当前位置： >>
化学在生活中的应用
化 学 之 谜课外化学?化学之谜物质能在二氧化碳中燃烧之谜二氧化碳常作为灭火剂用， 那么一切物质都不能在二氧 化碳中燃烧吗 ？ 实际情况并不是这样， 有些物质在二氧化碳 中照样能够燃烧， 关键在于要正确理解燃烧的概念和发生燃 烧的条件。 让我们先回顾一下初中已做过的几个化学实验。 化学实验镁带的 燃烧 态物 质 木炭在 氧气里 燃烧 能使 澄清 的石灰 水变 浑浊 放 热， 发 出 蓝 紫 色 火 焰， 硫 在氧气 里燃 烧 生成 有刺 激性气 味的 气体 铁 在氧气 里燃 烧 色固 体 氢 在氯气 里燃 烧 发出 苍白 色水焰 放热 ， 火 星 四 射， 生 成 黑 ３ Fe ＋ ２O ２ 点燃 Fe３ O４ S ＋ O ２ 点燃 sO ２ 放热 ， 发 出 白 光， 生 成 物 C ＋ O ２ 点然 ２ M gO实验现象放热 ， 发 光 ， 生 成 白 色 固反应方程式２ M g ＋ O ２ 点 燃 ２ M gOH ２ ＋ Cl２ 点 燃 ２ H Cl从上表可知， 这些物质燃烧的共同特点是反应激烈， 反 应过程中都发光并放出热 （ 氢气在氯气中燃烧同样也放热）， 化学反应的本质都属于氧化还原反应。 什么叫 燃 烧 ？ 课 本 第 一 章 给 燃 烧 下 的 定 义 是 这 样 的： ? 　２ ?化学之谜 “燃烧指的是可燃物 跟空气 里的 氧气发 生的 一种 发热 发光 的 剧烈的氧化反应。 显然， 从 这个 定义 出 发， 燃 烧需 要有 氧 ” 气参加。但我们学过氧化还原反应以后就会发现， 有些反应 同样是发热发光的剧烈的氧化反应， 但并没有氧气参加。例 如， 氢气在氯气里的燃烧。因此有必要将燃烧的定义加以扩 充， 以加深对燃烧概念的理解。我们知道， 氧气是一种强氧 化剂， 在氧化还原反应中易得到电子而本身被还原。空气中 含有大量的氧气， 物质的 燃烧 绝大多 数是 在空 气 中进 行的。 所以大多数燃烧反应有氧气参加。但我们从上表中也可以看 到氢气能在氯气中燃烧， 因为氯气也是一种强氧化剂， 它与 氢的反应同样是激烈的发光发热的氧化还原反应， 因此也应 该叫燃烧反应。这样， 我们就可以把燃烧的定义扩充成“ 燃 烧是发光发热的剧烈的氧化还原反应” 。 二氧化碳是常用的灭火剂。消防用的泡沫灭火器中装有 硫酸铝溶液和碳酸氢钠， 当使用灭火器来灭火时， 将灭火器 倒转过来， 硫酸铝溶液和碳酸氢钠相混合， 反应产生大量的 二氧化碳气体 并同 氢 氧化 铝 形 成泡 沫 喷 射 在 已燃 烧 的 物 质 上。因为二氧化碳比空气重， 它与泡沫一起覆盖在燃烧物质 表面使其隔绝空气达到 灭火 的效 果。二氧 化碳 所 以能 灭火， 其内因是由于二氧化碳与燃烧物质不能进行反应， 从而达到 灭火的目的。 二氧化碳能用来扑灭一切燃烧的火焰吗 ？ 不。因为二氧 化碳中碳原子的化合价是 ＋ ４ 价， 为碳的 最高化 合价， 它 有 可能得到电子变成 ＋ ２ 价或 ０ 价。所 以 ＋ ４ 价 的 碳可 以被 还 ? 　３ ?课外化学?化学之谜 原， 故二氧化碳是一种氧化剂。当它遇到强还原剂时也可以 进行激烈的发光发热的氧化还原反应。例如， 在盛满二氧化 碳的烧杯里， 放进点燃的镁带， 可以观察到镁带在二氧化碳 里继续燃烧。反应时， 发出耀眼的白光， 生成白色固态物质 ― ―氧化镁， 同时在烧杯壁上附着黑色物质― ―碳。其反应 ― ― 方程式为： ２Mg ＋ CO２△２MgO ＋ C在这个反 应中， 镁从 CO２ 中 得 到氧， 使 镁 氧化， 镁 成 为还原剂。而原跟氧化合成 CO２ 的碳从 ＋ ４ 价变为 ０ 价， 被 还原成碳， 所以我们说 CO２ 是氧化剂。 除此以 外， 钾、钠、 锌等活泼金属都能在二氧化碳中继续燃烧。 是不是能使二氧化碳的碳原子化合价降低的反应都叫燃 烧呢 ？ 也不能这样说。例如， 碳在高温下能与二氧化碳反应 生成一氧化碳， 其反应方程式为： C ＋ CO２ 反应。 综上所述， 燃烧是发光发热的激烈的氧化还原反应。二 氧化碳常作为灭火剂， 但不是所有的物质都不能在二氧化碳 里燃烧。高温２CO这个反应不放热， 也不发光， 而是吸热， 故不能叫燃烧? 　４ ?化学之谜水助燃之谜中国有句俗语叫“ 水火难容” 意思是说水是火的对头， ， 两者是势不两立的事物。水能灭火也是常见的事实。大家知 道， 只要哪里发现火灾， 消防车就会隆隆地开去， 喷出“ 大 水” 火便会很快熄灭。 ， 但是， 在特定的条件下， 水却能帮助燃烧哩 ！ 或许您早 已注意到， 在工厂或老虎灶旁边的煤堆里， 工人师傅常把煤 堆浇得湿淋淋的， 如果您问他们为什么要浇水时， 他会告诉 您说：“湿煤要比干煤烧得更旺。 ” 难道这是可能的吗 ？ 原来， 世界上一切事物， 都会按不同的条件表现自己的 独特性格。水也不例外， 其实水能助燃， 也表现在日常生活 上， 当你在 烧 开水 时， 如 果壶 里 水 开 了 溢出 来， 落 到 煤 炉 上， 顿时火焰会变得更旺。究其原因也不复杂， 因为， 当炉 膛中煤燃烧的温度很高时， 加入水， 就会和煤起化学作用生 成一氧化碳和氢气： C ＋ H ２O２△CO ＋ H２一氧化碳和氢气都是燃烧的能手， 这样一来， 炉膛内的 火就会烧得更旺， 水能助燃的奥秘就在这里。 为了证明上述的原理， 我们可以做下面的一个实验。烧 瓶中放入 ２００ 毫升水， 在另 一燃 烧管 中放 入粒 状 硬质 煤块， ? 　５ ?课外化学?化学之谜 实验开始时先用小火匀热烧燃管， 再、大火对着煤块加热使 煤块变红， 同时把烧瓶 中的水 煮沸， 使水 蒸气 通 过烧 燃管， 此时在另一端燃烧管口点燃， 就有蓝色火焰出现。 这个实验， 也是工业上制造水煤汽的原理。 除碳外， 水也可和其它非金属元素起作用： 水和氟能在常温下发生剧烈反应， 生成氟化氢和氧气： ２ H２ O ＋ ２ F２ ― ―→４ H F ＋ O２ ↑ ― 在光的催化下， 氯也可和水作用生成盐酸和次氯酸： Cl２ ＋ H ２ O 水作用了。 HCl ＋ HClO 至于不活泼的非金属元素如溴、碘、磷等一般就不能和? 　６ ?化学之谜人体里化学元素之谜古时候， 人 们就 在 猜 想， 人 的 身 体 是 由 什 么 物 质 组 成 的， 这些物质又是一些什 么异 乎寻 常的 东西 呢 ？ 早 在 １８ 世 纪， 就有人发现， 人的尸体经过燃烧后留下的白灰， 是一些 无机盐。这个发现引起了科学家的兴趣。从那时起， 一百几 十年来， 科学家为揭开组成人体化学物质的秘密， 作出了巨 大的努力。 人体里哪些化学元素呢 ？ 根据现代科学的测定， 在人体 里已经找到的元素有几十种之多， 人体的百分之九十九是由 氧、碳、氢、氮、钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫等十几种元 素组成， 这些化学元素叫做人体必要的大量元素。人体的其 余部分 （ 约占 l ％ ） 是由铁、铜、锌、碘、氟、锰、溴、硅、 铝、砷、硼、锂、钛、铅等许多种元素组成的， 这些元素叫 做人体的微量元素。 化学元素与人的生命和健康有着很大的关系哩 ！ 氧， 是地球 上最 多 的 元 素， 也 是 人 体 中 最 多 的 一 种 元 素。大家知道， 水是氢和 氧 两 种 元素 组 成 的。 一个 体 重 ５０ 公斤的少年， 大约有 ３０ 公斤的水而其中氧就占 ２６ 公斤， 况 且身体其他不含水的部分也含有氧。人在呼吸时， 吸进的是 氧气。人一星期不喝水才会造成死 亡。但如果 停止呼 吸 ６ ～ ７ 分钟， 便会死 亡。一 个 １３ ～ １４ 岁的 少 年， 每 分 钟要 呼 吸 ? 　７ ?课外化学?化学之谜 ２０ 次左右， 每次大约 吸入 三分 之 一升 氧气， 一天 需要 ９０００ 升左右的氧气。你看， 氧气对人的生命来说是多么重要呀 ！ 人们知道， 一切生命现象都离不开蛋白质。那末蛋白质 是什么呢 ？ 经过化学家分析， 发现氮是组成蛋白质的重要成 分。比如： 头发、指甲以及人体中的各种酶、激素、血红蛋 白都是蛋白质。因此， 可以说氮是生命的基础。 你们大概知道， 那黑黑的木炭与煤就是碳 （ 含有一些杂 质）。难道碳也是人体里的重要元素吗 ？ 是的， 人在呼吸时， 吐出的是氧化 碳， 这 是 人 体 中 的碳 与 空 气 中 的氧 化 合 的 结 果； 事实上， 科学家早已 发现， 碳的 足迹 遍布 人 的全 身哩。 人体的百分之十八是碳。碳的化合物叫做有机化合物 （ 少数 简单的碳的化合 物 除 外 ）。 人 的 机 体 从 头 到 脚， 从 里 到 外， 几乎都是有机化合物组成的。 人能站立， 是靠体内的骨骼支撑住的， 没有骨骼， 人的 体形是很难设想的。人的骨头的主要成分是磷酸钙， 所以钙 是长骨骼的原料。人体里的钙， ９９ ％ 在骨头中， 骨头的坚硬 就是由于磷酸钙沉积在里面的缘故。当骨头中缺少足够的钙 与磷时， 骨头就不能 钙化 （ 硬化 ）， 结 果 骨质 就要 软化。 孩 子比成年人更需要钙， 就因为他们的骨头正在不断长大。血 液中也含有一定量的钙离子， 没有它， 皮肤划破了， 血液就 很不容易凝结。钙和神经肌肉活动也有关系， 当血浓中钙的 浓度降低了， 外界只要有一点极轻微的刺激， 就会使神经肌 肉产生强烈的反应， 甚至发生全身抽搐。 现在你该懂得钙对人体的重要了。也许你会说， 多吃些 ? 　８ ?化学之谜 钙粉或钙糖片就好了。不行 ！ 人一昼夜大约只需要吸收一克 的钙。过量的钙， 会引起人的心脏病。只要你不偏食， 各种 食物都吃， 你所需要的钙是能从每天的食物中得到的。 人体里的磷大约有 １ 公斤左右。这个数量足够火柴厂生 产几百只火柴盒， 因为火柴盒两边涂的物质就是磷。磷在人 体和生命中执 行 着 好几 个 重 要 的 任务。 如 果 骨头 里 失 去 了 磷， 人体就会缩做一团， 不成一个样子。肌肉失去了磷， 就 会失去运动能力， 你就不能打球跑步做游戏。在人的脑神经 组织中， 也有午多磷 的 化 合 物 一 一 磷 脂， 如 果 脑 子 失 去 了 磷， 人的一切思想活动就会立即停止。 食盐不仅是增进食欲的调味品， 还是人体维持生命活动 的必需品。你如果尝一下血液的味道， 会感觉到血液具有咸 味。正是这个缘故， 人天 天 要 吃 盐。正 常 的 人 每天 要 吃 １０ ～２０ 克的盐， 一年大约要吸收 ３～ ６ 公斤 的盐， 食盐 的化 学 成份是氯化钠。人吃盐， 就是为了吸收食盐里的钠离子。人 体里如果缺少必要的钠离子， 就会浑身无劲， 并使一系列组 织器官的功能紊乱， 影响神经肌肉的活动， 严重时甚至会死 亡。 人体中第一个被发现的微量元素是碘。纯净的碘是紫色 的。事情是从甲状腺 开 始 的。 甲 状 腺 是 靠 近 喉 头 的 一 个 器 官， 它分泌甲状腺索， 提高全身的新陈代谢， 促进骨骼的生 长发育。１９ 世纪 末， 一 个 化学 家 知道 了 甲 状腺 的 显著 特 点 是含有碘， 而人体里所 有其他 组织 都没有 碘。到 了 ２０ 世 纪 初， 有一个医生发现， 一些 内陆 地区 的居 民与 儿 童的 脖子， ? 　