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  • “化学之美”校本课程开发(一)
    来源:曲阜师范大学附属中学 编辑:相虎 时间:2011-06-03 浏览:5250

    化学之美校本课程开发(一)

     

    第一节  自主探究活动课——生活中的化学

     

    一、制作可反复使用的化学蓄热袋[1]

    (一)科普阅读

    材料蓄热的本质在于它可将一定形式的热量在特定的条件下贮存起来,并能在特定的条件下加以释放和利用。上世纪70 年代能源危机以来,相变(相变是物质系统不同状态之间的相互转变。固、液、气三态之间转变时,常伴有吸热或放热现象,具有热能储存和温度调控功能,这些物质称为相变储能材料)储能的基础和应用研究在世界发达国家迅速崛起并得到不断发展,其研究和应用涉及材料科学、太阳能、工程热物理、空调和采暖及工业废热利用领域。我国贮能相变材料的理论和应用研究与发达国家相比还较薄弱,但也有相变贮能电饭锅冰箱贮冷器速冻保温容器相变恒温取暖器等专利问世。

    在能源供给渐趋紧张的今天,相变材料以其独特性越来越受到人们广泛的重视,越来越多的领域开始应用相变材料。相变材料是利用相变潜热来储能和放能,因此在相变材料的研制中,选择合适的材料是非常重要的。理想的相变材料应具有以下性质: (1) 相变潜热高; (2) 相变温度适当;(3) 相变的可逆性好,能尽

    量避免过冷过热现象; (4) 导热系数大;(5) 相变过程有较小的膨胀收缩性; (6) 无毒无腐蚀性; (7) 成本低,制造方便。传统的相变材料主要通过固液相变材料进行储能和释能。目前,具有特殊功能的相变材料是研究开发的热点,如固固相变材料,或者应用物理或化学的方法使固液相变材料转变为具有固固相变材料特性的材料。随着纳米材料和纳米技术的发展,一些研究人员也从此方向入手,有人利用插层法在层状硅酸盐中插入有机相变材料制备出有机、无机纳米复合相变材料。有的研究者利用溶胶凝胶法采用二氧化硅作母材,有机酸作相变材料,合成三维网状纳米复合材料,具有良好的储热能力。将纳米技术与复合相变蓄热材料结合,制备新型、高效的纳米复合蓄能相变材料,对提高我国能源利用效率、保护环境具有十分重要的现实意义。你能从环保的角度出发,相变材料的性质特点制作出一个反复使用的储热袋吗?

    (二)实验室制备

    1.硫酸铝铵[NH4Al( SO4 ) 2 ·12H2O]蓄热原理

    硫酸铝铵[NH4Al ( SO4 ) 2 ·12H2O ] (又名铵明矾)(也可用Na2SO4·10H2O代替)具有较高的相变潜热269 kJ /kg,低温范围内具有较高的熔点93. 7 ℃。受热时转化为液体吸收大量的热从而将热能储存起来;温度降低时,释放出热量而逐渐冷却结晶。

    2.实验用品

        硫酸铝铵[NH4Al ( SO4 ) 2 ·12H2O ]CaF2、碳粉、蒸馏水、500mL烧杯、托盘天平、酒精灯、塑料暖水袋(大小与人手掌相当)

    3.实验步骤

    1)称取20g硫酸铝铵,0.36g CaF20.1g碳粉,量取2mL蒸馏水,并将其加入到塑料暖水袋中。

    2)将500mL烧杯放置在垫有石棉网的三脚架上,在烧杯中加入适量热水,并用酒精灯进行加热。

    3)将装料后的暖水袋放入烧杯中进行水浴加热,至固体几乎全部溶解时停止加热,将塑料暖水袋取出即得到了自制的储热袋。

    (三)思考交流

    当自制的储热袋变凉时,怎样处理才能恢复其功能呢?

