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第12章 化学小实验(6)

5+5=10吗

在我们的生活中,5加5大于10和5加5小于10的事都存在,可以做个实验来验证一下。

实验材料和用具:96%的酒精、汽油、橡皮筋

实验步骤:

1.取一支干净的试管,注入5毫升浓度为96%的酒精。

2.再使试管倾斜,慢慢地加入5毫升汽油。然后把试管直立起来。在试管外壁液面处,用一个小橡皮筋作个记号。

3.用力振荡试管,使酒精和汽油充分混和。

4.静止后,液面便高出了原来所作的记号,体积增大了。5毫升加5毫升比10毫升多了。

是不是两种互相溶解的液体,混合以后体积都比原来大呢?不是。酒精和水混合,体积就缩小,也有体积不变的。

两种互溶的液体混合后体积能发生变化,这是什么道理呢?

对于这个比较复杂的问题,这里只能作个简单的解释:各种物质在液体状态时,它们的分子或原子之间都有一种相互作用的力。像水、酒精、汽油等物质,在液态时,它们的分子,能在分子之间的力的作用下,三三两两地结合起来,成为分子集团,叫缔合分子。当把两种液体混合后,液体的分子之间也会产生一种力,有的能使形成缔合分子的力受到破坏,缔合分子变成了单个的分子,这些单个分子所占据的空间就要比缔合分子大,所以液体体积就增大了。汽油和酒精混合后发生的现象,就是这个道理。有的能使两种液体的分子(包括缔合分子)缔合成新的、更大的缔合分子,这些新的大缔合分子占据的空间就比原来小了,混合后液体的体积也就缩小了,酒精和水混合后就是这样。

她脸红了

利用上一个实验的原理还可以做一些其他的小实验,比如说让照片上的小女孩的脸变红。

实验材料和用具:酒精、酚酞、氨水

实验步骤:

1.先用溶解在酒精和水里的酚酞溶液,涂在人像照片的脸颊部位,把照片晾干。

2.用水把人像面颊部位的背面稍微弄湿,然后用一个手指蘸上一些氨水,放在人像脸部以下。这时氨蒸气和人像面部上的酚酞发生接触,人像的脸就变红了。

3.你移开手指,人像上的脸又变白了。

会鸣会跳的空罐头盒

一只空罐头盒,不与任何东西接触,怎么会响,又能自动地跳起来呢?可以通过下面的实验观察一下。

实验材料和用具:锌、化学中制取氢气的装置、空罐头盒

实验步骤:

1.装一个简易的氢气发生器

在一只口径比较大的瓶子里放入十几颗锌粒(用干净的废电池皮也可以),然后配上一个带有弯玻璃管和漏斗的橡皮塞或软木塞,弯玻璃管用橡皮管和另一个玻璃管连接,漏斗要连接一个长度几乎能接触瓶底的玻璃管。

2.做收集气体的准备工作

在一个用过的小铁罐头盒底部打一个毛衣针粗细的洞,用胶布粘住,装满水,倒放在盛满清水的盆子里,待用。

3.制取氢气

制取氢气时,从漏斗处向装有锌粒的瓶子倒入浓度为20%的稀硫酸(加入酸的量,以能浸没锌粒为妥)。也可以用氢化钙和水反应,制取氢气。为了收集纯净的氢气,必须尽量赶跑瓶中原有的空气。因此,在收集氢气之前,首先要检验其中是否混有空气。或者等反应约进行1分钟以后,再把玻璃管伸入罐头盒内。由于氢气在水中的溶解度非常小,所以它进入罐头盒内能把水排出。等罐头盒里的氢气收满以后,立即用玻璃片封住盒口,从水中拿出来,倒放在桌子上。

4.让罐头盒鸣跳

把氢气发生器移开后,就可以开始做实验了。把封盒口的玻璃片抽开,再把罐头盒的一边用小木块垫高一些,让它稍微倾斜。立刻把粘在盒底部的胶布撕掉,接着,用火柴在小洞附近点火。因为氢气比空气轻(空气的比重是氢的14.38倍),它会通过小洞逸出,遇到火就会燃烧。这时就可以听到鸣叫声,而且声音越来越响,随后罐头盒也会开始跳动起来。有时会在发出一声鸣响后,罐头盒飞得很高。

为什么会发生这种现象呢?主要是因为氢气在不同的条件下,燃烧的情况不同。开始罐头盒里充满纯净的氢气,它与火及空气接触的部分就发生了燃烧,我们看见罐头盒底部的小洞处产生了淡蓝色的火焰。随着氢气的燃烧,罐头盒里的氢气数量减少了,空气从垫起来的开口处进入盒内。由于气体的扩散作用,氢气和空气就迅速地混合起来。当达到一定的比例时,洞口的火焰就能使盒内的混合气体燃烧。因为氢气和气体混合得均匀,这个燃烧进行得很快,出现爆炸现象,罐头盒的鸣叫声和跳动就是这种爆炸所引起的。如果混入的空气中的氧气体积和氢气体积之比恰好是2∶1时,爆炸的力量就最大,发出响亮的爆鸣声,罐头盒也会飞起来,有时会飞起1~2米高。

