化学与魔术

化学与魔术——研究报告我们常在电视、电影等媒体中看到精彩而神秘的魔术表演，我们为其喝彩、感叹、惊讶、尖叫，却不曾知道其缘由。我们之所以认为魔术神奇，是因为我们不了解它背后的原理，那么今天，让我们的组员带领大家一起走入魔术背后的化学，揭开魔术的“神秘面纱”。相信大家都看过电影《惊天魔盗团》，其中有这样一个情节：主角用一张不知名的小卡片将一由“美钞”堆放而成的立方体钞票烧得不留灰烬。这是如何做到的呢？纸钞在点燃的小卡片的带动下快速燃烧化作一缕火焰，并最终不留痕迹。很显然，这张卡片绝对不会是普通的纸张。其实这样的卡片称为“闪光纸”，是被硝化的纸张。我们可以做这样一个实验：取一个500ml烧杯，向其中加入125ml浓硝酸与100ml浓硫酸，此时温度上升至70℃左右，待其温度下降至40℃，再用坩埚钳将一纸张夹住浸入混合物中，用玻璃棒下压纸张以确保它完全浸入混合液中，五分钟后用坩埚钳取出，用流动水轻轻冲刷，充分地洗掉殘留的混5合酸，再用酒精浸泡已冲洗过的纸张，以便于其尽快干燥。最后用电风扇加速吹干，则所得为闪光纸。将其移至点燃的酒精灯上，纸张迅速燃烧不留灰烬。原理：纸张中的纤维素会同酸反应生成硝化纤维和水，其化学方程式如下：3HNO3+C6H10O5==C6H7(NO2)3O5+3H2O，其中产物中的硝基NO{\fe\fnCalibri}2{\r}让这些分子具有爆炸性，因而在遇明火时可以快速燃烧，不留痕迹。由于闪光纸的特性，它被广泛用于舞台表演，但其遇明火即燃，且十分剧烈，所以使用闪光纸将十分小心，注意安全。魔术与化学息息相关，其实只要了解了魔术的本质它便不再神奇，而真正神奇的不是魔术本身而是魔术背后的化学，化学世界才是真正的奇妙无穷，值得我们去探索、追求。（”纸张的硝化与魔术“）取一只试管，里面装入3一4克固体硝酸钾，然后用铁夹直立地固定在铁架上，并用酒精灯加热试管。当固体的硝酸钾逐渐熔化后，取小豆粒大小木炭一块，投入试管中，并继续加热。过一会儿就会看到小木炭块在试管中的液面上突然地跳跃起来，一会儿上下跳动，一会儿自身翻转，好似跳舞一样，并且发出灼热的红光。原理：小木炭刚放入试管时，试管中硝酸钾的温度较低，还没能使木炭燃烧起来，所以小木炭还在那静止地躺着。对试管继续加热后温度上升，使小木炭达到燃点，这时与硝酸钾发生激烈的化学反应，并放出大量的热，使小木炭立刻燃烧发光。因为硝酸钾在高温下分解后放出氧来，这个氧立刻与小木炭反应生成二氧化碳气体，这个气体一下子就将小木炭顶了起来。木炭跳起之后，和下面的硝酸钾液体脱离接触，反应中断了，二氧化炭气体就不再发生，当小木炭由于受到重力的作用落回到硝酸钾上面时，又发生反应，小木炭第二次跳起来。这样的循环往复，小木炭就不停地上下跳跃起来。了解了一个简单地化学魔术，我们就会觉得其实魔术也很容易。但是表演魔术确实很难的，他需要丰富的魔术知识与个人的语言组织技巧、身体动作巧妙的结合。很多人不知道，如果你上台表演，观众只要看你一眼，还没等你说话，就判断你对不对他胃口了。我认为魔术关键是用心去学,是真正喜欢而去学。很多人去学了魔术，其实只是单纯会魔术而已，还有很多实质性的东西没有学会。没有自己的感想，就不会有真正的魔术，魔术的基本原理学会了，魔术的语言还要要自己去认真想，自己去理解和感受其中的奥秘，这样才会把魔术表演得尽善尽美。（”碳粒的燃烧“）摘要：过氧化氢的分解是化学反应的一种。