出现一层白膜（C+O2=CO2,Ca(OH)2+CO2=CaCO3+2H2O)
取暖的原理在于铁粉在空气中缓慢氧化放出热量，而活性炭起着吸附空气中的水蒸气和氧气，加快缓慢氧化的速度。

2.蛭石：
蛭石一种铁镁质铝硅酸盐矿物，成分为Mg0.5(H2O)4Mg3[AlSi3O10](OH)2，因加热时能迅速膨胀，弯曲呈水蛭（蚂蟥）状而得名。

蛭石一般呈褐色、褐黄色或暗绿色，带油脂的玻璃光泽。

检验方法：（1）取少量样品（暖宝宝用过后的黑色混合物），加水溶解，有大量不溶物。

过滤，得到无色透明滤液，将滤液分成四份。

（现象）一份滤液中加入KSCN 溶液，无明显现象。

第二份加入AgNO3溶液，出现白色沉淀。

第三份滴加NaOH 溶液，无明显现象。

第四份做焰色反应火焰为黄色。

[结论]说明样品可部分溶解，产物中含有NaCl,溶入水后的滤液中不含Fe3+,Al3+,Mg2+。

（2）另取少量样品，加入过量HCl 溶液，过滤，得到金黄色澄清滤液。

将滤液分成两份。

一份加入KSCN 溶液，溶液立即变为血红色.另一份滴加NaOH 溶液，一开始无明显现象，用pH 试纸调节溶液的pH 值为7，使NaOH 溶液将剩余的HCl 溶液中和。

继续滴加NaOH 溶液，渐渐开始出现墨绿色沉淀，振荡，沉淀消失。

继续滴加NaOH 溶液至过量，沉淀部分消失，变为棕黄色。

静置分层，上层为无色透明溶液，下层积聚着红褐色沉淀，过滤，将得到的固体加热，得红棕色固体，该固体不溶于水，溶于酸得棕黄色溶液，初步确定为Fe2O3。

[结论]墨绿色沉淀为红褐色氢氧化铁沉淀和白色氢氧化铝（可能也有氢氧化镁）沉淀的混合物，继续滴加NaOH 溶液，氢氧化铝沉淀逐渐消失，最终剩余红褐色氢氧化铁沉淀。