９ ?课外化学?化学之谜 要比其他地区的人肥大， 领扣扣不起来， 甚至眼球突出， 动 作迟钝。后来经过研究， 终 于 知道 了： 人 体内 大约 有 ２０ 毫 克 （ 相当于一小粒米的重量） 的 碘， 人体每 天大约 需要 １４０ 微克的碘。 “大脖子病” （ 甲状腺肿大） 就是由于缺乏少量的 碘而引起的。 人体的血液 总 量 约 为 体重 的 百 分 之 八左 右。 一 个 体 重 ６０ 公斤的人， 血液总量约为 ４ ． ８ 公斤。一个 成年人 的血 液 里， 大约只有 ３ 克铁， 相 当于 一根 小铁 钉 的重 量。这 些铁， 有四分之三是在血红索中。铁是制造血液里红细胞的主要原 料。人体器官中， 含铁最多的是肝和脾。血液中如果缺乏极 微量的铁， 血液的血红蛋白就会变得不足， 从肺部运送到机 体组织细胞去的氧气也就减少， 影响人体的健康。严重缺铁 时会引起贫血病， 这时， 脸色和皮肤苍白， 头昏眼花， 全身 无力。 化学元素在人体内的作用， 还可以列举出许多， 但不论 是人体内必要的大量元素， 还是微量元素， 只要缺少其中的 任何一种元素， 都会引起身体的变化。你看， 研究和认识人 体内的化学元素， 是一个多么有意义的课题呀。?　 ? １０化学之谜硫不是单原子分子之谜氧、氟、氯等的 分 子 都 是 双 原 子 分 子， 写 成 O２ 、 F２、 Cl２， 这从它们的原 子结 构可 得到 解释， 因为 它 们最 外层 电 子都未达到饱和， 必须由两个原子共同组成一对或二对、三 对共用电子对后才达到稳定结构， 所以都用双原子表示它们 的分子组成。 但当学到硫、磷等非金属单质时， 它们的分子却用元素 符号表示， 即用代表一个原子的元素符号来表示它们的分子 式， 写成 S。硫跟氧的原子结构相似， 即 最外层都 是 ６ 个 电 子。为什么它的分子 式 不写 成 S２ 而 写成 S， 同学 们往 往 不 理解， 以至常常写错。 根据分子量测 定， 单 质 硫的 分 子相 当 于分 子 式 S８， 这 个分子具有如下的环状结构 硫在 ４４４ ． ６℃ 沸 腾， 由 固 态 硫变 为 硫 蒸 气。从 测 定 蒸 气度可知， 硫的蒸气里有 S８ 、S６ 、S４ 和 S２ 等 分子的 存在， 每种分子的数目也不一定， 视温度的高低而不同， 它们存在 如下平衡： ３S８ 　 ４S６ 　 ６S４ 　 １２S２ 。 此平衡随温 度升 高 而向 正 反应 方 向 移动， 到 ７５０℃ 时， ?　 ? １１课外化学?化学之谜 S２ 占 ９２ ％ ， S８ 仅占 ０ ． １ ％ ， 加热到 １５００ ℃， S２ 分 子开 始 分解为单原子 S。为简便 起见， 习 惯上 把硫分 子写 成 S， 而 不写 S８ 或 S２ 。实际 上只 有在 １５００℃ 的蒸 气 中才 有 S。磷、 碳、硅也有类似的情况。?　 ? １２化学之谜金属能导电而不是电解质之谜初三化学课本有一道这样的题目： 金属能够导电， 它们 是不是电解质 ？ 金属不是电解质。电解质在水溶液里或熔化的状态下能 够导电， 金属固体或熔化状态也能导电， 但是， 金属导电和 电解质导电的本质不同。金属导电是依靠金属晶体中的自由 电子导电； 电解质导电是依靠电解质溶于水或熔化状态下电 离产生的自由 移 动 的离 子 导 电。金 属 导 电 发 生的 是 物 理 变 化， 电解质导电同时伴随发生化学变化。 金属也不 是 非 电解 质。 有 些同 学 说， 这 不 是 违 背 逻 辑 吗 ？ 一种物质不是电解 质就是 非电 解质 嘛 ！ 这 种 说法 不对。 要知道， 电解质和非电解质是在化合物范围内划分的两类物 质。金属是单质， 不是化合物， 这道理如同猫不是男人也不 是女人一样简单。?　 ? １３课外化学?化学之谜反应物相同， 现象不同之谜化学是以实验为基础的科学， 做好化学实验并能够正确 分析实验现象是学好化学的关键。学生在做实验时， 往往会 遇到反应物相 同， 但 因 操 作 顺 序不 同 而 实 验 现象 不 同 的 问 题。为什么会有这种问题呢 ？ 现举几例进行解析。 一、在淀粉碘化钾溶 液中 滴加 少量 氯 水， 溶 液变 蓝色； 在氯水中滴加少量淀粉碘化钾溶液， 溶液变无色。 分析： 前者因 少 量 的氯 水 与 碘 化 钾溶 液 发 生 了 如 下 反 应： ２ KI ＋ Cl２ ２ KCl ＋ I２ I２ 遇到淀粉溶液变蓝。而后者由于氯水过量， 生成的 I２ 又与过量的氯水发生了反应： ２ KI ＋ Cl２ ＝ ２ KCl ＋ I２ I２ ＋ ５Cl２ ＋ ６ H２ O ＝ ２ H I O３ ＋ １０ H Cl 故不能使溶液变蓝。 二、在澄清石灰水中逐渐滴入磷酸， 先产生白色沉淀且 逐渐增多， 后又逐渐消 失； 在磷 酸溶 液中 逐渐 滴 入石 灰水， 开始无沉淀后产生白色沉淀且不消失。 分析： 前者由于是逐渐滴入磷酸， 开始时少量的磷酸与 石灰水反应产生难溶的磷酸钙。随磷酸的逐渐滴入磷酸钙又 逐渐转化为磷酸氢 钙 （ Ca H PO４ 几 乎不 溶于 水）， 故 白色 沉 淀逐渐增多； 当继续滴入磷酸且足够量时， 难溶的磷酸氢钙 ?　 ? １４化学之谜 转化为可溶 于 水 的 Ca （ H２ PO４ ） ２ 而 沉 淀 消 失， 其 反 应 方 程式为： ２ H３ PO４ ＋ ３Ca （ O H ）２ Ca３ （ PO４ ）２ ＋ H ３ PO４ Ca H PO４ ＋ H３ PO４ Ca３ （P O４ ）２ ↓ ＋ ６ H ２ O ３Ca H PO４ Ca （ H２ PO４ ）２后者因开始时过量的磷酸与石灰水反应生成了可溶性的 Ca （ H２ PO４ ）２ ， 随着石 灰水 的量的 逐渐 增大， Ca （ H２ PO４ ） M２ 逐渐转化为几乎不 溶于 水的 磷酸氢 钙， 最 后全部 生成 难 溶的 Ca３ （P O４ ） ２ 。 Ca （ O H ）２ ＋ ２ H３ PO４ ２Ca H PO４ ＋ Ca （ O H ）２ Ca （ H２ PO４ ）２ ＋ ２ H２ O ２Ca H PO４ ＋ ２ H ２ O Ca３ （P O４ ） ２ ＋ ２ H O Ca （ H２ PO４ ） ２ ＋ Ca （ O H ）２三、在新制的氢硫酸溶液中， 滴入少量氯水， 溶液变混 浊， 产生浅黄色沉淀； 若在 新制 的氯 水中 滴入 少 量氢 硫酸， 溶液呈无色。 分析： 前者因少量的氯水与氢硫酸发生了置换反应： Cl２ ＋ H ２ S S↓ ＋ ２ HCl 故产生浅黄色沉淀， 而后者， 氢硫酸被过量的氯水氧化 生成了可溶于水的硫酸。 ４ H２ O ＋ ４ Cl２ ＋ H ２ S H２ SO４ ＋ ８ HCl 四、在氯化铝溶液中逐渐滴入氢氧化钠溶液， 先产生白 色絮状沉淀， 后沉淀消失； 反之， 在氢氧化钠溶液中逐渐滴 入氯化铝溶液， 开始 无 沉 淀， 后 产 生 白 色 絮 状 沉 淀 且 不 消 失。 分析： 前者因开始时少量氢氧化钠与氯化铝反应产生难 溶的氢氧化铝， 随氢氧化钠的量的增多， 过量的氢氧化钠与 ?　 ? １５课外化学?化学之谜 两性的氢氧化铝反应， 产生可溶性的偏铝酸盐使沉淀溶解。 AlCl３ ＋ ３ NaO H Al （ O H ）３ ＋ NaO H Al （ O H） ３ ↓ ＋ ３ NaCl NaAlO２ ＋ ２ H ２ O后者在 开始 时 因 NaO H 过量， 所以 少 量的 Al３ ＋ 与 过 量的 O H － 反应转化为 可溶 性 的 AlO － ２， 当 继 续滴 入氯 化 铝溶液时， 溶液中的 Al３ ＋ 与 AlO － ２ 发 生双 水解反 应而 产 生白色沉淀。 AlCl３ ―４ NaO H NaAlO２ ＋ ３ NaCl ＋ ２ H ２ O ４Al （O H ）３ ↓ ＋ ３N aCl ３ NaAlO２ ＋ AlCl３ ＋ ６ H２ O综上所述， 由于操作顺序不同引起反应物量的不同， 而 使反应产物不同， 故产生不同的实验现象。可见， 要正确分 析一个化学反 应 的 实验 现 象， 实验 操 作 的 步 骤是 不 可 忽 视 的。?　 ? １６化学之谜带圆点分子式之谜初中学生学习了化学 《物质的结晶 后， 认识了一些结 》 晶水合物的分子 式。 像 胆矾 （CuSO４ ? ５ H２ O）， 绿 矾 （ Fe－ SO４ ?７ H２ O）， 石膏 （ CaSO４ ?２ H ２ O） 等等。除此之外， 还 有很多其它物质的分子式中也带有小圆点。中学阶段最常见 的为结晶水合物。例如： 芒硝 Na２ SO４ ?１０ H２ O 泻盐 MgSO４ ?７ H ２ O 洗濯碱 Na２ CO３ ?１０ H２ O 熟石膏 ２CaSO４ ? H２ O 皓矾 ZnSO４ ?７ H２ O 六水合氯化钙 CaCl２ ? ６ H ２ O 同学们不知道这些物质该如何命名， 计算其分子量时也 常常弄错。 水合物 属 于加 成 化 合 物， 加 成 化 合 物用 “ 合” 字 作 介 词， 连缀 其 组 成 化 合 物 的 名 称 来 命 名， 习 惯 上 常 把 介 词 “合” 省略。如 胆矾 CuSO４ ? ５ H２ O 读 作 五水 合 硫酸 铜， 或 五水硫酸铜。 结晶水合物的分子式里， 物质分子式和水分子式之间的 “?” 具有“和” 的 意思。例 如上 述八 水三硫 酸 镉的 分子 式 ３CdSO４ ? ８ H２ O 表 示： 八 水 三硫 酸 镉晶 体 的 分子 是 由 ３ 个 硫酸镉分 子 （ CdSO４ ） “ 和” ８ 个 水 分 子 （ H ２ O ） 组 成 的。 因此计算结晶水合物的分子量时， 这“ ?” 应该是“ ＋ ” 的 意思， 八水三硫酸镉的分子量等于： ３× （１１２ ＋ ３２ ＋ ４×１６） ＋ ８ × （２×１ ＋ １６） ＝ ７６３ ?　 ? １７课外化学?化学之谜 切不可把结晶水合物 分子 式 里的“、 同 代 数里 两个 数 ” 字 （ 或字母） 之 间 的“ ?” 混 同 起来， 误 作 乘 号， 那 就 错 了。 按照一般规则， 在带有小圆点的分子式中， 小圆点前后 的“ 分子数” （ 如 ３CdSO４ ? ８ H ２ O 中 的“ ３” 和“ ８” 是 互 ） 不制约的； 圆点前的“ 分子数” 并不是整个分子的系数。后 者不能制约前者， 前者也不能制约后者。这种分子式的系数 是先把分子式括走来， 再在括号 前写上系 数。例如： ３ 个 八 水三硫酸镉分子可写成 ３ （３CdSO４ ? ８ H ２ O ）， ２ 个熟石膏 分 子可写成 ２ （２CdSO４ ? H２ O） 或 ２ （２CaSO４ ? H ２ O） 等等。?　 ? １８化学之谜氧炔焰既能作气焊又能用作气割之谜氧炔焰是乙 炔 在 氧 气 里燃 烧 产 生 的 火焰。 像 变 戏 法 一 样， 它射向金属块， 所到之处金属可以烧红、熔化， 或形成 一条割缝。用它既可以把两块金属接成一块， 又能够把一块 金属割成两块。这个奥妙在哪里 ？ 原来在于氧炔焰的温度可 达 ３０００℃。