氢气里混有空气或氧气时,遇火就会发生爆炸。因此,在做氢气实验时,氢气发生器必须远离火焰;开始产生的氢气,必须进行纯度检验,证实氢气已达到纯净时,才可以进行氢气的收集和点火。

检验时,用排水取气法(或用向下排气法)把氢气发生器里放出来的气体收集在试管里。把试管移开,点燃试管里的气体,直到没有尖锐的爆鸣声为止。这一条必须严格遵守。

催熟气

下面介绍一个催熟水果的实验。

实验材料和用具:96%的酒精、浓硫酸

实验步骤:

1.制取一瓶乙烯气体。取一支圆底烧瓶,注入5毫升浓度为96%的酒精,然后慢慢加入10毫升浓硫酸(一定要将浓硫酸加入乙醇中,以免发生危险)。配一个带弯曲导管和一支实验用温度计的橡皮塞。将烧瓶固定好待用。

2.再找一个带螺扣盖的广口瓶(最好用装果酱用的铁盖玻璃瓶),装满水,倒放在水盆中,选一个刚好放进瓶子里的绿色小苹果,或青西红柿。

3.点燃酒精灯,给圆底烧瓶加热(注意:温度一定要控制在160℃)。将导管放进装满水的瓶中,用排水取气法制取一瓶乙烯气体。

4.取出瓶,将选好的苹果放进瓶中,将盖子盖好,拧紧,放到不见光的地方。几个小时后,苹果原来的颜色消失,生水果就完全熟透了。

这是什么道理呢?原来,乙烯有一种特殊的性质:它具有促使植物的果实早熟的催熟着色的本领;还具有使动物昏迷、植物“睡觉”的麻醉能力。人们常常利用乙烯的这个特性,把快要成熟的水果摘下来,运到目的地,在乙烯气体中放置几天,使水果成熟。这样可以大大减少运输中的损失。乙烯也可以使大量的橡胶乳流出,提高橡胶的产量。

乙烯还是重要的工业原料,用来合成乙醇、环氧乙烷、乙二醇和聚乙烯等。我们所用的软塑料茶杯、饭碗、小瓶等,绝大部分是由聚乙烯塑料制成的。

点火棒

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。

实验材料和用具:高锰酸钾、浓硫酸、酒精灯

实验步骤:

1.取约1克高锰酸钾晶体,压碎后放在一块玻璃片上。

2.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。

3.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。

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,所以医药上用它做杀菌、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。

潜水棉

拿一团新买的棉花放到水盆里,棉花会浮在水面上,并不下沉。下面介绍一个实验,把棉花放到水盆中,它很快就会潜到水底。

实验材料和用具:棉花、氢氧化钠晶体、烧杯

实验步骤:

1.取一只烧杯,放入一药勺氢氧化钠晶体,加半烧杯水,使氢氧化钠溶解。

2.把一小团棉花放在制得的氢氧化钠溶液里煮沸。过一会儿,把棉花取出来,晾干。

3.再把这块棉花放到水盆里,它很快就会沉到水底。

为什么氢氧化钠溶液煮过的棉花就不会浮在水面上呢?这是因为棉花是一种有机纤维,在纤维的表面上总是有一层油脂。这层油脂把纤维和水隔离开来,使水不能浸入纤维的组织中,所以没有用碱煮过的棉花,就浮在水面上。把棉花放在氢氧化钠溶液中煮沸,棉花纤维表面的油脂和氢氧化钠作用,生成了甘油和肥皂,使油质脱离了纤维的表面。这种用强碱去掉纤维上的油脂的方法叫脱脂。油脂去掉后,水就很容易浸入纤维组织中,棉花就沉到水下去了。

医用棉花就是经过脱脂处理的,所以它能很快地吸收药液。

对纤维进行脱脂处理,是印染工业中很重要的环节,对一些纤维和毛织品染色时,必须首先脱去油脂。但对一些含蛋白质成分高的毛织品,一定不能使用强碱脱脂,因为那样会使蛋白质溶解,使毛料受到破坏。如对羊毛进行染色,必须用肥皂或碳酸钠等弱碱性物质脱脂。

冰块燃烧

想用火柴去点着冰块,这是无论如何不会成功的。

实验材料和用具:电石、冰块、火柴

实验步骤:先在冰上放上一小块电石(碳化钙),如图所示。然后用火柴去点,那么,一块冰转眼之间就变成了一团火,看起来冰块好像已经在燃烧了。

其实,着火的并不是冰,而是另外的物质。火柴靠近冰的时候,总能使冰块有微量的融化,电石遇到水,就发生剧烈的化学反应而放出可燃的乙炔气(又叫电石气),这种气体遇火即燃。在乙炔气燃烧时,又使冰进一步融化,电石和更多的水反应,不断产生乙炔气,火焰也就越烧越旺,直到电石消耗完毕。

利用电石和水作用,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。

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