积微成著卓然而行前言化学是一门以观察和实验为基本研究方法的实验科学,在化学的教学中，必须重视对学生的实验能力的培养。九年制义务教育化学教材的最大特点之一就是增加了大量的实验，其目的在于加强化学学科的实验教学，培养学生的观察能力和实验能力等综合能力。两千多年以前，我国古代思想家、教育家孔子就说过:“不观于高崖，何以知颠坠之患;不临于深渊，何以知没溺之患;不观于海上，何以知风波之患”，形象生动地阐明了知识与生活实践联系的重要性，课程标准也明确要求教师的教学要联系生活，联系社会实际。学生通过理论学习，对化学产生浓厚的兴趣，掌握了生活中许多关于生化方面的常识，如:洗衣粉的正确使用方法;正确的洗手、洗头方法;蔬菜怎样吃会更有营养等。通过学习，拓展了思维，增强了实践和应用能力。《趣味化学实验》是一本化学校本课程教材，旨在让学生了解化学在生活中的应用，并提高他们的兴趣和热情。本教材包含了有趣的化学实验:例如滴水成珠、魔力饮水鸟、不怕火烧的手帕等实验，让学生在实践中巩固化学知识，锻炼动手能力，并增进化学科学素养。《趣味化学实验》的课程安排涵盖了贴近学生生活以及现实所学内容的简单实验。每个课时内容大致分为生活探秘、实验过程、现象解释、知识链接及拓展阅读几大部分。通过这样的安排，学生能够全面地了解实验的内容和意义，从而更好地理解化学知识。学生在学习过程中能够运用已学化学知识分析处理生活中的简单化学问题，学生还能初步学会运用多种手段查找资料，调查研究，运用比较、分类、归纳、概括等方法主动获取有用信息。最终，学生能够逐步建立科学的世界观，用一分为二的辩证唯物主义观点看待食物营养对人体健康的影响，并逐步认识化学科学的发展在生活实际中的不可或缺的贡献，热爱科学。通过本课程的实施，能让每个学生根据不同发展需要，让学生经历探过程，参与观察、思考、讨论，时刻让他们保留成功的欲望，享受成功的乐趣，以获得理解能力和深层次的情感体验，激发学生学习化学的浓厚兴趣，培养学生的创新精神和实践能力，帮助学生认识化学与人类生活的密切关系，关注人类面临的化学问题，培养学生的社会责任感和参与意识。主编：刘贵红

积微成著卓然而行目录第一章水和溶液第一节自制简易净水器…………………………………………………………1第二节液体分层实验……………………………………………………………4第三节水中悬浮杂质的去除……………………………………………………9第四节纸树开花…………………………………………………………………14第五节滴水成珠…………………………………………………………………19第六节魔力饮水鸟………………………………………………………………24第二章有趣的气体第一节自制氢气气球……………………………………………………………29第二节会游泳的鸡蛋……………………………………………………………32第三节漂浮在二氧化碳中的气球………………………………………………34第四节在厨房里寻找二氧化碳…………………………………………………36第五节会吃鸡蛋的瓶子…………………………………………………………38第六节“大象牙膏”里的氧气…………………………………………………40第七节塑料瓶喷泉………………………………………………………………45第八节可乐中加花生油会这样？………………………………………………50第九节喷泉实验…………………………………………………………………54第三章燃烧与灭火第一节蜡烛燃烧实验……………………………………………………………57第二节蜡烛吸水…………………………………………………………………60第三节蜡烛跷跷板………………………………………………………………64第四节不怕火烧的手帕…………………………………………………………68第五节纸杯炸肉丸………………………………………………………………71第六节吹不灭的蜡烛……………………………………………………………75第七节木炭跳舞实验……………………………………………………………82第八节燃烧前后物质质量的变化………………………………………………85第九节固体酒精的制作…………………………………………………………89第十节制备可燃的“胶冻”……………………………………………………92

积微成著卓然而行第十一节鉴别棉、羊毛和涤纶纤维……………………………………………95第十二节自制灭火器……………………………………………………………98第十三节粉尘爆炸………………………………………………………………101第十四节打火机=定时炸弹？…………………………………………………104第四章金属与合金第一节宝塔镇火…………………………………………………………………107第二节旋转的铜圈………………………………………………………………111第三节当心！可乐和它放在一起会爆炸………………………………………115第四节铁树开花…………………………………………………………………120第五章酸碱盐的奥秘第一节水果电池…………………………………………………………………125第二节自制酸碱指示剂…………………………………………………………131第三节维生素C褪色实验………………………………………………………136第四节无火也能加温……………………………………………………………141第五节热盐………………………………………………………………………143第六节自制叶脉书签……………………………………………………………146第七节化学红绿灯………………………………………………………………149第八节牛奶变黑炭………………………………………………………………155第九节蛋壳作画…………………………………………………………………160第十节巧写密信…………………………………………………………………164第十一节水下公园………………………………………………………………167第十二节自制豆腐………………………………………………………………170第六章走进微观世界第一节探究分子间隔……………………………………………………………173第二节色层分析法实验…………………………………………………………176第三节空气的膨胀………………………………………………………………180第四节指纹鉴定…………………………………………………………………185

积微成著卓然而行第一章水和溶液

积微成著卓然而行1第一节自制简易净水器一般说来，除泉水和井水(地下深水井)可直接饮用外，不管是河水、湖水、溪水、雪水、雨水、露水，还是通过渗透、过滤、沉淀而得到的水，最好都应进行消毒处理后再饮用。那么，生活中怎样对自然界的天然水进行消毒呢？【实验用品】:矿泉水瓶、粗砂、细沙、活性炭、细纱布、蓬松棉、剪刀【步骤和方法】：1.拿一个矿泉水瓶，用剪刀剪去瓶底，将瓶身剪至约二分之一处。2.在瓶盖处用剪刀和钻子刺一个小孔，插入吸管，以便让液体可以流出。3.分别用纱布将小卵石、石英砂、活性炭包裹起来。4.把瓶口处倒过来放，依次放入蓬松棉、包有纱布的活性炭、包有纱布的石英砂及包有纱布的小卵石。5.将瓶底与瓶壁粘起来，作为一个可自由开合的盖子。【效果检验】:1.污水注入简易净水器后，过滤出来的水是清的；2.将红墨水持续注入简易净水器，刚开始，过滤的水是澄清的，一段时间后，过滤出来的水逐渐变红，最后与过滤之前的水的颜色一样:活性炭晒于后重复使用，生活探秘实验过程

