王程杰

無(wú)處不在的二氧化碳

二氧化碳（CO2）是一種我們熟知的氣體，雖然它在空氣中的含量很低，占空氣體積分?jǐn)?shù)僅約0.03%，但是它在整個(gè)地球生態(tài)系統(tǒng)中的作用卻十分重要。CO2是植物進(jìn)行光合作用的原料，綠色植物吸收二氧化碳，制造有機(jī)物，同時(shí)釋放氧氣。

在我們的生活中，CO2的應(yīng)用隨處可見(jiàn)。用它可以制成廚房中的純堿、小蘇打，也可以把它充入液體飲料中制成碳酸飲料。

CO2還是一種溫室氣體。大量人類活動(dòng)排放出的CO2像一層透明的薄膜覆蓋在地球表面，這層薄膜吸收地面的紅外線輻射能后，把其中部分能量以逆輻射的形式返回地面，同時(shí)這層CO2膜也阻止地球表面的熱量散發(fā)，形成了溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球變暖，北極冰川消融，海平面上升。

我們可以通過(guò)低碳生活的方式，比如多步行，使用可循環(huán)利用的包裝袋等，來(lái)減少溫室氣體的排放。而科學(xué)家也在想方設(shè)法通過(guò)技術(shù)手段，將CO2轉(zhuǎn)化為人類可用的化學(xué)品，比如直接利用太陽(yáng)光催化還原CO2，將它轉(zhuǎn)化成甲烷、甲醇或乙醇等可用燃料，這樣既能緩解由CO2過(guò)度排放引起的氣候變化，又能將取之不盡的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為可利用的化學(xué)能。

試一試

小明對(duì)超市貨架上真空充氣包裝的零食產(chǎn)生了興趣。他查閱資料后獲知：廠家在包裝這種食品時(shí)，先把食品裝入包裝袋，然后抽出包裝袋內(nèi)的空氣，再充入某種氣體，最后封口。這種真空充氣包裝技術(shù)能使食品保持原有的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，防止食品受壓而破碎、變形。那么，充入袋中的是什么氣體呢？他猜想可能是氮?dú)饣蚨趸肌?/p>

（1）請(qǐng)你幫助小明設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，來(lái)判斷他的猜想是否正確，簡(jiǎn)要寫(xiě)出操作步驟：________________。

（2）食品如需充氣包裝，則對(duì)所充氣體的要求是：①________；② ______；③______。

在一個(gè)大量筒中加入稀鹽酸，把一只雞蛋放入量筒，只見(jiàn)雞蛋慢慢沉到量筒底部，隨后雞蛋又慢慢向上浮到液面，搖一搖量筒，雞蛋又沉下去。雞蛋居然在量筒中跳起了舞來(lái)！你能解釋其中的原理嗎？

我們離不開(kāi)水

炎炎夏日，及時(shí)補(bǔ)水必不可少。家中的自來(lái)水，超市里品牌各異、名目繁多的礦泉水、純凈水，哪一種才算是“好水”呢？

我們先要知道什么樣的水才稱得上“好水”。天然好水一定是無(wú)色，無(wú)味，無(wú)細(xì)菌和病毒，無(wú)余氯和三氯甲烷，無(wú)農(nóng)藥殘留，無(wú)重金屬（如鉛、汞等，無(wú)雜質(zhì)），有氧（活性水），含有益礦物質(zhì)（如鈣、鎂和氟化物等），呈弱堿性。

純凈水在加工過(guò)程中去除了幾乎所有對(duì)人體有益和人體必需的微量元素、無(wú)機(jī)礦物質(zhì)，失去了水的營(yíng)養(yǎng)功能。另外，純凈水具有較強(qiáng)的溶解各種微量元素、化合物、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，所以，大量飲用純凈水會(huì)導(dǎo)致人體內(nèi)的一些微量元素、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)迅速溶解在水中，隨之排出體外，這對(duì)人體健康不利。因此從營(yíng)養(yǎng)的角度，推薦飲用煮沸的自來(lái)水和礦泉水。

不過(guò)，自來(lái)水在輸送過(guò)程中容易混入雜質(zhì)與細(xì)菌，因此很多家庭安裝了家用凈水器。凈水器往往需要采用多級(jí)濾芯，家用凈水器一般都是4級(jí)或5級(jí)過(guò)濾。

第一級(jí)為濾芯（PP棉），第二級(jí)為顆粒活性碳，PP棉和活性炭可吸附水中的一部分有機(jī)物、大顆粒雜質(zhì)以及少量的重金屬離子等，過(guò)濾掉水中的細(xì)小雜質(zhì)，但是無(wú)法去除細(xì)菌、病毒。第三級(jí)為精密壓縮活性炭。第四級(jí)為反滲透膜或超濾膜。超濾膜由高分子材料制成，可去除水中的鐵銹、膠體、細(xì)菌和病毒，能保留水中的礦物質(zhì)，但使用壽命較短。反滲透膜可有效去除水中的膠體、微生物、細(xì)菌、病毒以及重金屬離子，但同時(shí)也會(huì)去除水中的礦物質(zhì)，經(jīng)其過(guò)濾后的水俗稱純水。反滲透膜過(guò)濾精度較高，所以驅(qū)動(dòng)壓強(qiáng)也較大，過(guò)濾過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，在一定程度上會(huì)造成淡水資源的浪費(fèi)。第五級(jí)為后置活性炭。當(dāng)然，有些品牌的凈水器還會(huì)有更多級(jí)濾芯。

