第九章 娱乐与化学.ppt

9.1 喜庆用品 9.2 化学游戏 娱乐与化学9.3 化学魔术 第九章思考与练习题9．1 喜庆用品 一、爆竹和鞭炮我国人民有一个传统习惯，在喜庆吉日、乔迁开业之时， 都要放爆竹、鞭炮，以示庆贺，增添喜庆气氛用硬纸做成筒壳，装入火药，并引出导火索（30%硝酸钾 溶液浸过的纸卷），则成为爆竹将若干爆竹用导火索连接 ，则为鞭炮爆竹内的火药是以1硫2硝3炭的黑色火药为基础 发展而来的，一般配方是： 硫磺（S） 2克 硝酸钾（KNO3） 3克 炭粉（C） 4.5克蔗糖（C12H22O11） 5克镁粉（Mg） 1～2克 爆炸反应的特点有：① 反应速度极快，如1千克硝铵（NH4NO3）炸 药反应时间为十万分之三秒，功率达30万马力，比 一般气体混合物爆炸快万倍；② 产生大量热并导致高温如1千克硝铵爆炸 时可放出3850～4932千焦热量，温度可达2400～ 3400℃；③ 体积急剧膨胀，并有冲击波如1千克硝铵 产生869～963升气体，远超过一般气体混合物的作 用；④ 低敏感度即任何炸药只要外界供给一定的起爆能就会引爆，有时极微小的震动就足以达到引爆要求无需直接点火。

例如硝化甘油（硝酸甘油酯）在160℃时，起爆能仅0.2kg·m/cm2 点燃后的爆炸反应主要是：S＋2KNO3＋3C＝K2S＋N2＋3CO2＋707千焦 2005年12月11日，巴基斯坦 东部城市拉合尔发生一起惨剧, 一辆载有数十人的婚车意外起火 ,造成至少35人死亡 婚车上的人刚从新娘家回到 新郎家参加婚礼当时新郎的朋 友正在门前燃放爆竹庆祝,其中 一个爆竹意外点燃婚车油箱,酿 成惨剧2005年6月20日上午10：20左右，四川省眉山市洪雅县青衣江化工有限公司采矿分厂 雷管分装房内13000枚雷管发生爆炸，造成7人死亡、8人受伤，厂房被夷为平地 2005年10月10日早晨7时40分左右，内蒙古自治区呼和浩特市土默特左旗善 岱乡朝号村发生连环爆炸，造成多名村民伤亡，约有30多户民居被炸毁 2004年4月22日16时左右，山东省曹县常乐集乡焦村庙村 一农户家中发生烟花爆竹爆炸事故，有14人死亡，3人受伤 广西钦州市浦北县白石水镇长岭烟花爆竹厂2004年10月4日发生爆炸，到5日 上午10时为止，已经死亡27人，受伤59人，其中重伤16人 二、烟花烟花即花炮、彩色烟火、礼花，常用于节日之夜，也可用作照明弹、信号弹。

①结构由底部和顶端两部分组成底部为一大爆竹，装 黑色火药，爆炸时将顶端推向空中顶端为一圆球，装有燃烧 剂（主要成分为黑色火药）、助燃剂（主要成分为铝镁合金、 硝酸钾、硝酸钡等，其中硝酸盐分解放出大量氧，使燃烧更旺 ）、发光剂（铝粉或镁粉，燃烧时放出白炽光）、发色剂（为 各种金属盐，是产生色彩的关键成分）、笛音剂（高氯酸钾和 苯甲酸的混合物，燃烧时发出美妙的声音） ②成分不同颜色烟花的配方见表11－1表11－1 常见焰色烟花配方焰色 配方组成（克）红焰 氯酸钾2.5 硫磺粉2.5 木炭粉1 硝酸锶8绿焰 氯酸钾3 硫磺粉1.5 木炭粉0.5 硝酸锶6蓝焰 硫磺粉2 硝酸钾9 三硫化二锑2 黄焰 氯酸钾3 硫磺粉12 木炭粉2 硝酸钠5白焰 硫磺粉3 木炭粉2 硝酸钾12 镁粉1紫焰 氯酸钾7 硫磺粉5 硝酸钾7 蔗糖2除上述发色剂外，还有硝酸铯（天蓝）、硝酸铷（紫红）、氯化铊（绿）、硫酸铜（蓝）、硝酸铟（蓝靛色）等高级烟花中有笛音剂（高氯酸钾混合物） 离子锂钠钾铷銫钙锶钡铜焰色红黄紫紫红紫红 橙红 红黄绿 绿焰色来源于高温下金属离子的焰色反 应。

