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锻炼奇迹。 化学实验
热身奇迹需要：
如果你没有得到什么，那也没关系。 跳过该体验并继续下一个体验。 但请阅读对错过的经历的描述：有一天，如果有机会，你可以回到那里。 对于第一个实验，需要两种可能在家里找到的物质：小苏打（化学家称之为碳酸氢钠或碳酸氢钠）和醋。 将三分之一的水倒入玻璃杯中，加入几滴醋，然后取约四分之一茶匙的苏打水倒入玻璃杯中。 混合物会立即冒泡，就像沸腾一样。 事情应该是这样的：二氧化碳从溶液中释放出来，与柠檬水和碳酸水中的二氧化碳相同。 现在让我们稍微改变一下体验：不要将苏打水倒入醋溶液中，而是将其直接浸入勺子中并立即搅拌。 现在沸腾就是沸腾——玻璃杯中的液体沸腾并冒泡。 让我们尝试第三个选项。 准备一块干净的玻璃板或瓷砖，放在桌子上，中间放一些水，形成一个小水坑。 在两个小瓶中，分别制备两种溶液：相同的小苏打（在水中溶解一点粉末）和醋（在一小瓶水中滴几滴）。 用苏打水和醋的溶液，在第一个水坑的两侧再放置两个水坑 - 纯水的水坑。 现在拿一根棍子或塑料吸管，小心地将极端的水坑与中间的通道连接起来，以免意外混合液体。 当然，你已经猜到接下来会发生什么：二氧化碳将被释放。 但他在哪里？ 有耐心。 左边一种解决方案，右边另一种解决方案，它们需要时间才能见面。 一旦它们相遇，大约在中间，在苏打区和醋区之间的边界处，就会出现气泡。 进行了第一次化学实验（也许是人生中的第一次），它不会干扰休息和思考。 让我们思考一下为什么苏打水和醋会猛烈地或缓慢地、缓慢地相互作用。 所有物质都是由分子组成的——你可能知道这一点。 在我们的实验中，当苏打水分子和醋分子接触时，二氧化碳就会释放出来。 当你将苏打水倒入醋溶液中时，它也开始溶解在水中，并且其分子开始与醋分子碰撞。 他们说反应已经开始——化学家将这个词称为物质的转化，即它们的相互作用。 请记住它，它会不止一次地出现，而且不仅仅在本书中。 然后你开始搅拌玻璃杯中的内容物。 当然，还帮助更多的苏打水和醋分子相遇、碰撞、连接。 与此同时，二氧化碳分子大量释放——液体似乎沸腾了。 在第三个实验中，在玻璃上有水坑，我们做了相反的事情：我们分离分子，防止它们立即相遇。 然而，请记住果酱或香水的气味是如何在公寓中传播的 - 它们的分子最终到达您的鼻子需要一些时间，您会感受到令人愉悦的香气。 同样，无数的苏打水和醋分子在水中缓慢地移动，当它们在水坑中央相遇时，它们用气泡宣布了这一点…… 经验很简单，解释也很长。 此外，情况大多相反。 但在这里，使用一个简单的例子，你立即学到了很多新东西：什么是化学反应，它是如何开始的（记住 - 从分子的相遇开始），如何加速或减慢这次会议。 为了以防万一，我会经常补充一点，为了加速反应、增强反应，物质会被加热。 随着分子升温，它们的移动速度越来越快，因此即使没有我们的帮助，它们也更容易找到彼此并发生反应。 在我们继续下一个实验之前，请注意最后一点。 烧瓶、玻璃杯和小瓶中发生的一切，化学家都可以缩写成公式和方程的形式写下来。 在我们的例子中，他们会这样写： 碳酸氢钠3 +CH3COOH = CH3库纳 +H2氧气 + 一氧化碳2. 但对于那些还不懂化学的人来说，这样的记录就像是没有头绪的画谜。 因此，如有必要，我们将用文字完整地描述反应。 在我们的例子中，情况是这样的：当苏打与乙酸反应时，形成乙酸钠、水和二氧化碳。 解释很长，但意思和等式中写的一样。 我们继续锻炼。 