积微成著卓然而行2过滤之后的水的颜色基本不变。小卵石和石英砂可起到过滤的作用，除去水中的难溶性杂质；活性炭具有疏松多孔的结构，它的外表面和内表面均有很强的吸附作用。但是使用一段时间后，活性炭的毛细孔会被各种污物填满，处于饱和状态而失去净化能力。失效的活性炭，经过酸洗、碱洗及水洗，能除去毛细孔中绝大多数不溶性的无机盐、油污等杂质，从而得以复活。石英砂天然水的人工净化1.沉降:天然水中较大的泥沙颗粒，静置后会在重力的作用下沉降出来，加入明矾可以加速泥沙的沉降。2.过滤:过滤使分离颗粒大小不同的混合物的方法。3.吸附:活性炭疏松多孔，表面积很大，具有较强的吸附作用，水或空气中的一些有颜色和气味很容易被吸附。4.灭菌：一般是加入氯水，利用次氯酸的杀菌消毒作用，除去水中的细菌和微生物，此过程是化学变化。自来水厂净化水的过程1.加入絮凝剂：与水中的杂质进行反应和吸附，常见的絮凝剂有明矾。现象解释知识链接拓展阅读

积微成著卓然而行32.沉淀：经过反应池后，净水剂和源水充分混合，流进沉淀池，把杂质沉降到底部。3.过滤：此时杂质已经大部分沉淀，水会流如过滤池。过滤池一般是用几层不同粗细的沙过滤，有的工艺会用到活性炭过滤。4.吸附：利用活性炭等物质的吸附作用，吸附水中一些难溶性杂质，臭味和色素。5.消毒：一般消毒剂能破坏细菌中的物质，从而使细菌失去活性，例如使用氯气消毒。6.pH值调节：如果水的pH值太低或太高，就要添加中和剂把水的pH值控制在7至8左右。7.加氯消毒：出厂前进行加氯消毒，以确保水质安全。以上七个步骤涵盖了自来水厂净化水的主要过程。需要注意的是，根据不同地区的水质特点和处理要求，具体的处理工艺可能会有所差异。

积微成著卓然而行4第二节液体分层实验近几年在茶饮饮品制作也逐渐流行开来，高颜值看起来不仅噱头十足，还非常具有创意。这种饮料别人能够根据自己的口味进行不同的安排和调配，只不过这种饮料也会有让人很疑惑的时候，那就是每次买一杯饮料，一开的始的时候觉得颜色非常好看，但是放置一段时间之后会发现饮料明显出现分层的情况，好几种颜色，或者是一些材料就完全区分开来了，这是为什么呢？其实，饮料分层，其中的原理并没有那么深奥，只要稍微提点一下，你就懂了！【实验材料】玻璃杯、搅拌棒、清水、色素、高锰酸钾、方糖、镊子。【实验步骤】1.用镊子将方糖放入两只玻璃杯中。生活探秘实验过程

积微成著卓然而行52.分别倒入适量清水，静待溶解。3.将其中一只玻璃杯内滴入数滴高锰酸钾溶液，另一只玻璃杯中滴入数滴色素。你会发现，滴下去的有色液体，会浮在糖水上方。4.一段时间过后，有色液体和糖水出现了明显的分层，分别用搅拌棒进行搅拌，也不会混合在一起。

积微成著卓然而行6糖水分层的原理在一个杯中加入糖和水的时候，糖和水就会混合为糖水，在没有搅拌的时候会发现上层水分较多，而下层糖分比较多，这也是因为质量和密度的关系，造成了一定的分层，只不过不够明显罢了。而滴入有色液体后，由于它们和糖水之间密度的差异，密度大的糖水就会沉落在杯底，而密度小的有色液体就会漂浮在杯子上层，分层就很明显了。除非使用外力猛地搅动或者静待一段时间，液体间才会自然扩散而混合。根据物理特性，密度大的液体会沉落在杯底，而密度小的液体会浮在杯子的上层，这也是为什么饮料会有分层的效果。想要自己调配一杯分层饮料，就得知道各种饮品的密度，按照它们的物理特性进行调配。现象解释

积微成著卓然而行7一些液体的密度常识水的密度是1.0（单位省略）；冰的密度是0.9；酒精的密度是0.710.76；雪碧和可乐的密度大约是0.98；蜂蜜的密度是1.35-1.40；酸奶的密度是1.03-1.04；纯牛奶的密度是1.04。饱和溶液和不饱和溶液如果在一定温度下，在烧杯里盛入一定量的水后，慢慢加入蔗糖，同时用玻棒不断搅动，在开始的时候，加入到水中的蔗糖很快就溶解了，接着，蔗糖的溶解速度会逐渐减慢，最后看来好像蔗糖就不再溶解了，这是因为蔗糖在水里溶解的量，也是有一定限度的，当溶液里面溶解蔗糖的量，已经达到这个限度时，如果再加入蔗糖，不管怎么搅拌蔗糖在水中也不会再溶解，这时，我们就可以说蔗糖溶液已经饱和了。在一定温度下，溶液里所能溶解的某种溶质如果不能再增加了，这样的溶液就被叫做这种溶质的饱和溶液。相反的，如果溶液里还能继续溶解更多的这种溶质，这样的溶液就被叫做这种溶质的不饱和溶液。不要认为饱和溶液一定就很浓，不饱和溶液就一定很稀。一般来说，对于同一种溶质的溶液，在一定温度下的饱和溶液都要比不饱和溶液浓一些，但是对于不同的溶质的溶液，这样说就不对了，饱和溶液和不饱和溶液是相对于同一种溶质在同一温度下来进行比较的。溶液是饱和状态还是不饱和状态，最为关键的是看它能不能溶解更多的溶质，也不是看溶液的浓或稀，每种物质的溶解度是不一样的。同一种物质在不同的温度下的溶解度也是不一样的，有些物质，比如碳酸钙的溶解度就很小，就算是碳酸钙的饱和溶液，看起来仍然是很稀的。碳酸钙在8摄氏度时,100克水至多只能溶解0.0013克。与碳酸钙相反的是，有些物质比如蔗糖的溶解能力就很大，即使蔗糖的溶液已经很浓了，但是也还不是蔗糖的饱和溶液，蔗糖在20摄氏度时，100克水就算是溶解了200克的蔗糖，但是此时的蔗糖溶液仍然不是饱和溶液，因为它还可以知识链接拓展阅读

