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第14章 化学小实验(4)

这种化合物比纸上没有写字的地方更易燃烧,纸在烛焰上烤的时候,写上字的地方就先被烤焦。

知识延伸:

用柠檬汁、葡萄汁或者牛奶汁写字,结果也会同用醋写的一样。

食盐变肥皂

操作难度:★★

实验方法:

在下面的一个实验中,把食盐(氯化钠)加入肥皂水里,会立刻析出固态肥皂来,就像是食盐变成了肥皂一样。

取一支试管,注入2~3毫升清水,放入一块豌豆大的肥皂,用小火加热,使其溶解。冷却后,加入10毫升水,再加少许干燥的食盐,用力振荡。随着食盐的溶解,肥皂液开始变混浊,终于呈凝乳状的白色沉淀物析出来。食盐变成了“肥皂”,浮在透明的液体上面。将肥皂取出后就会发现肥皂更洁净了。用来洗手效果一样。

原来这块肥皂并不是食盐变的,而是溶解在水中的那块肥皂又重新析了出来。这主要是因为食盐的溶解度比钠皂(家用肥皂多为硬脂酸钠盐)溶解度大,溶液中钠离子增多了,钠皂的溶解度就逐渐降低,最后终于从溶液中析出,而食盐却仍然留在溶液中,化学上称此过程为盐析作用。浮在上面的沉淀物叫“核”,即纯肥皂。“盐析皂”之名即由此而来。

知识延伸:

肥皂的种类很多,普通的肥皂叫钠皂。在钠皂中加入香料和染料就成为家庭用的香皂。

在肥皂生产中,可以用盐析法去掉杂质。用苛性钠水解时,所得的粗制凝结物内含甘油,碱及盐,为了除去这些杂质,就需要加足量的水,将粗制皂煮沸成糊状溶液,再加入食盐将其沉淀,如此重复数次,即可除去杂质,又能回收甘油。

能点着的冰块

操作难度:★★

实验方法:

做这个实验前,自己可以先制一块冰。特别是在夏天不好找冰的情况下,更为需要。

找一个装香脂的小铁盒洗干净,盛半盒水。再买两只冰棍,把冰棍敲碎后,和两汤匙洗涤盐混合,放在一只饭碗中。把香脂盒放在里面,然后用蘸湿的毛巾盖住饭碗,过约15~20分钟后,铁盒里的水便结成冰了。

把冰取出后,便可进行实验了。

取一小块电石(碳化钙),放在冰块上。然后擦着一根火柴,往冰和电石接触的部位一点,片刻就着起火来,而且越烧越旺,就像冰着了火一样。

但当电石消耗完以后,火焰也就渐渐地消失了。

知识延伸:

冰块和电石放在一起能够着火,主要是因为电石和水能发生激烈的反应,放出一种可燃性气体——乙炔(电石气)。当我们用点燃的火柴接近冰块时,使冰块发生微融,产生少量的水。水和电石发生化学反应,生成乙炔气。乙炔遇火开始燃烧。乙炔燃烧后,产生的热量进一步使冰融化。水又和电石发生作用,不断的生成越来越多的乙炔气,火焰就逐渐地旺起来,直到电石作用完结为止。

电石和水作用,是制取乙炔气的一种方法。

乙炔在工业上有很大用途。乙炔和氧混合发生燃烧时,可产生3000℃以上的高温,氧炔焰常常用来切割和焊接金属材料。

乙炔最大的用途,是作为有机合成原料。我们现在用的塑料制品,如塑料皂盒,塑料雨衣,以及一些维纶织物等等的基本原料都是乙炔。

乙炔和空气混合时,如乙炔含量为3%~70%,都可以发生强烈爆炸。

另外电石和水作用时,常常含磷化氢和硫化氢等杂质,特别是磷化氢更容易自燃,发生爆炸。所以,在生产乙炔的工厂和使用电石的部门,要特别注意安全。

由于电石有极强的吸水性,一定要放在干燥处保存。

溶液变色

操作难度:★★

实验方法:

取一只烧杯,盛200毫升清水,再加入2毫升浓度为百分之九十五的盐酸。拿一个空的旧热水瓶,拔去瓶塞,若瓶内还有余热,可开着口等一会儿,让瓶内温度降至室温。将烧杯内配制好的稀盐酸溶液倒入瓶中,盖紧瓶塞,让热水瓶平躺在桌子上,用手轻按瓶壳,反复滚动热水瓶。3~4分钟后,打开瓶塞,把稀盐酸倒回玻璃烧杯中。奇怪,原来无色透明的盐酸溶液变成了一杯浅黄色的溶液。

如果手边没有盐酸,可用副食品商店出售的无色透明的醋精代替。将醋精和清水按1∶1的比例稀释成醋精溶液,倒入热水瓶内,滚动5~6分钟后倒回烧杯内,也成了浅黄色的溶液。这是去除热水瓶瓶胆水垢的一个好办法。

