只要一混就80℃！？用手作暖暖包解開『鐵生鏽發熱』的科學！自己動手學發熱反應
我是科學教練桑子研。每天都是實驗日。
冬天冷吱吱的時候，口袋裡暖暖包那股緩慢釋出的溫暖，簡直就像是上天的恩賜一樣對吧？但你有沒有想過，那個小小的袋子裡，到底發生了什麼事呢？
其實，那個小小的袋子就是一個 「口袋裡的化學工廠」。這次，我們就要來揭開這個工廠的秘密，親手製作拋棄式暖暖包，「親身體驗」 化學反應所產生的熱能。
這個實驗如果在課堂上實際操作，學生的眼睛會為之一亮。「真的變暖了！」「你看，有水蒸氣冒出來耶！」這樣的歡呼聲會迴盪在教室裡。看不見的化學反應，變成摸得到的 「熱能」 的那一瞬間，是課本上絕對體會不到的最棒學習經驗。
來挑戰製作暖暖包！準備材料與步驟
我們的目的是，了解拋棄式暖暖包的運作原理，並體驗 「氧化」 這個化學反應會產生熱能（放熱反應）。來吧，開始準備！
■ 準備材料（每組）
- 鐵粉（300目）：約4克（就是硫化氫實驗用過的那種）。今天的主角！
- 活性碳：約2克。幫助鐵粉反應的超級幫手。
- 食鹽水（3%）：3cm³。讓反應加速的魔法之水。
- 紙杯：1個（小一點的）
- 溫度計：1支
- 玻璃棒：1支
- 藥包紙：適量
■ 實驗步驟
① 將4克鐵粉和2克活性碳放入紙杯中，用玻璃棒充分攪拌，讓粉末均勻混合。
② 加入3cm³的食鹽水，立即用玻璃棒快速攪拌。化學反應開始囉！
③ 插入溫度計，每隔1分鐘記錄一次溫度。測量10分鐘，試著把變化畫成圖表吧。
小秘訣： 偶爾攪拌一下，將空氣（氧氣）送進去，溫度會更容易上升喔。
只是攪拌一下就80℃！？揭開化學「熱能」的奧秘
實驗中，有些組別的溫度最高上升到將近80℃，熱度高到甚至冒出水蒸氣！這是證明紙杯裡正在發生「鐵的氧化」，也就是 「鐵急速生鏽的反應」 。鐵在與空氣中的氧氣結合生鏽時，會釋放熱能。暖暖包之所以會發熱，秘密就在這個化學反應裡。
4Fe + 3O₂ + 6H₂O ⟶ 4Fe(OH)₃ + 熱能量
這個化學式看起來可能有點難，但你可以把它當作暖暖包裡 「最強戰隊」 的活躍故事來看待。
- 鐵粉 (Fe):【主角】與氧氣結合產生熱能，是能量的來源。
- 氧氣 (O₂):【搭檔】從空氣中跑來，和鐵粉反應。
- 水 (H₂O) 和 鹽類:【啦啦隊】扮演催化劑的角色，讓鐵和氧氣的反應以超快速度進行。一加入食鹽水溫度就開始飆升，就是他們的功勞。
- 氫氧化鐵 (Fe(OH)₃):【產物】鐵、氧氣、水化合物的產物，就是我們說的「生鏽」。當這種物質生成時，就會釋放出熱能。
而市售的暖暖包，還加入了更多的巧思。
- 活性碳:【超級助理】它的表面有無數小孔，可以大量吸附空氣中的氧氣。它負責在鐵粉周圍聚集氧氣，扮演著讓反應持續且有效率進行的關鍵角色。
- 蛭石、木粉、吸水性樹脂:【調控員】它們的作用是提高保水性，讓反應更持久，並將產生的熱能均勻地散佈到整個暖暖包。多虧了它們，暖暖包才不會一下子熱過頭，可以長時間保持溫暖。
享受實驗樂趣時的安全守則
這個實驗相對安全，但鐵粉在氧化過程中會產生高溫。在反應結束並充分冷卻之前，絕對不可以丟進垃圾桶。實驗結束後，請將裝有反應物的紙杯放在安全的地方，隔天再依照老師的指示處理。小小一個拋棄式暖暖包，就蘊藏了這麼多的科學智慧和巧思。如果你對身邊的事物多問一句「為什麼？」，這個世界就會變得更加有趣！
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