作为一种重要的分解反应，在化学与魔术中占有重要地位，在实际应用中也发挥了重要作用。本文阐释了该反应的基本原理，以及从化学的角度解释了该反应在魔术中所起的作用。关键词：过氧化氢催化剂分解蒸汽枪过氧化氢中文同义词：双氧水；氢过氧化物；二氧化二氢英文同义词：perhydrol；perdrogen；peroxide；superoxol毒害物质数据:7722-84-1(HazardousSubstancesData)职业标准:TWA1.4毫克/立方米；STEL4.2毫克/立方米初中实验室制取氧气的办法：反应物：过氧化氢条件：二氧化锰——催化剂（加速过氧化氢的分解速度）生成物：氧气+（这个+念“和”，不念“加”）水物理性质：水溶液为无色透明液体，溶于水、醇、乙醚，不溶于苯、石油醚。纯过氧化氢是淡蓝色的粘稠液体，熔点-0.43°C，沸点150.2°C，纯的过氧化氢其分子构型会改变，所以熔沸点也会发生变化。凝固点时固体密度为1.71g/，密度随温度升高而减小。它的缔合程度比H₂O大，所以它的介电常数和沸点比水高。纯过氧化氢比较稳定，加热到153°C便猛烈的分解为水和氧气，值得注意的是，过氧化氢中不存在分子间氢键。过氧化氢对有机物有很强的氧化作用，一般作为氧化剂使用。化学性质：1.氧化性（油画中铅白[碱式碳酸铅]会与空气中的硫化氢反应生成黑色硫化铅，就可应用过氧化氢洗涤）（需要碱性介质）2.还原性3.在10%试样液10ml中，加稀硫酸试液(TS-241)5ml和高锰酸钾试液(TS-193)1ml。应有气泡发生，且高锰酸钾的呈色消失。对石蕊呈酸性。遇有机物易爆。4.取试样1g(准确至0.1mg)，用水稀释至250.0ml。取此溶液25ml，加10ml稀硫酸试液(TS-241)后用0.1mol/L高锰酸钾滴定。每毫升0.1mol/L。高锰酸钾相当于过氧化氢(H2O2)1.70mg。5.遇有机物、受热分解放出氧气和水，遇铬酸、高锰酸钾、金属粉末反应剧烈。为了防止分解，可以加入微量的稳定剂，如锡酸钠、焦磷酸钠等等。6..过氧化氢是一种极弱的酸：H2O2=(可逆)=H++HO2-（Ka=2.4×10-12）。因此金属的过氧化物可以看做是它的盐。二、催化剂：在化学反应里能改变反应物的化学反应速率（既能提高也能降低），而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂（也叫触媒）。三、实验原理：过氧化氢不稳定，在常温下就能缓慢分解放出氧气。但速度较慢，不易察觉。在过氧化氢溶液中加入适量二氧化锰后，能立即有氧气迅速放出。在此反应中，二氧化锰是催化剂，能加速该反应的发生四、魔术此魔术取15毫升过氧化氢倒入塑料瓶，加入适量二氧化锰，会观察到开始有一些凝结的水蒸气产生于瓶中，接着产生的水汽变多速度加快，最后形成一道巨大水汽柱，瓶子明显变小。该魔术的催化剂是二氧化锰，它的加入使得过氧化氢的分解的活化能降低，反应速度比在正常室温条件下快数千倍，故后形成一道水汽柱。催化反应产生的热量使瓶子熔化变小。五、结束语过氧化氢的分解反应带来精彩魔术，而它本身的作用远不止如此。同样，化学与魔术的完美融合只是化学为人类带来福利的附属品。随着化学研究的深入，化学必将使人类的生活更加美好！（过氧化氢的分解与魔术）先来看看我们的标题——多彩指示剂。这里我们先想一想，什么是指示剂？指示剂是能够用以指示滴定终点的试剂，化学试剂中的一种，其在一定介质条件下，其颜色能发生变化、能产生混浊或沉淀，以及有荧光现象等，利用这些现象起到指示作用，从而检验溶液的酸碱性等。