你不妨仔细观察一下倒入盐酸溶液前后,瓶胆内壁的光洁程度,作一个对比。

取一块黄豆大小的松香,放在瓷碗中研细后,倒入一只玻璃烧杯中。再向烧杯中缓慢注入浓度为95%的酒精,一边倒一边用一根细玻璃棒轻轻搅拌,直到杯内的松香全部溶解。用滴管向烧杯内无色透明的松香酒精溶液逐滴加水。水滴入烧杯后,溶液中立即产生白色沉淀,但转眼又消失。

继续加水,溶液中的沉淀便不断产生又不断消失。但加入一定量的水后,产生的沉淀便不再消失。于是,随着滴入的水滴增加,白色沉淀物不断增多,一杯无色透明的松香酒精溶液逐渐变成了一杯乳白色的悬浊液,酷似牛奶。

原来,松香易溶于酒精而不溶于水。加少量水时,松香局部产生沉淀,但随后又溶解在酒精中。加大量水后,酒精溶液变稀,能溶解的松香数量明显减小,白色的细微颗粒逐渐增多,便形成了像牛奶一样的悬浊液。

在一只玻璃烧杯中配制200毫升食盐饱和溶液,将其中的一半倒入另一只相同的烧杯中。现在,向一只烧杯中加一小粒食盐晶体,而向另一只烧杯加少许研细了的白糖。轻轻晃动烧杯,你会发现,食盐晶体不溶解,而白糖溶解了。再向这个烧杯中加白糖,摇晃烧杯,白糖仍能溶解。反复数次后,白糖也不能再溶解了。此时,一只烧杯中是食盐饱和溶液,另一只烧杯中是食盐、白糖双饱和溶液。

知识延伸:

平时,一说起饱和溶液,给人的印象似乎就是不能再溶解任何东西了。

为什么食盐饱和溶液中还能溶解白糖呢?不妨打个比喻:有一只大箩筐,里面的篮球装得是如此之满,以至再放一个篮球都不可能了。但是,如果改往箩筐里放乒乓球呢?显然,在箩筐的角落里,在篮球之间的缝隙里,再装些乒乓球是不成问题的,你说对吗?

点火棒

操作难度:★★

实验方法:

利用氧可以助燃的原理,我们可以再做一个十分有趣的实验。

取约1克高锰酸钾晶体,压碎后放在一块玻璃片上。再取2~3滴浓硫酸,滴在高锰酸钾上,把滴有浓硫酸的高锰酸钾均匀地粘在一根玻璃棒的一端。把酒精灯的罩盖取下,用粘有高锰酸钾和浓硫酸的玻璃棒接触灯芯,酒精灯立刻就被点着了。

知识延伸:

不用火柴、打火机,只用一个玻璃棒就能把酒精灯点着,真是奇妙!其实,当你知道发生这个现象的道理后,就不会感到奇怪。原来高锰酸钾(实验室制备氧气的一种原料)是一种强氧化剂,它和浓硫酸作用时,能产生氧气并放出热量。酒精又是燃点低、易于挥发的液体,在这些氧气和热量的作用下,足以使酒精燃烧,于是当玻璃棒接触灯芯时,酒精灯便被点着了。

因为高锰酸钾与水作用能释放出初生态的氧,所以医药上用它作杀菌、消毒剂。4%的溶液可治烫伤。很稀的溶液常用来洗生食的蔬菜和水果,用以灭菌。

砂糖发光

操作难度:★★

实验方法:

先在暗室中呆上3~5分钟,等眼睛适应周围黑暗的环境后,取2~3匙白砂糖放入一只较大的瓷钵中。然后开始用瓷杵慢慢研磨,并逐渐加快速度。

约3分钟后,就可以看到钵中的砂糖发出浅蓝色的光。如果继续保持慢速研磨,你可看到杵头周围有浅蓝色的光环。

再取一块精制的方糖,放在水泥地面上轻轻划几下,你也可看到经摩擦的方糖表面会发出微弱的蓝光,只是它很快就会消失。换一个表面在水泥地面上划几下,便又可看到微弱的蓝光。

知识延伸:

上述发光现象是由于砂糖晶体的带电棱角相互摩擦而产生的,当所有的棱角都磨掉后就不再发光了。

由外界提供某种形式的能量引起物体发光,除了由摩擦而产生的摩擦发光外,还有光致发光,它是由光激发而产生的发亮现象,人们熟悉的激光就是这样形成的。由辐射引起的发光,叫辐射发光。日光灯管内充有稀薄的水银蒸气,当水银蒸气导电时,就发出紫外线,使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的白光。由化学反应引起的发光称为化学发光。取一小片钠投入盛水的烧杯中,钠跟水起反应放出的热量立刻使钠熔成一个闪闪发亮的小球,在水面上迅速游动,并逐渐缩小,最后完全消失。

烧糖的实验

操作难度:★★

实验方法:

糖是由碳、氧、氢三种元素组成的化合物。碳是黑色的固体物质,氧和氢都是肉眼看不见的气体。但是当这三种元素化合后便成为白色的有甜味的结晶——砂糖。

通过燃烧,糖的分子能够分解,但这个实验做起来有些特殊。

用一条细铁线将一块方糖绕住。细铁线同时充当把柄的作用。将方糖的一角用烛焰烧,它实际上并没有烧着,只是熏黑了一些,甚至它开始溶化时,分子也还没有分解。这层黑色的东西是蜡烛烧上来的碳,并不是糖里的碳。

现在用一些香烟灰撒在方糖没有烧过的一角上,再把这一角放在烛焰的边上烧,一两秒钟后,方糖开始燃烧,冒起一个个气泡,发出蓝色的火焰,喷出一个个小烟圈。这时一滴滴黑色并带有光泽的东西熔下来,这些黑色的东西里面就含有糖分子分解时释放出来的碳原子。氢和氧的原子形成其他化合物后散到空气中跑了。

注意别让熔下来的黑色东西烫着你的手,可顺手用碟子把它接住。

知识延伸:

身边这些看似简单的现象,其实都包含着很深刻的科学道理呢!

自制电木

操作难度:★★

实验方法:

称15克苯酚晶体,放在烧杯中。把烧杯放在温水里使其熔化,然后注入一个150毫升的圆底烧瓶中。

再往圆底烧瓶中加入15克37%的甲醛水溶液,使它们充分混合,接着注入1毫升浓氨水。

配一个带有长玻璃管和实验用温度计的软木塞,把烧瓶口塞好。把烧瓶固定在铁架台上。然后慢慢地以小火加热,使混合液达到沸腾,不断轻轻地摇动烧瓶,把温度控制在95~98℃。

仔细观察,当混合液变成乳白色并且有些粘稠的时候,把酒精灯移开,使其冷却。倒去上层的水,将下层乳白色(有时可能是红棕色)的物质倒入一个蒸发皿中。加热蒸发皿(不要加热过甚,否则影响后面的实验),时时用玻璃棒搅动,并经常蘸取少许,试其脆性,直至加热物冷却后发脆为止。这时停止加热,冷却。然后将其研碎,并混入2克六次甲基四胺,拌匀。取一支干净的试管,将粉末装入试管压紧,在小火上缓缓烘烤。约二十分钟后,一块结实坚硬的电木便做成了。

知识延伸:

甲醛和苯酚混合后,在一定的条件下变成固态的电木的过程,是一种分子缩聚合反应。这两种物质缩聚反应后的生成物叫酚醛树脂。所以电木的学名叫酚醛塑料。这一反应的原理是:苯酚和甲醛混合后,在加热的情况下,分子间就发生了反应,脱去水分子;然后,苯酚和甲醛反应的生成物再相互进一步缩合联接起来,逐步成为高分子物质。所以我们看到烧瓶中的液体变得浑浊而有些粘稠起来。以后,又与六次甲基四胺混合加热,是为了使其进一步交错连接,成为更加巨大的立体型高分子物质。

至于往反应液中加入氨水,是为了加快甲醛和苯酚的反应速度。注意:甲醛和氨水都有强烈的刺激气味,甲醛还有一定的毒性;苯酚有剧烈的腐蚀作用,实验时一定不要让药品接触皮肤。实验要在通风的地方进行。

电木是塑料“家族”中的一个成员。它是电的不良导体,被广泛应用在电器材料上,如电器开关、灯头、电话机壳、仪表壳和一些机器的零件等等。故此人们就总是叫它“电木”。

加热落“霜”

操作难度:★★

实验方法:

冬天,从外面揉一个雪团拿进屋来,一会儿雪团就会变成水。这是由于屋子里温度高,雪被融化了的缘故。可是,在下面的实验中,“霜”却是在加热以后落下来的。

拿一个铁罐头盒,去掉盖,在底上铺上一层砸碎了的安息香酸(苯甲酸)。

再取一根能放进盒内的树枝,一头系在一根小棍上,把树枝倒挂在铁盒中,然后把铁罐头盒放在火上加热。稍过一会儿,把树枝取出来看,枝条上落了一层“白霜”。

雪遇热就融化,但为什么这根树枝在加热的铁罐中却落满了“白霜”呢?

知识延伸:

苯甲酸是白色的结晶固体,具有一种很特殊的性质——升华。升华就是指一种固体在受热时,不经过液体阶段直接变为气体的现象,这种气体在冷却时又可以不经过液体阶段而直接变为固体。当你给铁罐加热时,放在铁罐中的苯甲酸便发生升华现象,固体直接变为气体飞离底部,上升的蒸气遇到温度较低的树枝,又直接凝成固体粉末,落在枝条上。由于这些粉末是骤然冷凝而成,又非常细,所以看上去像是落了一层霜。这就是火中落霜的实质。

苯甲酸是一种有机酸,它的钠盐是一种很温和的防腐剂。

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