教学素材：家用除湿盒（袋）是如何除湿的？

【教学素材】 家用除湿盒（袋）是如何除湿的？ 湖北省石首市文峰中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】家用除湿盒（袋）是用于降低室内湿度及吸附有害气体的生活用品，除湿盒（袋）主要由无水氯化钙颗粒与活性炭构成，氯化钙通过与水分发生化学反应生成溶液实现吸湿，降低室内湿度，活性炭成分通过多孔结构物理吸附甲醛、苯、TVOC等有害气体分子。 家用除湿盒（袋）采用杜邦纸包装材料结合锁水剂技术，其纤维孔隙允许水蒸气渗透但阻挡液态水渗出，结合变性淀粉锁水剂可将溶液转化为凝胶状，形成双重防漏保护。球状颗粒设计增加与空气接触面积，提升吸湿效率。适用于衣柜、鞋柜、浴室等5～15m2的密闭空间。单盒吸湿量可达500mL，在25℃、90%湿度环境下可吸收自身重量6倍以上水分 ，使用后需将生成溶液进行安全处理。 一、家用除湿盒（袋）的除湿原理： 除湿剂氯化钙（CaCl2）是一种白色颗粒或粉末状的无机盐，具有较强的吸湿能力。其吸湿原理是通过化学吸附和物理吸附双重作用，能将周围环境中的水分子牢牢锁住，甚至可吸收自身重量6倍的水分。它能吸收空气中的水分，发生化学反应生成六水合氯化钙，这就是我们看到的“水”。该过程中氯化钙的潮解反应，产生液态水合氯化钙，相关反应的化学方程式为CaCl2＋6H2O＝CaCl2•6H2O。 二、家用除湿盒（袋）除湿的优点： （1）高效除湿： 氯化钙的吸湿能力强，可以迅速吸收空气中的湿气，降低环境湿度。 （2）易于使用： 氯化钙除湿剂通常以颗粒或结晶的形式出售，使用方便，无需特殊操作。 （3）安全环保： 氯化钙除湿剂不含有毒物质，对人体和环境无害，是一种安全环保的除湿方法。 （4）经济实惠： 相比于其他除湿设备，氯化钙除湿剂价格低廉，经济实惠。 （5）广泛适用： 氯化钙除湿剂适用于各种场所，包括家庭、仓库、车库、车辆内部等，具有广泛的应用领域。 同步训练设计 1．氯化钙常用于家庭除湿防霉。使用某品牌家用氯化钙除湿盒时集水区有晶体析出（如图所示）。某小组取适量该除湿剂于烧杯中，加适量水搅拌，触摸烧杯壁感觉发热。结合图示信息，有关分析正确的一项是（ ）       A．氯化钙溶解过程吸热 B．除湿盒内活性炭去除空气中的异味利用了其稳定性 C．温度越低，集水区中析出的晶体越少 D．除湿盒使用后，集水区内析出的物质可干燥后重复使用 2．为测定某氯化钙除湿剂（含CaCl2•2H2O和少量NaCl）中CaCl2•2H2O的质量分数，兴趣小组进行了如下实验：称量mg样品置于坩埚中加热，测得固体质量随温度升高的变化曲线如图所示。加热过程中CaCl2、NaCl既不熔化也不分解。 （1）T℃后，继续升温固体的质量保持不变。样品中CaCl2•2H2O (相对分子质量为147)的质量分数表达式为_______（用含m、n的代数式表示）。 （2）同学认为用上述方法会导致测定结果偏高，理由是_______。 3．常见的氯化钙产品有无水CaCl2和CaCl2•xH2O（x＝1、2，4，6），除CaCl2•6H2O不具有吸水性外，其他均具有吸水性，可作除湿剂。 （1）不同温度下，CaCl2在水中的溶解度如下表： 温度/℃ 0 10 30 60 80 溶解度/g 59.5 64.7 100 137 147 ①30℃时，饱和CaCl2溶液中溶质的质量分数为 　 　。 ②低温下从饱和CaCl2溶液中析出的晶体的化学式为 　 　。 （2）针对某氯化钙除湿剂，兴趣小组进行如下实验： 步骤一：取适量氯化钙除湿剂于烧杯中，加水溶解配成饱和溶液，触摸烧杯壁，感觉热，静置一段时间后恢复至室温。 