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高考動圖:化學篇

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華盛頓人 發表於 2016-6-8 23:16 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
窗敲雨 發表於  今天09:59

  又到一年高考時,酷炫動圖特別篇幫你重溫知識,找回高中學習的痛苦美好回憶!這裡收集的動圖與課本上的知識相關,並加入了一些延伸與變化,還附上了幾道小問題,保證能把你的記憶帶回中學課堂。

  例行警告:前方高流量消耗預警,沒有連上Wi-Fi的手機黨請緊急關閉頁面!

  變色噴泉

  

  
原理:其實這就是經典的中學化學實驗氨氣噴泉:充滿氨氣的瓶子接觸水,氨氣迅速在水中溶解,瓶內氣壓降低,水倒吸進瓶中形成噴泉,pH的變化又讓指示劑變色。只不過,在這裡水溶液中加入的指示劑不是酚酞,而是百里酚藍,它從中性的黃色變成鹼性的藍色。


  
花絮:氨氣噴泉其實還有更多玩法,比如說,讓它發光。下面展示的就是一個魯米諾氨氣噴泉:「噴泉」的倒吸依然由氨氣溶解引發,但下方的兩條管子分別接上了鹼性魯米諾溶液和氧化劑次氯酸鈉溶液,兩種溶液被吸進瓶中混合引發反應,就讓噴泉發出了漂亮的藍光。


  

  錄製者:Declan Fleming,來自:rsc.org

  
危險:較低。氨氣會有刺激性,不過不用我說你大概也會躲著它的……


  
答題時間:做氨氣噴泉實驗之前,需要先在圓底瓶中充滿乾燥的氨氣,那麼,該如何製備並乾燥氨氣呢?


  
錄製者:MEL Science


  焰色文字

  

  

  

  

  
原理:各種鹼金屬鹽的焰色反應,這裡把它們做成了彩色的火焰文字。焰色反應是識別金屬離子的一種方式,它體現了電子受激發躍遷併發出特定能量光子的過程。鹼金屬一族的焰色反應現象比較明顯,所以它們經常出現在演示實驗當中。


  
花絮:理論上說,通過焰色反應能鑒別的金屬鹽相當不少,不過實際上並沒有那麼容易:一些焰色反應並不明顯,另一些顏色又比較容易混淆。不過我們有更準確的檢測方法:原子吸收光譜與原子發射光譜分析。


  
危險:低。


  
答題時間:鈉鹽產生的明亮黃色容易遮蓋其他焰色,還記得這時候該怎麼辦嗎?


  
錄製者:Royal Society Of Chemistry


  鋁熱反應

  

  
原理:不必多說,這就是中學化學中感覺最炸裂、最讓人印象深刻的反應了!鋁粉與氧化鐵粉末混合製成鋁熱劑,通過插在其中的鎂條引燃。鋁還原氧化鐵,反應劇烈放熱,光芒耀眼、火花四濺,得到熔融的鐵單質。其他一些金屬(例如錳)的氧化物同樣可以發生反應。


  
反應式:2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe


  
花絮:除了焊接鐵軌、冶鍊金屬等用途之外,鋁熱反應產生的極高溫度也曾被用來製造武器。


  
危險:高。鋁熱反應可以在局部產生幾千度的高溫,在沒有專業保護、沒有按規程操作時,這會非常危險。在網路上,我們可以找到大量鋁熱反應的實驗視頻,其中有的看起來簡直帥到不行,讓人恨不得立刻親身體驗,但必須嚴肅指出的是,這些「酷炫」的視頻很多都沒有遵守安全原則。這真的很危險,請一定不要模仿!


  
答題時間:在鋁熱反應中,理論上鋁和氧化鐵恰好完全反應時它們的質量比是多少?


