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7.1喜庆用品7.2化学游戏娱乐与化学7.3化学魔术第七章思考与练习题7．1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＋ZnZnO+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。7.2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℃COCl2·6H2OCOCl2·2H2OCOCl2·H2OCoCl2（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、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。HCl+NH3NH4Cl2、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。