这样 的高 温， 金属 可 以被 烧 到红 热 和 使金 属 焊 条熔化， 填满两块金属间的缝隙， 冷却以后， 两块金属就焊 接在一起了。 奥妙还在于氧气的作崇。它量的多与少使氧炔焰的作用 大不一样。同学们都知道许多金属在常温时能跟氧作用而生 锈。在高温时， 金属就更容易和氧发生反应了。铁匠师傅打 铁时， 铁锤落到加工的 铁件 上溅 出来的 “火 星” 就 是四 氧 ， 化三铁 （ Fe３ O４ ）。用 氧炔 焰 烧 红 金 属 的 时 候， 使 用 过 量 的 氧气， 炽热的金属就跟氧气起反应， 逐渐烧去， 达到把金属 割断的目的。 所以， 氧炔焰能作气焊， 又能用作气割。只不过在气焊 时为了防止金属被烧去和金属氧化影响焊接的质量， 用的氧 气要少于乙炔充分燃 烧需 要的 量。而在 气 割时， 刚好 相反， 要使用过量的氧气使熔化的金属氧化， 同时过量的氧气可以 吹掉熔化的金属和氧化物。?　 ? １９课外化学?化学之谜天平不平衡之谜取两只小烧杯， 盛上同百分比浓度、同体积的盐酸若干 毫升， 把他们放在天平 两边的 托盘 上， 这 时天 平 两边 平衡。 然后， 分别朝这两烧杯加入等量的纯碳酸 － 钙和锌粒， 待反 应完毕， 如两边放出了等体积的气体， 问天平是否仍保持平 衡 ？ 若不平衡， 指针偏向哪边 ？ 解： 此类题很容易迷惑人， 题目中那些“ 同浓度” “ 同 、 体积” “ 等量” 等字眼会令某些粗枝大叶的同学不假思索地 、 回答： 天平保持平衡， 指针指在标尺中间。然而， 这个回答 是错误的。我们解这种题， 必须注意从反应生成的二氧化碳 及氢气的质量上去考虑， 否则不可能得出正确的答案。 我们先用化学方程式表达这两个烧不里发生的化学反应 Zn ＋ ２ H Cl CaC３ ＋ ２ HCl ZnCl２ ＋ H２ ↑ （左边） CaCl２ ＋ H２ O ＋ CO２ ↑ （ 右边）尽管 Zn 与 CaCO３ “ 等量” 两边 的 盐 酸“同 百 分 比 浓 ， 度” “ 同体积” 反应 产生的 二氧化碳 和氢气 亦“等 体积” 、 ， ， 但是“ 等体积” 不 同于“ 等质量” 在 同 体积 的情 况下， 二 ， 氧化碳的质量比氢气的质量大得多。若某一体积的氢气质量 为 ２ 克， 那末同体积的二 氧化 碳气 体的 质量 就为 ４４ 克。 显 然， 原题目的答案应该是： 天平左边下沉， 右边上升， 指针 会向左边偏斜。?　 ? ２０化学之谜有些火灾不能用 CO ２ 、CCl ４ 作灭火剂中学课本涉 及 的液 态 CO２ 、 CCl４ 这 两 种 灭 火剂， 因 其 不含水分， 不导电， 不损坏物质、不留污迹等特点， 很适于 扑灭精密电器仪表、计 算机 电 路、机动 车 辆内 部、图 书馆、 档案馆等的火灾， 是效率较高的灭火剂。但受其化学性质限 制， 下列火灾不能用其作灭火剂。 一、碱金属锂、钠、钾的火灾 当 CO２ 与燃着的 碱 金 属接 触 时， 会 发 生剧 烈 的化 学 反 应而加大火势。如 CO２ ＋ ４N a ＝ ２ Na２ O ＋ C （同时伴有 N a２ O ＋ CO２ ＝ Na２ CO３ ； CO２ ＋ C ＝ ２CO； ２ Na ＋ CO ＝ Na２ O ＋ C 等 反应发生）。高温下碱金属能写 CCl４ 反应生成炭雾， 使火 焰 继续燃烧。如： ４ Na ＋ CCl４ ＝ ４ NaCl ＋ C。钠、钾的火灾可用 碳酸钠、氯化钠、氮气或石墨扑灭 （ 石墨灭火剂具有隔绝空 气的效应， 同时将热量由燃着的金属导走， 是一种有效的灭 火剂。 锂的燃烧如 用碳酸 钠、氯 化钠 扑 灭时， 能释 放出 金 ） 属钠， 后者较锂更易燃： N a２ CO３ ＋ ２Li ＝ Li２ O ＋ CO２ ＋ ２ Na； N aCl ＋ Li ＝ LiCl ＋ Na。 锂 还 可 与 氮 气 反 应 （ 钠、 钾 不 反 应）。故锂的火灾最 好用氯 化锂 或石墨 扑 灭。干 砂不 宜用 于 扑灭碱金属 的 火 灾， 因 为 碱 金 属 氧 化 物 与 砂 起 反 应， 如： Li２ O ＋ SiO２ ＝ Li２ SiO３ 。 用石墨作灭火剂时应注意， 石墨在高温下可与金属形成 碳化物。湿润时， 碳化物能形成易燃的乙炔。 ?　 ? ２１课外化学?化学之谜 二、镁、铝、钛等金属的火灾 在高温下 CO２ 、CCl４ 都 能 与 上述 金 属发 生 剧烈 反 应 生 成炭雾 而 继 续燃 烧。 如： ２Mg ＋ CO２ ＝ ２Mg O ＋ C； ２Mg ＋ CCl４ ＝ ２MgCl２ ＋ C。这些金属燃烧生成的氧化物 在高温下 能 与 CCl４ 反应。如： ２Mg O ＋ CCl４ ＝ ２Mg － Cl２ ＋ CO２ 上 述 金 属的火灾可用石墨、氯化钠、惰性气体扑灭。 三、金属有机化合物的火灾不能用 CCl４ 作灭 火剂 遇 水 反应 的 金 属 有 机 化 合 物 也 能 与 CCl４ 反 应。 如 CCl４ ＋ N aC２ H５ ―→CH３ CH ２ CCl３ ＋ NaCl。反 应 的产 物通 常为 易 燃 物质。故 CCl４ 不能用来 扑灭 这类 火灾。CO２ 与 金属 有机 化 合物不起反应， 故可用于窒息这类化合物的火灾。干砂、石 墨、硅藻土等可用来扑灭大量金属有机化合物的火灾。 〔 编者按： CCl４ 有毒， 在室内救火时最好不用。 〕?　 ? ２２化学之谜啤酒营养成份之谜啤酒是全世 界最 为 流 行 的 一种 含 有 少 量 酒精 的 清 凉 饮 料， 酒精含量少， 发酵后的各种营养成份不流失， 故有液体 面包之美称。早在 １９７２ 年召开的世界第九次营养食品会上， 啤酒正式被确定为营养食品。 啤酒是以优质麦芽、大米、酒花为原料， 并选用泉水或 纯水酿制而成的。 酿制啤酒的大麦先要使其发芽、产生各种酶， 再将麦芽 干燥、粉碎， 然 后 掺水 搅 匀 制 得 麦芽 浆。 同 时， 将 大 米 煮 沸， 使之糊化， 和麦芽浆混和进行糖化。麦芽粉和大米粉中 含有大量淀粉， 一定条件下被酶催化水解成可以发酵的麦芽 糖、糊精等； 原 料 中 的 蛋 白质 在 酶 的 作 用下， 分 解 成 氨 基 酸。糖化后 的 糊状 稀 液 经 过 滤， 滤 出 麦 芽汁 清 液， 加 热 煮 沸。煮沸的目的是蒸发多余的水份， 达到要求的浓度， 同时 对麦芽汁杀菌。然后迅速降温到发酵温度， 加入一定量的酒 花、酵母等 生 物催 化 剂， 使麦 芽 汁 继 续 发酵 分 解， 产 生 酒 精、二氧化碳、丙三醇、有机酸和酵母的代谢产物。主发酵 的温度控制在 ６ ． ５～ ８℃， 需耗时 ７～ １０ 天， 以后再 将温 度 控制在 O～３℃， 发酵 １ 至 ２ 月， 使 啤酒 中的 残 余糖 类再 发 酵， 以增加啤酒的稳定性， 使酒液中含适量的二氧化碳； 充 分沉淀蛋白质， 澄清酒液， 使酒味醇正。饮用时， 随二氧化 碳挥发带出了易挥发的物质， 使啤酒成为深受世人欢迎的味 ?　 ? ２３课外化学?化学之谜 柔、风味独特的饮料。 啤酒中 ８０ ～ ９０ ％ 的化 学 物质， 能被 人 体 吸 收， 其 中 大 部分都是经酵母中的酶分解后的小分子量有机物， 且都呈溶 解状态， 极易为人的肠胃吸收。啤酒中除了酒精外， 还含有 还原糖、糊精、蛋白质分解物、无机盐类、维生素类， 其中 大部分都是人体不可缺少的营养物质， 几乎没有对人体会产 生毒素的化学物。 每升啤酒的总发热量 为 ４００ ～ ５００ 大 卡， 其 中一 半来 自 酒精、另一半来自糖类和蛋白质的分解产物。一升啤酒相当 于 ２００ 克 面 包、５００ 克 马 铃 薯、 ４５ 克 植 物 油、 ０ ． ７５ 升 牛 奶、５～６ 个鸡蛋。 啤酒中蛋白 质 和 其分 解 产 物， 含 量 为 ４ ～ ４ ． ５ 克 升， ／ 有 １７ 种氨基酸， 它们 皆以溶 解状 态存 在 于啤 酒中， 含赖 氨 酸、组氨酸、天门冬氨酸、缬氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙 氨酸、精氨酸都是人体不可缺少的， 它不仅为人提供了营养 必需品， 而且 也 是 消化 系 统 的 合 适 刺 激 剂。 酒 中维 生 素 B 种类最多， B１ 、B２ 、 B６ 、 B１ ２、 尼 克 酸、 泛 酸 （ B３ ） 、叶 酸 还有维 生 素 C 等 各 种生 物素。 酿制 的水 中含 有 各种 无机 盐 类， 也不会损失。以 １００ 毫升 １２ 度的啤酒为例， 含钙 ５０ 毫 克、磷 ３００ 毫 克、 钾 ２５０ 毫 克、钠 ７０ 毫 克、镁 １００ 毫 克， 这些足以补充人体对各种营养素的需求。 市场上常见 的 瓶 装 啤 酒 度 数 有 ８° １０ ． ５° １１° 、 、 、１２° 、 １３° 、１４° 等几种， 这个“ 度” 是指 啤酒麦 芽汁 中麦芽 糖类 的 百分比含量。如 １２° 为 １００ 斤 麦芽 汁 中 含 有 １２ 斤 糖 类 物 即 质， 国际上一般都 采用 此法 来标 定啤 酒 的度 数。 １２° 啤 酒 的 按重量计只有 ４ ％ 左右的酒精， 水则有 ９０ ％ 以上。 ?　 ? ２４化学之谜 没有经过杀菌的啤酒称为鲜啤酒或生啤酒， 酒中存在少 量对人体有益的 酵 母， 但 保 存 的 时 间 较 短， 一 般 供 零 拷 出 售。杀菌过的啤酒称熟 啤酒， 熟啤酒 用瓶 装或罐 装， 在 １０° ～２５ ℃的室温下， 一般可存放 １～６ 个月。 啤酒中含磷酸盐、乳酸盐、琥珀酸盐， 它们是构成啤酒 口味和风味不可缺少的 物质， 少了它 们啤 酒就 会 平淡 无味， 使啤酒保持淡黄色色泽、洁白细腻的泡沫、清爽淡雅的醇和 香气、诱人的口味， 这些物质起了决定性的作用。 过量饮用啤酒后， 对肠胃也是有刺激作用的， 对人体有 害。医学家们提议， 每日饮 用 酒精 的量 不能 超过 ８０ 克： 相 当于 １０° 的啤酒 ２ 升。?　 ? ２５课外化学?化学之谜硫化钙遇水即分解之谜硫化钙与硫化钠等碱金属硫化物一样， 都可以视作为强 碱弱酸盐， 在水溶液 中 水解 的只 有 S２ － 。 为什 么 通常 情 况 下硫化钠等碱金属硫化物可以存在于水溶液中， 而硫化钙遇 水即要分解呢 （ 见高中课本附录： 酸、碱和盐的溶解性表） ？ 许多学生对此颇感疑惑， 笔者认为这一问题可从硫化物的水 解度大小来加以解释。 S２ － 水解的离子方程式可表示为： S２ － ＋ H２ O H S － ＋ O H － …… （１） H S － ＋ H ２ O H ２ S ＋ O H － …… （２） １８ ℃时， （１） 的水解平衡 常数 Kh１ KwK a２１× １０ － １４１ ． １×１０ － １２≈０ ． ０１， （２） 的水解平衡 常数 Kh２ KwKa１１× １０ － １４９ ． １ ×１０ － ８≈１０ － 。由于 K h１》 K h２， 所以 S２ － 的 二 级水解可忽略不计。设 S２ － 的起始浓度为 C 摩／ 升， 平衡 时 （ HS － ） ＝ x 摩／ 升， 则： S２ － ＋ H２ O H S － ＋ O H － 平衡时： C － x x x 计算平衡时 （ H S － ）： x２C － x ＝ Kh１ ?　 ? ２６化学之谜 x ＝ K h１２ ＋ ４K h１C―K h１２ 查有关数 据 表， １５℃ 时 CaS 的溶 解 度 为 ０ ． ０２ 克。 一 般计算中 CaS 稀溶 液 的 体积 可 认为 是 其溶 剂 水 的体 积， 将 水的密度视为 １ 克 厘米 ３， 则 CaS 饱和溶液的摩尔浓度： ／ C ＝ 溶解 度 摩 尔 质 量 × １０００１０００ ． ０２７２ × １０ ＝ ０ ． ００２８ 摩 升 ／ CaS 的水解度 ＝ xC×１００ ％ ＝ ０ ． ０１２ ＋ ４ × ０ ． ０１ × ０ ． ００２８ － ０ ． ０１２ × ０ ． ００２８ × １００ ％ ＝ ８１ ． ４ ％ 我们再来对比一下 N a２ S 的 情况。 ２０℃ 时 Na２S 的溶 解 度为 １８ ． ８ 克。笔者向 １００ 毫升水中 加入 N a２ S 直至 溶解 达 到饱和， 实验显示溶液体积不超 过 １１０ 毫 升， 饱和 Na２S 溶 液的摩尔浓度可由下式近似求得： C ＝ １８ ． ８７８×１０００１１０ ＝ ２ ． １９ 摩 升 ／ N a２ S 的水解度 ＝ ０ ． ０１２ ＋ ４×０ ． ０１ ×２ ． １９ － ０ ． ０１２× ２ ． １９×１００ ％ ＝ ６ ． ５ ％ 《 酸、碱和盐的溶解 性表》 是根 据通 常情 况 下物 质在 水 溶液中达到饱和溶解状态时表现出的溶解性能制成的。室温 时溶解度大于 １ 克的 称为可 溶物 质； 溶解 度 在 １ ～ ０ ． ０１ 克 之间的叫微溶物质， 溶解度小于 ０ ． ０１ 克的叫难溶或不溶物 质。由上述计算可以预料， 通常情况下的饱和溶液中， 水解 ?　 ? ２７课外化学?化学之谜 的 Na２S 很少， 而 CaS 的水解度却很大， 绝大部分 CaS 都要 发生水解。饱和溶液中 溶质的 浓度 愈大， 水解 的 程度 愈小。 因此我们可以认为 CaS 遇水即要分解， 化学反应方程式为： ２CaS ＋ ２ H２ O Ca （ O H ）２ ＋ Ca （ H S）２ 。综上所述， CaS 遇水 发 生分 解 的原 因 一 方面 是 S２ － 的 水解能力较 强， 另 一 方面 是 因为 CaS 的 溶 解度 很 小 （ 介 于 可溶与 难 溶 之 间 ）， 致 使 饱 和 溶 液 中 的 水 解 度 很 大。这 和 Al２ S３ 、 Al２ （CO３ ）３ 等双水解物质是 不同的。类 似的物质 还 有 BaS、 Mg S 等。?　 ? ２８化学之谜防水衣透气防水之谜大家知道， 一般的布料都是用天然纤维 （ 如棉花、羊毛 等） 或化学纤维 （ 如涤纶、晴纶等） 纺织而成的， 纤维间有 很多缝隙， 显然它是可透气的、且很易被水润湿。在此笔者 将从纤维是如何被水润湿开始来谈谈由经过处理后的纤维制 得的防水服的防水原理。 无论是天然纤维、还是化学纤维， 它的分子链中都带有 亲水性的极性基团 （ 一 O H 或一 N H 一 等， 如羊毛 含 － N H 基， 维纶含一 O H 基等，） 所以很易被水润湿。 cos γ纤维、空气 － γ纤维、水 γ水、空气 （１） θ＝ 因 （γ纤维、空气 － γ 纤维、 水） 小 于 γ水、 空气， 所 以 cos θ小于 １、即θ＜ ９０° 因此毛细孔中 （ 即隙缝内） 的水 ， 面为凹形， 此弯曲液面 产生的 附加 压力 Ps 指 向空 气， 而 使 水不断地自上而下经过此缝隙而使其透湿。 但是人们为了方便和某种需要， 总希望有一种可透气但 又不能透水的衣服。基于上述原理， 化学家们找到了一种特 殊物质称为表面活性物质 （ 用量尽管很少但对体系的表面行 为有显著效应的物质） 对纤维进行加工处理来改变纤维的表 面行为。由于表面活性物质分子的极性部分 （ 亲水基） 与纤 维的醇羟基结合， 而其 非极 性部 分 （憎 水基 ） 则 伸向 空气， 这样就使 表 面 张 力 发 生 改 变， 使 得： γ 纤 维、 空 气 ＜ γ 纤 维、水 ?　 ? ２９课外化学?化学之谜 由 （１） 式得 cos θ＜ ０， θ＞ ９０° 纤维 间的缝隙 里水表 面 ， 呈凸形， 其附加压力 Ps 指向水 内部， 因而阻 止 了水 继续 向 下透漏。从而达到透气防水的效果。?　 ? ３０化学之谜Zn 跟稀 CuSO４ 溶液反应生成黑色物质之谜Zn 跟稀 CuSO４ 溶 液 反应 要 生成 一 种黑 色 粉 末 状物 质， 这应当说是一个众所周知的化学现象和事实， 但这种黑色粉 末的化学成分是什么， 至今还没有统一一致的共识。为了对 这一基础化学实验现象有一个更加切合实际的认识， 我们设 计了以下几项实验进行探索。 实验一、在 １０ 只试管里分装 １５ ～２０ 毫 升水， 依 次加 １ 到 １０ 滴饱和 CuSO４ 溶液， 静置观察： １ ． 因 Cu２ ＋ 水 解， 立 即出 现略 显 白色 样浑 浊， 而 且 溶 液越稀浑浊得越快 （ 几秒钟之内）。 ２ ． １ ～２ 小时之后， 析出蓝色 Cu （ O H ）２ 沉淀， 而且 溶 液越稀越难 析 出 沉 淀， 成 为 较 稳 定 的 Cu （ O H ） ２ 胶 体 溶 液。 实验二、把 Zn 片投入稀 Cu SO４ 溶液中， 光亮的锌片迅 速变黑， 溶液颜色变浅， 随即开始出现氢气泡。 实验三、用软刷 子 轻轻 刷 下 Zn 片表 面 上 的 黑 色粉 末， 用蒸馏水多次洗涤、干燥并进一步做以下几项实验预测。 １ ． 在少量的黑色粉末上加 １― ２ 滴浓 H NO３ ， 立即产生 大量红棕色 NO２ 。这表明有单质 Cu， 可疑有单质 Zn。 ２ ． 在少量黑色粉末 中加 入稀 HCl， 粉末 由 黑变 红并 放 出大量气体。这既 可以 确认 有单 质 Zu， 又可 以确 认有 单 质 Cu （ 红色）。 ?　 ? ３１课外化学?化学之谜 ３ ． 在少量黑色粉 末中 加入 氨 水， 溶 液显 蓝色， 这表 明 黑色粉末中有 Cu （ O H ）２ 。 Cu （ O H ）２ ＋ ４ N H ３ ? H ２ O ＝ 〔Cu （ N H ３ ）４〕 （ O H ）２ ＋ ４ H２ O ４ ． 在少量黑色粉末中加 入 NaO H 溶液并 加热煮 沸， 粉 末由黑变红 （ Cu）。 ５ ． 把黑色粉末 隔绝 空气 或在 惰性 的 CO２ 气 氛 中 加热， 粉末也由黑变红， 这说明有如下反应发生： Cu （ O H ）２ ＋ Zn△ ZnO ＋ Cu （ 红） ＋ H２ O 根据 以 上 实 验 及 其 分 析， 我 们 有 理 由 断 定， Zn 跟 稀 Cu SO４ 溶液 （ 不是浓 CuSO４ 溶液 l） 反应生成的黑色粉末状 物质的化学成分， 既不是 Zn 中的杂质， 也不是纯 Cu， 更不 是 Cu O， 而是 由 单 质 Cu， 单 质 Zn 和 当 初 水 解 生 成 的 Cu （ O H ）２ 三者组成的混合物。?　 ? ３２化学之谜电解水要加入少量的 NaOH 或 H２ SO４ 之谜电解是物质经电流作用而分解的过程， 水电解成氢气和 氧气， 就是其中的一个例子。在实验室里， 电解水常用蓄电 池作电源， 用导线把两块铂片分别和蓄电池的两极相连， 并 把铂片插入盛水的玻璃缸内。它是利用直流电的作用， 将水 分解成氢气和氧气， 因此， 通过的电流越大， 铂片上产生的 氢气和氧气就越多。 水电解成氢气和氧气的关键是电流能不能通过盛水的电 解槽， 以及电流通过的难易程度如何。我们知道， 纯水是不 导电的。其实， 纯水并不是不导电， 而是其导电程度极其微 弱。这是因为纯水是极弱的电解质， 能极弱地电离出氢离子 和氢氧根离子， 这些 极 少 量 的 带电 微 粒 在 水 中可 以 自 由 移 动， 在接通电源时能作定向移动， 形成微弱的电流。由于这 些极少量的氢离子和氢氧根离子的电流太弱， 因此， 人们常 可以认为纯水不导电。 N aOH 和 H２ SO４ 都是强电解质， 它们不挥发， 很稳定， 在水中电离出 Na ＋ 、 O H － 和 H ＋ 、SO２ － ４， 这四 种离 子 的导电能力都很 强。因 此， 电解 水 时加 入 少 量的 N aO H 或 H２ SO４ ， 将电离出 足 够 的 Na ＋ 、 OH － 或 H ＋ 、 SO２ － ４， 增加水的导电能力， 使通过的电流足以电解出大量的氢气和 氧气， 并且水中的 Na ＋ 、SO２ － ４ 在电解过程中不会起化学 变化。 另 外， 我 们 在 水 中 如 果 不 加 入 少 量 的 NaO H 或 ?　 ? ３３课外化学?化学之谜 H２ SO４ 后， 电解水 往往 需 要 比较 高 的电 压， 而加 入 少 量 的 N aOH 或 H２ SO４ ， 电解 水 需 要的 电 压就 会 有 所 下降， 只 用 一个电压约为 ２ 伏 的 蓄电 池 就 可以 电 解 出 大 量的 氢 气 和 氧 气。这样， 我们在实验室里电解水就会变得很方便， 在工业 上也是如此。?　 ? ３４化学之谜氯气、高锰酸钾和食盐杀菌之谜你把自来水的龙头拧开， 自来水就哗哗地流出来。如果 你稍为留心一下， 就可以闻到一股轻微的气味。原来这是自 来水厂用氯气消毒所留下来的“ 痕迹” 。 或许你会 这 样 想， 氯 气 是 有毒 的， 准 是 它 把 细 菌 毒 死 了。这想法可错了。 其实， 氯气能够灭菌， 并不是因为它有毒。原来氯气溶 在水中以后， 它和水发生化学变化， 生成一种很不安分守己 的次氯酸。次氯酸遇见光或受热， 它就会放出初生态的氧。 初生态的氧就是原子 状态 的氧。 一般 的物 质 遇上 了它， 它就死缠不放， 非和你结成一体不可， 这就出现了强烈的氧 化作用。 细菌遇上初生态的氧， 氧就死抓住它， 使细菌细胞体内 的氧化还原系统彻底破坏， 细菌也就非死不可了。氯气能够 灭菌的内幕， 就在这里。 发光剂是铝 粉 或 者 镁 粉， 这 些 金 属的 粉 末 能 够 猛 烈 燃 烧， 射出白炽的光芒。在放了焰火后， 半空中常常会飘落一 些雪花般的轻灰， 那就是金属燃烧后生成的氧化铝或氧化镁 白色粉末。 发色剂要算 是 整 个 焰 火中 的 主 角 了。焰 火 那 缤 纷 的 彩 色， 全依仗发色剂。发色剂并不神秘， 其实就是些普普通通 的化学药品一一金属盐类罢了。原来， 许多金属盐类在高温 ?　 ? ３５课外化学?化学之谜 下， 能够射出各种彩色的光芒。例如： 硝酸钠与碳酸氢钠会 发出黄光， 硝酸锶发出红光， 硝酸钡发出绿光， 碳酸铜、硫 酸铜发出蓝光， 铝粉、铝镁合金会发出白光， 等等。这种现 象， 在化学上叫做焰色反应。每种金属盐类在高温下， 都会 射出自己固有的彩色光芒。 不光是夺目的焰火 用到这 些奇 妙的 “染 色剂” 人们 还 ， 把它装在子弹、炮弹里， 制成信号弹： 在海洋上， 红色信号 弹是求救的讯号； 在大沙漠里， 迷路的人用信号弹问路、求 救； 在战场上， 各种颜色的信号弹， 更是整个师团行动的讯 号。 