书城教材教辅新课改·高一化学备课素材
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第18章 碱金属(7)

许多实验室中使用的指示剂,本来就来自于自然界。例如,大家耳熟能详的指示剂——石蕊,就是来自地衣。自然界中还有许多花草(如牵牛花)的色素都可在酸性及碱性中呈现不同颜色,可以作为指示剂。

在厨房中这一类物质更多,例如黑豆、红菜、紫甘蓝等都可以。以红菜(台语称为红凤菜)为例,先将红菜加少量水煮成红色的汤,取三个白碗,各加数滴汤汁。然后,第一碗加入白醋,出现的颜色即作为酸性颜色,第二碗加入去污粉或洗衣粉,出现的颜色即作为碱性颜色。第三个碗中加入待检验的白粉,如果呈碱性颜色,则有可能为毒品。

这只是初步认定,但整个步骤都可在厨房中完成,就算有人中途闯入,还以为智多星在学煮菜,绝对想不到他是在化验毒品。

海水会越来越咸吗

海水是咸的,其原因是海水中含有各种盐分,平均每1000克海水中含35克盐。有人估计,如果把海水中所有的盐分都提取出来,铺在陆地上,可得到厚153米的盐层;如果铺在我国的国土上,可使我国平均高出海面2400米左右。

海洋刚形成时,海水和江河湖水一样,是淡的。后来,雨水不断地冲刷岩石和土壤,并把岩石和土壤中的盐类物质冲入江河,而江河的水流到大海,使海洋中的盐分不断增加。与此同时,海中水分不断蒸发(盐几乎不会蒸发),这就使盐的浓度越来越大。当然,这个过程是很漫长的。

这么说来,海洋一定会越来越咸了。含盐量高达25%的死海似乎肯定了这种推测。其实不然,因为海洋也通过以下几种方式“释放”盐分、把盐分“归还”于陆地:

1.海洋中含盐类的可溶性物质的浓度达到一定程度时,会互相结合成不溶性化合物,沉入海洋的底部。

2.海洋中的生物体内吸收了一定的盐类物质,当海洋生物死去后,它的尸体就会沉到海底。

3.台风暴发时,狂风巨浪,海水被卷到陆地上,海水中的盐类物质也被带到陆地;从漫长的陆地变迁历史看,在海洋的海湾地带,由于地壳的升高而与海洋隔断。这些被隔离的地带,在太阳光的“肆虐”下,变成陆地,留下大量盐分。

那么,海水会不会越变越淡呢?这也不大可能,雨水和江河湖水每天连续不断地流入海内,海水的咸度会保持相对的平衡状态。当然,这不排除在某一个海域某一段时间,海水会变咸或变淡。

焰色反应鉴定黄金纯度

金的纯度在我国亦叫做成色,十份黄金中含几份纯金,通常就称黄金的成色是几。

鉴别黄金的方法有多种,古希腊的阿基米德就曾用浮力的方法为国王莱洛内二世的金冠鉴别真伪;而古罗马人则用试金石来鉴别黄金的纯度。

在我国有“七青八黄九紫十赤”的“成色识金法”,“金入猛火、色不精光”和“黄金入火,若生五色气者则内有铜也”等。这实际上就是利用灼烧黄金时产生的火焰颜色来鉴别黄金的纯度。

我们知道,多种金属或它们的化合物灼烧时能使火焰呈特殊的颜色,在化学上叫做焰色反应。例如常见的几种金属或离子的焰色:钾——紫色,钠——黄色,锂——紫红色,钡——黄绿色,铜——绿色等。上面说到的用灼烧黄金的火焰颜色来鉴别黄金的方法,就是利用了焰色反应的原理,黄金纯度不同,其焰色亦不同。

有兴趣的朋友不妨一试,只要把黄金用浅色火焰灼烧即可。

钾肥

钾肥是含有作物营养元素K的一种化学肥料。钾是作物生长的三大主要营养元素之一,钾肥的生产是化肥工业的主要组成部分之一。

施用钾肥可以促进植物光合作用、促进植物结果和提高植物抗旱抗病能力,从而提高农作物产量。植物体内钾元素以游离K+的形式存在,能促进碳水化合物和氮的代谢;控制和调节各种矿物营养元素的活性;活化各种酶的活动;控制养分和水的输送,保持细胞内压,从而防止植物的枯萎。

钾肥的肥效以K2O的质量分数来表示。农用氯化钾含氧化钾55%~62%,硫酸钾含氧化钾48%~52%,后者主要用于烟草、柑橘、马铃薯、葡萄等忌氯作物上。另外,草木灰中含有较丰富的K2CO3,也可以用作钾肥,碳酸钾是早期的钾肥品种之一。

精确的铯原子钟

我们常用的计时器(手表、时钟)等都不太准确,使用一定时间以后都需要对时。我们基本上都使用中央电视台或中央人民广播电台播发的标准时间进行对时,那么,这个标准时间又有没有误差呢?计时器又是什么呢?

