白貓杯實(shí)踐活動（初中）

王程杰

無處不在的二氧化碳

二氧化碳（CO2）是一種我們熟知的氣體，雖然它在空氣中的含量很低，占空氣體積分?jǐn)?shù)僅約0.03%，但是它在整個地球生態(tài)系統(tǒng)中的作用卻十分重要。CO2是植物進(jìn)行光合作用的原料，綠色植物吸收二氧化碳，制造有機(jī)物，同時釋放氧氣。

在我們的生活中，CO2的應(yīng)用隨處可見。用它可以制成廚房中的純堿、小蘇打，也可以把它充入液體飲料中制成碳酸飲料。

CO2還是一種溫室氣體。大量人類活動排放出的CO2像一層透明的薄膜覆蓋在地球表面，這層薄膜吸收地面的紅外線輻射能后，把其中部分能量以逆輻射的形式返回地面，同時這層CO2膜也阻止地球表面的熱量散發(fā)，形成了溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球變暖，北極冰川消融，海平面上升。

我們可以通過低碳生活的方式，比如多步行，使用可循環(huán)利用的包裝袋等，來減少溫室氣體的排放。而科學(xué)家也在想方設(shè)法通過技術(shù)手段，將CO2轉(zhuǎn)化為人類可用的化學(xué)品，比如直接利用太陽光催化還原CO2，將它轉(zhuǎn)化成甲烷、甲醇或乙醇等可用燃料，這樣既能緩解由CO2過度排放引起的氣候變化，又能將取之不盡的太陽能轉(zhuǎn)化為可利用的化學(xué)能。

試一試

小明對超市貨架上真空充氣包裝的零食產(chǎn)生了興趣。他查閱資料后獲知：廠家在包裝這種食品時，先把食品裝入包裝袋，然后抽出包裝袋內(nèi)的空氣，再充入某種氣體，最后封口。這種真空充氣包裝技術(shù)能使食品保持原有的色、香、味及營養(yǎng)價值，防止食品受壓而破碎、變形。那么，充入袋中的是什么氣體呢？他猜想可能是氮?dú)饣蚨趸肌?/p>

（1）請你幫助小明設(shè)計一個簡單的實(shí)驗方案，來判斷他的猜想是否正確，簡要寫出操作步驟：________________。

（2）食品如需充氣包裝，則對所充氣體的要求是：①________；② ______；③______。

在一個大量筒中加入稀鹽酸，把一只雞蛋放入量筒，只見雞蛋慢慢沉到量筒底部，隨后雞蛋又慢慢向上浮到液面，搖一搖量筒，雞蛋又沉下去。雞蛋居然在量筒中跳起了舞來！你能解釋其中的原理嗎？

我們離不開水

炎炎夏日，及時補(bǔ)水必不可少。家中的自來水，超市里品牌各異、名目繁多的礦泉水、純凈水，哪一種才算是“好水”呢？

我們先要知道什么樣的水才稱得上“好水”。天然好水一定是無色，無味，無細(xì)菌和病毒，無余氯和三氯甲烷，無農(nóng)藥殘留，無重金屬（如鉛、汞等，無雜質(zhì)），有氧（活性水），含有益礦物質(zhì)（如鈣、鎂和氟化物等），呈弱堿性。

純凈水在加工過程中去除了幾乎所有對人體有益和人體必需的微量元素、無機(jī)礦物質(zhì)，失去了水的營養(yǎng)功能。另外，純凈水具有較強(qiáng)的溶解各種微量元素、化合物、營養(yǎng)物質(zhì)的能力，所以，大量飲用純凈水會導(dǎo)致人體內(nèi)的一些微量元素、營養(yǎng)物質(zhì)迅速溶解在水中，隨之排出體外，這對人體健康不利。因此從營養(yǎng)的角度，推薦飲用煮沸的自來水和礦泉水。

不過，自來水在輸送過程中容易混入雜質(zhì)與細(xì)菌，因此很多家庭安裝了家用凈水器。凈水器往往需要采用多級濾芯，家用凈水器一般都是4級或5級過濾。

第一級為濾芯（PP棉），第二級為顆粒活性碳，PP棉和活性炭可吸附水中的一部分有機(jī)物、大顆粒雜質(zhì)以及少量的重金屬離子等，過濾掉水中的細(xì)小雜質(zhì)，但是無法去除細(xì)菌、病毒。第三級為精密壓縮活性炭。第四級為反滲透膜或超濾膜。超濾膜由高分子材料制成，可去除水中的鐵銹、膠體、細(xì)菌和病毒，能保留水中的礦物質(zhì)，但使用壽命較短。反滲透膜可有效去除水中的膠體、微生物、細(xì)菌、病毒以及重金屬離子，但同時也會去除水中的礦物質(zhì)，經(jīng)其過濾后的水俗稱純水。反滲透膜過濾精度較高，所以驅(qū)動壓強(qiáng)也較大，過濾過程中會產(chǎn)生大量廢水，在一定程度上會造成淡水資源的浪費(fèi)。第五級為后置活性炭。當(dāng)然，有些品牌的凈水器還會有更多級濾芯。