酸碱指示剂就是其中的一种。为了更深入地了解，我们来看看化学博士Dr.BassamShakhashiri的实验。现在，在桌面上有6个分别盛有各色溶液的柱形容器。将柱形容器按每组两个分别分为三组。从左到右第一组容器中溶液为蓝色，第二组容器中溶液为粉色，第三组容器中溶液为紫色。每隔一个容器便向其中加入几块干冰（固态CO2)，另一个容器用于对照。可以看到，容器中开始有大量气泡冒出，三组容器中的溶液颜色均发生变化。第一组溶液由蓝色变为黄色，第二组溶液由粉色变为无色，第三组溶液则经历了3次颜色变化，由蓝色变为绿色再变为黄色。那么，为什么容器中的溶液会发生颜色变化呢？实际上，三组容器中的溶液都加入了不同种类的酸碱指示剂且三组溶液中都加入了少量的NaOH（一种碱，使溶液呈碱性）。第一组溶液中的指示剂为溴百里酚蓝，当溶液呈碱性时溴百里酚蓝呈蓝色，当溶液呈酸性时溴百里酚蓝显示出黄色。第二组溶液中的指示剂为酚酞，当溶液呈碱性时酚酞呈粉红色而当溶液呈酸性时酚酞为无色。第三组溶液颜色经历3次变化，其中的指示剂为溴麝香草酚蓝，当溶液逐渐由碱性变为酸性时，其颜色变化为由蓝色变为绿色再变为黄色。好的，现在问题来了——加入干冰为什么能够使溶液酸碱性发生变化呢？这里涉及到两个反应的方程式：向溶液中加入干冰，干冰与水反应生成碳酸CO2+H2OH2CO3碳酸则与氢氧化钠发生中和反应生成碳酸盐和水H2CO3+2NaOHNa2CO3+2H2O由于发生了中和反应，溶液由碱性变为中性，而继续加入干冰，干冰与水反应生成过量的碳酸使得溶液变为酸性，溶液酸碱性就这样发生了变化。由此我们可以看出，指示剂能够指示我们看不到的变化，除了能够显示出多彩颜色的酸碱指示剂以外，还有氧化还原指示剂、金属指示剂、吸附指示剂等等，它们常常被用于魔术表演中，对我们的生活有着不可忽略的影响，与我们的日常生活有着千丝万缕的联系。(“多彩指示剂”）在希腊神话中有一位战神迈达斯，具有点石成金的本领。而今天我们要进行的这个实验就叫“迈达斯的魔术”。首先将两份神秘的无色透明溶液各100ml混合于一个烧杯中，接下来这个烧杯中出现了奇妙的变化——溶液中出现了一种不溶于水的黄色物质。究竟这种黄色物体是什么？它是如何生成的？让我们来一探究竟。其实这两份无色透明的溶液分别为硝酸铅（Pb（NO3）2）溶液和碘化钾（KI）溶液，将两者混合后，发生了复分解反应，生成了碘化铅黄色沉淀。发生反应的化学方程式为Pb（NO3）2+2KI=PbI2↓+2KNO3。何为复分解反应？复分解反应是化学中四大基本反应类型之一。复分解反应（doubledecompositionreaction）是由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应。复分解反应的实质是：发生复分解反应的两种物质在水溶液中交换离子，结合成难电离的物质——沉淀、气体或弱电解质（最常见的为水），使溶液中离子浓度降低，化学反应即向着离子浓度降低的方向进行。可简记为AB+CD=AD+CB。其实在化学中还存在着其他类型的反应，例如四大基本反应类型的化合反应、分解反应、置换反应。还有氧化还原反应等等。这些不同类型的反应一起构成了奇妙多彩的化学世界。在化学世界中，还有许多东西值得我们去探索，还有许多谜题等待着我们去揭秘。让我们一起感受化学带来的“魔力”。（迈达斯的魔术）