在化验室里， 人 们 有时 候 把 从 野 外采 来 的 各 种 矿 物 灼 烧， 借它们射出的彩色光芒， 来判别在矿石里到底蕴藏着什 么金属。 把几颗紫黑色的高锰酸钾 （ 俗称灰锰氧） 投放水中， 水 就变成嫣红可爱的溶液。 把杯、盘、碗、碟和不能剥皮的水果放在鲜红的高锰酸 钾的水溶液中， 泡二三十分钟， 就有灭菌的妙用。因为高锰 酸钾在水里， 会跟水发 生化学 变化， 像氯 气在 水 中差 不多， 也会放出“ 凶狠” 的初 生态 氧。高锰 酸钾 能置 细 菌于 死地， 也就是初生态氧的功绩。 氯气和高锰酸钾， 尽管是不相同的物质， 但它们灭菌的 本领， 却是异途同归， 同出一辙的。 氯气和高锰酸钾的灭菌能力很好， 但你手边不一定有这 些东西， 当你吃无皮可剥的杨梅、杨桃或生葱的时候， 也可 以用浓盐水浸泡 ３０ 分钟， 同样能达到灭菌之效。 浓盐水为什么能把细菌弄死呢 ？ 说来有趣， 当细菌落入 ?　 ? ３６化学之谜 浓盐水中， 浓盐水就把细菌“ 身体” 中的水大量抽出来， 使 细菌的细胞干瘪。细菌“ 身体” 大量失水， 体内的新陈代谢 就紊乱或完全停止， 这样细菌也就不能生存了。用浓盐水灭 菌的道理， 正在这里。?　 ? ３７课外化学?化学之谜物质毒性性质之谜目前不少化学教材把物质的毒性， 写进物理性质中。如 在中师化学 （１９９１ 年版 ） 第一 册 中所 写 磷的 物 理性 质： 白 磷是一种腊状而质脆的固体， 不溶于水， 但能溶于二硫化碳 里， 白磷有剧毒……。在氯气的物理性质中介绍道： 氯气一 般情 况 下 是 ……， 有 强 烈 刺 激 性 气 味， 有 毒， 比 空 气 重 ……。在高中课本中甚至在高等学校的无机或有机化学中也 出现过类似的现象。那么究竟物质的毒性是物理性质还是属 于化学性质呢 ？ 我们可以从物理性质的概念来辨别。 物质不需要发生化学 变化 就表 现出 来 的性 质， 如 颜色、 状态、气味、熔点、沸点、硬度、密度等叫物理性质。而物 质的毒性并非是不需要 发生化 学变 化就直 接能 表 现出 来的。 如一氧化碳之所以对人体有毒， 是因为它能与血液中携带氧 气的血红蛋白 （ H b） 形成稳定 的络 合物 CO H b， CO 与 H b 的亲和力约为 O２ 与 H b 的 ２３０ ～ ２７０ 倍。CO H b 络 合 物 一 旦形成后， 就使血红蛋白丧失 了输 送氧 气的能 力。所 以 CO 中毒将导致组织低氧症。氰化物及其衍生物有剧毒， 而且其 中毒作用非常迅速， 是因为它们能使中枢神经系统瘫痪， 使 呼吸酶及血液中的血红蛋白中毒， 因而使机体窒息。重金属 盐 （ P b、Cu、 H g 等） 会使人中毒， 是因为它们能跟蛋白 质 发生作用而使蛋白质凝结的结果， 不同的有毒物质， 它们使 人体中毒的原理也不一样。因此我认为把物质的毒性当作物 ?　 ? ３８化学之谜 理性质来处理是不妥的。 在 １９９２ 年 本省 的一 次 考试 中有 这 样一道选择题： 下列物质的性质属于物理性质的是： A 一氧 化碳的毒性， B 浓盐酸的挥发性， C 氢 气的 还原性， D 农 业 上用熟石灰来降低土壤的酸性。也难怪学生们选 A 或 A、B 作为正确的答案了。?　 ? ３９课外化学?化学之谜浓硫酸或硝酸和金属反应 没有氢气放出之谜　 　 同学们都知 道把 金属 锌粒 投 入稀 硫酸 中， 产 生大 量 的 气泡， 这就是锌和稀硫酸作用放出来的氢气。如果把金属投 入浓硫酸或硝酸中， 是不是也放出氢气呢 ？ 实验证明， 金属 和浓硫酸或硝酸作用不会产生氢气。金属和浓硫酸在加热时 发生反应， 放出有刺激性气味的二氧化硫气体； 金属和硝酸 反应情况比较复杂， 金属和浓硝酸反应一般放出棕色、有刺 激性气味的二氧化氮气体。为什么浓硫酸或硝酸和金属反应 没有氢气放出呢 ？ 要搞清楚这个问题， 首先分析位于金属活 动性顺序表氢 以 前 的活 动 金 属 和 稀硫 酸、 或 盐酸 反 应 的 本 质。以锌为例， 锌和稀硫酸或盐酸之间的反应， 实质上是锌 原子与氢离子之间电子转移所引起的氧化― ―还原反应。 ― Zn ＋ ２ H － ＝ Zn ＋ H２ ↑ 在这个 反 应中： Zn － ２e ＝ Zn２ ＋ ２ H ＋ ＋ ２e ＝ ２ H ２ H ＝ H２ ↑ 由于活动金属容易失去电子， 稀硫酸或盐酸电离产生的 H ＋ 可以获得电子， 变为氢原子， 每 ２ 个氢原子 结合成 １ 个 H２ ， 所以活动金属和酸 发 生 置 换 反应， 放 出 氢 气。而 金 属 和浓硫酸或 硝酸反应 时， 由于 浓硫酸分 子中的 S ＋ ６ 和硝 酸 分子中的 N ＋ ５， 比 H ＋ 的氧化 能力强 些， 使 H ＋ 不 可能 获 得电子变为氢原子， 结合成氢分子。反应时是 S ＋ ６ 或 N ＋ ５ 氧化金属原子， 生成金属的硫酸盐或硝酸 盐， 同时 生成 S ＋ ?　 ? ４０化学之谜 ６ 或 N ＋ ５ 的还原产物和水。如： Cu ＋ ２ H ２ SO４ （浓 ） ２ Cu ＋ ４ H NO３ （ 浓） ２ ４ H２ O 这样的反应不属于 置换 反应， 反应 产物 中没 有 H２ 。 同 学们在写金属和浓硫酸或硝酸反应的化学方程式的时候， 记 住不能在产物中写 H２ 。另外， 也要记得在实验室制氢气时， 所用的酸只能用稀硫酸或稀盐酸， 决不能用浓硫酸或硝酸。△CuSO４ ＋ SO２ ↑ ＋ ２ H２ O Cu （ NO３ ）２ ＋ ２ NO２ ↑ ＋ ２ H ２ O△△３Cu ＋ ８ H NO３ （ 稀 ） ３Cu （ NO３ ） ２ ＋ ２N O ↑ ＋?　 ? ４１课外化学?化学之谜木屑做酒精之谜木屑和酒精， 好像是“风 马 牛 不相 及” 但 是， 在 化 学 ， 工人手里， 木屑变成酒精并不是难事。 木屑虽细， 但它和木材 一 样， 是 由纤 维 素、半 纤 维素、 木质素三种有机物“ 建筑” 而成， 其中的纤维素和半纤维素 经过“ 水解” 能变成单糖， 这些单糖 （ 主要是葡萄糖） 经过 微生物发酵就能变成酒精。 木屑中的纤维素大分子是由成千上万个葡萄糖基借“ 氧 桥” 相互连接而成的， 它比淀粉分子大得多， 这些单糖分子 彼此“ 团结” 得很紧， 不像淀粉中的单糖分子那样容易“ 散 伙” 。如何把纤维素 大分 子中的 长链 打断 并且“ 碎” 成单 个 糖分子， 是木屑制酒精的关键。 人们在生产实践中 找到了 一把 化学 “斧 头” 。首 先把 木 屑放到水解容器里， 同时加入 稀硫酸 （ 浓度 ０ ． ５ ％ ）， 在 摄 氏 １８０～１９０ 度、压力 １１～１２ 个大气压下， 纤维素的链子就 会断开， 并和水结合成单糖分子。在连续生产中稀硫酸不断 从酸水混合器进入水解器， 含单糖的水解液从水解器底部不 断引出， 这种方法， 在水解生产中称为渗滤法水解。原来在 生产中起着“ 动力” 作用的硫酸， 以及在水解过程中生成的 有机酸， 在下一个工序中已经成为“ 阻力” 必须设法除去。 ， 方法是用一种碱性物质― ―石灰乳， 跟水解液混合， 在摄氏 ― ８０ 度的条件下进行中和。这种 中和反应 就在中 和器中 进行， ?　 ? ４２化学之谜 中和到偏酸性， p H 值在 ４ ． ８～５ ． ０ 就可以了。 水解液经过 中 和后， 再通 过 冷却 器， 把它 冷 到摄 氏 ２８ ～３２ 度， 这时， 就放 入 一 批酵 母 菌。 一般 酒 厂 （ 用 淀 粉 做 原料） 的菌种不适合木材水解液的发酸， 必须采用经过人们 长期培养、驯化的专门菌种 （ 如“ 南水 １ 号” 菌种 ） 为了 使 酵母菌发育得完善， 事先在木屑、石灰乳里分别加入一定量 的过磷酸钙和硫酸铵作为营养物质。这些酵母菌在水解液中 有吃有喝， 分泌出 大 量 的 酚， 这 种 酚 和单 糖 （ 可 发 酵 的 已 糖） 一见面， 单糖就分解， 发酵桶的液面上冒出大量的二氧 化碳气泡， 酒精也同时生 成了。水 解 液在 连续 发酵 中 １０ 个 小时就完成了。 发酵生成的酒精， 浓度很小， 大 约在 １ ％ 左 右， 按一 般 酒精的度数来说， 它仅仅是 １ 度， 就是说在 １００ 毫升中， 酒 精只 １ 毫升， ９９ 毫升 是 水。因 此 必须 经 过蒸 馏。 一般 采 用 三塔蒸馏。第 一塔 是 醪塔， 把稀 酒 精 提浓 到 ２０ ～ ２５ ％ 。 第 二塔是精馏 塔， 可 提 浓到 ９４ ％ 以 上。从 酒精 浓 度来 说， 经 过第二塔就可以了， 但木屑制酒精里的一些轻沸点杂质， 特 别是木精 （ 甲醇）， 必须 经过第 三塔 （ 称为 木精 塔） 分离 除 去。这三个塔的构造基本相同， 都是泡罩式的， 只是塔的大 小及某些附件不同。经过三塔粗馏与精馏以后， 就得到合乎 规格的工业酒精了。 用木材制取酒精， 以针叶树 （ 松、杉等） 较为理想。一 吨木屑大约可以生产 １５０ ～ １６０ 公斤 酒精， 相当 于 ３６５ 公 斤 谷物的酒精产量。因此， 利 用木 屑做 酒精 能节 约 不少 粮食， 也为酒精生产开辟了新的途径。?　 ? ４３课外化学?化学之谜化学三馏之谜蒸馏、分馏、干馏是中学化学实验的重要内容， 由于它 们的名称相似， 实验装置及操作有部分相同， 常常混淆。 蒸馏， 是将液态物质加热到沸腾变为蒸气， 又将蒸气冷 凝为液体这两个过程的联合操作。用这一操作在工业上或实 验室里分离或提纯物质。如将沸点差别较大的物质组成的混 和物加热， 低沸点的 物 质 先 蒸 出， 随 后 沸 点 高 的 物 质 才 蒸 出， 难挥发的物质留在蒸馏器皿内。这样就达到分离或提纯 物质的目的。工业上从烧酒中提取酒精， 就是利用酒精的沸 点 （７８ ℃） 与水的沸点 （１００℃ ） 相差 较 大， 将 温 度控 制 在 ８０ ℃左右， 让酒精变为蒸气蒸出再冷凝而得到酒精的。 蒸馏沸点比较接近的液态混和物， 其各成分难以单一蒸 出， 常是在蒸馏产物中， 低沸点物质占得多一些， 达不到分 离的目的。这就要借助于分馏。 分馏和蒸馏 一 样， 也是 利 用 混 和 物中 各 物 质 的 沸 点 不 同， 严格控制温度， 进行分离或提纯物质的操作。 工业上最典型的分馏设备是分馏塔。在实验室里的分馏 装置与蒸馏装置相似， 只是在烧瓶上多接上一个分馏柱。 沸腾混和物 的 蒸 气 进 入分 馏 柱 时， 由 于 柱 外 空 气 的 冷 却， 蒸气中高沸点的组分就被冷凝回流入烧瓶中， 故上升的 蒸气中含沸点低的组分的相对量便多了。而冷凝回流下来的 液体， 在途中与上升的蒸气相遇， 二者进行热交换， 上升蒸 ?　 ? ４４化学之谜 气中的高沸点组分又被冷凝， 因此低沸点组分又增加了。如 此分馏柱内， 反复进行着气化、冷凝、回流等程序， 从而达 到分离或提纯物质的目的。 干馏， 是把固体有机物放入密闭的容器内， 隔绝空气加 强热使它分解的过程。干馏是工业上和实验室里用来制取某 些物质的办法。如实 验 室 里 干 馏 木 柴 制 木 炭。 工 业 上 的 炼 焦， 就是将煤 隔 绝 空气 加 热 到 １０００ 多 度， 使 煤 焦 化 分 解， 经过一系列复杂的化学变化之后， 最后生成三种不同状态的 产物： 固体产物― ―焦炭； 气体产物― ―焦炉煤气； 液体产 ― ― 物― ―煤焦油。