  
錄製者:The University of Minnesota, The Department of Chemistry


  消失無痕

  

  
原理:白色粉末歘地一下消失了!這不是升華,而是碳酸銨的熱分解。產物是氨氣、二氧化碳和水蒸氣,所以看起來就消失得了無痕迹了。當然,如果你提鼻子一聞的話……碳酸銨遇熱相當不穩定,在60°C左右就可以分解。


  
反應式:(NH4)2CO3  → 2NH3↑ + CO2↑ + H2O↑


  
花絮:基於同樣的原理,碳酸氫銨也被作為一種食品膨鬆劑使用,不過如果使用不當、沒有讓氨氣完全散去,它就會給食物留下糟糕的氣味……


  
危險:較低。


  
答題時間:如何檢測生成的氨氣?(請不要說聞……)


  
錄製者:MEL Science


  氣球遇橘皮

  

  
原理:橘子或橙子皮里擠出的「汁液」破壞了氣球膜。這些汁液並不像果肉里的汁水,它的主要成分是一些親脂性、容易揮發的小分子,比如D-檸檬烯。這些揮髮油成分可以看成極性弱的有機溶劑,而製作氣球的材料分子也有類似的性質,它們遇到這些有機溶劑時更容易溶解(或者說溶脹),氣球膜就會破壞。而水作為一種極性強的溶劑不會破壞氣球膜,這就體現了我們在化學課本上學到的「相似相溶」規律。


  
花絮:生活中可以找出很多「相似相溶」的例子,利用它也可以讓你的生活變得更美好,比如說,不好清除的油性筆筆跡和不幹膠痕迹都可以用含有機溶劑的洗甲水擦掉哦~


  
危險:低,但是要注意避開眼睛。


  
答題時間:為什麼放些紫甘藍(含花青素)在湯里就能煮出十分暗黑的顏色,但西紅柿(含番茄紅素)雞蛋湯卻通常不會變得很紅?請根據花青素與番茄紅素的分子結構特點進行解釋。


  
錄製者:Tom Kuntzleman


  「炸蛋」

  

  
原理:這是一個真·「炸蛋」。雞蛋的兩頭都用釘子打出了小洞,掏空內容物之後洗凈晾乾,然後蓋住上面的小孔,並從下面的小孔向雞蛋殼裡充入氫氣,然後再從上面點燃。在燃燒中,氫氣消耗並從上面的小孔逃逸出去,空氣從下面的小孔進入,與剩餘的氫氣混合,最終混合氣體發生爆炸。


  
反應式:2H2 + O2 → 2H2O


  
花絮:用甲烷也可以得到類似的效果,不過如果是密度大的可燃氣體,得到的效果可能更像是之前介紹過的「瓶中火」。這個實驗也提醒我們,可燃氣體的操作必須要謹慎進行。


  

  瓶中的下沉火焰, 這種效果是用醇蒸汽之類密度較大的可燃氣體實現的。

  
危險:中高。作為化學課上的教學演示還是可以的,自己在家就別試了。


  
答題時間:在實驗室里可以如何製備少量氫氣,如何驗純?


  
錄製者:Royal Society Of Chemistry


  鈉與濃鹽酸

  

  原理:學完鹼金屬與水的反應,我們總會忍不住想象它們加酸反應的樣子——那該有多炸裂!把金屬鈉或者鉀扔進濃鹽酸里,這還不得立刻就炸了!但事實上,上圖中它們與濃鹽酸的反應並沒有那麼激烈。反應當然在進行,生成的氫氣也被引燃,但總體看來依然算是很「柔和」。

  反應式:2Na + 2HCl(濃) → 2NaCl + H2↑

  為啥會這樣?答案在於金屬的周圍迅速形成了一層沉澱物,阻礙了它們和酸的接觸,這些沉澱物就是反應產生的氯化鈉。氯化鈉不是可溶的么?在水裡當然如此,但這可是濃鹽酸,其中有大量的氯離子,這改變了電離平衡,大大降低了氯化鈉的溶解度。這也是勒夏特列原理的體現。

  花絮:中學學到的強酸主要是硫酸、硝酸和鹽酸,不過在它們上面,其實還有不少更強悍的酸。強酸不就是在水裡完全電離嗎,還能怎麼強?其實化學上對酸鹼還有更加寬泛的定義:強酸的酸性有極限嗎?

  危險:高。雖然看著好像沒啥事兒,但這個實驗還是需要非常謹慎的操作,隨便換成別的酸或是加大用量都可能分分鐘帶來大麻煩。

  答題時間:金屬鈉與水的反應都有哪些現象?(還記得那五個字嗎~)

  錄製者:Royal Society Of Chemistry

時代小人物. 但也有自己的思想,情感. 和道德.
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