我们将一个接一个地进行几个漂亮的实验，无需太多解释。 但首先，在药房购买一瓶碘酊、一包酚酞和一支移液器。 是的，也许，为了不再去，一瓶氨水和氯化钙。 所有这些实际上都花费一分钱。 将小瓶放回原处，将酚酞片碾成粉末，倒入玻璃杯中，然后倒入两到三指的水。 充分搅拌，静置，将无沉淀的液体倒入干净的小瓶中。 为了不混淆，按照我们的约定，在小瓶上贴上一个标签，上面写着：“酚酞溶液”。 将水龙头中的水倒入两个干净的玻璃杯中 - 高度不要超过三分之一。 在第一个玻璃杯中，用移液管滴入两滴或三滴酚酞溶液，在第二个玻璃杯中倒入半茶匙苏打灰（洗涤）并搅拌。 两种液体都是完全透明的。 但一旦你将液体从一个玻璃杯倒入另一个玻璃杯中，混合物就会变成深红色。 看起来是一个焦点。 化学家经常使用这种反应。 它可以帮助他们立即识别物质——比如在洗涤苏打溶液中发现的物质。 此类物质有很多； 它们的共同名称是碱基。 现在让我们将之前实验中的红色液体褪色。 并使其变得比以往更容易。 基地有无法相处的对手：酸。 包括乙酸。 在覆盆子溶液中添加几茶匙醋，使其再次无色。 在此过程中，二氧化碳会释放出来（就像小苏打的实验一样）。 这种与碱反应的特性是所有酸所固有的，而不仅仅是乙酸。 例如，您可以服用柠檬酸，将几粒柠檬酸溶解在水中； 结果是一样的。 还有其他物质可以使酚酞变红吗？ 有：氨。 将几滴滴入小瓶或玻璃杯中，用水稀释，加入酚酞液体并变成红色。 倒入一点酸——颜色就会消失。 只是不要服用大量氨水：它有一种刺鼻的、难闻的气味。 酚酞等物质称为指示剂。 这个拉丁词的意思是“指针”； 换句话说，该物质表明溶液中是否含有碱或酸。 例如，指示剂可以是甜菜汤：在酸存在下，它会变得更亮。 现在您知道为什么有时会在罗宋汤中添加一点酸了吗？ 没错，这样它在盘子里看起来很漂亮。 红甘蓝的叶子中也有类似的物质。 在平底锅中加水煮一点卷心菜，然后将肉汤倒入玻璃杯中。 在另一个玻璃杯中，滴几滴氨水到底部。 现在加入卷心菜汤。 它会立即从蓝红色变成绿色：这就是卷心菜对碱的反应。 添加一些酸，看看会发生什么。 如果有狩猎，可以查看其他彩色汤剂的指示能力。 例如，来自新鲜或干蓝莓、黑莓、覆盆子、醋栗。 或者来自颜色鲜艳的水果——黑李子、石榴、樱桃。 还有一些花瓣：鸢尾花、紫罗兰、牡丹。 最方便的方法是用浆果和花瓣的煎液浸泡窄条白纸，如有必要，将这些纸条浸入测试溶液中。 化学家经常使用这种预浸渍和干燥的纸（称为指示纸）。 例如，如果深红色牡丹花瓣的汤剂本身呈紫色，那么浸泡在这种汤剂中的试纸在酸性溶液中会变成红色，在碱性溶液中先变成蓝色，然后变成黄色。 某些植物的着色物质可能很难进入热水，并且不可能用它们制备明亮的汤剂。 然后将另一份浆果或花瓣倒入少量古龙水或丙酮； 他们肯定会溶解染料。 但请记住：这些液体很容易点燃，因此，在使用它们时，请确保附近没有人点燃火柴或打开煤气灯。 指示剂也可以由用水稀释的果汁或蜜饯制备。 浸泡几十条纸条，半杯蜜饯就足够了，所以不太可能有人会指责你铺张浪费。 而“蜜饯”酸碱指示剂效果很好。 例如，黑醋栗蜜饯的指示剂在酸性溶液中将呈明显红色，在碱性溶液中它将呈明显蓝色...... 不过，我们不会告诉你。 您自己已经可以测试自制指标并了解它们在不同情况下的表现。 但是请不要相信你的记忆：无论如何写下当你的自制指示剂遇到酸或碱时颜色如何变化。 我建议你做一个平板电脑（更方便），但你可以把它连续写在一张纸上。 那么这些笔记一定会派上用场，因为化学实验经常需要指示剂。 在本书中，您将不止一次地见到他们。 同时，尝试检查各种食物中的特性 - 酸或碱。 