抓出隱形嫌犯:國中理化偵探課,破解二氧化碳的三大鐵證!
我是科學訓練家—桑子研。每一天都是實驗!
「滋~」地一聲爆開的汽水泡泡,丟進浴缸裡立刻「啵啵」溶解的泡澡錠。在我們的生活周遭,存在著超級多奇妙的「泡泡」。你知道嗎?這些泡泡的真面目,其實大多都是一種叫做「二氧化碳」的氣體!這個眼睛看不到、手也摸不著的氣體,我們要怎麼把它找出來,揭開它的真面目呢?這次,我們就來挑戰一個國中理化課本裡很經典的實驗,教你怎麼「逮捕」這個隱形氣體,並把它的習性摸個透!
偵探七樣寶:實驗材料大點名!
我們準備好開始辦案所需的材料囉!它們就是這次破案的關鍵線索!
•鹽酸 5%(大約 5 毫升)
•石灰石(一小塊就好)
•其他用品:火柴、線香、熄滅線香的容器、石灰水(大約 5 毫升)、濕抹布(安全守則第一條,好夥伴不可少!)
第一個現場勘驗:把「滋滋」冒的泡泡抓起來!
1. 讓二氧化碳現形!
先在試管裡倒入 5 毫升的鹽酸,然後把我們這次的嫌疑犯「石灰石」丟進去!這時候,就會看到「嘶~」地一陣劇烈冒泡!這就是隱形氣體——二氧化碳正在誕生的關鍵瞬間!這個現象證明了石灰石的主要成分「碳酸鈣」和「鹽酸」正在發生化學反應。如果用化學世界的語言來說,發生的「案件」就是這樣:
CaCO₃ (碳酸鈣) + 2HCl (鹽酸) ⟶ CaCl₂ (氯化鈣) + H₂O (水) + CO₂ (二氧化碳)
石灰石溶在鹽酸裡,變成水和氯化鈣,而我們這次的主角二氧化碳就以氣體的樣子跑出來了!
第二個證據:石灰水說出的真相!
2. 用石灰水來驗明正身!
接下來,把我們剛剛抓到的氣體通到第二根試管裡,裡面裝著透明的石灰水。輕輕搖一下試管……哇!神奇的事發生了!原本透明的液體竟然變成了混濁的白色!這就是最有力的鐵證!
為什麼會變白呢?其實這裡也發生了化學反應。石灰水的真面目是「氫氧化鈣」這個物質。它跟二氧化碳結合之後,會變成一種不溶於水的白色顆粒,也就是「碳酸鈣」。沒錯!這就是實驗一開始我們使用的石灰石的成分!科學是不是很像一個波瀾壯闊的故事呢?
第三個證詞:火焰熄滅的秘密
3. 用點燃的線香測試!
最後一個步驟!我們把點燃的線香輕輕放進裝有氣體的試管裡。結果……原本燒得旺旺的火,就像被吹了一口氣一樣,「呼」地就熄滅了。
這證明了二氧化碳一個很重要的特性:它是不會燃燒的(不燃性)氣體。不只這樣喔!二氧化碳比空氣重,所以會沉在試管的底部,把燃燒必備的氧氣給趕走了!這也就是二氧化碳滅火器運作的原理!
從小泡泡到大地球
這場科學偵探遊戲好玩嗎?我們收集了三個確鑿的證據,成功確認了那個隱形氣體就是「二氧化碳」。
- 能讓石灰水變混濁。
- 會讓火焰熄滅(不會燒,也不會助燃)。
- 比空氣重(雖然這次實驗沒直接看,但這是火熄滅的原因之一)。
了解了二氧化碳的特性後,我們就能看見它與我們的生活和地球環境有什麼關係了。從好喝的汽水、能滅火的滅火器原理,到全球暖化這個大哉問,所有的一切都跟它有關。從一根試管裡誕生的小小泡泡,竟然能連繫起我們居住的整個大世界呢!
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