这 个 过程 叫 做 高 温 炼 焦， 也 叫 煤 的 高 温 干 ― 馏。?　 ? ４５课外化学?化学之谜棉花做炸药之谜棉花， 是个斯斯文文的家伙， 棉被里有棉花， 棉袄里也 有棉花， 难道这些普普通通的棉花， 可以变成炸药 ？ 棉花真的可以做炸药。 按照化学成分来说， 棉花几乎是纯净的纤维素。它与葡 萄糖、麦芽糖、淀粉、蔗糖之类是“ 亲兄弟” ― ―都是碳水 ― 化合物。 棉花容易燃烧， 但是， 燃烧时并不发生爆炸。可是人们 把棉花 （ 或棉子绒） 与浓硝酸和浓硫酸的混合酸作用后， 就 制成了炸药， 俗名叫做火棉。这是因为硝酸好像是个氧的仓 库， 能供给大量的氧， 足以使棉花剧烈地燃烧。 火棉燃烧时， 要放出大量的热， 生成大量的气体― ―氮 ― 气、一氧化 碳、 二 氧化 碳 与 水 蒸 气。据 测 定， 火 棉 在 爆 炸 时， 体积竟会突然增大 ４７ 万倍 ！ 火棉的燃烧速度也是令人吃惊的： 它可以在几万分之一 秒内完全燃烧。如果炮弹里的炸药全是火棉的话， 那么， 在 发射一刹那， 炮弹不是像离弦之箭似地从炮口飞向敌人的阵 地， 而是在炮筒里爆炸了， 会把大炮炸得粉身碎骨。因此在 火棉里还要加进一些没有爆炸性的东西， 来降低它的爆炸速 度。 你见过液态的氧气 吗 ？ 在 极低 的温 度、很 高 的压 力下， 无色无味的氧气会凝结成浅蓝色的液态氧气。把棉花浸在液 ?　 ? ４６化学之谜 态氧气里， 就 成了 液 氧 炸 药 了。一 旦 用 雷管 起 爆， 爆 炸 起 来， 威力可不小。 棉花是很便宜的东西， 液体氧也不太贵， 自然， 液氧炸 药的成本也比较低廉。所以， 液氧炸药与火棉可算是便宜的 炸药了， 被大量用来开矿、挖渠、修水库、筑隧道。经过硝 酸或液氧处理的棉花， 能成为人们移山造海的好助手。?　 ? ４７课外化学?化学之谜石油气变成橡胶之谜我们手中拿一块橡胶， 就会感到它是具有弹性、韧性和 强度高的物质。正因为橡胶有这种优良的性质， 几乎每一个 工业部门都需要橡胶制 品， 甚 至很多 生活 制品 也 离不 开它。 随着工业的飞速发展， 对橡胶的需要越来越广泛， 天然橡胶 已不能满足需要， 人 们 便 开 始 探 索 获 取 橡 胶 的 新 方 法。 从 １９ 世纪开始， 人 们经 过 许 多次 科 学实 验， 逐渐 认 识橡 胶 是 碳氢化合物， 由丁二烯和异戊二烯分子所组成。 既然， 橡胶能够分解成单体的丁二烯分子和异戊二烯分 子， 那么在一定温度和压力的条件下， 将异戊二烯分子和丁 二烯分子聚合就可以生成合成橡胶， 也就是人造橡胶。我国 现在已经能够生产氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁钠橡胶、丁苯橡 胶等各种合成橡胶。 人们从生产实践中， 发现石油气体中含有良好的制造橡 胶的原料。 从石油中提炼出汽油 以后， 其中 余下 一部 分 蒸馏 气体， 我们叫它石油 气。石 油 气 是 含 有各 种 有 机 碳 氢化 合 物 的 气 体。石油气再经过高温裂解、分离提纯， 就能得到制造合成 橡胶的各种气体： 如 乙烯、 丁 烯、丁 烷、异 丁烯、 异 戊烯、 戊烯、异戊烷等等。乙烯在一定的条件下与水分子作用， 可 以合成乙醇； 两个乙醇分子脱去水分子就生成丁二烯。丁烯 和丁烷在高温下经过化学反应， 同样可以生成丁二烯。丁二 ?　 ? ４８化学之谜 烯经过聚合就能变成丁钠橡胶。而丁二烯与苯乙烯共聚又能 生成丁苯橡胶。丁二烯与丙烯腈共聚， 则生成丁腈橡胶。 同样， 异戊烷和异戊烯通过高温裂解， 可以生成异戊二 烯； 异戊二烯聚合就生成了异戊橡胶。现从石油气中可以提 炼多种合成橡胶的原料。可见， 合成橡胶不仅充分利用了丰 富的石油工业资源， 而且 还具 有比天 然橡 胶更 优 越的 耐磨、 耐热、耐寒、耐油、耐酸等性能。如丁苯橡胶比天然橡胶更 耐磨； 氯丁 橡 胶 有 极好 的 耐 曲 挠 性 能， 可 防 火、 耐 酸、 耐 油； 丁腈橡胶耐油性能更好……。因此， 合成橡胶是工农业 生产、国防、科学研究十分需要的材料。?　 ? ４９课外化学?化学之谜珍珠变黄之谜珍珠是人人喜爱的装饰珍品， 然而， 珍珠的色泽却远不 如宝石或玉石 稳 定 和持 久。 一 般在 几 十 年 以 后便 会 变 成 黄 色， 并失去迷人的珍珠光泽。这就是人们最担心的所谓“ 人 老珠黄” 现象。 珍珠的化学 成 分主 要 为碳 酸 钙 （ 约占 总 成分 的 ９２ ％ ）， 矿物成分是文石。珍珠是在蚌壳内由薄层文石叠聚而成， 光 线透过珍珠的薄层文石， 便会发生反射闪耀出“ 珍珠光泽” 。 但文石在空气中时间一长， 便会由表到里逐渐变成比较稳定 的方解石。方解石的化学成分虽然也是碳酸钙， 但其结晶形 态和光泽有很大的变化， 颜色也随之变黄。对于变黄尚限于 表层的珍珠， 可用 １０ ％ 的 稀盐 酸 将它 稍 稍浸 泡 一下， 随 着 泡沫的产生， 珍珠的黄 色外壳 被溶 解， 珍 珠就 可 重放 光彩。 但切忌在稀盐酸中浸泡过久， 以防珍珠受破坏。?　 ? ５０化学之谜水合电子之谜在中学化学课本里， 你认识了水分子和水合离子， 那么 有没有水合电子呢 ？ １８６４ 年春天， 化学家魏尔为了研 究钾、钠等 碱金属跟氨 的作用， 做了如下实验： 他 把一块绿 豆大的、经过处 理的金 属钠投入液态氨中， 顿时， 液态氨呈 现出美丽 的蓝色。这个 新的发现引起了许多科学家进一 步探索的兴趣。经过 几十年 的努力， 直 到 本世 纪 ４０ 年代， 化 学家 们才 弄清 楚其 中 的奥 秘。原来， 这是因为钠溶解 在氨中， 放出的电 子立即 被液氨 分子团团围住的缘故。美丽的蓝色就是氨合电子显现出来的。 发现了氨合电子后， 人们很自然地想到： 会不会也有水 合电子呢 ？ 许多化学家决心去寻找它。但是， 几十个年头过 去了， 尽管化学家施展了浑身的解数， 仍然是没有踪影。但 是， 寻找水合电子的实验却一直在进行着。 １９５２ 年， 化学 家 斯悌 做 了一 次 出色 的 实 验： 他 把 普 通 的甲基蓝溶液放在日光下照晒， 过不多久， 甲基蓝溶液的蓝 色便褪去了。他又把二氧 化碳 通入褪 了色 的甲 基 蓝溶 液中， 结果发现溶液又恢复了先前的蓝色。从这个不引人注目的实 验中， 斯悌发现了水合电子的秘密。他认为， 甲基蓝开始褪 色是由于在阳 光 中 紫外 线 的 作 用 下， 溶 液 中 产生 了 水 合 电 子， 然后， 水合电子再跟甲基蓝作用形成无色物； 而后来通 入的二氧化碳又夺走了水合电子， 因而又恢复了蓝色。他用 ?　 ? ５１课外化学?化学之谜 下列方程式巧妙地表示了实验的全过程： Dye （甲基蓝 ） ＋ e （水合电子） ＝ Dye － （无色） Dye － ＋ CO２ ＝ Dye （甲基蓝） ＋ CO２ － 此后， 其他的 化 学 家也 找 到 了 获 得水 合 电 子 的 一 些 办 法， 如活泼金属的汞齐跟水作用、金属跟强碱作用、某些有 机物和催化剂的作用等都可以获得水合电子。 水合电子的结构很奇 妙， 它是一 个裸露的 电子， 四周被 许多水分子包围着， 很像一颗红枣嵌 在馒头中 那样。这个奇 妙的组成， 导致了它的奇妙的 性质： 电子很小， 又带 一个单 位的负电荷， 因此可以到处乱 钻， 所 到之处， 可供其 充足的 电子， 呈现极强的还原 能力。据目前 研究 所知， 除氖、氩等 少数物质外， 其它元素和化合物几乎都能跟水合电子作用。 水合电子奇妙的性质， 使它具有 奇妙的用 途。过 去人们 认为不能用化学方法合成的物质， 现在利用水 合电子 都能合 成了。例如： 三 价铕 离子 用化 学 方法 不能 变成 二价 铕 离子， 但是， 如果它遇上了 水合电子， 就 会被水合电 子轻而 易举地 还原为二价铕离子了。 此外， 水合电子为揭开生命起源的秘密提供了新的线索， 由 于水能形成水合电子， 所以能使那茫茫的原始海洋更加“热闹” 。 太阳的紫外光和来自宇宙的射线， 可使原始海洋不断地产生无数 个水合电子― ―活泼而又高效的还原剂， 它在海洋里横冲直撞， ― 加速了原始海洋的“聚宝盆”作用， 因而快速地合成出核酸、蛋 白质等生命体所必需的物质， 为原始生命的诞生铺平了道路。 水合电子的发现不过只有几十年的历史， 人们虽然已经 发现了它的一些性质和作用， 但是， 它肯定还蕴藏着许多奥 秘， 等待着科学家们的进一步揭示。 ?　 ? ５２化学之谜昆虫的“化学武器”之谜各种昆虫 都 有 许 多“ 天 敌” 它 们 随 时 都要 注 意 防 御。 ， 但是， 它们 各 自的 防 御 方 法 都不 相 同， 有的 会 逃， 有 的 会 躲， 有的会迎上去较量一番， 有的利用自身携带的“ 化学武 器” 施放有毒或有刺激性的气味， 以抵御外侮。 ， 气步甲是一种小甲虫， 又 叫做 放 屁虫， 在我 国、 日本、 印度尼西亚等地均有分布。它身为黄色， 有黑色斑点， 长不 过二厘米， 攻击 “ 敌 人” 的 本 领 却 很 惊 人。一 旦 遭 到 “ 敌 人” 追捕时， 它便会从尾后喷出一团团烟雾， 进行自卫。原 来， 它的体内有 三 个 小 室， 分 别 贮 有氢 醌 （ 音： kūn）、 双 氧水和酶。一遇到“敌 人” 它便 紧缩 肌 肉， 使 这三 种化 合 ， 物立即进入“ 反应室” 成 为一 种具有 恶 臭， 并 有刺 激性 的 ， 毒液― ―醌， 瞬间即行爆发。根据科学工作者的计算： 这些 ― 反应放出的大量热， 能使混合物的温度高达摄氏 １００ 度， 在 气体压力的作用 下， 可 以 将 毒 液 喷 出 几 厘 米 远， 并 且 发 出 “哔叭” 的爆炸声。它在四分钟里， 可以连续爆发 ２９ 次， 真 可谓是有效的“ 化学武器” 了。对手经它这一威吓， 早已退 避三舍了， 甚至连披着“ 盔甲” 的犰狳 （音： qi yú） 也 望 ú 而生畏， 拔腿便跑。如果它的毒液溅在人的皮肤上， 人也会 感到灼痛。 斑蝥 （ 音： m áo）， 又叫 斑 猪、 龙蚝、 地 胆， 是 有 毒 的 甲虫。它全身 披 黑 色绒 毛， 并 有 黄色 斑 点， 身长 １ 到 ３ 厘 ?　 ? ５３课外化学?化学之谜 米， 我国各地均有分布。它在受到攻击时， 便从足的关节处 分泌出黄色毒液。这种黄色毒液里含有强烈的斑蝥素， 毒性 极大， 能破坏高等动物的细胞组织。人接触到这种毒液， 皮 肤会红肿起泡。斑蝥素的毒性虽然很大， 但是可以入药， 早 在南宋时代， 杨 士 瀛 著 《仁 斋 直 接 方 论》 中 就 有 记 载。 近 １０ 年来， 斑蝥素 及其 类 似 物具 有 抗癌 功 效， 也 为 人们 所 重 视。我国已开展了这方面的研究， 经过临床试验也有一定效 果。 生长在拉丁美洲巴拿马山谷的千足虫， 全身有 １７５ 个环 节， 每一个环节都生有毒腺， 并能喷出高度麻醉和腐蚀性的 物质。它一旦遇到 “ 敌 人” 全 身各 个 环 节 一 齐 放 出 毒 液， ， 构成一个扇形喷射面， 使“ 敌人” 难以靠近， 从而乘机逃之 夭夭。