步骤二：取少许步骤一所得溶液于试管中，滴加AgNO3溶液，有白色沉淀生成。 步骤三：取少许步骤一所得溶液于另一试管中，滴加饱和NaHCO3溶液，有白色沉淀和大量无色气体产生。 ①由步骤一中的实验现象可以得出的结论是__________。 ②写出步骤二中反应的化学方程式：__________。 ③根据步骤三，可用饱和CaCl2溶液鉴别饱和NaHCO3溶液和饱和Na2CO3溶液的理由是__________。 （3）为测定某氯化钙除湿剂（含CaCl2•2H2O和少量NaCl）中CaCl2•2H2O的质量分数，兴趣小组进行了如下实验：称量mg样品置于坩埚中加热，测得固体质量随温度升高的变化曲线如图所示。加热过程中CaCl2、NaCl既不熔化也不分解。 ①T℃后，继续升温固体的质量保持不变。样品中CaCl2•2H2O（相对分子质量为147）的质量分数表达式为 　 　（用含m、n的代数式表示）。 ②有同学认为用上述方法会导致测定结果偏高，理由是__________。 4．化学课上，老师组织学生对家用除湿盒（如图所示）进行了如下探究。 【资料信息】吸湿区内黑色颗粒是活性炭，白色颗粒是初中化学一种常见物质。使用一段时间后，集水区内有大量液体和少量固体，且气温越低固体越多。 【知识应用】除湿盒内活性炭的作用是除去空气中的异味，利用了其______性。 【提出问题】白色颗粒是什么物质？ 【作出猜想】猜想Ⅰ：氧化钙：猜想Ⅱ：氢氧化钠：猜想Ⅲ：氯化钙。 猜想依据：氧化钙能与水反应，氢氧化钠和氯化钙在空气中容易______水分。 【交流讨论】从安全性考虑，因为氢氧化钠具有强烈的______，所以否定了猜想Ⅱ。 【进行实验】已知氯化钙溶液呈中性，不与空气中的成分反应。小组同学设计并进行了如图所示的实验。 【解释与结论】小组同学依据实验得出结论：白色颗粒是氯化钙。 （1）步骤②的现象是______。 （2）步骤③的化学方程式为______（写一个）。 【拓展交流】同学们查阅到氯化钙在不同温度下的溶解度如下表： 温度/℃ 0 10 20 30 40 溶解度/g 59.5 65.0 74.5 100 116 （1）集水区内“气温越低固体越多”的原因是______。 （2）从绿色化学的角度考虑，除湿盒使用后，对集水区内物质的处理建议是______。 5．某化学实验小组同学对日常生活中的家用除湿（如图）的成分十分感兴趣，便在老师的带领下完成了如下探究：      【查阅资料】①家用除混盒中的吸湿区内的黑色颗粒是活性炭，白色颗粒是初中化学常见的一种物质。 ②使用一段时间后，除湿盒中的集水区内有大量的液体和少量的固体，且气温越低固体越多。 ③CaCl2溶液呈中性，不与空气中的任何成分反应. 【知识应用】（1）除湿盒内活性炭的作用是除去空气中的异味，利用了活性炭的某种物理性质：______。 【提出问题】除湿盒中的白色颗粒是什么物质？ 【作出猜想】猜想Ⅰ：CaO； 猜想Ⅱ：NaOH； 猜想Ⅲ：CaCl2 【交流讨论】（2）同学们一致认为，从安全性考虑，猜想Ⅱ不成立，因为NaOH俗名为烧碱、火碱、苛性钠，表明其具有强烈的 （填一种化学性质），不可能用在家用品里。 【进一步实验】同学们在老师的指导下，设计了如图所示实验对成分进行进一步探究。      【解释与结论】小组同学依据实验得出结论：猜想Ⅲ成立。 （3）完成步骤②后，观察到紫色石蕊溶液 （填“不变色”或“变蓝色”，从而确定猜想Ⅰ不成立而猜想Ⅲ成立。 （4）若经步骤③得到的白色沉淀能溶于稀硝酸，则加入的试剂X可能是 （填化学式，一种即可）溶液：若经步骤③得到的白色沉淀不溶于稀硝酸，那么步骤③所涉及的反应的化学方程式是__________。 