在实验室里我们可利用焰色反应来鉴 定金属离子(见下表)：三、烟幕 战场上的烟幕弹、舞台上的神仙境界，均由化学烟雾剂产生方法很多，主要有：1、硝酸铵法取3份硝酸铵平铺于温热的石棉板上，盖2份锌粉，加水数滴，即产生由氧化锌固体颗粒组成的烟，反应式为：NH4NO3＋Zn ZnO+2H2O水2、乙二醇法将液态乙二醇（HOCH2CH2OH，沸点198℃）密封加压，喷到 已加热的电热丝后迅速蒸发形成大量雾状蒸气此法近年来普 遍用于舞台，加入香料可去异味3、五氧化二磷法将干燥的五氧化二磷（P2O5）喷于空气中，因P2O5强烈吸水 而呈雾，如飞机作蓝天写字的特技表演4、干冰法干冰即固体二氧化碳，它有很大的饱和蒸汽压，很易升华 升华时会大量吸热（25.23千焦/摩尔），使其附近空气的温 度急剧下降，因此，空气中的水汽就会凝结成雾滴在空中弥漫 ，犹如仙境的云雾一般若配上各色灯光，效果更佳 9.2 化学游戏 一、彩色温度计试管中加半管95%乙醇和少量红色氯化钴晶体（COCl2·6H2O）振荡使溶解，在常温下为紫红色，加热时 随温度升高呈蓝紫色至纯蓝变色原因是钴的水合物逐 步失水所致：25～52℃ 90℃ 120℃COCl2·6H2O COCl2·2H2O COCl2·H2O CoCl2（粉红） (紫色） 蓝紫 蓝 二、万紫千红在白纸上用硝酸铋、硫酸亚铁、硫酸铜、硝酸银的稀水溶液画上各种景物（粗看不见痕迹），用2%铁 氰化钾喷雾，即显出彩色图案。

显色原因：上述各种金属成分与铁氰化物反应生成不同颜色的铁氰化物沉淀，铋，棕色；亚铁，深蓝 色；铜，绿色；银，橙色，这种喷雾显色法是纸色层 法、薄层色谱法的检测（显色）基础 三、火花璀灿方法：将镁粉、铁粉和少许钴、钾、钡的硝酸盐粉末混合，置于玻璃管中，并将此管之一端拉成小口（使 粉末能出为度）将蜡烛竖于一金属盘中点燃小心地 将金属及硝酸盐粉末徐徐洒于烛焰上，立现璀灿的火花 原理：镁有较强的化学活性，在空气中易氧化，燃 烧时反应剧烈发出耀眼白光，常用于制照明弹、镁光灯 等铁也相当活泼，在水汽存在下，高温时燃烧，火星 四射此外，铁粉中有碳粉，燃烧时亦发射火星，各种 硝酸盐使火焰着色（即焰色反应） 四、液中火星用滴管取8毫升浓硫酸加于试管的底部（勿粘管壁），另用量筒将20毫升无水乙醇小心沿管壁加至试管中；往试管中投几粒高锰酸钾晶体，立即不断产生火星，闪闪发光成焰火状，原因是高锰酸钾（KMnO4）在浓硫酸中生成氧化性更强的七氧化二锰（Mn2O7），后者与乙醇作用时发出火星9.3 化学魔术魔术指以敏捷的动作或特殊技巧把真实情况掩盖，使观 众感到或有或无、变化莫测的方术，也叫幻术或戏法化学 魔术指以化学变化为基础的表演技巧。

下面介绍的主要是火 和水的不同性质的应用 一、火的魔术￿￿1、烧不坏的手帕将手帕用50%稀酒精溶液浸透，取出后点燃其一角，一边 迅速挥动，一边燃烧，待火焰熄灭后，手帕仍完整无损原因是酒精（乙醇）燃烧时放出的热量消耗于水的蒸发， 同时边烧边挥动加快了热量的散失，故火焰实际温度不高，达 不到手帕的燃点不过，若酒精浓度太高，且挥动不快，则手 帕仍可能烧着 2、手帕包火将一粒萘球用手帕包好后以镊子夹住，点燃手帕，很快着火，发出红色火焰并有浓烟燃烧完毕，火焰熄灭， 但手帕无损因为萘是燃点较低的碳氢化合物，易燃且易 升华升华要吸热，燃烧放出的热量刚好消耗在萘的升华 上但要注意手帕要将萘丸裹紧，使氧气不足，且烧的时 间不能太长，否则手帕仍能燃着 3、纸包火将一小团脱脂棉放到5毫升浓硝酸和10毫升浓流酸的 混和液中，浸泡20分钟后取出，用水洗涤至中性，晾干后 即成硝酸纤维（火棉），用一张大报纸包住蓬松的硝化纤 维，留一个可点火和观察的小孔，再将一烧红的铁丝或木 条伸进小孔点燃火棉，此时可看到包住熊熊大火的纸仍安 然无损原因：由于火棉容易分解放出二氧化碳、二氧化氮和 水，速度快，而且蓬松后间隙大，燃烧放出的热量消耗在 气体和水蒸汽温度的提高上，成为低温火焰，报纸还来不 及燃烧时火棉已分解完。