实验时，取牛奶、开菲尔、柠檬水、矿泉水、肉汤等。为了不浪费产品，将少量液体倒入小瓶中，并将预先浸泡有指示剂的纸条浸入其中。 测试酸度和其他物质。 例如，某种漂白剂的溶液或用于清洁水槽的制剂。 您会发现，有时此类疗法显示出酸的反应特征，有时显示出碱的反应特征。 这并非偶然：毕竟清洁和洗涤能力取决于酸度。 因此，化学家和工程师在开发每种新药时，都会提前为其选择最佳的酸和碱的比例。 是的，还有一件事：经过一些训练，如果你愿意，你可以向你的战友展示所有这些带有指标的实验作为技巧。 自己思考要念什么咒语，这样才能给咒语留下持久的印象。 我希望你能猜到事先提到“化水为血”之类的东西。 最后，即使是这些简单的预备化学转化，我们也可以认为是奇迹...... 我第一次准备告诉你如何用“水”和“血”来表演这个技巧，不过如果你自己想出一些你自己的东西，那就更好了。 这是我的建议。 在玻璃罐上贴上彩纸，如果你愿意的话，可以在上面画一些神秘的符号。 准备一些干净的玻璃杯。 其实三杯就够了，但要让观众觉得这个戏很难，最好拿五六杯。 在一个玻璃中添加几滴任何酸，并以某种方式对其进行标记，以便您可以立即将该玻璃与其他玻璃区分开。 将少许洗涤苏打倒入另一个玻璃杯中，装满水并搅拌。 当然，在第三个玻璃杯中滴入一点酚酞溶液。 将清水倒入罐子中。 现在焦点本身。 告诉观众这罐子是纯净水，并喝一两口来证明这是真的。 然后将罐子里的水装满所有的玻璃杯：水会保持清澈。 然后将所有玻璃杯中的水（当然，里面有酸的除外）倒回罐子里。 里面的液体会变成红色。 如果把它倒进空杯子里，观众就会确信这一点：“水”变成了“血”！ 再次将所有玻璃杯中的内容物倒入罐子中 - 所有玻璃杯，包括装有酸的玻璃杯。 如您所知，液体会变色。 倒入玻璃杯中，向观众展示：“血”变成了“水”。 当然，不要忘记咒语。 但请记住：现在你无论如何都不能喝这种“水”！ 让我们继续讨论我们最近在药房购买的碘酊剂。 为了简单起见，这种酊剂通常简称为碘，虽然不准确，但它很简短，因为它含有除碘之外的其他物质。 但碘对我们很重要。 因此，将一点碘酊倒入一个干净的瓶子中，并用大约等量的水稀释。 现在取出一个土豆，用刀切开，然后用吸管将一滴稀释的酊剂滴在刚切好的土豆上。 土豆在你眼前变成蓝色。 但土豆和几乎所有其他食物一样，由许多物质组成。 其中哪一个在碘的作用下会变成蓝色？ 蓝色淀粉。 顺便说一句，它通常由土豆制成（尽管有时由玉米或大米制成）。 也许家里有一点淀粉（任何）。 将一茶匙淀粉与半杯冷水混合 - 你会得到类似牛奶的东西。 滴几滴碘，“牛奶”就会变成蓝色。 当然，这是另一个技巧的绝佳基础，您只需提前将碘滴入另一个玻璃杯中并使其干燥即可。 如果你把“牛奶”倒进去，之前已经“命令”它变成蓝色，它会立即“服从”...... 碘与淀粉结合形成的复合物相当不稳定，颜色很快就会消失。 这一进程还可以进一步加速。 照相馆有卖亚硫酸钠； 买一袋。 如果它没有出现，那么传统胶片显影剂的大盒中的内容物将适合 - 它包含相同的物质，只是含有不会干扰我们的添加剂。 将一些亚硫酸钠溶解在水中。 再次切土豆，像以前一样，在上面滴上稀释的碘酊剂，欣赏蓝色，在同一个地方滴上亚硫酸钠溶液。 颜色会立即消失。 （不要扔掉剩余的亚硫酸钠 - 它会派上用场。） 这是消除蓝色的另一种方法。 四分之一茶匙淀粉，倒入半杯冷水，在平底锅中搅拌加热，不时搅拌。 您将得到液体糊状物。 让它冷却，加入几滴碘，使淀粉液体变成蓝色。 与此同时，在另一个玻璃杯中倒入半杯水，并加入一些洗涤苏打。 