     

    二、水中花园[2]

     

    (一)科学视野

    你看过介绍海底奇异景色的电视吗?静静的海底,灰黑的岩石上生长着五颜六色的海底植物:长长的像飘带一样的海藻;奇形怪状的海草,还有美丽的珊瑚时隐时现。许多鱼、虾、螃蟹和其它不知名的海生动物在其中游来游去;像一座悠静、美丽的花园。你希望自已能拥有这么一座花园吗?如果你想要的话,今天就可以使用化学这根魔杖,建造一座我们自己的人工水中花园

    (二)实验室制备

    1.实验目的

    了解大多数硅酸盐难溶于水;建造人工水中花园

    2.实验原理

    CuSO4 + Na2SiO3 CuSiO3(蓝白色)+ Na2SO4

    MnSO4 + Na2SiO3 MnSiO3(肉色)+ Na2SO4

    CoCl2 + Na2SiO3 CoSiO3(紫红色)+ 2NaCl

    2FeCl3 + 3Na2SiO3 Fe2(SiO3)3(棕黄色)+ 6NaCl

    NiSO4 + Na2SiO3 NiSiO3(绿色)+ Na2SO4

    ZnCl2 + Na2SiO3 ZnSiO3(白色)+ 2NaCl

    3.实验步骤

    1)在100mL小烧杯的底部铺一层约0.5cm厚的洗净的细砂,向烧杯中加入约50mL20Na2SiO3溶液(或市售水玻璃),静置。

    2)用镊子或药匙分别取玉米粒大小的的CuSO4MnSO4 CoCl2FeCl3NiSO4 ZnCl2等晶体, 均匀地摆放在烧杯底部,静置一段时间,即可制得水中花园

    (三)开阔视野

    由于非挥发性溶质的存在,常使溶剂的物理性质发生变化,渗透作用亦为其中之一。渗透作用与半透膜有关,该膜对透过的物质有选择作用。当某一溶液以半透膜与溶剂分隔时,溶剂可以透过半透膜而进入溶液中,使溶液的液面逐渐升高,然而上升至某一程度后,液面则不在上升,此系统就达到了平衡。而化学水中花园也是利用这种原理,在水玻璃溶液中,当加入金属盐的晶体时,金属离子可与水玻璃作用,在晶体表面形成偏硅酸盐的薄膜,此薄膜具有半透膜的功效,因而使水玻璃的水经半透膜向晶体内渗透,而渗透的水使晶体溶解,进而使半透膜膨胀破裂,使溶解的金属盐溶液流出,流出液的表面又构成半透膜,水又渗透进入,再度破裂,流出溶解的金属盐溶液。如此继续进行生长,结果形成许多线状物,因此水玻璃溶液中,若加入各种金属盐,可形成各种颜色不同的线状物,构成美丽的水中花园

     

    三、美丽的焰火[3]

     

    (一)趣味阅读

     在节日欢庆的夜晚,特别是传统的春节和元宵节,我们会看到五彩缤纷的焰火灿烂地绽放,象一朵朵盛开的鲜花美不胜收。人们利用了何种方法使得焰火变得如此美丽呢?

    在日常生活中,如果无意中将食盐溅到火焰上时,火焰立刻便会发出明亮的黄色光。我们知道,食盐的化学名称是氯化钠,是由氯元素和钠元素组成的。如果分别把氯气和金属钠放在无色的火焰上灼烧时,只有钠才能把火焰染成黄色。

    含有金属元素的物质,在高温或灼烧的条件下会发出自己特有的光彩:钠是黄色、钾是紫色、钡是黄绿色、铜是绿色、钙是砖红色、锶是洋红色……这种奇异的发光现象在化学上叫做焰色反应。在制作焰火时就是利用了金属元素的焰色反应,在实验室中我们同样可以制得美丽的焰火。

    (二)实验操作

    1.实验原理

    金属元素的焰色反应。

    2.实验用品

    蒸发皿8个、玻璃棒、长滴管、 引燃剂(蔗糖、浓硫酸、KClO3)、Ca(NO3)2CuCl2 Ba(NO3)2KNO3RbClSrClLiClNaNO3

    3.实验步骤

        1在蒸发皿中分别加入少量Ca(NO3)2CuCl2 Ba(NO3)2KNO3RbClSrClLiClNaNO3

    2将等质量的蔗糖、KClO3分别研成粉末(事先研磨好),然后用玻璃棒混合均匀。将混合物分成8等份,放入8个蒸发皿中。

            3用长滴管吸取浓硫酸,分别滴在8个蒸发皿中。观察在蒸发皿中喷出不同颜色的火焰。

    (三)思考交流

    在该实验中既没有加热也没有点燃,怎么会观察到金属元素的焰色反应呢?

