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    自熱米飯的秘密

    2017-02-16 18:08:47馮思源鄭一舟崔杰
    化學(xué)教與學(xué) 2017年1期
    關(guān)鍵詞:化學(xué)能配菜氧化鈣

    馮思源+鄭一舟+崔杰

    文章編號:1008-0546(2017)01-0097-01 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

    doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.032

    現(xiàn)代社會,人們的生活節(jié)奏越來越快,于是便免不了快餐的出現(xiàn),在日常生活中,就出現(xiàn)了方便面等一些快餐食品,雖然快速、便捷,不過,相對于一頓正常的飯菜來說,卻缺乏太多人體自身生命活動所需要的營養(yǎng),最近,市場上還出現(xiàn)了一種“自熱米飯”, 簡簡單單就能夠?qū)︼埐诉M行加熱。

    自熱米飯是如何制熱的呢?

    為了研究自熱米飯的制熱秘密,我們決定通過實驗來探尋發(fā)熱包的化學(xué)反應(yīng)原理。

    實驗過程:組裝好實驗器材,向量杯中倒入自熱米飯包裝中的“發(fā)熱包”物質(zhì),然后向量杯內(nèi)倒入發(fā)熱水。在短時間內(nèi),發(fā)熱包中的物質(zhì)就與發(fā)熱水迅速的反應(yīng)。下面是實驗視頻截圖。

    實驗表明:發(fā)熱包內(nèi)的物質(zhì)與水反應(yīng)后,能夠在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量,從而達到制熱的目的。

    通過多方查閱我們得知:自熱米飯發(fā)熱包中的主要成分為生石灰(氧化鈣CaO), 而生石灰(氧化鈣CaO)與水反應(yīng)后會產(chǎn)生大量的熱量, 從而煮熟了米飯,溫熱了配菜。

    由此可知, 氧化鈣與水完全反應(yīng)的比例為56∶18 = 28∶9,也就是說,28g的氧化鈣能夠與9g的水完全反應(yīng)。

    在“無機化合物的標準熱力學(xué)數(shù)據(jù)表”中查得下列數(shù)據(jù):

    水的反應(yīng)熱ΔH(H2O)=-285.8kJ/mol

    氧化鈣的反應(yīng)熱ΔH(CaO)=-634.9kJ/mol

    氫氧化鈣的反應(yīng)熱ΔH[Ca(OH)2]=-985.2kJ/mol

    所以化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱為:

    ΔH =ΔH[Ca(OH)2]-ΔH(CaO)-ΔH(H2O)

    =-985.2-(-634.9)-(-285.8)

    =-64.5(kJ/mol)

    計算可知,100g的氧化鈣與水完全反應(yīng)放出的熱量為115kJ,可使100g水的溫度上升:

    Δt =Q/cm=115×103J/[4.2×103J/(kg·℃) ×0.1kg]=273.8℃

    說明氧化鈣與水完全反應(yīng)能夠放出大量的熱量,從而達到制熱的目的。

    生活中一個一次性水杯的容積大約為180mL,能裝大約180g的水。

    那么,100g的氧化鈣與水完全反應(yīng)放出的熱量又能使180mL的水溫度升高多少呢?

    根據(jù)計算可知,水升高的溫度為:

    Δt =Q/cm=115×103J/[4.2×103J/(kg·℃)×0.18kg]=152℃

    也就是說,在常溫常壓下,100g的氧化鈣與水完全反應(yīng)后產(chǎn)生的熱量能夠使一杯(一次性水杯)水沸騰一段時間。

    由于生成物的化學(xué)能低于反應(yīng)物的化學(xué)能,而總能量守恒,反應(yīng)物與生成物化學(xué)能的差額,轉(zhuǎn)化為熱能放出,從而煮熟了米飯,溫熱了配菜。

    (指導(dǎo)教師:貴州省貴陽市第一實驗中學(xué)王光志)

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