試一試

某品牌礦泉水的標(biāo)簽上標(biāo)明的水質(zhì)主要成分如右表所示，請根據(jù)表中內(nèi)容回答下列問題。

（1）碳酸氫根離子的化學(xué)符號是____，鎂離子的化學(xué)符號是_______。

（2）該礦泉水顯____（填“酸性”“堿性”或“中性”）。

（3）該標(biāo)簽中涉及到的元素有___種。

以下三種水，你認(rèn)為它們適宜飲用嗎？為什么？

（1）生水，即未煮沸的自來水。

（2）千滾水，即反復(fù)煮沸的水。

（3）涼了后重新煮沸的水。

自制一個簡易凈水器。

材料：飲料瓶、吸管、石英砂、紗布、蓬松棉、活性炭、清洗過的小卵石（20枚左右）、剪刀、鉆子。

步驟和方法：

①用剪刀剪去飲料瓶瓶底。

②在瓶蓋處刺一個小孔，插入吸管，讓液體可以流出。

③用紗布分別將小卵石、石英砂、活性炭包裹起來。

④把飲料瓶倒過來放，依次放入蓬松棉、包有紗布的活性炭、包有紗布的石英砂及包有紗布的小卵石，這樣就得到了一個簡易凈水器。

⑤將剪下的瓶底沿瓶壁插入瓶中，作為可自由開合的蓋子。

注：小卵石事先要用高壓鍋煮過，石英砂要多淘洗幾遍，蓬松棉要洗干凈。活性炭超市有售，如果用的活性炭是顆粒狀的，也要洗干凈。紗布、蓬松棉可以多放兩層。

肥皂的秘密

在古代，我們的祖先曾用天然的皂莢（皂角樹的果子，也稱皂角）作為洗滌用品。當(dāng)時的人們發(fā)現(xiàn)，將富含胰皂質(zhì)的皂莢捏碎放在水里，水就起泡泡了，用這樣的“泡泡水”較易洗去衣物上的污漬。

如今的洗滌用品琳瑯滿目，功能十分細(xì)化。肥皂、洗發(fā)水、洗潔精、洗衣液……與皂莢相比，它們更加專業(yè)，去污能力更強(qiáng)。那么，這些新的“泡泡水”為什么能去污？它們的去污能力與什么有關(guān)系呢？為解答這些問題，我們就從研究最常見的肥皂開始吧！

探究實(shí)驗1 豬油變“肥皂液”

材料：豬油、95%酒精、30%的燒堿溶液、溫度計、筷子、小燒杯、小鍋、電磁爐（或其他加熱器）

操作：①在小燒杯中放入約10克豬油，再將小燒杯放在盛有適量水的小鍋中。將鍋放在電磁爐上，慢慢加熱，待豬油熔化。

②在熱的豬油中加入10毫升燒堿（氫氧化鈉）溶液和10毫升酒精，使鍋中水溫保持在75℃，用一根筷子不停攪拌小燒杯中的液體約20分鐘。

③停止攪拌后讓小燒杯在鍋中靜置約15分鐘，這時就得到了“肥皂液”（待用）。

原理：豬油的主要成分是高級脂肪酸甘油酯，它能和氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成高級脂肪酸鈉和甘油，其中高級脂肪酸鈉就是肥皂的主要成分，所以我們稱之為“肥皂液”。當(dāng)然這個“肥皂液”中還混有副產(chǎn)品甘油及少許殘余的燒堿。

接下來，讓我們再了解一下“肥皂液”有趣的性質(zhì)吧！

探究實(shí)驗2 用“肥皂液”鑒別純凈水和自來水

材料：“肥皂液”、純凈水、自來水、大試管（或小玻璃杯）、滴管

操作：取兩支大試管，一支加入5毫升純凈水，另一支加等量自來水，在兩支試管中分別滴入一滴管“肥皂液”。

現(xiàn)象：純凈水試管內(nèi)略變渾濁（“肥皂液”本身是渾濁的）；自來水試管內(nèi)變得明顯很渾濁（如右圖）。振蕩兩支試管，純凈水試管內(nèi)起泡沫多且振蕩后泡沫不易消失。而自來水試管內(nèi)起泡沫少且迅速消失。

原理：自來水通常為硬水，其中含有較多的鈣、鎂離子，這些離子會和肥皂水中的脂肪酸根離子反應(yīng)產(chǎn)生脂肪酸鈣、脂肪酸鎂白色沉淀，消耗掉一部分“肥皂液”，導(dǎo)致發(fā)泡力下降。

探究實(shí)驗3 析出肥皂塊

材料：肥皂液、飽和食鹽水、玻璃杯、量筒、攪棒。

操作：量取飽和食鹽水約5毫升，趁熱加入新制成的“肥皂液”，攪拌后靜置、冷卻。

現(xiàn)象：液體上方很快凝析出一塊乳白色的固體。這塊浮在液面上的固體就是肥皂。（請你思考：為什么這塊肥皂會浮于液面？）

原理：加飽和食鹽水使“肥皂液”析出肥皂塊的過程稱為鹽析，因為無機(jī)鹽使高級脂肪酸鈉凝聚而從皂液中析出。鹽析是制皂工藝中的重要一環(huán)。

在生產(chǎn)肥皂的車間里，工人們就是用這種方法來生產(chǎn)肥皂的。用椰子油也可以做出肥皂。