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第13章 化学小实验(3)

清洗以后,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。

知识延伸:

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: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。

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,这个鸡蛋又回复到原来的大小了。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合力,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。现在你大概已经明白了,“小蛋变大蛋”的确是一个地地道道的化学实验。

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。

能灭火的气体

操作难度:★★

实验方法:

擦燃一根火柴,放入空牛奶瓶或大口瓶的瓶口,火柴能继续燃烧。这是因为火柴能够从它周围得到燃烧所需要的氧气。

现在再做一个实验。将一大汤匙发酵粉放入牛奶瓶或大口瓶里,再倒入四分之一玻璃杯的醋。瓶子便给渐渐释放出来的二氧化碳气充满了,原先在瓶内的空气全给挤了出来。当瓶内不再起泡时,说明瓶子里面全是二氧化碳气体了,这就好像水装在瓶子里面一样。

将燃烧着的火柴放到瓶口试一试,一下子就熄灭了。

这一次火柴放到瓶口就熄灭的原因,是火柴周围已不存在帮助它燃烧的空气。

你做的这个实验也证明二氧化碳的气体比空气重,它不是浮在上面而是沉在瓶底的。我们还能把二氧化碳气体像水一样从这个瓶子倒到另一个瓶子里去,下面就做这个实验。

把一小段矮于瓶口的蜡烛放在一个大口瓶里,并把它点燃。

按上述实验方法另外用一只瓶子准备好一瓶二氧化碳气体。当这只瓶子里的大的气泡冒得少了时,即把里面的二氧化碳气体像倒水那样慢慢地倒入放着蜡烛火的大口瓶里。注意别把瓶子里的醋给倒了出来。二氧化碳气体在大口瓶里满到烛焰时,烛火即自行熄灭。然而你却看不到二氧化碳气体,只能看到烛火灭掉了。

知识延伸:

在二氧化碳气体中什么东西都无法燃烧,所以它是很好的灭火剂。我们在学校里和其他建筑物的墙上看到的灭火筒,里面就藏有二氧化碳气,不过它已经和肥皂状液体混合在一起了。一喷,它能产生泡沫,射向火焰把火熄灭。

制造二氧化碳

操作难度:★★

实验方法:

当一颗子弹里的火药或炸药爆炸的时候,猛然释放出大量气体,使爆炸力具有极大的破坏性。那么,子弹还没有发射,炸药还没有爆炸的时候,这些气体藏在哪里呢?原来这些气体都是与固体物质在一起的。搞一次小型的、不会造成什么破坏的爆炸,我们便可以了解到这种化学作用是怎样产生的。

找一只大瓶子和一只能够密封瓶口的软木塞子。先将一张小纸折出一条折痕,再把纸摊开,放上两大匙发面团用的发酵粉。把发酵粉徐徐倒入瓶里。

预备好一支试管,里面装满醋,并且把软木塞用水打湿。

动作要快。一只手拿着软木塞,另一只手拿着盛满醋的试管,把醋迅速倒进瓶里,立刻把塞子塞上,但注意不要塞得太紧。

瓶子里的东西突然发出咝咝声,涌起很多泡沫,不一会瓶塞就会呼的一声飞起来。这是怎么回事呢?

知识延伸:

发酵粉是化合物碳酸氢钠的俗名。它由钠、氢、碳和氧等元素组成,与醋混合以后,经过化学反应,放出一种叫做二氧化碳的气体,这种气体在瓶子里面集结起来,最后把瓶塞给冲跑了。

二氧化碳是碳和氧的化合物。碳和氧的原子是碳酸氢钠分子的一部分。

醋可以把这种原子释放出来。

二氧化碳通常是气体,比方在你做的实验中就是这样。但是也可以使它形成固体的结晶。这时就管它叫“干冰”。干冰的温度可以低达-100℃!

