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第11章 化学小实验(5)

在玻璃管的尖嘴处把硫化氢气体点燃,它的火焰是蓝色的。如果用一张湿的蓝色石蕊试纸放在火焰上方(不接触火焰),蓝色试纸就会变红,说明硫化氢气体燃烧后,产生的气体具有酸性。

如果将一支试管放在硫化氢的火焰上(试管的外壁与火焰接触),不久,你就会看到试管的外壁上出现了一层黄色的固体。

上面两个实验中发生了什么反应呢?我们知道,当硫化氢气体在空气中燃烧时,如果空气是充足的(第一种情况),就产生二氧化硫和水:

2H2S+3O22SO2↑+2H2O

二氧化硫溶于水生成亚硫酸,能使蓝色的石蕊试纸变红。如果空气不足时(第二种情况),它只能把硫化氢氧化。

卫生球“再生”

实验材料和用具:卫生球、酒精、大试管、烧杯

实验步骤:

1.取一支大试管,注入10毫升酒精,用热水温热。然后往温热的酒精里加卫生球粉末,直到粉末不能再溶解为止。这个溶液叫“饱和溶液”。

2.把试管放在盛有热水的烧杯中,并且用温度计测量此水温,如果水温始终保持不变(加热使其保持恒温),就可以进行实验。

3.另取一个卫生球,将其去掉火柴头大的一块,用线系好,悬入已经制好的饱和溶液里。

4.过一段时间取出卫生球。这样,原先去掉的部分就会自动地补上了。

为什么去掉的部分会“再生”出来呢?

这是因为固体物质放入溶剂中,溶解了的分子或离子,在溶液中不断地运动着,当它们和固体表面碰撞时,就有停留在表面上的可能,形成与溶解相反的过程——淀积过程。溶液的浓度越大淀积的作用越显著。固体在饱和溶液中,在单位时间内溶解到溶液里去的分子或离子数,和淀积到表面上的分子或离子数相等。因此,悬在饱和溶液中的卫生球,就处在不断的溶解和淀积过程中,外形逐渐变得圆滑,卫生球去掉的部分就像是被补上了一样。

用氧来漂白

洗衣店里漂白衣服,是用氧来进行化学变化的一种例子。也就是说,漂白是另一种缓慢地燃烧。这一回,燃烧甚至是在水里面进行的!

洗衣店里用的漂白剂是一种化合物,它用去氧的方法使衣服变白,因为布变脏或者褪色是氧气与一些物质化合的结果。氧把一些物质变成新的化合物。这些化合物颜色比较淡,或者根本没有颜色。从下面的实验可以看到这一点。

实验材料和用具:蓝黑墨水、漂白剂

实验步骤:

1.在半杯清水中滴入几滴蓝黑墨水,搅拌使水变成均匀的淡蓝色。

2.滴入几滴漂白剂,再搅匀,水中的颜色很快消失,水变得几乎全清。

这是因为墨水的颜色与漂白剂中的氧结合以后,就完全消失了。

由于天然的棉花不是纯白的,所以用漂白剂来漂白是纺织厂的一道重要工序。纸张、草制品和亚麻布以及其他许多东西都是用漂白剂来漂白的。

酒和水的变换

这个小实验是个可以表演的小魔术,它利用了一种化学原理。做完实验看看你能不能知道是哪个原理。

实验材料和用具:酚酞、醋、氨水、酒杯

实验步骤:把一克酚酞溶解在50毫升酒精中,加入等量的水,就成为一种指示剂。再准备一些醋和稀释的氨水(3滴氨水加350毫升水),就可以来表演了。

准备几只小酒杯,有的杯中滴上10滴指示剂;有的杯中滴上15滴醋,如醋的浓度低就多滴几滴;有的杯中不放任何东西。稀释的氨水是无色透明的,用它充当水。把它倒入有指示剂的杯中,水就变成一杯红色的“酒”了;把它倒入有醋的杯中仍是一杯“水”。

你想变几杯酒,或是全变成“水”都可以。只要记住酚酞溶液遇到含碱溶液会变成红色;酸碱中和之后,红色溶液又会变成无色透明的液体。这就是这个实验的原理,你明白了吗?