     

    (四)科学视野

    既然每种金属的盐类,都会在高温下放出自己特有的焰色,能否根据物质的焰色反应,来判断其所含有的化学元素?但在实际上却行不通。例如,铝蒸气能将煤燃烧的焰色染成红色,锂蒸气也能将煤燃烧的焰色染成红色。如果只用肉眼观察是无法发现他们的区别的。

        一八六年五月,从德国海德尔堡传出了一个举世震惊的消息:化学教授本生在他的朋友物理学家基尔霍夫的帮助下,区分出锶和锂的焰色差异,他是如何区分的呢?

    原来,这是一块三棱镜的功劳,本生利用一块透明的三棱镜,即分光镜,经过了大量的分析研究,终于揭开了焰色反应的奥秘。一束白光通过分光镜后,会形成一条连续的彩色光带,就象我们常见的雨后的彩虹一样美丽。这条光带按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序排列,叫做连续光谱。而本生用分光镜对着各种金属蒸气发出的光时,发现它们形成的却是一条不连续的、孤立的颜色组成线条,这叫做线状光谱。例如:钠蒸气的线状光谱是由两条黄色线条组成的;钾蒸气的线状光谱是由两条红色线条和一条紫色线条组成的。不同的元素,发出的线状光谱中线条的数目、线条的颜色及线条的排列情况都不相同,各种元素都具有自己的特征谱线。比如前面提到的锂和锶,尽管它们都发出红光,但若用分光镜来分析它们的特征,谱线就会让它们露出真相。本生就这样创造了奇迹,他发现了区别元素的新方法。

    本生把当时已经发现的元素的谱线都记录了下来,然后向天上、地下、河里、海里去寻找新的元素——倘若发现了新的谱线,就意味着发现了新的元素。有一次,本生在观察杜尔汉矿泉时,发现了两条从未出现过的天蓝色谱线,本生为新元素取名为天蓝。不久,本生又在另一次光谱分析实验中发现了几条陌生暗红色谱线,他将这种新元素命名为暗红。元素天蓝的中文名叫铯,暗红叫铷。它们都是非常活泼的金属,在空气中会自动燃烧起来,发出玫瑰般的紫色光。在水面上,它们也会自动着火,放出氢气,发出爆响,来回乱窜;甚至把它们放在冰面上,它们也能燃烧。所以,在自然界没有单质形态的铯、铷存在。人工取得的铷、铯,平时只能保存在煤油中,让它们与世无争

     

    四、碘酒五变色[4]

    (一)实验原理

    火柴头里含有硫磺、氯酸钾等,划燃火柴头后会产生少量二氧化硫气体。在水溶液中,单质碘跟二氧化硫反应,生成无色的氢碘酸。氢碘酸遇双氧水后被氧化而又析出单质碘。单质碘遇淀粉会变蓝。单质碘遇氢氧化钠溶液,会发生歧化反应而生成无色的物质。反应的主要化学方程式为:      

    I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI

    2HI+H2O2=I2+2H2O

    3I2+6NaOH=NaIO3+5NaI+3H2O

    (二)实验准备

    碘酒溶液(药房购买的医用碘酒溶液也能用)。蒸馏水,火柴,双氧水,饼干屑(或淀粉),6mol/LNaOH溶液,稀硫酸,广口瓶(容积约30mL)。

    (三)实验操作

    1.在一只无色透明的带盖广口瓶(容积约30mL)中,加入约10mL水,再滴加34滴碘酒,无色的水变成        色。

    2.4—5根火柴,把火柴头靠在一起,划燃后迅速把这束火柴插入上述小瓶内。等火柴头在瓶内的液面上燃尽后迅速取出火柴杆,盖上盖子,振荡瓶内溶液。片刻后溶液由            色变成        