汽水里面的气体

操作难度:★★

实验方法:

把一大汤匙的醋和发酵粉倒在一玻璃杯的水中,再放3粒樟脑丸进去,在樟脑丸上即刻出现许多二氧化碳的小气泡,这些小气泡好像一个个浮筒,把樟脑丸浮起在水面上。气泡破后,樟脑丸下沉,再出现气泡,樟脑丸又浮上来。这种时而浮起时而下沉的情况可以持续好几个小时,直到这种化学运作完结为止。

请注意有些气泡始终不破,但是这些气泡往往出现在粗糙的樟脑丸表面上。

知识延伸:

这些气泡好像汽水里产生的气泡。我们喝的汽水就是把配有糖和香料的水加入二氧化碳的气体制成的。这种气体实际上已溶在水里。打开汽水瓶塞,冒上来的小气泡就是二氧化碳。这些气泡使汽水产生一种碳酸气的味道。

燃烧的化学过程

操作难度:★★

实验方法:

先用一两滴熔蜡将一小段蜡烛粘在一只碟子上,再放一些水在碟子里,接着把蜡烛点燃。拿一只比蜡烛高的玻璃杯,口朝下将燃烧着的蜡烛盖住,杯口浸在水里。这时便出现这样的现象:玻璃杯里的水慢慢往上升,随后,烛火熄灭了。

蜡烛的蜡燃烧时,蜡里面的某些成分与玻璃杯内空气中的氧发生化学作用,形成几种化合物。几种新形成的化合物所占的空间比杯内氧原先所占的空间要少些,就是说玻璃杯里边的空间比原先的多了些。结果杯外边的大气将水压进玻璃杯内,不一会玻璃杯里的氧就不够了,烛火也就熄灭了。

空气中除了氧以外,还有一种主要成分——氮。氮也是一种气体,但是它在一般条件下不参与化学反应,也不参与燃烧。

知识延伸:

一张纸或者一块木头烧过后留下的只是很少的一些灰烬。过去很长一段时期,人们一直认为有某种看不见的奇怪物质从燃烧的东西里面跑掉了,后来,人们发现情况恰恰相反,是燃烧着的东西从它周围的空气里吸收了某种物质。

空气是由一个个分子组成的云雾状物质。由许多分子组成的任何一种类似云雾状的物质都统称为气体。空气是由几种不同气体混合而成,其中有一种是化学名称为氧的化学元素。

当某种物质燃烧时,这种物质就与氧结合在一起,成为某几种新的化合物,这几种新的化合物大部分都是气体,很快就跑掉了。所以燃烧后的物质没有留下多少东西。

氧无色、无味、无臭。虽然我们看不见它,但要是没有它,火就烧不起来,动物就不能进行呼吸。人们吸入肺部的氧气与人体里面的废物结合起来,发生作用,把这些无用之物“烧掉”。所以可以说呼吸实际上是一种缓慢地燃烧。

通过上面的实验,大家是不是已经明白氧在燃烧时是怎样消耗掉的了呢?

蜡烛的化学性质

操作难度:★★

实验方法:

上一个实验说明,蜡烛像其他任何东西一样,燃烧时需要氧。不过,它燃烧的化学过程较为复杂,它的火焰真像一间小型化学实验室呢!

蜡烛点燃后,一部分蜡熔化渗透入烛芯,烛火的热量将这些熔了的蜡变成气体,这种气体很快就燃烧起来,发出光和热。这时,如果将烛火吹熄,你能看到从烛芯冒出一道黑烟,缭绕而上。这道黑烟是由未经燃烧的气体形成的,它能变回一小滴一小滴的蜡,并仍然能燃烧。不妨做一个实验来证明这个道理。

用一支火柴把蜡烛点燃,火柴不要弄熄,拿在手里移向一边。随后用力将烛火一下子吹熄,烛芯顿时冒出一道黑烟来。这时,将仍在燃烧着的火柴移到离烛芯5厘米的黑烟的上方,火柴的火焰会噗的一声往下烧去,烛芯便重新着了起来。

蜡烛是由几种化合物组合而成的,这些化合物里面都含有碳元素。当蜡的分子在火焰的高热下分解的时候,形成了许许多多黑色的碳微粒。火焰的这种高热使这些微粒变成橙黄色,所以蜡烛点燃时就放出了橙黄色的光。通过实验我们可以收集到这些黑色的碳微粒。