灿烂的星光

很多人都喜欢看焰火,有一类焰火像一闪一闪的星光一样,很引人注目。这是一种最简单的焰火,你自己也可以制作。

实验材料和用具:铝粉或镁粉、酒精灯

实验步骤:天黑时,先把酒精灯点着(如果没有酒精灯,也可以用蜡烛火),最好把屋子里的电灯关掉,然后慢慢地把铝粉或镁粉(铝粉俗称银粉,油漆颜料商店出售)撒在火焰上,就会产生一闪一闪的炫目的星光,但它比真的星光要亮得多。

这是因为镁粉燃烧时,生成氧化镁粉末,发出强烈的闪光。所以,做实验时要注意每次撒的铝粉不要太多,要慢慢地撒。

小蛋变大蛋

这个实验室用化学方法把小蛋变成大蛋,而且还可以再把大蛋变小蛋。

实验材料和用具:鲜鸡蛋、6摩/升盐酸

实验步骤:

1.把一个比较小的鸡蛋,放在一小碗6摩/升盐酸里,不时转动鸡蛋,让鸡蛋壳与盐酸充分作用。几分钟后,盐酸就会把鸡蛋壳都溶解掉,使鸡蛋变成一个很软的被一层薄膜包围起来的蛋白和蛋黄。鸡蛋壳的成分是碳酸钙,它在盐酸的作用下会全部溶解:

CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O

2.鸡蛋壳被溶解后,小心地将碗倾斜,慢慢地把碗里的盐酸倒在另一个瓶内(供做下一个实验用)。在碗内换进清水,再把水倒掉,这样反复几次,直到把鸡蛋表面的盐酸和碗里残存的盐酸都洗掉为止。清洗时一定要小心,不要把鸡蛋表面的薄膜弄破。

3.在碗里倒满水,把这个柔软的鸡蛋泡在水中(注意,不要把蛋盖没),你会看到,鸡蛋在渐渐地肿胀。这个过程虽然很慢,不能在几分钟内立刻显示出效果,但是如果每隔一个小时观察一下,就会发现鸡蛋变大了一点。过了一天以后,你会看到这个比较小的鸡蛋变成了一个很大的鸡蛋。

小蛋为什么能变成大蛋呢?大家都知道,鸡蛋壳内的这层薄膜是细胞膜,凡属细胞膜都具有渗透作用,它们都是一种很容易让水透过的薄膜,但细胞液却不能透过这层薄膜跑出来。当我们把去掉了蛋壳的鸡蛋壳泡在清水中以后,水就会不断地透过这层薄膜而进到鸡蛋里面去,结果小蛋就变成大蛋了。

为了进一步证实这层蛋膜具有半透膜的性质,我们还可以把这个实验继续进行下去。

4.把碗里的清水倒掉(要尽量倒光),然后在碗里倒满无水乙醇(用氧化钙固体将普通的乙醇脱水,滤掉氧化钙即可使用),把鸡蛋盖没。

5.不久,你就可以看到,在鸡蛋薄膜的表面上产生很多小气泡,而且,这个大鸡蛋在慢慢地变小。经过一天一夜以后,你就会看到,这个鸡蛋又恢复到原来的大小了。真想不到,鸡蛋体积的变化竟然也是一个可逆的过程。

大家知道,酒精分子和水分子之间有很大的亲和力,若把吸足了水的鸡蛋放进酒精里面,酒精就会把蛋内的水吸出来。你在鸡蛋薄膜的表面上所看到的小气泡就是水在不断地往蛋膜外渗透所产生的。最后,当酒精把鸡蛋内部多余的水吸出后,大蛋又变成小蛋了。