积微成著卓然而行8溶解更多的蔗糖。物质的溶解度，还要受到温度的影响，比如在20摄氏度时100克水中最多可以能够溶解蔗糖203克，但是在30摄氏度的水中，100克水里则可以溶解219.5克蔗糖。所以在100克水里溶解蔗糖203克时形成的溶液，在20摄氏度时是蔗糖的饱和溶液，但是在30摄氏度时则是蔗糖的不饱和溶液。所以我们在说某物质的溶液是不是饱和溶液时，一定要说明它是在什么温度下形成的。

积微成著卓然而行9第三节水中悬浮杂质的去除知识链接为了过滤各种杂质，现在很多家庭里都会选择购买净水器，但你知道古人是如何净水的吗？在古人眼中，几乎就没有废水的，比如淘米水可以用来浇花，一些西南地区的部分山区人们会把淘米水积攒下，经澄清后，用上面的清水饮牲口，将沉淀的部分存放发酵后当天然洗发液用…2000多年前，古人就掌握了采用深埋和土层过滤处理污水的办法，到了唐朝，还有专门的法律规定，市民向街道泼污水、扔垃圾必受严惩，那些不能被重复利用的污水会收集到一处进行集中处理。而到了明朝，人们开始掌握了明矾净水的技术，到了清朝，黄河沿岸普通百姓大都熟练掌握了运用明矾将黄河浊水变清水的技术。

积微成著卓然而行10一位叫纳瓦雷特的西班牙教士就曾记录过这一技术，他还感慨道：这是自然的秘密，为当时西方所不知。用明矾能让浑浊的黄河水变清水，但是沉淀需要一到两天的时间，那有什么办法可以加速明矾净水么？本节用这个“果冻”告诉你答案。实验过程【实验材料】玻璃杯，清水，搅拌棒、勺子、明矾、小苏打，泥土。【实验步骤】1.取一勺明矾放入玻璃杯中，加入适量的清水搅拌均匀，直到明矾完全融入水中。

积微成著卓然而行112.再取一勺小苏打放入玻璃杯中，加入适量的清水搅拌均匀，直到小苏打完全融入水中。3.将小苏打溶液倒入明矾溶液中，你会发现原本看似透明的清水，一下子变成了白色的絮状物，像白色的“果冻”一样，伴随着大量气泡往外冒。如果你此时用手去摸杯子的外壁，你会有冰凉凉的触感，就像刚才冰箱里拿出来一样。4.将适量的泥土倒入空杯中，加入适量的水进行搅拌，直至变为泥水。5.把白色的絮状物倒入泥水里，不一会你就会发现泥水变清了。再过几分钟，你会发现和没加入“果冻”的泥水相比，加入了的泥水明显出现分层。

积微成著卓然而行12现象解释为什么短短几分钟，泥水就能变清水呢？这是因为明矾的成分是十二水合硫酸铝钾，水解后会形成氢氧化铝胶体，它具有很强的吸附性，所以能达到净水目的，但这个过程一般需要数小时或几天。但加入小苏打，也就是碳酸氢钠之后，碳酸根会和铝离子双水解，直接产生大量的氢氧化铝沉淀，也就是我们所看到的的白色絮状物，所以吸附效果非常明显，肉眼可见。知识链接明矾的危害但生活中不可饮用明矾净化过的水。在以前，人们还不了解明矾的危害时，它除了用来净水，还会被用作传统的食品改良剂和膨松剂，一般会添加在油条、粉丝、米粉等食品里。后研究发现明矾含有铝离子，过量摄入会影响人体对铁、钙等成份的吸收，导致骨质疏松、贫血，甚至影响神经细胞的发育，一些营养专家提出，要尽量少吃含有明矾的食品，现在国家对明矾添加剂量也有了更为严格的规定。

积微成著卓然而行13近年来科学家们还发现，长期饮用明矾净化的水，可能会引起老年性痴呆症，现在已不主张用明矾作生活净水剂了。为了过滤自来水中残留的重金属、余氯，微生物等杂质，如今在家庭净水选择上，普遍都会采用纯物理过滤的净水器。拓展阅读工业废水去除杂质悬浮物的三种方法工业污水包括生产废水、生产污水以及冷却水，废水种类繁多，成分复杂、处理难度大等特点。处理废水中杂质的常用方法有三种:重力沉淀法、气浮法、过滤法。重力沉淀法:利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用以达到固液分离的一种过程。适合用于水中密度大于1的悬浮物颗粒，同时可以回收这些颗粒。污水经过格栅初步处理阻挡一部分较大不可溶物质，带有小颗粒悬浮物的污水进入初沉池，由于重力作用下沉。气浮法:使水中产生大量的微气泡，以形成水、气及被去除物质的三相混合体，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下，促进微细气泡粘附污水中悬浮杂质上浮到水面。适用于污水中含有与水密度相差不多的悬浮颗粒的处理。

积微成著卓然而行14第四节纸树开花生活探秘通常人们会用“铁树开花”来形容非常罕见的人或事物，这是因为铁树生长非常的缓慢，一般间隔15-20年才会开一次花，并且对温度和湿度等各方面条件要求很高。如今互联网越来越发达，想一睹铁树开花的美景已不算难事，但你是否见过可以开花的纸树呢？只要往纸树上加一种特殊的“透明药水”，一个晚上的时间，纸树就能开出好看的花朵，一起来看看这“透明药水”到底是什么吧？实验过程【实验材料】剪刀、底座、滴管、磷酸二氢钾水溶液、纸树。