标准时间的计时器是铯原子钟,它是一种准确度和稳定度都很高的计时工具。在它被发明之前,人们为了计时的需要,把地球自转的周期定为一日,它的1/86400被定义为1秒,这种以地球自转周期为计时单位所得的时间被称为“世界时”。后来人们发现,地球自转的时间有时快有时慢,用它计时最多只能达到10-8s的精度。

为了提高计时的精确度,1976年10月13日召开的第13届国际计量大会决定采用“原子时”:将133Cs原子基态的两个超精细能级间跃迁的9192631770个周期的持续时间定为1秒,称为原子秒,并把原子秒作为计时的基本单位。要把原子秒真正变成一个用来计时的“尺子”,就需要一台能够产生原子秒时间间隔的仪器,这就是铯原子钟,常简称原子钟。

原子钟发明到现在已经有约40年的历史,目前它的准确度已经达到了3×10-14s,相当于100万年才差1秒。可以说中央电视台所播发的标准时间是“没有”误差的。

实际上,原子钟不一定要用Cs原子,其他的原子甚至分子或离子也可以制作原子钟,条件是它们的某一跃迁周期(或频率)很稳定。不过,它们制成原子钟以后都还要用铯原子钟进行校准,目前常用于原子钟的原子有133Cs、1H和87Rb三种。

铯原子钟不仅是国家计时的标准,而且在人造地球卫星和远程导弹发射的时间同步、突发事件发生时刻的精确测定等许多高科技领域都有着广泛的应用。

防毒面具的防护原理

防毒面具分为两类:过滤式和隔绝式。

1.过滤式防毒面具是一种能够有效地滤除吸入空气中的化学毒气或其他有害物质,并能保护眼睛和头部皮肤免受化学毒剂伤害的防护器材,是消防部队最常用的一种防毒面具。其基本结构和防毒原理相同,都是由滤毒罐、面罩和面具袋三部分组成。

面罩包括罩体、5至6条头带、眼窗和通话器等部分(69型为开孔的头盔式)。通话器材内装有呼气活门、通话膜、起通话和呼气两个作用。87型面具的罩体有两种形式,在两侧或下方安装滤毒罐,按需选用。

面具袋多用帆布做成,用于携带和保护面具。袋内装有附件盒,盒内装有保明片或通话膜。保明片用来防止呼气时的水汽凝结在眼穿上,使用时用手指捏住边缘,并使呵气模糊的一面对向眼窗镜片,然后压紧即可。

滤毒罐(过滤元件)起过滤毒剂的作用。内部结构分两层,即防毒炭层和滤烟层。防毒炭层是用优质活性炭再浸以铜、铬、银金属氧化物,通过物理吸附和化学吸着滤除毒剂蒸气。

活性炭吸附毒剂蒸气的能力受多种因素影响。毒剂的种类和性质对活性炭的吸附能力影响较大,毒剂分子量愈大、沸点愈高、饱和蒸气压愈小,其蒸气则易被活性炭吸附;反之,则不易被吸附,如氢氰酸和氯化氰等。

在使用这种防毒面具时,由于面具的呼吸阻力、有害空间和面罩的局部作用,对人体的正常生理功能造成不同程度的影响。在平时健康人员尚可忍受,在一些特殊情况下,就可能会带来一定的恶果。因此,对不适合戴面具的人员,应根据病情限制或禁止使用防毒面具。对患有心血管、呼吸系统疾病,贫血、高血压、肾脏病患者等,应尽量缩短佩戴时间。

2.隔绝式防毒面具是一种使呼吸器官可以完全与外界空气隔绝,由面具内的储氧瓶或产氧装置产生的氧气供人呼吸的个人防护器材。隔绝式防毒面具与滤过式防毒面具相比的优点是能有效地防护各种浓度的毒剂、放射性物质和致病微生物的伤害作用,并能在缺氧或含有大量一氧化碳及其他有害气体的条件下使用。隔绝式防毒面具的缺点是较笨重,使用复杂,容易发生故障和价格较贵。根据隔绝式面具的供氧方式不同,可分为带氧面具和产氧面具两种。

带氧面具的基本原理是人吸入钢瓶中经过减压的高压氧,呼出气中的二氧化碳和水蒸气被清洁罐中的氢氧化锂或钠石灰吸收,剩余的氧气又重新回到气囊中被再次利用。氧气用完以后更换氧气瓶,清洁罐失效时可换新的清洁罐。目前我们使用的带氧面具主要是氧气呼吸器,钢瓶中贮存可利用的压缩氧气,一次有效使用时间为40分钟到2小时。

产氧面具的基本原理是利用人呼出的水汽和二氧化碳与面具内的生氧剂发生化学反应,放出氧气供人呼吸。这种面具产氧罐内的生氧剂主要有超氧化钠或超氧化钾,其反应如下:

4NaO2+2H2O4NaOH+3O2↑

4NaO2+2CO22Na2CO3+3O2↑

产氧面具的重量比带氧面具要轻一些,使用也较简便。