它的毒液如果 溅 入 人 的 眼 里， 便 会 使 人 马 上 失 去 视 觉； 沾在皮肤上， 那块皮肤便会顿时感到麻木。不过， 毒液 的毒性消失后， 眼睛的视觉、皮肤的感觉， 便会恢复原状。 昆虫就是靠多种多样的自卫本领， 在生存斗争中保护自 己的。?　 ? ５４化学之谜分子筛之谜分子筛是能筛选分子的物质。是一种新型高效吸附剂和 分离剂， 广泛应用于冶金、电子、半导体、化工、石油、原 子能等工业上。 纯净的分子 筛 是 白 色、无 味 的 物 质， 无 毒、没 有 腐 蚀 性， 不溶于水， 也不溶于有机溶剂。它具有热稳定性和良好 的机械强度。 分子筛是一种网状结构且含有结晶水的硅铝酸盐， 其组 成为： M２x O? Al２ O３ ? mSiO２ ? n H２ O （x 表示 金 属的 化 合 价； m 是 SiO２ 与 Al２ O３ 的比值； n 表示水的分子数）。 常用的分子筛有不同类型， 比如“ ５ A 分子筛” 其化学 ， 组成是 CaO? Al２ O３ ? ２SiO２ ? ５ H ２ O， “ ５ A” 表 示其 孔径 是 ５ A （A 为 １× １０ － １０ 米） 。 分子筛是一 种 多 孔 性 晶体， 其 孔 径有 一 定 大 小 而 且 均 匀， 又有很大的“ 比表面” （指一克物质的表面积） 。因此它 有很强的吸附 能 力。能 吸 附 分 子直 径 小 于 分 子筛 孔 径 的 分 子， 具有筛分大小不同的分子的作用。分子筛与普通筛不一 样。普通筛能筛过小于筛孔的物质， 大于筛孔的物质就通不 过。而分子筛却相反， 小于分子筛筛孔的分子进入筛子时即 被吸附， 而大于筛孔的分子则由分子筛小晶体间的孔隙中通 过了。 分子筛 容 易 吸 附 极 性 分 子 （ 如 H２ O， N H ３ ， H２ S 等 ） ?　 ? ５５课外化学?化学之谜 而不容易吸 附 非 极性 分 子 （如 O２ ， CH ４ 等 ）。它 对 不 饱 和 有机物的吸附能力 比 饱 和有 机 物为 强。 比如 将 ９６ ％ 的 工 业 酒精通过分子筛可 以制“ 无水酒 精” 因 水是 极性 分子， 易 ， 被分子筛吸附， 而酒精分子较大， 不 能进入 ４ A 型的 分子 筛 而不被吸收， 这样 就 可以 把 酒精 提 纯到 ９９ ％ 以 上。将 吸 附 了水的分子筛加热， 可脱去水恢复它的吸附能力而再用― ― ― 这叫做分子筛的再生。同理， 分子筛可用为干燥剂。应用分 子筛可以分离各种气体， 比如由空气中分离出惰性气体。也 可以用分子筛吸附废气， 净化空气， 保护环境。分子筛亦常 被用作催化剂的载体等等。?　 ? ５６化学之谜植物会“交谈”之谜树木、花草、谷物、蔬菜种在哪里， 便长在哪里。它们 本身不能走动， 也不能自己发声， 那么， 它们在同类之间是 怎样传递信息的呢 ？ 近几年来， 科学家们作了大量研究， 发现植物与植物之 间是以某种特殊的方式“ 交谈” 的。美国华盛顿大学的生态 学家已证明， 柳树遭到毛毛虫和结网虫袭击的时候， 会释放 出一种能影响邻近树木的化学物质， 告诉周围的“ 同胞” 及 时采取防卫措施。 还有人发现， 树木会以提高叶子的一种化学物质― ―苯 ― 酚的浓度来保护自己。一些科学工作者推测， 新生叶子所以 不那么吸引昆虫， 其原因可能是嫩叶滋味不如老叶好， 营养 也少。令人惊奇的是柳树受到害虫侵犯时， 不仅受侵害的柳 树内部营养物质含量发生变化， 而且也使周围未遭侵犯的树 木的营养物质含量发生变化。 周围树木是怎样得到信息的， 真是一个谜。为了揭开这 个谜， 研究人员对受害树木作了细致的检查， 发现它正在分 泌一种化 学 物 质， 这 可 能 就 是 它 的 “ 电 报 密 码” 可 是 这 。 “电报” 是怎样发 出去的 呢 ？ 他 们检查 了 树根， 发现 它们 的 根并没有连结。于是他们断定， 这是靠风力传递的。他们又 想， 这种化学物质是树木自身的分泌物， 还是有害昆虫的分 泌物呢 ？ 他们在没有受到虫害的甜枫树上试验― ―用人工方 ― ?　 ? ５７课外化学?化学之谜 法伤害它， 结果它也分泌出自卫性的化学物质。 研究植物分泌的用以传递信息和自卫的化学物质很有意 义， 一旦科学家们把这个奥秘揭开， 就可以为人类提供一种 很有效的控制虫害的手段。将来， 如果能用人工方法合成这 种化学物质， 并把它喷洒在易遭虫害的植物上， 激发它们分 泌不合害虫口味的化学物质， 使害虫望而却步， 那就无须再 用那些污染环 境 的 杀虫 剂， 也 可以 保 证 植 物 生长 得 更 加 茂 盛。?　 ? ５８化学之谜黑兽口湖之谜在俄罗斯里 海 附 近 的 沙漠 中， 有 一个 名 字 很 奇 特 的 湖 ― ―黑兽口湖。人们怎么 会给 它起 这么 个 怪名 字呢 ？ 原来， ― 这个湖和里海之间有一条狭窄的通道相连， 每天不断地吞饮 着里海的海水。多少年过去了， 它却总喝不饱， 真好像神话 中说的“ 无底洞” 一 样。随着 狭窄 的通 道、鱼 也 进入 湖中， 奇怪的是， 鱼一到湖中， 就会翻过肚皮， 不断挣扎着被波浪 涌上湖岸。谁也说不清楚这是怎么回事。 不过， 黑兽口湖对人 却很“ 仁 慈” 尤其 是 对那 些不 会 ， 游泳的人。 在 这里， 会 游 泳的 和 不 会 游 泳的， 它 都 一 律 对 待， 决不会吞没你， 尽可放心大胆地跳进湖中， 用你所喜欢 的任何一种姿式 游 泳。假 如 你 游 累 了， 还 可 躺 在 湖 面 上 休 息， 甚至可以躺在上面看书呢。但是， 如果你要想潜到湖下 去， 却十分困难， 湖水总要把你托上湖面， 好像怕你潜入湖 底偷走它的珍宝似的。 湖中确实 有 宝， 得 到 它 也 不困 难， 你 只 要 冬 天 来 就 行 了。那时， 湖水会通过波浪将宝奉献， 令你装不胜装。而你 要在夏天来呢， 却什么也得不到， 只好空手而归。 湖中的宝贝是什么呢 ？ 它是一种白色固体， 样子跟食盐 差不多。但你若是真 的 把 它 当 作 食 盐 放 到 菜 里， 那 可 就 糟 了。吃菜的人不仅会叫苦不迭， 而且还会大泻不止， 就像吃 ?　 ? ５９课外化学?化学之谜 了过量的泻药。 其实， 这种 东 西 本 身就 是 一 种 泻 药， 它 的 名 字 叫 “ 芒 硝” 化 学 名 称 叫 “ 十 水 硫 酸 钠 ” 分 子 式 Na２ SO４ ? ， ， １０ H２ O。在中药中， 它又叫朴硝或皮硝， 虽不是正牌的泻盐 （西药中泻盐为七水硫酸镁 MgSO４ ?７ H２ O）， 却 是与泻盐 同 属“ 盐类泻药” 而且是“资格” 更老的泻剂和解毒剂。 ， 黑兽口湖在很长历史时期中， 是俄罗斯的一个重要芒硝 产地， 它的三个怪脾气 （１ ． 不断喝水； ２ ． 鱼在湖中不能生 存， 而人却能浮在水 面上； ３ ． 每年 冬 天献 宝） 完全 是它 特 殊的地质地理条件所造成的。你能根据你所学过的地理和化 学知识， 来解开黑兽口湖的这三个谜吗 ？ 提示： １ ． 黑兽口湖 周围 都是 沙漠， 湖水 很 浅但 湖面 辽 阔， 日照充分。 ２ ． 这里 冬 夏 两季 温 差很 大， 冬 季 水 温 ５ ℃ 左右。３ ． 食盐和芒硝溶解度 （克） 数据为： N aCl Na２ SO４ ?１０ H ２ O ０℃ ３５ ． ７ ５ ２０ ℃ ３６ １９ ． ４ ３０ ℃ ３６ ． ３ ４０ ． ８ 答案： １ ． 因湖被沙漠包 围， 水 浅而 面广， 在强 烈 的日 照条 件 下蒸发很快， 所以要不断从里海吞水来补充。 ２ ． 湖水不断 蒸 发， 使 湖 水 中 含 盐 量 提 高， 浓 度 增 大， 使鱼类无法适应而死亡； 正因为浓度大， 密度高， 所以人在 湖中不容易下沉。 ?　 ? ６０化学之谜 ３ ． 夏天， 湖水温度较 高， 食 盐和 芒 硝 溶解 度 都大， 所 以不会从湖水中析出； 冬天， 水温下降， 食盐溶解度变化极 小， 故食盐不能析出， 而芒硝溶解度则急剧变小， 从而使芒 硝大量析出， 献出“ 宝” 来。?　 ? ６１课外化学?化学之谜发酵粉发酵之谜馒头所以会那样又松 又软， 那是 酵母 菌帮 了 我们 的忙。 酵母菌随身带有好些酶， 这些酶会叫面团发生一连串的化学 变化， 首先是面粉中的淀粉酶使淀粉变成糖分， 然后使糖生 成二氧化碳。这些二氧化碳在蒸馒头时受热膨胀， 于是馒头 里留下了许多小孔， 同时还产生出少量的酒精和酯类挥发酸 等， 因此吃起来就十分松软可口。 可是， 用鲜酵母来发酵并不十分理想， 因为这种发酵方 法需要较长的时间， 如果控制得不好， 让发酵发过了头， 食 品就会带有酸味， 或者不够松， 因此食品工厂中做饼干、蛋 糕时， 事先并不将面粉 发酵， 只 是往 里面 加入 一 些发 酵粉， 或是打入一些空气， 同样能使食品中产生许多小气孔。 那么这些发酵粉究竟是些怎样的东西 ？ 为什么它们也能 使食品产生小气孔呢 ？ 有一种发酵粉的化学名字叫碳酸氢铵， 它的外貌和面粉 差不多， 也是白色的粉末。不过， 就是耐不得热， 只要温度 升到摄氏 ６０～ ７０ 度， 它 就分 解而放 出大 量二 氧 化碳 气和 氨 气， 所以加有少许碳酸氢铵的食品， 在焙烘过程中， 这些放 出的气体就会“ 夺门” 而出， 使食品留下一个个气孔。 另一种发酵粉的成分是碳酸氢钠 （ 俗称小苏打） 和磷酸 二氢钠的混合物。本来， 碳 酸氢 钠和 碳酸 氢铵 很 有点 相像， 它受热后也会放出部分二氧化碳来， 但是一来放出的二氧化 ?　 ? ６２化学之谜 碳不多， 二来在这场化学变化的同时， 会生成碱性很大的碳 酸钠 （ 俗称纯碱）， 使食品 吃起 来碱味 太 重， 而 且还 会将 许 多维生素破坏掉， 所以通常使用时总是把它和一个酸性物质 如磷酸二氢钠并用， 这样既可使所有的碳酸氢钠全部变成二 氧化碳， 同时作用后不会有很大的碱性， 十分理想。?　 ? ６３课外化学?化学之谜“恶狗酒酸”之谜成语“ 恶狗酒酸” 说的 是春 秋时 期， 宋 国 有一 位卖 酒 ， 者， 买卖公平， 为人和蔼可亲。他酿造的酒又香又醇，“酒” 字旗高高地悬挂着。但是， 他的酒却卖不出去， 以致时间一 长， 酒全都 发 酸变 坏 了。 他感 到 很 奇 怪， 就 去 询 问 朋 友 杨 倩。杨倩告诉他说： “你 们家里 养的那 条狗 太凶猛 了， 致 使 人们害怕， 不敢光顾， 酒卖不出， 变酸了。 ” 为什么放的时间长了酒会变酸呢 ？ 原来， 这里发生了化 学变化。酒， 主要是乙醇的水溶液， 所以乙醇的俗名又叫酒 精。在空气中， 随着尘埃飘浮着一种醋菌， 当醋菌掉在酒中 并大量繁殖时， 便可以帮助酒发酵， 促使乙醇与空气中的氧 气缓慢地发生氧化反应。乙醇先被氧化成乙醛； 乙醛又继续 被氧化成乙酸。乙酸的俗名叫醋酸。酒变酸的原因就是因为 酒中的部分乙醇转变成醋酸的缘故。这一过程的化学反应方 程式如下： １ ． ２CH ２ CH２ O H ＋ O２ 发酵 ２C H３ CH O ＋ ２ H２ O ２ ． ２CH ３ CH O ＋ O２ 发酵 ２C H２ CO O H 苹果、梨烂了后， 往往有 股酸 味， 这 也 是醋 菌 在 作怪。 