积微成著卓然而行15【实验步骤】1.将两张树状的纸片交叠在一起，组成一个树的形状。2.然后放入底座上。3.用滴管吸取适量的磷酸二氢钾水溶液，滴入底座中。

积微成著卓然而行164.等待一个晚上后，纸树上就出现了许多“花朵”。如果想得到更多的“花朵”，那么只需要往底座中继续加入磷酸二氢钾水溶液即可。如果想要颜色更为丰富，那么可以先将纸树的边角部分进行染色处理。现象解释毛细现象和结晶现象就是纸树开花的原理所在，它们都是我们日常生活中比较常见的自然现象。当纸树浸入磷酸二氢钾水溶液后，因毛细现象水溶液在纸树中快速上升，直达整棵树；而树枝末端水分蒸发较快，溶解于水溶液中的晶体无法挥发，因而累积在末端的水溶液浓度越来越高，直到形成饱和溶液从而开始出现结晶现象。

积微成著卓然而行17知识链接结晶，自然的艺术在不同的条件下，同一种物质也会出现不同的结晶形态，比如雪花，在显微镜下，你会发现它的结晶过程独一无二。相同条件下，不同物质的结晶方式也是千差万别，比如像下面的这个铁氰化钾的结晶，只需要让饱和溶液慢慢蒸发，结晶体就会如同海底的珊瑚一样生长出来。在铜丝上肆意舒展的酒石酸结晶，看起来晶莹剔透。

积微成著卓然而行18拓展阅读晶体和非晶体的区别晶体和非晶体在自范性、物理性质、结构和用途方面存在显著差异。自范性：晶体在适当条件下能自发形成几何多面体的性质，而非晶体则没有这种性质。物理性质：晶体具有固定的熔点和沸点，而非晶体没有；晶体在不同方向上的物理性质（如导热性、热膨胀性）可能不同，表现出各向异性，而非晶体在各个方向上的物理性质基本相同，表现出各向同性。结构：晶体内部的原子、离子或分子按照长程有序的方式排列，形成了规则的晶格结构；而非晶体内部的原子、离子或分子排列呈杂乱无章的分布状态，缺乏长程有序性。用途：晶体因其结构稳定性和特殊的物理性质，广泛应用于电子器件和光学领域；而非晶体由于其无定形结构和良好的可塑性，主要用于制备玻璃、塑料和橡胶等材料。

积微成著卓然而行19第五节滴水成珠生活探秘在两千多年前，人们就发现有些植物虽然生长在污泥里，但是它的叶子却几乎永远保持清洁，一个最为典型的例子就是荷叶。因为荷叶上的灰尘和污垢会很容易被露珠和雨水带走，从而保持表面的清洁，科学家将这样的清洁现象称之为“荷叶效应”。除此之外，诸如鸟类的羽毛、水黾（mǐn）的腿部以及蝴蝶的翅膀等也有此类功能。后来，科学家利用电子显微镜对荷叶表面结构分析发现，其微观结构上有许多小突起，极大的增大了接触角，因此表现出极强的疏水性。在超疏水材料的表面，水滴会表现出很多神奇的性质，现在我们就看看水是如何变成一颗颗水珠的吧！实验过程【实验材料】

积微成著卓然而行20玻璃镜面，滴管，清水，超疏水涂料，75%酒精，无纺布。【实验步骤】首先，用酒精将镜面清洁干净。接着，用滴管吸取适量清水后滴在镜面上，发现水滴会在镜面铺展开来。然后，将超疏水涂料滴在镜面上，用指腹将其均匀涂散。

积微成著卓然而行21然后重复之前的步骤，用滴管往涂过疏水涂料的镜面上滴上数滴水珠。【实验现象】涂完疏水涂料后，滴入镜面上的水滴，就像一颗颗圆圆的水珠，很容易滚动。现象解释疏水性指的是一个分子（疏水物）与水互相排斥的物理性质。镜子在涂过疏水性涂料后，就具有了疏水性，所以水滴上去后会聚成一团，与镜子表面形成一个很大的接触角而成水滴状。

积微成著卓然而行22疏水与亲水相结合，让水滴变得更好玩，通过涂抹疏水涂料，还能让水珠按照规划好的线路前进。知识链接疏水和亲水的区别疏水和亲水的区别在于物质与水相互作用的性质。亲水性：指带有极性基团的分子，对水有较大的亲和能力，可以吸引水分子，或易溶解于水。当水分子之间的内聚力小于水分子与固体材料分子间的相互吸引力时，材料被水润湿，此种材料为亲水性的，称为亲水性材料。疏水性：疏水性是指材料表面与水或其他极性液体的亲和力较弱。这种材料通常不喜欢水，水滴在表面上容易滚动或滑动。疏水材料通常用于防水、防油和防尘应用，如建筑、纺织品、汽车和消费品等。拓展阅读怎样区分亲水和疏水1.亲水性

积微成著卓然而行23带有极性基团的分子，对水有大的亲和能力，可以吸引水分子，或溶解于水。这类分子形成的固体材料的表面，易被水所润湿。具有这种特性都是物质的亲水性。亲水性指分子能够透过氢键和水形成短暂键结的物理性质。因为热力学上合适，这种分子不只可以溶解在水里，也可以溶解在其他的极性溶液内。2.疏水性（hydrophobicity）在化学里，疏水性指的是一个分子（疏水物）与水互相排斥的物理性质。举例来说，疏水性分子包含有烷烃、油、脂肪和多数含有油脂的物质。疏水性通常也可以称为亲脂性，但这两个词并不全然是同义的。即使大多数的疏水物通常也是亲脂性的，但还是有例外，如硅橡胶和碳氟化合物（Fluorocarbon）。亲水材料1.亲水绵亲水绵材料是一种安全环保材料，它手感柔软且具有良好的支撑效果、高度透气、良好的吸湿防潮性及低温不变硬的优越特性。2.亲水性纤维水性纤维是指具有吸收液相水分和气相水分性质的纤维。所谓纤维的亲水性，一般是指纤维吸收水分的能力。人体皮肤表面分泌的水分有两种形式，即气态的湿气和液态的汗水，因此，习惯上将亲水性纤维按机理分为吸湿性纤维和吸水性纤维两种。