把一小块薄铝片或铝纸对折起来,然后把它放到烛焰上烧几秒钟,再拿开,铝片上面便留下黑色的一层,这层东西就是碳原子。

蜡烛里面还有氢元素。当蜡的分子在火焰的高热下分解的时候,氢原子跑了出来。在这些氢原子跑到火焰的范围以外时,便与空气中的氧原子结合起来。你能猜到这时产生了什么化合物吗?做了下面这个实验,你就会明白。

把一只干的玻璃杯,口向下罩在烛焰上方一两秒钟,再用手指摸一摸杯子,里面就是要你猜的那种化合物——水。

知识延伸:

汽油是一种化合物,它里面也含有氢和碳。当汽油在汽车发动机里燃烧时,大部分的碳变成两种气体——一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳是一种剧毒的气体,我们要是吸进一丁点儿这种气体,就会中毒,所以不要在关着门的汽车库里开动汽车发动机。

用氧来漂白

操作难度:★★

实验方法:

洗衣店里漂白衣服,也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。

在半杯清水中滴入几滴蓝色墨水,搅匀使水变成均匀的淡蓝色。然后滴入几滴漂白剂,再搅匀,水中的颜色很快消失,水变得几乎全清。墨水的颜色与漂白剂中的氧结合以后,就完全消失了。

知识延伸:

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。

铁生锈

操作难度:★★

实验方法:

有一种比漂白进行得还要缓慢地燃烧,那就是钢铁的生锈。

每当空气和水接触钢铁的时候,就会形成黄褐色的锈斑。锈也是一种化合物,它是由铁、空气中的氧和水化合产生的。要生成锈,铁、氧和水三者缺一不可。做个实验,你就明白了。

从擦锅、盘用的钢丝绒中扯出一小撮。如果上面还沾有肥皂,要用力把肥皂甩干净。把这一小撮钢丝绒放在水里浸湿,再把它放到试管的底部。

往玻璃杯里倒入1.5厘米左右深的水,再把试管倒放在杯里。一两天以后,水在试管里上升了,正像前面做过的那个烧蜡烛的实验一样。

在这两个实验中,水位上升的道理是一样的。都是因为空气中给吸走了一部分氧,这一回氧是给铁吸走了的。不过用蜡烛做实验的时候,氧是一下子给吸走了。但是在生锈的过程中,氧给吸走的这一化学变化,却要慢慢地进行很长一段时间。

仔细观察那些钢丝绒,你就会发现上面有不少黄褐色的锈点。

知识延伸:

好多年以前,化学家们利用生锈做了一次有名的实验。他们把一块铁仔细称好重量,等它生了锈以后再来称。这一回,这块生了锈的铁重量比以前稍微增加了。究竟有些什么东西加到这块铁里面去了呢?原来是铁在生锈的过程中从空气中吸进去的氧,使它重了一些。

铁锈容易剥落,又很脆,因此桥梁、建筑物、轮船以及其他钢铁构件的防锈措施就显得十分重要。要防止钢铁生锈,通常是在表面涂上一层油漆或者其他不容易生锈的金属。

烛焰显字

操作难度:★★

实验方法:

氧气和别的物质慢慢结合是一种看不到烟和火的燃烧。要想看到这种变化,做个显字实验就行了。

把钢笔在醋里面蘸一下,再在一张厚厚的白纸上写上几个字。要多蘸几次,使字的笔画粗重。醋很快就干了,而且不留一点痕迹。

点一支蜡烛放在水槽里,因为这样会使实验安全妥当。放好蜡烛以后,就把这张用醋写了字的纸放在烛焰上大约2.5厘米高的地方烘烤,注意要把纸片不停地移动,不能只烤一点,否则纸容易着火。这样过了不久,你就会看到纸片上颜色焦黄的字迹。

你用醋在纸上写字的地方,醋与纸发生化学变化,形成了一种化合物。

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