關于紅糖和白糖的探究

河北省隆化縣第一中學 白紅源

家庭廚房中的“柴米油鹽醬醋糖”等都是化學物質。其中的白糖與紅糖，主要成分都是蔗糖。紅糖是直接從植物中提煉出來的最粗糙的糖類，是白糖的前身。白糖是由紅糖提煉加工而成的，在提煉過程中，去除了色澤和雜物，變得潔白純凈了。當然，這同時也丟棄了紅糖中一些豐富的營養素。

【提出問題】活性炭具有較強的吸附性，可以吸附色素和異味。那么，能不能用活性炭吸附紅糖中的有色物質，最終得到白糖呢？

【實驗步驟與現象】1.溶解：用托盤天平稱取10 g紅糖，放在一個干凈的小燒杯中，然后向小燒杯中加入45 mL熱的蒸餾水，并不斷用玻璃棒攪拌，使其全部溶解。

2.吸附：向上述燒杯中加入1 g活性炭，并不斷攪拌，得到懸濁液。

3.過濾：趁熱過濾步驟2得到的懸濁液，觀察濾液的顏色。如果濾液仍有顏色，可向濾液中再加入適量的活性炭，充分攪拌后過濾，直至濾液為無色為止。

4.結晶：將步驟3得到的無色濾液轉移到小燒杯里，在熱水浴中蒸發濃縮。當溶液體積減少到大約10 mL左右時，停止加熱。從水浴中取出燒杯，自然冷卻，直至晶體析出。

【實驗過程解釋】紅糖的主要成分是蔗糖，蔗糖的溶解度隨著溫度的升高而增大。步驟1中用熱蒸餾水的目的是增大蔗糖的溶解度，同時加速紅糖的溶解，從而得到蔗糖的濃溶液。

活性炭具有疏松多孔的結構，因而它具有吸附能力，可以吸附色素和異味。但活性炭不溶于水，步驟3中通過過濾，可得到活性炭濾渣和無色濾液。再利用蒸發結晶得到晶體，即為白糖。

【提出問題】步驟4中為什么當溶液體積減少到大約為原體積的四分之一時停止加熱而自然冷卻呢？蔗糖是由哪些元素組成的呢？

【做出猜想】生活中，我們偶爾會看到蔗糖在鍋里加熱時間過長會變成黑色，這就是步驟4中不能一直加熱的原因。根據蔗糖加熱時間過長會變成黑色推測，蔗糖中可能含有碳元素，或許還有氫元素等。

【設計與進行實驗】實驗1：取適量上述實驗制得的白糖于燃燒匙中，并摻入少量煙灰（催化作用），在酒精燈上加熱至蔗糖被點燃。然后分別將干燥的玻璃片和蘸有澄清石灰水的玻璃片置于蔗糖火焰上方，觀察現象。

實驗2：取少量白糖放在一密閉的硬質玻璃管中加強熱，觀察現象。

【實驗現象及解釋】實驗1中觀察到的現象為：干燥玻璃片上出現水珠，澄清石灰水變渾濁。這證明蔗糖燃燒后有水和二氧化碳生成。根據化學反應前后元素種類不變，可知蔗糖中含有氫元素和碳元素。

實驗2中觀察到的現象為：玻璃管底部出現黑色物質，玻璃管內壁上出現水珠。這證明蔗糖加強熱有水生成，即蔗糖中含有氫元素。

將玻璃管冷卻至室溫后，持續通入氧氣，將空氣排盡，然后對準黑色物質繼續加熱，黑色物質減少，生成的氣體可以使澄清石灰水變渾濁。這證明黑色物質是炭黑粉末，即蔗糖中含有碳元素。

【實驗結論】蔗糖是由碳、氫、氧三種元素組成的。