試一試

某品牌礦泉水的標(biāo)簽上標(biāo)明的水質(zhì)主要成分如右表所示，請(qǐng)根據(jù)表中內(nèi)容回答下列問(wèn)題。

（1）碳酸氫根離子的化學(xué)符號(hào)是____，鎂離子的化學(xué)符號(hào)是_______。

（2）該礦泉水顯____（填“酸性”“堿性”或“中性”）。

（3）該標(biāo)簽中涉及到的元素有___種。

以下三種水，你認(rèn)為它們適宜飲用嗎？為什么？

（1）生水，即未煮沸的自來(lái)水。

（2）千滾水，即反復(fù)煮沸的水。

（3）涼了后重新煮沸的水。

自制一個(gè)簡(jiǎn)易凈水器。

材料：飲料瓶、吸管、石英砂、紗布、蓬松棉、活性炭、清洗過(guò)的小卵石（20枚左右）、剪刀、鉆子。

步驟和方法：

①用剪刀剪去飲料瓶瓶底。

②在瓶蓋處刺一個(gè)小孔，插入吸管，讓液體可以流出。

③用紗布分別將小卵石、石英砂、活性炭包裹起來(lái)。

④把飲料瓶倒過(guò)來(lái)放，依次放入蓬松棉、包有紗布的活性炭、包有紗布的石英砂及包有紗布的小卵石，這樣就得到了一個(gè)簡(jiǎn)易凈水器。

⑤將剪下的瓶底沿瓶壁插入瓶中，作為可自由開(kāi)合的蓋子。

注：小卵石事先要用高壓鍋煮過(guò)，石英砂要多淘洗幾遍，蓬松棉要洗干凈?；钚蕴砍杏惺?，如果用的活性炭是顆粒狀的，也要洗干凈。紗布、蓬松棉可以多放兩層。

肥皂的秘密

在古代，我們的祖先曾用天然的皂莢（皂角樹(shù)的果子，也稱皂角）作為洗滌用品。當(dāng)時(shí)的人們發(fā)現(xiàn)，將富含胰皂質(zhì)的皂莢捏碎放在水里，水就起泡泡了，用這樣的“泡泡水”較易洗去衣物上的污漬。

如今的洗滌用品琳瑯滿目，功能十分細(xì)化。肥皂、洗發(fā)水、洗潔精、洗衣液……與皂莢相比，它們更加專業(yè)，去污能力更強(qiáng)。那么，這些新的“泡泡水”為什么能去污？它們的去污能力與什么有關(guān)系呢？為解答這些問(wèn)題，我們就從研究最常見(jiàn)的肥皂開(kāi)始吧！

探究實(shí)驗(yàn)1 豬油變“肥皂液”

材料：豬油、95%酒精、30%的燒堿溶液、溫度計(jì)、筷子、小燒杯、小鍋、電磁爐（或其他加熱器）

操作：①在小燒杯中放入約10克豬油，再將小燒杯放在盛有適量水的小鍋中。將鍋放在電磁爐上，慢慢加熱，待豬油熔化。

②在熱的豬油中加入10毫升燒堿（氫氧化鈉）溶液和10毫升酒精，使鍋中水溫保持在75℃，用一根筷子不停攪拌小燒杯中的液體約20分鐘。

③停止攪拌后讓小燒杯在鍋中靜置約15分鐘，這時(shí)就得到了“肥皂液”（待用）。

原理：豬油的主要成分是高級(jí)脂肪酸甘油酯，它能和氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成高級(jí)脂肪酸鈉和甘油，其中高級(jí)脂肪酸鈉就是肥皂的主要成分，所以我們稱之為“肥皂液”。當(dāng)然這個(gè)“肥皂液”中還混有副產(chǎn)品甘油及少許殘余的燒堿。

接下來(lái)，讓我們?cè)倭私庖幌隆胺试硪骸庇腥さ男再|(zhì)吧！

探究實(shí)驗(yàn)2 用“肥皂液”鑒別純凈水和自來(lái)水

材料：“肥皂液”、純凈水、自來(lái)水、大試管（或小玻璃杯）、滴管

操作：取兩支大試管，一支加入5毫升純凈水，另一支加等量自來(lái)水，在兩支試管中分別滴入一滴管“肥皂液”。

現(xiàn)象：純凈水試管內(nèi)略變渾濁（“肥皂液”本身是渾濁的）；自來(lái)水試管內(nèi)變得明顯很渾濁（如右圖）。振蕩兩支試管，純凈水試管內(nèi)起泡沫多且振蕩后泡沫不易消失。而自來(lái)水試管內(nèi)起泡沫少且迅速消失。

原理：自來(lái)水通常為硬水，其中含有較多的鈣、鎂離子，這些離子會(huì)和肥皂水中的脂肪酸根離子反應(yīng)產(chǎn)生脂肪酸鈣、脂肪酸鎂白色沉淀，消耗掉一部分“肥皂液”，導(dǎo)致發(fā)泡力下降。

探究實(shí)驗(yàn)3 析出肥皂塊

材料：肥皂液、飽和食鹽水、玻璃杯、量筒、攪棒。

操作：量取飽和食鹽水約5毫升，趁熱加入新制成的“肥皂液”，攪拌后靜置、冷卻。

現(xiàn)象：液體上方很快凝析出一塊乳白色的固體。這塊浮在液面上的固體就是肥皂。（請(qǐng)你思考：為什么這塊肥皂會(huì)浮于液面？）

原理：加飽和食鹽水使“肥皂液”析出肥皂塊的過(guò)程稱為鹽析，因?yàn)闊o(wú)機(jī)鹽使高級(jí)脂肪酸鈉凝聚而從皂液中析出。鹽析是制皂工藝中的重要一環(huán)。

在生產(chǎn)肥皂的車間里，工人們就是用這種方法來(lái)生產(chǎn)肥皂的。用椰子油也可以做出肥皂。