化学自习室移动版

家住城郊或者农村的同学可能都注意到这样的现象：建筑工人将红薯、鸡蛋埋入生石灰中，然后浇水，石灰堆上会顿时冒出大量浓烈而滚烫的热汽；不一会儿取出红薯、鸡蛋一尝——早熟透了！还有呢，在炎热的夏天里，你赤着脚往水田里抛洒碳铵(NH₄HCO₃)或肥田粉[(NH₄)₂SO₄]以后，有没有立刻感觉到那股“从脚根儿一直到头顶儿”的冰凉滋味？

以上生活片断应该为我们所理解、熟悉，因为它们不过也是像我们都熟悉的烧碱溶解、浓硫酸稀释、氢氧化钡与氯化铵晶体混合反应一样的热效应现象，都是利用了相关物质在溶解或者发生反应时，所释放或吸收的能量(溶解热、反应热)的现象。你看，化学能就在我们身边，多么亲切啊！

然而更为亲切、神奇的，要数就在你我“身边”的“化学四袋”——

1 化学冰袋

化学冰袋是一种简易的致冷用品。它是利用化学反应中的吸热作用来产生制冷效果的。譬如我们在教科书中提到的一个著名的吸热反应：

Ba(OH)₂·8H₂O ＋ 2NH₄Cl ＝BaCl₂ ＋ 2NH₃ ＋ 10H₂O

譬如一种常见的化学冰袋的原料配方为:：

Na₂SO₄·10H₂O 96g； NH₄NO₃ 50g； NaHSO₄ 40g。

化学冰袋的制作过程非常简单：将几种不同的化合物分装在几只薄薄的、密封的塑料袋内，然后一起放入一只大塑料袋中，将袋口密封，就成了一只化学冰袋。使用时只须用手将其轻轻搓动，使里面的小袋破裂，其中的化合物就因相互混合而发生化学反应。由于反应需要从外界吸收大量的热，故而可使冰袋冷至0 ℃以下。一般一只重500g 的冰袋，在室温为20 ℃时，可冷至－4 ℃左右，并能持续2－4小时。

化学冰袋具有体积较小、保存方便、价格便宜、容易携带、随用随冷等优点。这些优点是普通冰袋望尘莫及的。因此，其用途也比普通冰袋更加广泛。

普通冰袋一般用来给发高烧的病人冷敷，化学冰袋亦然，但使用起来更方便、效果更好。因为在炎热的夏天，普通冰袋在使用时往往耗用大量的冰块，这样就势必给制造、储存、运输、冷敷完成后的水处理等等，带来许许多多的不便，甚至是对病情的贻误。这可绝对不是危言耸听的。试想，倘若病人处在遥远、偏僻的山区农村，或者是发热垂危的病人正在急救车中呢？

化学冰袋还是防暑降温的理想用品，尤其是在野外作业或者旅游途中，它的这种作用就使得普通冰袋越发不可比拟。譬如一旦有人感觉酷热难当或者盛夏中暑，旁边的人得以从容地把随身携带的化学冰袋敷在病人的头上、手上、身上，或者视情况干脆用作凉垫、凉席、凉帽。普通冰袋行么？

在没有冰箱的前提下，在家庭生活中，用化学冰袋来冰镇汽水、啤酒、新鲜鱼虾等，则更体现出它的廉价性、轻便性、实用性、和可推广普及性。

2 化学暖袋

化学暖袋是利用化学反应中的放热作用来产生加热效果的一种简易热源。其制作过程非常简便：由几种化合物按一定比例热压在塑料袋中而成。使用时用手慢慢搓动暖袋，使里面的化合物相互发生化学反应，热量便会源源不断地释放出来。化学暖袋的最高温度可达45℃；并能连续保温24小时。

目前市场上出售的“热敷袋”就是一种化学暖袋。袋内的主要物质有：铁屑、碳粉、木屑和少量的氯化钠、水等，用塑料袋包严以隔绝空气；启用时，打开塑料袋并轻轻揉搓，热量就会源源不断地释放出来。使用完毕就会发现袋内生成大量铁锈。这是由于暖袋内的物质发生了原电池反应：

