自热食品中发热包成分的探究

河北省邯郸市复兴中学 莘彬锋

臻臻和同学们到户外郊游野餐，在超市买了自热米饭和自煮火锅。他们拆开包装，将食材放入中层食盒后，撕掉发热包塑料膜，并将其平铺于外层盒子底部，然后将冷水倒在发热包上，并迅速将中层食盒置于外层盒子上，盖上盒盖。温度迅速升至150 ℃，有蒸气冒出，并听到“咕噜咕噜”的响声，15分钟后便可以食用，而且保温时间长达3小时。同学们对此现象颇感兴趣，回到学校后决定对发热包成分进行探究。

【查阅资料】1.发热包主要由生石灰、铁粉、镁粉、铝粉、活性炭、氯化钠、碳酸钠中的若干种成分组成。

2.氢氧化镁和氢氧化铝均为不溶于水的白色固体，但氢氧化铝可溶于氢氧化钠溶液。

探究一：发热包成分的确定

臻臻同学取出发热包内灰黑色的固体粉末，分成两份，分别为粉末一和粉末二。

1.用磁铁靠近固体粉末一，发现有黑色物质被磁铁吸引，则证明该粉末中含有铁粉。用磁铁将铁粉全部吸出后，剩余粉末标为样品A。

2.取适量样品A 于大试管中，向其中加入足量稀盐酸，一会儿后发现有气泡产生，将产生的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水不变浑浊，说明发热包中不含碳酸钠；过滤，得到滤渣B 和滤液C，滤渣B是活性炭，则说明发热包中含有活性炭；向滤液C 中加入足量氢氧化钠溶液，先有白色沉淀产生，然后沉淀全部溶解，得到无色溶液，则说明发热包中含有铝粉，不含镁粉。

【结论解释】加入足量稀盐酸产生气泡，是因为铝、镁之一或两者和稀盐酸反应生成了氢气；活性炭不溶于水，故滤渣B 是活性炭；加入足量氢氧化钠溶液，开始时有白色沉淀生成，后来又全部消失，说明滤液C 中不含有镁离子，则发热包中不含镁粉，含有铝粉。

红红同学将固体粉末二置于烧杯中，加水溶解，用手轻轻触碰烧杯外壁，发烫，说明反应迅速放出大量的热；过滤，取适量滤液滴入无色酚酞溶液，溶液变红，说明发热包中含有生石灰；另取适量滤液于试管中，向其中加入稀硝酸和硝酸银溶液，有白色沉淀生成，证明发热包中含有氯化钠。

探究二：发热包工作原理

【作出猜想】同学们猜测发热包放热主要来自于生石灰与水的反应。

【实验验证】明明同学取适量生石灰于锥形瓶中，锥形瓶口塞双孔橡胶塞，一孔插盛水的胶头滴管，一孔插玻璃导管，玻璃导管另一端伸入盛水的烧杯中。挤压胶头滴管，将水加入到生石灰中，发现锥形瓶中温度迅速升高，玻璃导管口有气泡产生，但温度又很快下降，烧杯中的水倒流入锥形瓶中，说明该反应很快结束，不能长时间保温。

【作出猜想】同学们大胆猜测应该还有其他放热反应存在，如铁生锈。

【实验验证】同学们根据资料介绍，将一定量的铁粉、活性炭和食盐水放入锥形瓶中，不久后发现锥形瓶外壁微烫并持续较长时间。该现象解释了发热包的保温原理。原来铁粉与活性炭构成了无数微小的原电池，铁与氧气和水发生化学反应的过程中缓慢放出热量，这个过程持续的时间长，所以保温时间能达到3小时。

【拓展反思】1.发热包应密封防潮保存。

2.只能往发热包上加冷水，不能加热水。加热水可能会导致水剧烈沸腾，引发危险。

3.要将自热食品盖子上的透气孔打开，否则容易造成小型的爆炸，甚至烫伤人。

4.使用后的发热包应包好按照垃圾分类标准投放。