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認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：董**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：天津 上傳時(shí)間：2022-01-11 格式：DOCX 頁數(shù)：9 大?。?07.09KB 積分：18 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、當(dāng)鐵成為 燃料”，自嗨鍋?zhàn)匀痪袜死柴T大誠百科知識近幾年來，帶加熱包的方便米飯和自嗨鍋受到了很多人的熱捧。給加熱包加上水之后，熱乎乎的水汽就立刻出來，十幾分鐘后飯菜就熱做 好。不用電，也不燒氣，就能夠釋放出大量的熱，很是方便！不過， 熱量究竟是從哪里變出來的呢？前些年，有一樣?xùn)|西與方便米飯、自嗨鍋的加熱包原理相似，那就是 中醫(yī)治療藥物 坎離砂”，把它放在身上適當(dāng)?shù)奈恢?，就能進(jìn)行熱敷。只是年輕人用得少，所以知名度不高。后來，暖寶寶”流行起來，它 也是一個(gè)發(fā)熱包。只不過，由于這類加熱包不與水直接接觸，放熱慢而持久罷了其實(shí)，這些加熱包發(fā)熱所需能量的來源，都主要來自一個(gè)化學(xué)反應(yīng), 那就是鐵的氧化反應(yīng)。確

2、切地說，就是鐵被氧化，生成三氧化二鐵（Fe+O2>Fe2O3,放熱）。這與我們燒炭取暖的化學(xué)反應(yīng)類似（C+O2>CO2,放熱），只是這里的 燃料”是鐵鐵也可以當(dāng)作 燃料"？那怎么沒見做飯時(shí)把鐵鍋燒著了？我們都見過一個(gè)鐵的氧化反應(yīng)的產(chǎn)物一一鐵銹，其最主要成分便是三氧化二鐵。而且我們知道，鐵生銹是一個(gè)在常溫下就能夠進(jìn)行的反應(yīng)。有人還是會(huì)問，我們見過鐵銹，可是沒有發(fā)現(xiàn)它發(fā)熱啊。我們當(dāng)然發(fā)現(xiàn)不了鐵生銹時(shí)的放熱，因?yàn)殍F生銹這個(gè)化學(xué)反應(yīng)的速度實(shí)在太慢了。鐵的銹蝕反應(yīng)的步驟比較復(fù)雜，但是歸根結(jié)底仍然是Fe+O- Fe2O3, 仍然會(huì)放出熱量。由于反應(yīng)太慢，放出來的熱量很快被環(huán)境吸收，所

3、 以我們完全感覺不到?，F(xiàn)在，我們在“坎離砂”、“暖寶寶”或方便米飯的發(fā)熱包中把這個(gè)氧化反應(yīng)極大地加快了速度，于是我們便能感覺到熱。那么，我們是怎樣把鐵的氧化這個(gè)平時(shí)很慢的反應(yīng)的速度加快的呢？我們知道，鐵是固體，氧氣是氣體。無論化學(xué)反應(yīng)的中間過程怎樣， 反應(yīng)肯定在鐵的表面進(jìn)行。因此，這些化學(xué)反應(yīng)的速度，除了其本身 的化學(xué)性質(zhì)即化學(xué)反應(yīng)的難易程度之外，一定與鐵的表面性質(zhì)有關(guān)。 我們又知道，鐵在常溫下是能夠生銹的，也就是說，這個(gè)反應(yīng)并不是 很難發(fā)生的。那問題就在鐵的表面了。表面性質(zhì)的一個(gè)最重要的因素是表面的面積。參與化學(xué)反應(yīng)的分子是一定要相遇才可能發(fā)生反應(yīng) 的。因而，同樣的條件下，反應(yīng)物之間的接觸面

4、積越大，參與反應(yīng)的 分子就越多，顯示出來的宏觀反應(yīng)速度就越快， 一定時(shí)間內(nèi)放熱反應(yīng) 所產(chǎn)生的熱量也就越多。我們平時(shí)見到的鐵器如鐵鍋、鐵釘都是個(gè)體體積相對較大的物體，而 加熱包內(nèi)參加化學(xué)反應(yīng)的鐵都是細(xì)小的鐵粉。總體積相同的兩個(gè)物 體，一個(gè)是整個(gè)的，另一個(gè)則被粉碎成很多小的組分，那么，后者的 表面積顯然要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于整個(gè)的物體。舉一個(gè)最簡單的例子，一個(gè)正方體有 6個(gè)表面，一刀切成兩半，表面 就多出來2個(gè)，表面積顯然增大了。切的刀數(shù)越多，表面積增加得越 多，而總的體積當(dāng)然沒有變化。表面積增大，有可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的 分子相遇的機(jī)會(huì)也就多了。所以，鐵粉發(fā)生氧化反應(yīng)的宏觀速度就會(huì) 遠(yuǎn)遠(yuǎn)比鐵鍋、鐵釘?shù)任矬w的氧化