现在慢慢地倒入蓝色淀粉溶液 - 它的颜色会在我们眼前消失。 但如果你倒得更多，颜色就会重新出现并且变得更亮。 照片店出售另一种物质，其名称不同：硫代硫酸钠、连二亚硫酸盐。 这种物质也与碘发生反应，而且反应非常明显。 将一半倒入一杯水中，加入几滴碘，制成颜色像茶的溶液。 现在用木棍或茶匙拿起一点硫代硫酸盐，倒入这种“茶”中。 并用勺子搅拌。 “茶”立刻就会变成“水”。 另外，顺便说一句，对于集中注意力来说也不错...... 锻炼累了？ 然后我们继续。 让我们仔细看看二氧化碳。 此外，到目前为止我们只处理过液体和粉末，每个真正的化学家也必须能够处理气体。 我们至少可以从一瓶矿泉水（或柠檬水）中获取二氧化碳。 只要它不向各个方向散开，而是击中该击中的地方即可。 最好这样做：在软木塞（软木塞或塑料）上打一个孔，将一根玻璃管牢固地插入其中，在其上放一根橡胶管，将另一根管子（至少是移液管）插入到软木塞的另一端橡胶管，并将其引导到需要的地方。 但你可以用更简单的方法来制作这个装置：拿一些面团（咨询你的母亲或祖母）和任何软管。 打开瓶子后，将一根管子插入其中，并迅速用面团盖住瓶颈。 气体一旦进入管子就无处可去...... 我们将把二氧化碳释放到石灰水中。 在建筑工地索取大量（实际上是几克）熟石灰 - 他们可能不会拒绝你。 将其适当研磨，然后将半茶匙石灰放入玻璃杯中。 将热水倒入玻璃杯中间，搅拌并静置半小时； 下面留下沉淀物，上面出现透明溶液，称为石灰水。 小心地沿着壁，以免玻璃底部升起白色沉淀物，将其倒入另一个玻璃杯中。 如果你买不到熟石灰，这里有一个自己制作的方法：用水稀释氯化钙的药用溶液，然后逐滴添加氨水，直到出现大量的白色薄雾。 在这种情况下，让液体沉淀下来。 将清澈的溶液倒入另一个玻璃杯中，结果会是同样的石灰水。 现在拿一瓶柠檬水或其他碳酸饮料，打开它并立即将带有管子的软木塞插入瓶颈或用面团盖住管子。 将管子的另一端浸入一杯清澈的石灰水中。 二氧化碳气泡会从柠檬水中逸出。 如果它们跑得很慢，请将瓶子放入温水中。 这些气泡落入石灰水中，使其变得浑浊、发白，像牛奶一样。 事实上，这里形成了一种物质，化学家称之为碳酸钙。 每个学生都认识他。 而且你已经和他打过不止一次交道了。 因为碳酸钙是最常见的粉笔。 很明显，它的小颗粒使水看起来像牛奶。 但不要急于停止体验！ 再向科学捐赠一瓶柠檬水（特别是在实验之后你可以喝它，尽管，唉，它几乎没有气泡）。 再次，快速用软木塞或面团盖住瓶子，并继续将二氧化碳通入石灰水中。 用不了多久，解决方案就会再次变得清晰！ 这种二氧化碳与新形成的白垩发生反应，出现了一种新物质——碳酸氢钙。 与粉笔不同，它很好地溶解在水中。 用于此类实验的二氧化碳无需柠檬水即可获得。 一般来说，没有任何装置和装置。 用你自己的肺。 您可能知道我们呼出的空气中含有大量二氧化碳。 如果是这样，则意味着石灰水应该因此而变得混浊。 让我们检查。 石灰水必须再次准备（它不能放置很长时间 - 它会自行变浑浊）。 当它沉淀后，像以前一样将澄清溶液倒入干净的玻璃杯中。 无论您以哪种方式获得石灰水，都将其倒入一个小药瓶中（如果有的话，倒入试管中），插入玻璃管或吸管并向其中吹气几次，尝试更深地呼吸。 水会变得浑浊，这是您呼出的空气中含有二氧化碳的明确迹象。 如果你愿意，可以让你的朋友向管子里呼吸，只是不要忘记在每次实验前将浑浊的石灰水变成清澈的。 这种体验也可以用彩色来呈现，例如显示焦点。 事实上，石灰水和苏打水一样，会被酚酞变成红色。 