积微成著卓然而行24第六节魔力饮水鸟本节的实验主题我们来探究一款神奇的玩具：用玻璃做的小鸟，只要在它跟前放杯水就能自动地不断点头喝水。不过，它也不贪杯，每次喝水点（浅）到（尝）即可。人们给它取了个很形象的名字叫“饮水鸟”。曾有人将这个小玩具送给了爱因斯坦，连爱因斯坦都连连称奇，于是它从此有了个霸气的称号——“爱因斯坦也震惊的玩具”。物理老师说过：“永动机是不可能被发明出来的！”，那这个自动“喝”水的饮水鸟是如何运作的？【实验材料】清水（常温）、玻璃杯、饮水鸟生活探秘实验过程

积微成著卓然而行25【实验步骤】1.往玻璃杯中倒满常温清水。2.饮水鸟置于杯子旁边，沾湿鸟头的棉布后松手。3.饮水鸟不断摆动，间歇性“喝”水。【实验现象】通过上面的实验我们发现：鸟头的棉布沾水后，饮水鸟不断地摆动，间歇性地“喝”水，并且不断重复点头“喝”水的动作。

积微成著卓然而行26仔细观察饮水鸟的结构可知，玻璃管两端分别连接一大一小两个玻璃球，小球位于鸟头，大球位于鸟肚，鸟头的玻璃球外覆盖棉布。大球内装有挥发性极强的液体（通常为乙醚），因此密闭的系统内充满饱和蒸汽。鸟头的棉布吸水后，水分蒸发，并不断吸收周围空气的热量，小球内的气体液化成液滴，压力下降。此时由于压力差，大球内的液体逐渐上升，当液位超过系统的重心临界点后，鸟头下压“饮水”，上下两球贯通，液体回流，饮水鸟的重心下移，于是渐渐直立起来，在支架上来回摆动。由于“喝”水时，鸟嘴接触水面，沾湿了棉布，于是它又开始循环工作。饮水鸟的热力学原理据记载，饮水鸟是一种古老的中国玩具，其类似永动机的状态曾经让大科学家爱因斯坦也惊叹不已。我们都知道，能量守恒原理已经被现代物理学反复验证，成为了一条公认的原理。饮水鸟的出现，似乎是对该原理发起的挑战：它既不用借助机械外力，也不使用电、磁等能量，只需要一杯水就可以让它不断地运动。它凭什么？！可以肯定的是，饮水鸟绝不是永动机，它只是巧妙地运用了物理学中的热力学原理。鸟肚里的液体通常为乙醚，乙醚是一种挥发性极强的液体。通过刚才的原理解析可知，饮水鸟一头一尾的温度差异使系统内的蒸汽分布发生变化，从而使鸟的现象解释知识链接

积微成著卓然而行27重心发生改变，实现俯仰动作。因鸟头的棉布反复吸水蒸发，不断吸收空气中的热量，不断产生温度差异，从而实现往复运动。用几张连拍的图更能体现液位高低对重心的影响：不过，古代没有乙醚，饮水鸟又是如何工作的呢？曾有科学家试验过，将鸟肚里的乙醚换成酒精，一样可以自动喝水。只不过乙醚的挥发性比酒精更好，饮水鸟的运动会更频繁，因此不排除古代的饮水鸟可能是加酒做成的可能。拓展阅读饮水鸟会停止摆动吗从能量转化的角度来看，饮水鸟工作时可以把空气的内能转化为机械能，但因为无法大型化，且输出功率较低，输出功率也不稳定，还容易受到相对湿度、温度等环境因素影响，所以在实际生活中并没有利用饮水鸟的原理来制造发动机。既然不是永动机，那么它终究会迎来停止运动的一刻。饮水鸟在支架上来回摆动，玻璃球与空气的位置不断发生变化，在摆动过程中必然会受到阻力作用，气温太低，空气湿度太大，都会导致棉布上的水分蒸发过慢，使得动力不足，速度减小，直到停止运动。说起永动机，人们都知道不可能实现，可为什么一直以来还是有不少人热衷于研究？我们可以假设一下，如果真的存在不需要从外界获取任何能量或者获取很低的能量就可以永远维持的系统，这个系统是否也可以包含人类？这种装置若是存

积微成著卓然而行28在，会不会是人类自身？如果是的话，人的生命是否可以一直延续？是否存在真正的永生？这些答案我们无从得知！或许有一天，我们将发现某种神奇的物质，让我们得以修正甚至推翻目前已有的种种定律，让曾经的不可能在未来成为可能。人们对宇宙的探索、对科学的研究，本质上也是人类对自身世界、感知边界的突破，科学的发展就是伴随着这些突破中出现的。

积微成著卓然而行第二章有趣的气体

积微成著卓然而行29第一节自制氢气气球在盛大的节日里，往往可看到人们将五光十色的气球放到天空中去。气球为什么会上升得那么高呢?很多人都会回答，那是因为气球里充满了氢气的缘故。这里我们通过一个简单的实验来介绍氢气球上升的原理。事先准备好1支试管，配上附有玻璃管的塞子，玻璃管上通过橡皮管再接一根尖嘴玻璃管。同时准备少许浓度适中的肥皂液。实验开始，先在试管里放入十几颗小锌粒，然后小心地加人5~6毫升浓度约为20%的稀硫酸。轻轻摇荡试管，这时就有很多气泡发生。这时，用已准备好的塞子，将试管口塞好。把尖嘴玻璃管在肥皂液里蘸一下后，就使管口斜着向上，不久管口就有肥皂泡形成。稍微振动尖嘴玻璃管或用嘴向管口和肥皂泡接触的地方轻轻吹气，肥皂泡就脱离管口迅速上升，可以升得很高很高。因为这个实验里的肥皂泡充满的是氢气。氢气是一种最轻的气体，它的密度只有空气的1/14。因此用这种气体充人肥皂泡中，使整个肥皂泡的重量还不及它所排出的空气的重量。换句话说，肥皂泡受到的浮力(向上的)比重力(向下的)大，所以它能迅速上升。气球上升，也就是这个道理。生活探秘实验过程现象解释