【拓展交流】同学们查到氯化钙在不同温度下的溶解度如下表所示： 温度/°C 0 10 20 30 40 溶解度/g 60 65 76 101 117 （5）据表可知，集水区内“气温越低固体越多”的原因是__________。 （6）据表还可知，若温度降至20°C时有较多固体析出，那么该温度下集水区内CaCl2饱和溶液的溶质质量分数约为__________（结果精确到0.1%）。此时集水区内溶液浓度过高，吸湿区的CaCl2变少，吸湿效果变差，故需回收溶液再处理。 6．梅雨时节，家里常使用“氯化钙除湿剂”除湿防霉，其中悬挂式包装如图所示，一般15天左右，200-300g白色固体全部吸水溶解，收集到的溶液在室温下常有白色晶体析出。 （1）探究一：收集的溶液中离子成分的鉴定 查阅资料：节日燃放的烟花中加入特定的金属元素，使焰火更加绚丽多彩。在化学上常用焰色反应来测定某种金属元素是否存在于化合物中、用一根洁净的铂丝蘸取样品溶液，再放到酒精灯火焰上，观察焰色。钙、钠、铅的焰色分别是砖红色、黄色和绿色。    实验探究： 编号 实验过程 实验现象 实验结论和解释 1 用洁净的铂丝蘸取收集的溶液，放在酒精灯火焰上灼烧。 火焰呈现 色。 溶液中含有钙离子。 2 取少量收集的溶液与试管中，加入足量稀硝酸和少量 溶液。 产生白色沉淀。 溶液中含有氯离子，反应产生白色沉淀的化学方程式为 。 （2）探究二：海报设计 若包装内含有0.555kgCaCl2粉末，理论上最多可吸收水的质量是多少？（吸水过程化学方程式为：CaCl2＋6H2O＝CaCl2•6H2O）。请根据计算结果完成产品广告海报设计，填写海报中位置①和②的内容，注意不能做虚假广告。    ① ； ② 。 已知5%的CaCl2水溶液pH为4.5～5.2.在实验室中可用CaCl2固体作为干燥剂的气体有 （多选题） A．CO2 B．O2 C．SO2 D．NH3 （3）探究三：渗液处理方法原理的探究 “氯化钙除湿剂”的部分注意事项： ①若不慎渗漏请用小苏打水【小苏打为碳酸氢钠（NaHCO3）】]擦拭； ②溶液呈弱碱性，不可浇花或作其它用途，请将液体倒入排水管后丢弃”。小组同学合作完成下列实验： 测定收集溶液的酸碱度：取少量收集的溶液，用 测出其酸碱度为8.38。 约取3mL5%的碳酸氢钠溶液于试管中，向其中滴入5滴收集的溶液，发现溶液中出现白色沉淀，同时又有持续的气泡产生，向得到的浊液中继续加入过量稀盐酸，溶液逐渐变澄清，同时产生气体，两次产生的气体通入澄清石灰水中，均能使澄清石灰水变浑浊，该实验中碳酸氢钠溶液和氯化钙溶液反应的化学方程式为 。 参考答案 1．D； 2．（1）×100%；（2）除湿剂吸收了空气中的水。 3．（1）①50%；②CaCl2⋅6H2O；（2）①氯化钙除湿剂溶于水时放出热量；②CaCl2＋2AgNO3＝Ca（NO3）2＋2AgCl↓；③CaCl2 溶液与 Na2CO3 溶液反应时无气体产生；（3）①×100%；②除湿剂吸收了空气中的水。 4． 吸附；吸收；腐蚀性；溶液不变色；碳酸钠（含有碳酸根离子的可溶性盐均可）；氯化钙的溶解度随温度的降低而减小；可以晒干后继续使用。 5．（1）吸附性；（2）腐蚀性；（3）不变色；（4）Na2CO3或K2CO3； CaCl2＋2AgNO3＝2AgCl↓＋Ca(NO3)2；（5）CaCl2的溶解度随温度的降低而减小；（6）43.2%。 6．（1）砖红色；硝酸银/AgNO3；CaCl2＋2AgNO3＝2AgCl↓＋Ca(NO3)2；（2）活性炭；540；ABC；（3）酸度计或pH计；CaCl2＋2NaHCO3＝CaCO3↓＋2NaCl＋CO2↑＋H2O。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$