而当其中所含的熟石灰变成白垩时，酚酞就不再对其起作用，颜色也就消失了。 猜猜体验会是什么样子？ 如下：在新鲜石灰水中加入几滴酚酞溶液，将红色溶液倒入试管或小瓶中，然后向管内吹气。 红色会变成白色。 这是这种体验的一个变体：将一点苏打水倒在勺尖上，倒入小瓶中，用水填充（但不要到顶部），滴入 2 - 3 滴酚酞。 然后吹入粉红色溶液中。 这次颜色也会消失，只是液体不会浑浊，而是透明的。 热身赛即将结束，还有一点——我们会更加认真地和你一起创造奇迹。 最后一次化学练习是什么？ 让我们用急救箱里的“高锰酸钾”来解决这个问题。 如果你仔细阅读标签上的内容，你会发现这种物质的化学全名是高锰酸钾。 几乎黑色的高锰酸盐颗粒溶解在水中，形成明亮的紫红色溶液。 极少量的物质，实际上是一小撮，就可以使许多升水变色。 将几粒谷物放入玻璃杯中，装满水并搅拌。 将一半溶液倒入水槽中，并在玻璃杯中装满水至顶部（尽量倒，以免弄脏水槽，否则需要很长时间才能洗干净）。 再次倒入半杯和一小部分水。 如此——又十次，甚至二十次。 颜色会逐渐褪色，但在很长一段时间内它会保持粉红色，尽管似乎在这样的稀释度下，水中几乎不再有“高锰酸钾”。 当然，你仍然有之前实验中的亚硫酸钠——来自 Photoshop 的亚硫酸钠。 一点点亚硫酸盐（例如四分之一茶匙甚至更少）溶解在一小瓶水中。 在另外三个小瓶中倒入高锰酸钾溶液，但不要倒到顶部。 在第一个解决方案中，让它呈深紫色。 在第二个小瓶中，溶液必须被更强烈地稀释，使其变成粉红色。 第三种颜色更浓，呈淡粉色。 完成这些准备工作后，将开始准备的亚硫酸钠溶液添加到所有三个小瓶中。 淡粉色液体会变成几乎无色、粉红-棕色。 在有紫色溶液的地方，会出现厚厚的棕色薄片。 正是从“高锰酸钾”中形成了一种物质，称为二氧化锰（或二氧化锰）。 如果不及时用流水冲洗掉，同样的物质会在水槽上留下棕色涂层。 你揉他，你揉他——至少他还有点东西…… 如果被化学污染，则需要用化学方法将其清除。 尝试将药房过氧化氢和几滴醋（或几撮柠檬酸）添加到一瓶棕色溶液中。 看看着色会发生什么。 现在您知道了防止高锰酸钾不小心弄脏水槽的方法：在过氧化氢中加入少量酸，用这种溶液沾湿布，然后擦拭水槽一两次。 然后用清水冲洗，水槽又会变白。 您可以使用一种柠檬酸，而不使用过氧化物，但随后您将不得不更长时间、更用力地擦拭。 高锰酸钾分子含有大量氧气，这正是我们呼吸所需要的氧气。 在适当的条件下，分子会释放出多余的氧气。 然后他们说他们氧化了一些物质。 在我们最近的实验中，高锰酸钾氧化了硫酸钠。 但总的来说，他们说他是一种强氧化剂：他可以向各种物质提供氧气。 同时改变它们，使它们从有害变为无害。 这就是为什么“高锰酸钾”被保存在急救箱中：它可以消毒伤口，消灭许多危险的微生物。 如何？ 是的，氧化！ 让我们通过一个简单的实验来检查这些属性。 将干净的淡水倒入一个小瓶中，将长期存在的水倒入另一个小瓶中，最好是来自沼泽或旧水坑的水。 向两个小瓶中添加少量氧化剂 - 粉红色高锰酸钾溶液。 在干净的水中，它会保持粉红色。 在水坑里的水中它会变色。 在死水中，许多无用的物质会积聚，特别是在温暖的天气里。 高锰酸钾会氧化它们，破坏它们，同时变色。 顺便说一句，有经验的游客徒步时都会带一点“高锰酸钾”。 即使水煮沸后还有疑问——是否可以饮用？ - 那么几粒这种物质就会变得非常安全。 只是不要放入大量“高锰酸钾”：您需要的是淡粉色溶液。 作者：奥尔金 O.M.
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