当铁成为“燃料”( 二 )
加热包里的铁粉则不是如此 ， 它们的制取并不是简单地把铁用锉锉成了铁末子 ， 而是用还原法直接把氧化铁的粉末 ， 如铁矿精粉、轧钢铁鳞（高温下铁氧化的产物）等用炭或水煤气（氢气和一氧化碳）之类的还原剂还原而成的海绵状铁粉 。放大了看 ， 其表面是粗糙而带有海绵状空洞的 。这样 ， 它与氧气、水蒸气或水接触的面积将是很大的 。在最后包装之前 ， 它一直在缺乏氧气的还原环境下 ， 所以 ， 表面也大多没有被氧化 。
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当这样的所谓“还原铁粉”遇到了氧气和水蒸气之后 ， 其氧化的速度就比一般的铁器快了不知多少倍 。拿“坎离砂”发热包来说 ， 平时都是隔绝空气包装的 ， 一旦撕去外层的包装 ， 让空气进入袋内 ， 铁粉就会氧化而发热 。由于这样的发热包是靠近人的身体放置的 ， 有了人体散发出的水汽 ， 发热包中铁粉的氧化就更快 ， 在4～6小时内基本上就可以被氧化得差不多了 。一般的“坎离砂”在人身上热敷的时间也差不多这样长 。有了水汽 ， 发热才更快 ， 很明显 ， “坎离砂”这个名称正形象地说明了这个特点 。八卦中 ， 坎属水 ， 离属火 ， 水汽进去了 ， 发热包就如同着了火一样热起来了 。
由于方便米饭的加热包需要在水里更迅速地发热 ， 所以 ， 在它的加热包里另外掺加了铝粉、石灰等少量其他成分 。铝粉比铁粉更加活泼 ， 更容易氧化发热 。加石灰则使水溶液成为强碱性 ， 在这种情况下 ， 铁粉的氧化速度更加迅速 ， 可以在十几秒的时间内把水温提高到沸腾的程度 。
看到这里 ， 可能有人会问 ， 在水和其他碱性物质的参与下 ， 铁的氧化反应是很复杂的 ， 那么 ， 本文一开始所说的“Fe+O2→Fe2O3 ， 放热”的模式是不是还成立呢？
在化学中 ， 关于化学反应的热效应 ， 有一个著名的赫斯定律（过去称盖斯定律） ， 说是化学反应的热效应只与反应物和产物的状态有关 ， 而与反应的中间步骤即反应途径无关 。这实际上就是能量守恒定律对化学反应过程的应用 。还是打个比方 ， 连通器中的水从较高水面流向较低水面中所能够做功的大小 ， 只与两个水面的高度差（也就是水所具有的势能的差）有关 ， 而与水流的途径无关（当然假定流动中没有摩擦力） 。我们用自来水浇园子 ， 与所接水管的长短并没有很大的关系 。
这里 ， 反应物是铁和氧气 ， 产物是三氧化二铁 。不论中间反应有哪些 ， 最终的能量差 ， 也就是反应放出的总的热量总是一样的 。
同样的一个化学反应 ， 由于反应条件的不同 ， 使得整个反应的速度会发生很大的变化 ， 而这种变化给它的效应或应用可以造成巨大的差别 。同是铁的氧化反应 ， 它可以使铁器锈蚀 ， 给生产生活带来危害 ， 造成巨大的经济损失 ， 也可以把铁当作“燃料” ， 氧化时放出热量 ， 方便我们的生活 ， 还可以作为医疗手段 ， 有益于我们的健康 。我们的化学世界 ， 还真是有趣得很 。
来源：北京邮电大学出版
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