在做这个实验时,有一点需要注意,即所用的鸡蛋必须是新鲜的,尤其不能用经石灰或水玻璃处理过的鸡蛋。因为处理过的蛋膜,已不起渗透膜的作用了。

制镜实验

做一面小小的镜子,要用到很多的化学知识,下面详细介绍玻璃镜的制作方法。

实验材料和用具:玻璃、银氨溶液、葡萄糖溶液

实验步骤:

1.准备工作

(1)清洗玻璃

取一块4厘米宽的方形平板玻璃(也可以用长方形的玻璃),用洗衣粉洗净后(洗到不沾油为止),再放在硝酸洗液(等体积的浓硝酸与饱和重铬酸钾溶液混匀后配成)中浸泡半小时,取出后用自来水将玻璃清洗干净。

洗的时候,最好用镊子夹住玻璃,尽量使手少接触它,因为手上有油,会使玻璃沾上油脂,银就镀不上去了。洗干净的玻璃表面应能够被水完层很薄的水膜,水膜中不应有小气泡。玻璃是否洗得干净,是能否做好镜子的关键之一。玻璃片晾干后,在一面涂上蜡。

(2)配制银氨溶液

在洗净的烧杯中加入30毫升0.5摩/升硝酸银溶液,并用滴管慢慢地将浓氨水滴到硝酸银溶液中,开始时产生灰白色氢氧化银沉淀:

AgNO3+NH3·H2OAgOH↓+NH4NO3

氢氧化银沉淀不稳定,立即分解为氧化银沉淀:

2AgOHAg2O↓+H2O

继续滴加浓氨水,氧化银就会溶解,生成银氨络合物:

Ag2O+4NH3·H2O2[Ag(NH3)2]OH+3H2O

浓氨水只要滴加到使氧化银沉淀刚好溶解为止,千万不要加入过量的浓氨水,以免使溶液中的银离子浓度太低,影响镀银。

最后,往制得的透明的银氨溶液中滴加0.5摩/升硝酸银溶液(注意,只加几滴就行),使溶液略带混浊即可。

(3)配制葡萄糖溶液

将2克葡萄糖溶解在70毫升水中,作为反应中的还原剂。

2.制作银镜

将葡萄糖溶液加到银氨溶液中,混合均匀后,用镊子把玻璃片放进烧杯中,涂蜡的一面朝下,轻轻摇动烧杯。因为葡萄糖中含有醛基,具有还原性,能将Ag+还原为Ag,使溶液逐渐变黑:CH2OH(CHOH)4CHO+2[Ag(NH3)2]OH[△]CH2OH(CHOH)COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O

不久就可以看到玻璃表面已镀上一层光亮的银膜,而溶液则变成无色。这时就可以用镊子将玻璃取出,小心地用清水将玻璃片清洗一下,以除去残留的溶液,但不要破坏银膜。然后把玻璃片放置晾干,在银膜上涂上防锈漆或清漆。过24小时后,等到漆膜干透时,用小刀将另一面玻璃上的蜡刮掉,并用棉花球蘸上四氯化碳,擦净残留在玻璃上的蜡,即制成一面很好的镜子。

3.后处理

镀银后剩下的废液中还含有银氨络合物,它放久后会产生叠氮化银(Ag3N)。这种化合物可能发生爆炸,所以实验后废液应及时处理。可在废液中加入溴化钾溶液或碘化钾溶液,把Ag+沉淀为溴化银或碘化银,再用锌粉还原,就可得到银的粉末。

探索鸡蛋的渗透作用

下用介绍一下用鸡蛋做的渗透作用的实验,一些同学可能知道:用肠衣、萝卜皮、猪膀胱和火棉胶也可以做这个实验,但用鸡蛋做该实验,在以下两方面都有改进:

1.用鸡蛋壳做实验可以说是废物利用,处处都有,不像肠衣、猪膀胱那样不易得到。

2.鸡蛋壳内的那层薄膜是一种效率很高的半透膜,所以本实验所用的蔗糖溶液比较稀,可以节省蔗糖。

实验步骤:

1.用锋利的小刀在鸡蛋大头的一端挖出一个小圆洞,洞的大小以能在洞内插进一根细玻璃管为宜,然后让鸡蛋内的蛋白和蛋黄从小洞中流出来(用碗接受后,可供食用,以免浪费)。

2.把鸡蛋壳小的一头(约占整个鸡蛋壳面积的1/3)泡在6摩/升盐酸中,把这1/3的蛋壳溶解掉,使它只剩下一层薄膜。小心地用滴管慢慢地将5%蔗糖溶液(里面加几滴红墨水以染成红色)加到鸡蛋壳内,直到加满为止。把一支长20厘米的细玻璃管插在蛋壳上的小圆洞内,再把熔化的石蜡滴在玻璃管与蛋壳的接缝处,使它完全密封。

3.找一个大小合适的玻璃杯或玻璃瓶,在里面装满清水,把装满蔗糖溶液和带有玻璃管的鸡蛋壳全放在玻璃杯(瓶)上,使蛋壳能卡在杯口,而薄膜部分则完全浸在水中。

不久,你会发现红色的蔗糖溶液慢慢地在玻璃管内上长,几个小时以后,溶液就会溢出管口,说明玻璃杯中的水已经渗透到鸡蛋壳里面了。

注意,本实验所用的鸡蛋也必须是新鲜的,不能用经石灰(或水玻璃)处理过的鸡蛋。

烧不断的麻绳

麻的主要成分是碳、氢、氧等元素。在加热时,借助于空气中的氧气,麻绳是很容易燃烧的。有什么办法能使它烧不断呢?下面的这个实验就给你答案。

实验材料和用具:磷酸钾、新麻绳、3%明矾、空罐头瓶

实验步骤:在一个空罐头瓶内加上热水,然后放入磷酸钾(磷酸钾、磷酸钠等可溶性的磷酸盐都可以),制成较浓(约30%)的溶液,再把30厘米左右长、毛衣针粗细的新麻绳放在制得的溶液中浸透,取出后晾干。把晾干了的麻绳浸在浓度为3%的明矾(硫酸钾铝)溶液里,浸透后再取出晾干。这样,这根绳任凭你放在火上烧,怎么烧也不会断的。

为什么麻绳浸过磷酸钾和明矾溶液以后就烧不断了呢?从上面的实验中我们知道,燃烧是一种比较常见的化学反应。在通常情况下,燃烧必须具备三个条件:一是可燃性物质;二是支持燃烧的氧;三是达到着火点的温度。

因为磷酸钾和明矾都不是可燃性物质,它们不能支持燃烧。把麻绳浸在用这两种物质制得的溶液里,磷酸钾和硫酸钾铝的分子就沉积在纤维的外面,形成一种保护层,把易燃的炭、氢、氧组成的纤维素和空气隔开,火焰也不能直接接触它,用火去点时就不再燃烧,当然也就烧不断了。

硅酸盐比磷酸盐耐热性更高,性能更好。石棉就是由钙、镁、铁等硅酸盐类制成的,它的耐热能力在1000℃以上。在古代,我国劳动人民就学会了用石棉制成纺织品。传说汉桓帝时,有一个叫梁翼超的大将军,他有一件非常漂亮的“宝衣”,不用水洗,专用“火浣(读作huàn,缓)”。一次,在宴会上油渍弄脏了他这件“宝衣”,他就当众把衣服脱下来,放在炭盆中。过一会儿拿出来,衣服上的油渍就不见了,但衣服却完好无损。实际上这件衣服就是用石棉做成的。

石棉的用途很广,可是直到1920年以前,人们还只会把石棉制成纺织品。最近人们才用石棉代替钢筋制成石棉水泥,广泛地应用在建筑材料上。

在一些要求耐高温、防火等方面的生产中,也大量使用石棉。

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