5、要快得多。其次是表面的粗糙和疏松程度。有的物體表面是比較光滑和致密的， 如鐵鍋，通常是沖壓或鍛造出來的。即使是鐵釘，也需要軋制和沖壓。 這樣，我們使用的鐵制品表面都是光滑和致密的，而且，一般都是在較高溫度時(shí)制造，然后冷卻而成。在高溫冷卻的過程中，實(shí)際上鐵的 表面已經(jīng)生成了或薄或厚的氧化層。由于表面光滑、致密，而且還有氧化層，所以普通的鐵器可以進(jìn)行氧化反應(yīng)的鐵原子并不多，常溫下 氧化緩慢就是必然的。 加熱包里的鐵粉則不是如此，它們的制取并 不是簡單地把鐵用鋰鋰成了鐵末子，而是用還原法直接把氧化鐵的粉 末，如鐵礦精粉、軋鋼鐵鱗（高溫下鐵氧化的產(chǎn)物）等用炭或水煤氣（氫氣和一氧化碳）之類的還原劑還原而

6、成的海綿狀鐵粉。放大了看, 其表面是粗糙而帶有海綿狀空洞的。這樣，它與氧氣、水蒸氣或水接當(dāng)這樣的所謂“還原鐵粉”遇到了氧氣和水蒸氣之后，其氧化的速度 就比一般的鐵器快了不知多少倍。觸的面積將是很大的。在最后包裝之前，它一直在缺乏氧氣的還原環(huán)境下，所以，表面也大多沒有被氧化拿“坎離砂”發(fā)熱包來說，平時(shí)都是隔絕空氣包裝的，一旦撕去外層 的包裝，讓空氣進(jìn)入袋內(nèi)，鐵粉就會(huì)氧化而發(fā)熱。由于這樣的發(fā)熱包 是靠近人的身體放置的，有了人體散發(fā)出的水汽，發(fā)熱包中鐵粉的氧 化就更快，在46小時(shí)內(nèi)基本上就可以被氧化得差不多了。一般的“坎離砂”在人身上熱敷的時(shí)間也差不多這樣長。有了水汽， 發(fā)熱才更快，很明顯，“坎離砂

7、”這個(gè)名稱正形象地說明了這個(gè)特點(diǎn)。八卦中，坎屬水，離屬火，水汽進(jìn)去了，發(fā)熱包就如同著了火一樣熱 起來了。由于方便米飯的加熱包需要在水里更迅速地發(fā)熱，所以，在它的加熱 包里另外摻加了鋁粉、石灰等少量其他成分。鋁粉比鐵粉更加活潑， 更容易氧化發(fā)熱。加石灰則使水溶液成為強(qiáng)堿性，在這種情況下，鐵 粉的氧化速度更加迅速，可以在十幾秒的時(shí)間內(nèi)把水溫提高到沸騰的 程度?？吹竭@里，可能有人會(huì)問，在水和其他堿性物質(zhì)的參與下，鐵的氧 化反應(yīng)是很復(fù)雜的，那么，本文一開始所說的“Fe+O- Fe2O3,放熱”的模式是不是還成立呢？在化學(xué)中，關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，有一個(gè)著名的赫斯定律（過去稱 蓋斯定律），說是化學(xué)反應(yīng)的

8、熱效應(yīng)只與反應(yīng)物和產(chǎn)物的狀態(tài)有關(guān)， 而與反應(yīng)的中間步驟即反應(yīng)途徑無關(guān)。 這實(shí)際上就是能量守恒定律對 化學(xué)反應(yīng)過程的應(yīng)用。還是打個(gè)比方，連通器中的水從較高水面流向較低水面中所能夠做功的大小，只與兩個(gè)水面的高度差（也就是水所具有的勢能的差）有關(guān),而與水流的途徑無關(guān)（當(dāng)然假定流動(dòng)中沒有摩擦力）。我們用自來水澆園子，與所接水管的長短并沒有很大的關(guān)系。這里，反應(yīng)物是鐵和氧氣，產(chǎn)物是三氧化二鐵。不論中間反應(yīng)有哪些，最終的能量差，也就是反應(yīng)放出的總的熱量總是一樣的。同樣的一 個(gè)化學(xué)反應(yīng)，由于反應(yīng)條件的不同，使得整個(gè)反應(yīng)的速度會(huì)發(fā)生很大的變化，而這種變化給它的效應(yīng)或應(yīng)用可以造成巨大的差別。同是鐵的氧化反應(yīng)，它可以