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[化学]【Simon】极限安全工厂——化学高考篇(悄悄更新)

楼主#
更多 发布于:2016-08-21 19:42
  历时两个月准备的考试终于结束了,在这短暂的休息时间来给大家发发福利(虚~别告诉别人)
  废话不多说,让我们来看看高考阶段的痛苦美好生活


变色喷泉


原理:其实这就是经典的中学化学实验氨气喷泉:充满氨气的瓶子接触水,氨气迅速在水中溶解,瓶内气压降低,水倒吸进瓶中形成喷泉,pH的变化又让指示剂变色。只不过,在这里水溶液中加入的指示剂不是酚酞,而是百里酚蓝,它从中性的黄色变成碱性的蓝色。
花絮:氨气喷泉其实还有更多玩法,比如说,让它发光。下面展示的就是一个鲁米诺氨气喷泉:“喷泉”的倒吸依然由氨气溶解引发,但下方的两条管子分别接上了碱性鲁米诺溶液和氧化剂次氯酸钠溶液,两种溶液被吸进瓶中混合引发反应,就让喷泉发出了漂亮的蓝光。
危险:较低。氨气会有刺激性,不过不用我说你大概也会躲着它的……
请问:做氨气喷泉实验之前,需要先在圆底瓶中充满干燥的氨气,那么,该如何制备并干燥氨气呢?


焰色文字



原理:各种碱金属盐的焰色反应,这里把它们做成了彩色的火焰文字。焰色反应是识别金属离子的一种方式,它体现了电子受激发跃迁并发出特定能量光子的过程。碱金属一族的焰色反应现象比较明显,所以它们经常出现在演示实验当中。
花絮:理论上说,通过焰色反应能鉴别的金属盐相当不少,不过实际上并没有那么容易:一些焰色反应并不明显,另一些颜色又比较容易混淆。不过我们有更准确的检测方法:原子吸收光谱与原子发射光谱分析。
危险:低。
请问:钠盐产生的明亮黄色容易遮盖其他焰色,这时候该怎么办?


铝热反应


原理:不必多说,这就是中学化学中感觉最炸裂、最让人印象深刻的反应了!铝粉与氧化铁粉末混合制成铝热剂,通过插在其中的镁条引燃。铝还原氧化铁,反应剧烈放热,光芒耀眼、火花四溅,得到熔融的铁单质。其他一些金属(例如锰)的氧化物同样可以发生反应。
反应式:2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe
花絮:除了焊接铁轨、冶炼金属等用途之外,铝热反应产生的极高温度也曾被用来制造武器。
危险:高。铝热反应可以在局部产生几千度的高温,在没有专业保护、没有按规程操作时,这会非常危险。在网络上,我们可以找到大量铝热反应的实验视频,其中有的看起来简直帅到不行,让人恨不得立刻亲身体验,但必须严肃指出的是,这些“酷炫”的视频很多都没有遵守安全原则。这真的很危险,请一定不要模仿!
请问:在铝热反应中,理论上铝和氧化铁恰好完全反应时它们的质量比是多少?


消失无痕


原理:白色粉末歘地一下消失了!这不是升华,而是碳酸铵的热分解。产物是氨气、二氧化碳和水蒸气,所以看起来就消失得了无痕迹了。当然,如果你提鼻子一闻的话……碳酸铵遇热相当不稳定,在60°C左右就可以分解。
反应式:(NH4)2CO3 → 2NH3↑ + CO2↑ + H2O↑
花絮:基于同样的原理,碳酸氢铵也被作为一种食品膨松剂使用,不过如果使用不当、没有让氨气完全散去,它就会给食物留下糟糕的气味……
危险:较低。
请问:如何检测生成的氨气?(请不要说闻……)


气球遇橘皮


原理:橘子或橙子皮里挤出的“汁液”破坏了气球膜。这些汁液并不像果肉里的汁水,它的主要成分是一些亲脂性、容易挥发的小分子,比如D-柠檬烯。这些挥发油成分可以看成极性弱的有机溶剂,而制作气球的材料分子也有类似的性质,它们遇到这些有机溶剂时更容易溶解(或者说溶胀),气球膜就会破坏。而水作为一种极性强的溶剂不会破坏气球膜,这就体现了我们在化学课本上学到的“相似相溶”规律。
花絮:生活中可以找出很多“相似相溶”的例子,利用它也可以让你的生活变得更美好,比如说,不好清除的油性笔笔迹和不干胶痕迹都可以用含有机溶剂的洗甲水擦掉哦~
危险:低,但是要注意避开眼睛。
请问:为什么放些紫甘蓝(含花青素)在汤里就能煮出十分暗黑的颜色,但西红柿(含番茄红素)鸡蛋汤却通常不会变得很红?请根据花青素与番茄红素的分子结构特点进行解释。


“炸蛋”

原理:这是一个真·“炸蛋”。鸡蛋的两头都用钉子打出了小洞,掏空内容物之后洗净晾干,然后盖住上面的小孔,并从下面的小孔向鸡蛋壳里充入氢气,然后再从上面点燃。在燃烧中,氢气消耗并从上面的小孔逃逸出去,空气从下面的小孔进入,与剩余的氢气混合,最终混合气体发生爆炸。
反应式:2H2 + O2 → 2H2O
花絮:用甲烷也可以得到类似的效果,不过如果是密度大的可燃气体,得到的效果可能更像是之前介绍过的“瓶中火”。这个实验也提醒我们,可燃气体的操作必须要谨慎进行。
瓶中的下沉火焰, 这种效果是用醇蒸汽之类密度较大的可燃气体实现的。
危险中高。作为化学课上的教学演示还是可以的,自己在家就别试了。
请问:在实验室里可以如何制备少量氢气,如何验纯?


钠与浓盐酸



原理:学完碱金属与水的反应,我们总会忍不住想象它们加酸反应的样子——那该有多炸裂!把金属钠或者钾扔进浓盐酸里,这还不得立刻就炸了!但事实上,上图中它们与浓盐酸的反应并没有那么激烈。反应当然在进行,生成的氢气也被引燃,但总体看来依然算是很“柔和”。
反应式:2Na + 2HCl(浓) → 2NaCl + H2
为啥会这样?答案在于金属的周围迅速形成了一层沉淀物,阻碍了它们和酸的接触,这些沉淀物就是反应产生的氯化钠。氯化钠不是可溶的么?在水里当然如此,但这可是浓盐酸,其中有大量的氯离子,这改变了电离平衡,大大降低了氯化钠的溶解度。这也是勒夏特列原理的体现。
花絮:中学学到的强酸主要是硫酸、硝酸和盐酸,不过在它们上面,其实还有不少更强悍的酸。强酸不就是在水里完全电离吗,还能怎么强?其实化学上对酸碱还有更加宽泛的定义。
危险:高。虽然看着好像没啥事儿,但这个实验还是需要非常谨慎的操作,随便换成别的酸或是加大用量都可能分分钟带来大麻烦。
请问:金属钠与水的反应都有哪些现象?(还记得那五个字吗~)
答案我先藏着,不说,嘻嘻
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