当然，如火棉太多，或纸包得太 紧时，纸仍可烧着 二、水的魔术二、水的魔术 1、喷烟入瓶用玻璃瓶盖和布方巾同时盖在瓶子上，表演者远离桌台 ，点燃一支香烟连吸几口，张口将烟向桌台上的玻璃瓶喷去 ，打开布方巾和瓶盖，瓶中即装满烟雾原因：玻璃瓶中预先放约5～10毫升浓盐酸，瓶盖内预 先放入5～10毫升浓氨水，揭盖时将两者混合形成氯化铵烟 雾HClHCl + NH + NH3 3NHNH4 4ClCl2、瓶液变色在250毫升锥形瓶中加入水、氢氧化钠及葡萄糖，再加入亚甲基蓝水溶液此时溶液呈蓝色摇匀后塞住瓶口， 溶液逐渐转为无色但是，打开瓶塞摇动瓶子，溶液又很 快变蓝，再放置又转为无色，蓝色的深度取决于摇动的时 间和猛烈程度原因：亚甲基蓝在葡萄糖作用下还原成无色物，而在 空气中氧的作用下恢复其蓝色在此过程中葡萄糖被氧化 成葡萄糖酸，亚甲蓝则作为氧化-还原指示剂和氧的输送者 3、各色“饮料”取8个高脚玻璃酒杯，分别加入半杯5%硫氰化钾、苯 酚、乙酸钠、亚铁氰化钾、硝酸银、硫酸钠、碘化钾、碘 化钾淀粉液，另在一茶壶中盛10%三氯化铁溶液，给每只 高脚酒杯注入壶中溶液，边加边搅拌，分别得到类似玫瑰 酒、可口可乐等不同色液。

原因：酒杯中的各种溶液与铁盐生成不同色泽的配 合物或沉淀：硫氰化铁（红）、酚铁配合物（紫）、乙酸 铁（褐）、硫化铁（黄）、亚铁氰化铁（蓝）、碘（棕） 、碘一淀粉（深蓝）、氯化银（乳白色沉淀）①准备：先将硫氰酸钾（KCNS）、黄血盐（亚铁氰化钾） 、水杨酸（邻羟基苯甲酸）、单宁酸四种药品分别用温水溶解 ，然后根据需要的颜色，用毛笔分别蘸着药液在白纸上写字或 画画（每换蘸一次药液都要把毛笔洗净），晾干后白纸上仍然 什么也看不见；再将三氯化铁溶于水配成溶液后装入喷雾器里 ②表演：表演者把三氯化铁水溶液喷到事先绘有药剂的纸 上，就会立即出现原来写好的字或画了，颜色分别为：硫氰酸 钾，呈红色；黄血盐，呈绿色；水杨酸，呈紫色；单宁酸，呈 黑色颜色的深浅，取决于药品的浓度，可根据经验自行掌握 4、白纸显字5、萘球跳舞①材料： 无色透明的敞口瓶或烧杯1个；小苏打、柠檬 酸结晶粉各1汤匙；萘球数枚；清水1杯②表演：先将两种试剂置于瓶底，然后当众加水至将满 ，将萘球投入其中，它们就会自行上下翻腾，好似跳舞一般 如在表演时，瓶后有彩色灯光照明则效果更佳；如萘球动 作缓慢下来，说明药力逐渐减弱，可重新加药后让其继续表 演；依上述药量可使表演延续1小时以上。

原理：小苏打与柠檬酸在水中起中和反应，使水液上 下翻腾而萘球的比重稍大于水，似沉不沉，故能随水液之 运动上下跳起舞来 思考与练习题1、了解爆竹的制作材料和爆炸原理2、简述烟花产生色彩的化学原理3、了解几种简易的化学娱乐法及其原理，如彩色温度计、火花璀灿、液中火星等4、举例说明几种有关火和水的魔术方法及其原理。