醋菌使水果中的果糖发酵生成乙醇， 又促成乙醇经一系列的 氧化而变成醋酸。 “绍兴老酒、越陈 越香” 的原 因也 与 醋菌 有关。 将绍 兴 老酒密封保存之后， 坛子里的酒在醋菌的作用下， 少量被氧 ?　 ? ６４化学之谜 化生成醋酸。这部分醋酸 又能 与酒精 缓慢 地发 生 酯化 反应， 生成具有香蕉味的乙酸乙酯香料。日子越久， 生成的乙酸乙 酯越多， 酒也越香。化学反应方程式如下： CH３ COO H ＋ CH ３ CH２ O H→CH ３ COOC２ H５ ＋ H２ O?　 ? ６５课外化学?化学之谜“塑料王”之谜聚四氟乙烯是一种新颖的塑料。在第二次世界大战期间 才被发现， 而正式生产还只是近几年的事。为什么聚四氟乙 烯塑料被称为“ 塑料王” 呢 ？ 聚四氟乙烯的确不 愧为“ 塑料 之王” 因 为 它不 具有 许 ， 多塑料所具有的优良性质： 聚四氟乙烯在液态空气中不会变 脆， 在沸水中不会变软， 从摄 氏零 下 ２６９ ． ３ 度 的低 温 （ 离 绝对零度只差 ４ 度） 到摄氏 ２５０ 度的高温， 都可应用。聚四 氟乙烯又非常耐腐蚀， 不论是强酸浓碱， 如硫酸、盐酸、硝 酸、王水、烧碱， 还是强氧 化 剂， 如 重铬 酸 钾、高 锰 酸钾， 都不能动它的半根毫毛。也就是说， 它的化学稳定性超过了 玻璃、陶瓷、不锈钢以至 金 子、铂。 因为 玻 璃、陶 瓷 怕碱， 不锈钢、金子、铂在王水中也会被溶解， 然而， 聚四氟乙烯 在沸腾的王水中煮几十小时， 依然如旧。聚四氟乙烯在水中 不会被浸湿， 也不会膨胀。据试验， 在水中浸泡了一年， 重 量也没有增加， 至今， 人们还没发现， 有任何一种溶剂， 能 够在高温下使聚四氟乙烯塑料膨胀。此外， 聚四氟乙烯的介 电性能也很好， 它的介电性能既与频率无关， 也不随温度而 改变。 正因为聚四氟乙烯同时 具有 这么 许多 难能 可 贵的 特性， 使它特别受到人们的重视。在冷冻工业、化学工业、电器工 业、食品工业、医药工业上得到了广泛的应用。 ?　 ? ６６化学之谜 人们已经开始用聚四氟乙烯来制造低温设备， 用来生产 贮藏液态空气； 在化工厂里， 聚四氟乙烯更是极受欢迎， 用 它制造耐腐蚀的反应罐、蓄电池壳、管子、过滤板； 在电器 工业上， 在金属裸线上包上 １５ 微米 厚的 聚四 氟 乙烯 就能 很 好地使电线彼此绝缘。另外， 也用于制造雷达、高频通讯器 材、短波器材等。不过， 聚四氟乙烯 的成本比 较高， 加工 比 较困难， 目前生产上还受到一定的限制。另外， 在使用时要 注意不要使聚四氟乙烯接触摄氏 ２５０ 度以上的高温， 因为在 高温下， 它会分解， 放出剧毒的全氟异丁烯气体。全氟异丁 烯不仅本身有毒， 而且遇水后， 会水解放出氟化氢， 它也是 一种很毒的气体。?　 ? ６７课外化学?化学之谜用电写字之谜电在生活中的广泛用途是不言而喻的。你瞧， 电灯、电 影、电视、电炉、电子琴……等等， 哪样离得开它呢。但是 听到电还可用来写字， 也许你会不相信吧， 可这是千真万确 的事情。 在一个玻璃杯中， 放入少量食盐， 再加进一些水和十几 滴无色的酚酞溶液， 用玻璃棒搅拌使食盐溶解； 然后巴一张 白纸浸入玻璃杯中， 待纸浸透后取出， 放在一块铜板或铜片 上面。接着再把 ２～ ４ 节干 电池 串联起 来， 用 导 线把 电池 的 正极接在铜板 上， 负 极 接 在 一 支两 头 都 削 尖 的铅 笔 的 一 头 上， 用铅笔的另一头轻轻地在纸上写字： 嘿， 铅笔划处， 竟 出现了十分醒目的红字。 这里的奥秘在于： 用石 墨制 成的 铅笔 芯是 能 够导 电的。 白纸上的食盐水通电后， 会被电解， 分离成氯气、氢气和烧 碱； 而烧碱遇到无色的酚酞溶液会变成红色。于是铅笔写过 字的地方就留下了红色的字迹。如果 用碘化钾、 淀粉溶液 浸 透白纸， 然后再把铅笔的一头与铜板的电极互换一下， 那么 写出来的就是蓝紫色的字了。?　 ? ６８化学之谜一加一不等于二之谜把一杯水倒进盆里， 再倒 进一 杯水， 盆里 就 是两 杯水。 同样， 把一杯盐倒进罐里， 再倒进一杯盐， 罐里就有两杯盐 了。如果把一杯盐和一杯水倒进盆里， 那么盐水是不是两杯 呢 ？ 请你做完下面的实验再回答。 实验一实验 用 具： （１） 天 平一 架。如 果 没有 现成 的 天 平， 可以找一根粗细均匀的竹棍、两个同样的罐头瓶盖和一 些线绳， 做一个简易的天平。砝码可以用硬币代替。（２） 量 筒一个。没有现成的量 筒， 用一 个大 些的 药瓶 来 代替 也行。 剪一张比瓶身短一点的窄纸条， 把它对折成十等分， 并划出 记号， 然后贴在瓶子上。（３） 一根玻璃棒， 或者一根筷子。 实验方法： 先用量筒取 ３ 个单位盐， 放在天平上一称一 称， 记下它的质量多少， 将盐倒在纸上。再用量筒取 ７ 个单 位水， 也用天平称一称， 并记下质量多少。然后把称过的盐 徐徐倒入量筒。当盐还未溶解时， 看看水面在什么位置。并 记下来。接着， 拿玻璃棒插进量筒， 轻轻搅动， 使盐充分溶 解， 再看看液面在什么位置。你一定会发现， 盐充分溶解后 的液面比盐没有溶解时的水面低一些。那么， 盐充分溶解后 的盐水的质量是不是比原来盐和水的质量小呢 ？ 你可以把它 放在天平上称 一 称， 盐 水 的 质 量正 好 是 盐 和 水的 质 量 的 总 和， 一点也没有减少。 实验二 刚才 做的 实验 是固 体 （ 盐） 和液 体 （ 水 ） 混 合 ?　 ? ６９课外化学?化学之谜 的情况。液体和液体混合的情况又如何呢 ？ 请你再做下面的 实验。 实验用具： 天平一架、量筒两个、玻璃棒一根。 实验方法： 用一个量筒取 ４ 个单位的酒精， 放在天平上 称一称， 记下质量多少。用另一个量筒取 ６ 个单位的水， 放 在天平上称一称， 也记下质量多少， 然后把水徐徐注入酒精 量筒。在两种液体尚未混合时， 看一看液面在什么位置。再 用玻璃棒 搅 动， 使 两 种 液 体 混合， 再 看 看液 面 的 位 置。 接 着， 你再把酒精和水混合的液体放在天平上称一称。你会得 到同前一个实验一样的结果。 这两上实验说明： 无论是固体溶解在液体里， 还是液体 和液体混合成溶液， 混合后液体的质量等于混合前两种物质 的质量的总和， 而混合后液体的体积却小于混合前两种物质 的体积的总和。 这是为什么呢 ？ 想一想 ！ 想过以后再看下文。 我们知道各种物质都是由分子组成的。各种物质的分子 都有各自的质量和体积。质量的定义告诉我们： 质量是物质 本身的一种属性， 它不随物质的形状、温度或状态的不同而 改变， 也不随物质的位 置不同 而变 化。当 两种 物 质混 合后， 它们的形状、位置发生 了变化， 但是 质量 并没 有 发生 变化， 所以混合前同混合后的质量相等。而体积就不同了， 因为各 种物质的分子有大有小。某种物质的分子大， 它的分子与分 子之间的空隙也大， 某种物质的分子小， 它的分子与分子之 间的空隙也小。当小分子的物质和大分子的物质混合成溶液 时， 前者的分子就会填充在后者的分子空隙里。因此， 两种 物质混合成溶液后的总体积一般小于两种物质原来的体积的 ?　 ? ７０化学之谜 总和。这就像把一满碗花生米和一满碗小米混合后， 未必有 两满碗一样。当然， 也有例外的情况， 不过， 这要等你将来 学了更多的化学知识以后， 才能进一步了解。?　 ? ７１课外化学?化学之谜硝石精与无翅鸟之谜在中世纪欧洲炼金术 士密 传的 经典 里， 常 画 有一 只手。 手的大姆指上画着一顶皇冠― ―它代表的是硝石 （ 即硝酸钾 ― K NO３）。 为什么要用皇冠来代表硝石呢 ？ 因为炼金家们十分推崇 硝石， 甚至把硝石视为“ 万石之王” “ 火的源泉” “ 磨世间 、 、 一切的磨石” ……不是吗 ？ 把硝石洒到田地里， 农作物生长 得又快又好； 本来只 能 缓 慢 燃 烧 的 硫 和 碳， 一 经 与 硝 石 混 和， 会立即爆炸…… 尽管当时人 们 如 此 崇 拜硝 石， 但 也没 有 人 知 道 它 的 组 成。人们纷纷实验着、探索着……经过长期不懈的努力， 终 于有人发现， 用浓硫酸处理硝石的时候， 能得到一种新的液 体， 但由于当时各种条件的限制， 人们还没有能力分离和认 清这种液体， 故此， 暂时给它取名为“ 硝石精” 。 化学家 总 是爱 刨 根 问 底 的， 这“ 硝 石 精” 里 又 有 什 么 呢 ？ １７ 世纪德国 的科 学 家 格罗 伯 想得 很 奇特， 他 说里 面 有 一只“ 无翅鸟” 。既 是鸟， 当 然会 飞， 而 无翅 膀 的鸟 则是 人 们没有见过的。什么样的物质能像他所说的这种无形的无翅 鸟呢 ？ 只有气体 ！ 可当时， 人们连空气中有氧气、氮气还不 知道， 自然也就无法讲清楚这只“ 小鸟儿” 是哪种气体了。 又过了大约 １００ 年， 经过许多位化学家的努力， 人们终 于认识到空气 中 有 氧 气和 氮 气， 而 且分 别 占 空 气 的 １ ５ 和 ／ ?　 ? ７２化学之谜 ４ ５。但那只无翅小鸟 与这两 种气 体有 什 么关 系没 有呢， 谁 ／ 也没来得及想。 １７７１ 年， 著 名 英 国 化 学 家 普 利 斯 特 里 在 实 验 中 发 现， 当在空气中通过电火花时， 其体积会变小， 生成的气体还明 显地显示出酸性。但在这种气体是什么的问题上， 他却犯了 “主观主 义” 的 错误， 认 为 它是“ 碳酸 气” （ 即 CO２） 而 错 过了发现真理的机会。 后来， 英国科 学 家 卡文 迪 许 采 用 让电 流 通 过 气 体 的 方 法， 使电火花通过一根里面装有空气的管子， 很快就看到管 子中出现了红棕色的气 体， 它 具有硝 石精 特有 的 那种 气味， 溶到水里以后就更与“ 硝石精” 一样了。 可见， 空气中的氧和氮， 特别是它们化合而形成的二氧 化氮， 就是格罗伯 所说的 那只“ 无翅 鸟” 它 们能“ 钻” 到 ， 水中又与水生成所谓 的“ 硝 石精” （ 即 H N O３）。原 来， 作 为神手 皇 冠 的 硝 石， 只 不 过 是 它 的 一 种 钾 盐 （ K NO２） 罢 了。 就这样， 人 们 经 过 了几 百 年 的 努 力 和 摸 索， 才 把 “ 皇 冠” “ 硝石精” “ 无翅鸟” 认识清楚， 这实在比逮一只有翅 、 、 的小鸟难上不知多少倍。?　 ? ７３课外化学?化学之谜胡萝卜素之谜近年来， β ―胡 萝卜 素 越 来 越 受到 人 们 的 青 睐， 以 β ― 胡萝卜素为主要成份的营养液― ―生命口服液、赐寿康、凯 ― 乐特等风靡市场， 进 入 千家 万户。 胡萝 卜素 有很 多 种， β ― 胡萝卜素是其中最重 要的 一种。食 物中 深 黄、橙 色的 水果， 蔬菜如胡萝卜、杏子、木瓜、南瓜和深绿色蔬菜如菠菜、西 兰花、水芹菜等都是β ―胡萝卜 素的 主要天 然来 源。胡萝 卜 素最初是在胡萝卜中发现的， 故而以之命名。 德国人理查德?库恩确定了β ―胡萝 卜素 的化学 成份 和 分子结构。这位 １９００ 年 出生在 奥地 利维 也纳 的 著名 生物 }