积微成著卓然而行30轻质袋状或囊状物体充满氢气，靠氢气的浮力可以向上飘浮的物体就叫氢气球。氢气球一般有橡胶氢气球、塑料膜氢气球和布料涂层氢气球几种，较小的氢气球，当前多用于儿童玩具或喜庆放飞用。较大的氢气球用于飘浮广告条幅，也叫空飘氢气球，气象上用氢气球探测高空，军事上用氢气球架设通信天线或发放传单。在发明飞机以前，曾经有人利用大量的氢气制造高空飞行的工具-飞船。但是氢气有容易着火和爆炸的危险，用它充气的飞船经常发生爆炸事故，后来就改用另外一种较轻的气体氦气来代替了。虽然如此，由于氢气比氦气容易制得，并且价钱也便宜得多，所以现在还常用它来制成不乘人的探空气球，以供研究高空气象等情况。密度密度也称相对密度，是指一物质的质量跟它的体积的比值，即某物质单位体积的质量。常用单位是克/立方厘米。热气球热气球也叫探空气球，更严格地讲应叫做密封热气球，由球囊、吊篮和加热装置3部分构成。球皮是由强化尼龙制成的(有的热气球是由涤纶制成的)。尽管它的质量很轻，但却极结实，球囊是不透气的。吊篮由条编制而成，着陆时能起到缓和冲击的作用。吊篮四角放置4个热气球专用液化气瓶、计量器，吊篮内还装有温度表、高度表、升降表等飞行仪表。热气球通常用的燃料是丙烷或液化气，气瓶固定在吊篮内。一只热气球能载运20千克的液体燃料。当火点燃时，火焰有2~3米高，并发出巨大的响声。作为航空器的气球可分为热气球和充气气球两类，皆利用加热的空气或某些气体比如氢气或氨气的密度低于气球外的空气密度以产生浮力飞行。热气球主要通过自带的机载加热器来调整气囊中空气的温度，从而达到控制气球升降的目的。充气气球则主要是调整内含的外界空气比例来控制气球升知识链接伸阅读

积微成著卓然而行31降。必要的时候还可采用抛弃压舱物的方法来改变飞行状态。

积微成著卓然而行32第二节会游泳的鸡蛋鸡蛋壳硬硬的表面是什么成分？新鲜的鸡蛋放在水里，总是沉在水底下而不会浮起来的。可是在下面的实验里，我们不仅可以使鸡蛋浮起来，而且可以叫它上下浮沉。在一个大茶杯中，放入约半杯清水。把一个没有破损的、体积较小的新鲜鸡蛋放入杯中，这时鸡蛋静静地躺在杯底。然后往茶杯里加入约10毫升的浓盐酸(加人的浓盐酸量大约是清水体积的1/20;如果用稀盐酸，可以酌量多加一些)，并且用竹筷或玻璃棒搅匀溶液。不久，鸡蛋壳上慢慢地长出气泡来了，气泡由小到大，由少到多。不多时鸡蛋便缓缓上升，并且还会上下浮沉。遇到这种情景，大家不免会想:鸡蛋不会浮在清水上面，为什么在加有盐酸的溶液中却能浮起来呢?原因在于蛋壳的主要成分是碳酸钙。它碰到盐酸会起作用，产生大量的二氧化碳气体。由于二氧化碳气体不断地附在蛋壳周围，于是它们的总体积就比鸡蛋原来的体积大得多，浮力也就逐渐增加。等到浮力大于鸡蛋重力的时候，鸡蛋便立刻浮起来了。而当鸡蛋到达液面时，附在它表面上的二氧化碳大部分散走了，当它的重力重新大于浮力时，它就再次沉没，这个实验的成败，除了和盐酸的浓度有关以外，还要求选用的鸡蛋尽可能地小些。鸡蛋越小，它就越容易上升和下沉。经过一段时间以后，蛋壳不再产生气泡。这时，如果把鸡蛋取出用水冲净，就会发现鸡蛋变得软绵绵，好像已经剥去壳似的。这是因为鸡蛋被盐酸“剥”去了一层硬壳，只剩下不含碳酸钙的软膜。鸡蛋依赖这层软膜，才勉强地包住蛋白和蛋黄，不至破裂流散。鸡蛋不仅可以在盐酸中“游泳”，生活探秘实验过程现象解释

积微成著卓然而行33生活中我们也可以用白醋来代替稀盐酸。碳酸钙碳酸钙是一种无机化合物，白色粉末或无色结晶，是石灰石和方解石的主要成分，亦为动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙呈碱性不溶于水、乙醇，微溶于二氧化碳。碳酸钙是制造光学钕玻璃及涂料原料。食品工业中可作为添加剂使用。碳酸钙是鸡蛋壳的主要成分之一，它可与酸作用：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑CaCO₃+2CH₃COOH=Ca(CH₃COO)₂+H2O+CO₂↑糟蛋为什么也发软我们知道，糟蛋和咸蛋、皮蛋等不同，它的壳是软的。这是因为它是用酒糟制成的。酒糟中含有的各种有机酸(主要是醋酸)，都能和蛋壳中的碳酸钙发生作用，生成二氧化碳气体放出。像盐酸和碳酸钙作用一样，这些有机酸把蛋的硬壳“剥”掉了，所以糟蛋就像没有壳似的发软。知识链接延伸阅读

积微成著卓然而行34第三节飘浮在二氧化碳中的气球在五彩缤纷的氢气球里面，充的是一种很轻的气体--氢气。因为氢气容易燃烧和爆炸，所以现在的专用气球，如某些探空用的气象气球，多半已经改充另一种较轻的和不会燃烧的氦气了。远在飞机发明以前，当时充氢气的气球还未问世，我国劳动人民就已经懂得热空气比冷空气轻的道理，并且创造出能自动腾空的纸灯--孔明灯。这种灯，实际上是一个充满热空气的大纸袋。而热空气是利用安置在灯内底部的燃烧物(吸饱油脂之类的棉花团)加热产生的。只要点燃可燃物，灯内的空气受热变轻，使整个纸灯的浮力增大，等到重力比浮力小时，纸灯就徐徐上升。这里向大家介绍的是一个既不用氢气也不用热空气，却能使气球上升的实验。把一个吹足气的小气球放在一只较大的缸(如大金鱼缸)里，气球就沉在缸底。另外在一个细口瓶中放进十几粒像蚕豆大小的大理石，再注人浓度约10%的稀盐酸(足以浸没大理石即可)。用装有弯玻璃管的软木塞塞紧瓶口，使生成的二氧化碳气体通过弯玻璃管进入到缸里。随着二氧化碳气体的通人，原来沉在缸底的小气球，便缓缓上升，最后静静地浮在半缸中不动，宛如皮球浮在水面那样。充氢气或热空气的气球能在天空中冉冉上升，是因为氢气和热空气的密度比空气小。那么，充满空气的气球又为什么能浮在二氧化碳气体中呢?原理是一样的，这是因为空气的密度比二氧化碳的密度小的缘故。在这里，气球内的空气加上气球胶囊的重量，等于气球所排开的二氧化碳气体的重量。换句话说，就是因为气球所得到的浮力，和气球总的重量(也是重力)相同，所以它能像船浮在水上一样，浮在生活探秘实验过程现象解释