2Fe－4e^-= 2Fe^2＋； 2H₂O ＋ O₂ ＋ 4e^-= 4OH^－ ；

4Fe(OH)₂ ＋ O₂ ＋ 2H₂O = 4Fe(OH)₃； 2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ ＋ 3H₂O 。

显然，生成的铁锈主要就是Fe₂O₃。

化学暖袋是一种极好的御寒用品。在寒冷的冬天里，婴幼儿、老年人、驾驶员、野外工作人员等，使用化学暖袋御寒要比普通的热水袋、酒精炉或木炭炉具有更多的优点：如保温时间长、使用简便、安全可靠、价格低廉等等。使用时根据不同年龄段、不同生活及工作环境，可把化学冰袋置入手套、皮靴，也可铺入被褥、棉衣，还可做成坐垫、靠背等，极大程度地方便了人们，特别是高寒地区野外驾驶员的生活——安全、灵活、舒服。

化学暖袋还是一种很好的保健用品。它可以用作热敷，对因风寒引起的筋骨疼痛、腰肌劳损、关节炎等疾病有良好的防治作用。也可作为热源暖胃，缓解胃痛对病人的折磨。

和化学暖袋一样，如果将几种不同的化合物装在一只特制的圆盒(罐)里，只要将盒子的多孔盖头旋转一定方向，就会开启盖头上的小孔，使外界空气进入盒内，盒中的化合物就会发生化学反应，3－5分钟后，温度可达40－50℃。这种特制的装置就是“化学暖盒(罐)”。

化学暖盒(罐)比化学暖袋使用更方便：如果觉得温度太高或太低，可以通过盒盖(罐)角度的旋转，就可控制上面小孔数目的多少，从而达到调节暖盒(罐)温度高低目的。

3 化学安全袋

安全气袋是一种近几年来才开始兴起的车用安全工具。一旦汽车发生意外碰撞，它能通过化学反应手段，对车内人员实施紧急“保护”。这种气袋内有一种能在高温下放出气体的混合物，譬如有一种混合物的配方为：

61%－68% NaN₃； 0%－5% NaNO₃ ； 0%－5% 陶土； 23%－28% Fe₂O₃粉末； 1%－2%SiO₂粉末； 2%－6%石墨纤维。

这些粉末经加压成型后，被装在一个大袋子里，袋子放在驾驶室的座位前。一旦突发撞车时，安全气袋会在10毫秒内引发以下反应：

2NaN₃2Na＋3N₂↑ 该反应最多持续30毫秒，安全气袋内就因充满N₂而骤然膨胀，及时地阻止了人体的前冲；而且，在以后的100－200毫秒内N₂被陶土、SiO₂吸收而使气袋逐渐“消失”，所以不致使人身体反弹，同时气袋内的金属钠变为氧化钠：

Fe₂O₃＋6Na3Na₂O＋2Fe。

安全气袋的设计，凝聚了化学工作者的心血：袋内的物质多达6种，但各伺其职，而且彼此配料自有法度——譬如安全气袋在工作时会产生化学性质非常活泼的金属钠，配方中的适量Fe₂O₃除之；还有，怎样做到既使混合物在30毫秒内迅速分解，但又不致燃烧、爆炸？科学家将原料粉碎，然后混匀成型，这样不但满足了既反应快、又散热快，而且反应释放出的热量完全用于后续反应，而不致使气袋明显升温。

4 化学潜能袋

化学潜能袋也是近几年来才出现的、将热效应用之于实际生活中的物品。科学家研究发现，一些盐的结晶水合物，它们在温度不太高时就有熔化现象：既溶于自身的结晶水中，又同时吸收周围的热量；而且一旦温度降低则又可缓慢凝结恢复为原来的晶体，同时向周围释放出一定的热量。于是，科学家便设想，能否将这种变化加以利用，制成变温、控温装置呢？——把它们装在塑料袋中并置于墙内、屋顶等处，它们经日晒能熔化吸热、在日落后又可凝结放热。这就是著名的“保温墙”和“保温房顶”。可供选择的一些盐的结晶水合物有关数据如下：

很明显，盐的熔点越低、盐的单位质量热效率越高，就越有利于吸收太阳能；再考虑来源、成本等因素，Na₂SO₄·10H₂O和Na₂HPO₄·12H₂O就成为目前首选的潜热材料。