积微成著卓然而行35二氧化碳上。由于二氧化碳和空气都是透明的，所以看起来好像悬浮在缸中。这个实验也可以这样进行:用一支玻璃管或小竹管(麦秆也成)，沾上一些肥皂水，然后吹成肥皂泡。通常，由于肥皂泡比空气重，所以肥皂泡离开了玻璃管之后不久就会受到重力作用一直往下沉。如果把肥皂泡吹在盛满二氧化碳气体的缸中，这时，它就不会下沉，而是悬在缸的半空。这和气球浮在缸中的道理一样。这个实验证明，不仅水、油等液体具有浮力，而且气体也是具有浮力的。我们生活在充满了空气的地球上，时刻都受到空气的浮力作用的，只不过因为地球对我们的引力(重力)大大超过了浮力，所以我们才感觉不出来。浮力浮力指物体在流体(包括液体和气体)中，上下表面所受的压力差。浮力的方向始终是竖直向上的。浸在液体中的物体，当它所受的浮力大于重力时，物体上浮;当它所受的浮力小于所受的重力时，物体下沉;当它所受的浮力与所受的重力相等时，物体悬浮在液体中或漂浮在液体表面上。孔明灯的来历孔明灯又叫天灯，相传是由三国时期的军事家诸葛孔明发明的。当年诸葛孔明被敌军将领司马懿率兵围困于平阳，无法派兵出城求救。孔明算准风向，制成会飘浮的纸灯笼，系上求救的讯息，让这个纸灯笼飞出求援后来援兵来到，解了被困之围。于是后世就称这种灯笼为孔明灯。还有一种说法说这种灯笼的外形像诸葛孔明戴的帽子，因而得名孔明灯。知识链接延伸阅读

积微成著卓然而行36第四节在厨房里寻找二氧化碳苏打、小苏打和食醋都是厨房常用辅料，让学生利用日常生活中常见的用品，研究它们的性质，对于学生认识初中化学中两种重要的碳酸盐--苏打(碳酸钠)和小苏打(碳酸氢钠)有着重要的意义。在盐的教学中，有学生提出问题:苏打和小苏打与盐酸反应，谁反应更快?它们与盐酸反应，谁产生的二氧化碳气体更多?(1)选取两个相同的小矿泉水瓶，去掉瓶盖。(2)分别向两个瓶中加入5g苏打、小苏打。(3)在瓶口套上气球。(4)用两个注射器各吸取10mL白醋，分别在瓶身靠近瓶底的位置注入两个瓶中，观察两瓶中反应的现象。苏打是Na2CO3，而小苏打是NaHCO3。Na2CO3和HCl反应首先要生成NaHCO3，然后碳酸氢根离子与盐酸的氢离子反应产生二氧化碳气体。小苏打为碳酸氢钠，溶于水生成的碳酸氢根离子可以立即与盐酸的氢离子反应,立即产生气泡。因此，小苏打与稀盐酸的反应速率快。碳酸钠和碳酸氢钠都能与足量盐酸反应，其方程式分别为：实验过程生活探秘现象解释

积微成著卓然而行37Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O、NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O；所以都生成二氧化碳气体，等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量盐酸作用碳酸氢钠和盐酸反应立即生成二氧化碳，因M（Na2CO3）＞M（NaHCO3），则等质量时，NaHCO3生成二氧化碳较多，所以碳酸氢钠产生的气体更多更快。小苏打的主要成分是碳酸氢钠（NaHCO₃），而白醋的主要成分是乙酸（CH₃COOH）。当这两种物质混合在一起时，会发生复分解反应，生成醋酸钠（CH₃COONa）、二氧化碳（CO₂）和水（H₂O）。反应的化学方程式为：CH₃COOH+NaHCO₃=CH₃COONa+CO₂↑+H₂O。在这个反应中，碳酸氢钠溶于水电离出碳酸氢根离子，而醋酸的酸性比碳酸强，因此醋酸和碳酸氢根离子发生反应，生成了新的化合物。小苏打和白醋的妙用如果没有洗洁精，餐具又有很多油，就可以用小苏打替代洗洁精，洗涤效果很好。这是因为油污大多属于酯类，酯类不溶于水，所以单单用水冲洗很难将其洗干净，但酯这类化学物质却可以在小苏打水溶液的碱性环境下，水解得到羧酸钠盐，溶解在水里，这样也就达到了去除油污的作用。卫生间马桶、淋浴间墙面、地面常因为大量用水而有残存的水垢，水垢的主要成分有不溶于水的碳酸盐类，这时候应该用白醋刷洗，白醋中的醋酸会和碳酸盐反应，生成二氧化碳气体和可溶于水的醋酸钠，就达到了瓦解水垢的目的。同样的原理，如果淋浴喷头堵了，也可以用白醋浸泡喷头，去除水垢。知识链接延伸阅读

积微成著卓然而行38第五节会吃鸡蛋的瓶子同学们，如果把一枚剥了壳的熟鸡蛋放在玻璃瓶口（瓶口小于鸡蛋），怎样在不用外力的情况下将鸡蛋推入瓶中呢？材料:1.细颈瓶一个,颈口直径略小于鸡蛋。2.纸片（或蜡烛）,火柴。操作步骤:1.将纸片（或蜡烛）点燃后置于细颈瓶中。2.熟蛋剥去蛋壳,如左图所示,待火苗熄灭立即将尖端扣于瓶口。结果:鸡蛋即刻掉入瓶中。瓶内的纸片(或蜡烛)在燃烧时，瓶内气体温度升高，体积变大，大量气体跑到瓶外;当鸡蛋放在瓶口封住气体时，燃烧停止，瓶内气体热量向四周传递使得气体温度下降，气压减小，外界大气压就将鸡蛋压入了瓶中!鸡蛋掉入瓶中是由瓶内火苗熄灭引起的。根据查尔定律,随着瓶中温度的逐渐降低,瓶内压力也随之变小,细颈瓶外的压力大,就会把鸡蛋挤人瓶中。我们设计另一个实验来验证该假设，把瓶内放入燃烧的纸片改为倒入一些沸水，同样把鸡蛋放入瓶口，随着沸水不断地冷却，鸡蛋慢慢滑入瓶里。因此，鸡蛋被瓶子吞进去是因为瓶内温度下降导致气压减小。当然，还需要寻找理论根据来进行解释:把瓶内气体作为研究对象，近似为理想气体，根据气体状态方程pV=nRT，即p=nRT/V，当瓶内气体的体积、气体的摩尔生活探秘实验过程现象解释

积微成著卓然而行39数没有变化的情况下，燃烧后热量不断向四周传递，温度降低，所以压强减小。气体状态方程气体状态方程是描述气体处于平衡态时，压强、体积、物质的量、温度等状态参量之间关系的方程。理想气体状态方程，又称理想气体定律、普适气体定律，其方程为pV=nRT。其中：p是指理想气体的压强。V为理想气体的体积。n表示气体物质的量。T则表示理想气体的热力学温度。R是气体常量（比例常数）单位是J/(mol·K)。理想气体状态方程建立在玻义耳-马略特定律、查理定律、盖-吕萨克定律等经验定律上，以其变量多、适用范围广而著称，对常温常压下的空气也近似地适用。但各气体在适用理想气体状态方程时多少有些偏差，压力越低，偏差越小，在极低压力下理想气体状态方程可较准确地描述气体的行为。对于混合理想气体，其压强p是各组成部分的分压强之和，pV=(p1+p2+……)V=(n1+n2+……)RT，式中n1、n2、……是各组成部分的物质的量。从数学上说，当一个方程中只含有1个未知量时，就可以计算出这个未知量。因此，在压强、体积、温度和所含物质的量这4个量中，只要知道其中的3个量即可算出第四个量。大气压力地球周围包围着一层厚厚的空气，大约有2000-3000千米厚,人们把这厚厚的空气叫做大气层。因大气有重量，所以在大气中的物体都受到一种无形的压力,这种压力叫做大气压力,离地面越高,空气越稀薄,大气压力越小。大气压力来自四面八方。知识链接拓展阅读

积微成著卓然而行40第六节“大象牙膏”里的氧气“大象牙膏”实验是2009年由美国《连线》杂志网站公布的十个最令人惊讶的化学实验视频之一，其实验方法是将浓缩的过氧化氢与肥皂混合起来，加上一些碘化钾或高锰酸钾（不能过多），即可观察到一股充满氧气的泡沫状浅黄色物质像喷泉一样从容器中喷涌而出。是著名的化学实验之一，体积很大，因此也可以称为“大象的牙膏”。那么生活中我们可以怎样做这个实验呢？1.向一只烧杯中倒入酵母粉。2.再向该烧杯中倒入水，用玻璃棒搅拌均匀。生活探秘实验过程

积微成著卓然而行413.往另一个烧杯中倒入一定量的双氧水。4.向加入双氧水的烧杯中再加入洗洁精，并搅拌均匀。5.将混合有酵母粉的水倒入锥形瓶中。

积微成著卓然而行426.向锥形瓶中倒入洗洁精和水的混合物。7.如图所示，操作成功。

积微成著卓然而行43“大象牙膏”实验本是来源于美国《连线》杂志网站公布的十个最令人惊讶的化学实验视频之一的，其实验方法是将浓缩的过氧化氢与肥皂混合起来，加上一些碘化钾或高锰酸钾，即可观察到一股充满氧气的泡沫状物质像喷泉一样从容器中喷涌而出。从同学们的安全考虑，用酵母粉代替碘化钾，原理就是双氧水遇酵母后快速发生反应，变成氧气和水，氧气遇上洗洁精瞬间产生大量泡沫，形成大象牙膏。从大象牙膏中的很多气泡可以猜到，这个实验中产生了大量气体。没错，这些气体就来自于双氧水。我们知道水分子的化学式是H2O，其中H代表氢原子，O代表氧原子。而双氧水的化学式是H2O2，比水分子多一个氧原子。双氧水分子的结构没有水分子稳定，有分解变成水的趋势，这就是双氧水的分解反应。具体来说，就是2个双氧水分子，水解成2个水分子和一个氧气分子。2H2O2=2H2O+O2↑所以大象牙膏里产生的气体是氧气哦！无毒无污染！催化剂——碘化钾。虽然说，双氧水自己也能发生分解反应，但是反应非常缓慢。加入催化剂碘化钾之后，反应速率大大提高，大量气泡产生，可以说是把蜗牛变成了高铁！这时碘化钾充当催化剂。就像是看电视按了快进，可以大大提高化学反应的速度！当然也会有催化剂降低反应速度，就像是快退，或者将高铁变成蜗牛。大象牙膏是用碘化钾或酵母和温水作为催化剂，过氧化氢快速分解而产生的泡沫状物质。反应进行的速度取决于过氧化氢的浓度。因为它只需要少量的成分并制造出“泡沫火山”，所以这是儿童在学校或聚会上进行的流行实验。该实验也被称为“棉花糖实验”，但与心理学斯坦福棉花糖实验无关。现象解释知识链接延伸阅读

积微成著卓然而行44大约50毫升浓缩(>12%)过氧化氢溶液首先与液体肥皂或洗碗剂混合。然后，加入催化剂，通常是10毫升左右的碘化钾溶液或来自面包酵母的过氧化氢酶，以使过氧化氢快速分解。过氧化氢分解成氧气和水。由于少量的过氧化氢会产生大量的氧气，氧气很快就会被推出容器。肥皂水捕获氧气，产生气泡，然后变成泡沫。也可在催化剂前加入约5-10滴食用色素以使效果显着。反应发生的速度取决于所用过氧化氢溶液的浓度。