    3.向上述小瓶内加入少量双氧水,溶液呈现        色(如果变色不明显,可以滴加几滴稀硫酸)。

    4.在小瓶内再加入少量面包粉或饼干屑或家用淀粉等,略摇晃一下瓶子,溶液变成         色。

    5.向上述瓶内加入适量6mol/L氢氧化钠溶液,略振荡一下,       色褪尽,溶液变成     色(溶液的浑浊是由饼干屑等造成的)。

    (四)实验反思

    上述各步变化的顺序可以自行编排。例如,在水中放入碘酒后,先加淀粉使溶液呈         色,再划火柴使      色褪尽。在上述第步得到的         色溶液中加些酸,碘会再次析出而使溶液又呈         色。

     

    五、自制肥皂[5]

     

    (一)科学视野

    肥皂几乎是我们每天都要用的,但是,肥皂的成分是什么?它是怎样生产出来的?什么样的肥皂质量好?要回答这几个问题,最好的方法,还是你亲自动手做一块小小的肥皂。

        肥皂的成分到底是什么呢?不论是普通洗衣皂、香皂、还是药皂,它们的成分都是硬脂酸钠,其化学式是C17H35COONa。如果在其中加入香料和染料,就做成了既有颜色又有香味的香皂了;如果往里面加点药物(如硼酸或苯酚),它就变成药皂了。

        制造肥皂的原料很普通,只要有烧碱、油脂和食盐就行。油脂可以用动物的脂肪(如猪油),也可以用植物油。用植物油做的肥皂质量比用动物脂肪做的更好一些。

    R1COOCH2

    R2COOCH

    R3COOCH2

    油脂实际上是一种甘油脂,它是由多种高级脂肪酸(如硬脂酸)与甘油作用生成的酯:

     

     

     

     

    其中R1R2R3代表饱和烃基或不饱和烃基。油脂遇到碱会发生水解反应,例如硬脂酸甘油脂(如猪油)与氢氧化钠混合在一起加热,就会发生以下的反应:

    C17H35COOCH2

     

    C17H35COOCH

     

    C17H35COOCH2

     

    +

    3NaOH

    +

    3C17H35COONa

    CH2–OH

    |

    CH–OH

    |

    CH2–OH

     

     

     

     

     


    反应以后,得到的是硬脂酸钠、甘油和水的混合物,它们生成了一种胶体溶液。怎样才能把有用的硬脂酸钠取出来呢?一般都采用加盐的方法,即往上述的混合物中加入食盐,就可以破坏胶体,并降低硬脂酸钠在水中的溶解度,这一过程称为盐析。最后混合物分层,硬脂酸钠比较轻,飘浮在上面,甘油和食盐溶解在水里,处于下层。取出上层的硬脂酸钠,加进填充剂(如水玻璃),经压滤、干燥、成型后,即做成普通的洗衣皂。

    (二)亲身体验用猪油和烧碱自制肥皂

    1.活动目的

    1)通过动手实验,了解油脂水解的原理和水解的条件,进一步加深对

    油脂结构特点的认识。

    2)熟练掌握液体的加热、冷却、搅拌等化学实验基本操作技能。

    3)学会利用身边的物质制备一些常见化学生活用品。

    4)通过活动,激发学习化学科学的热情和动力,提高实验探究能力。

    2.活动用品

    试剂:10%的氢氧化钠溶液,动(植)物油,冰水混合物,饱和食盐水,水等。

    仪器:烧杯,铁架台,石棉网,酒精灯,玻璃棒,纱布,带油污的棉布等

    3.活动步骤

    1)在烧杯里,先加入10%的氢氧化钠溶液30mL,再加入20g猪油,用酒

    精灯慢慢加热煮沸15min并不断搅拌。在反应过程中,加2-3次适量水,以补充因蒸发而损失掉的水分。

    2)当看到反应混合物的表面已不再漂浮一层熔化状态的油脂时,说明猪油和氢氧化钠已经基本上反应完全,停止加热。待混合物冷却到室温后再用冰水浴冷却5min左右,同时不断搅拌。

    3)将50mL饱和食盐水加入到上述混合物中,并不断搅拌。

    4)最后,将漂浮在溶液上层的硬脂酸钠固体取出,用水将吸附在固体表面的溶液(其中溶解了甘油、食盐和未作用完的氢氧化钠)冲洗干净,倒在纱布上挤干水分,使其干燥固化,就做成了一块肥皂。

    5)用上述制取的肥皂洗涤带油污的棉布,观察现象

    4.友情提示

    做好这一实验的关键有三点:

    1)猪油和氢氧化钠反应的时间一定要足够,须等混合物的表面看不见漂浮的油脂时,才能停止加热。如果反应不完全,会使肥皂中含有多余的油脂和氢氧化钠,这样肥皂的去污能力就会降低,并带有较强的碱性。

    2)反应过程中,勿忘补充水。混合物中应始终保持50mL左右的水。

    3)硬脂酸钠析出后,混合物中还应余一定量的水,使甘油、氯化钠和未作用完的氢氧化钠均留在水中,如果水太少,这三种物质会混杂到肥皂中,影响肥皂的质量。

    5.自主学习

    1)制备肥皂的主要原料有哪些?主要反应原理是什么?               

                                                                         

    2)制取肥皂的过程中加入饱和食盐水的作用是什么?               

                                                                        

    3)在澄清的肥皂水中分别加入下列物质,各有什么现象?试写出有关反应的化学方程式。(肥皂的成分可用R—COONa表示)

    ①CaCl2溶液

    现象:                                                           

    化学方程式:                                                     

    盐酸

    现象:                                                         

    化学方程式:                                                    

    4)热的饱和肥皂水中加入下列物质,不会析出固体或产生沉淀的是(  

    A、氯化钙          B、稀硫酸         C、食盐          D、酒精

     

    六、自制胶水[6]

     

    (一)科普阅读

    早在1931年,人们就已经研制出聚乙烯醇的纤维,但因其可溶于水而无法实际应用。利用缩醛化减少其水溶性,就使得聚乙烯醇有了较大的实际应用价值。利用甲醛进行缩醛化反应得到聚乙烯醇缩甲醛(原理如下所示):

     

    随缩醛化程度不同,性质和用途也有所不同。控制缩醛程度在35%左右,就得到人们称为维纶的纤维(vinylon)。维纶的强度是棉花的1.52.0倍,吸湿性5%,接近天然纤维,又称为合成棉花,而其强度和耐磨性都优于棉花。   

        在聚乙烯醇缩甲醛分子中,如果控制其缩醛度在较低水平时会有较强的粘接性能,可作胶水使用,聚乙烯醇缩甲醛胶水最初只是代替浆糊及动植物胶、文具胶等来使用,70 年代开始用于民用建设,此后又应用于壁纸、玻璃、瓷砖等的粘贴,目前作为胶粘剂也广泛应用于内外墙涂料、水泥地面涂料的基料等。

    (二)自制胶水

    1.实验目的

    进一步了解高分子化学反应的原理;本实验将通过聚乙烯醇的缩醛化制备胶水,了解缩醛化的反应原理。

    2.实验用品

    250mL500mL烧杯各一个、玻璃棒、温度计、聚乙烯醇1750PVA)、37%甲醛水溶液、蒸馏水、14 盐酸、8NaOH 溶液。

    3.实验步骤

        1)在500mL的烧杯中加入适量热水,放置在垫有石棉网的三脚架上用酒精灯加热并用温度计控制水温。

    2)在250ml的烧杯中加入90mL蒸馏水和17g聚乙烯醇,将其放置在水浴中加热,在搅拌下升温溶解。升温到90℃,待聚乙烯醇全部溶解后,降温至85℃左右加入3mL37%甲醛水溶液搅拌10min左右,滴加14的盐酸,控制反应体系pH 13,保持反应温度90℃左右。

    3)继续搅拌,反应体系逐渐变稠。当体系中出现气泡或有絮状物产生时,迅速加入1.5 mL 8%的NaOH溶液,调节pH89,冷却,所获得无色透明粘稠液体即为胶水。

    4.思考交流

    1)如何加速聚乙烯醇的溶解?

     

    2)最后加入氢氧化钠溶液的作用是什么?

     

    3)制得的胶水有什么气味,其产生的原因是什么?

     

    5.注意事项

    整个反应过程中要搅拌均匀,当体系变粘稠出现气泡或有絮状物产生时应立即加入NaOH溶液,终止反应。以防缩醛度增大生成难溶性固体而影响胶水的质量。

     

    七、果蔬中维生素C含量的测定[7]

     

    (一)科学视野

    维生素C广泛存在于新鲜的水果和蔬菜中,不同果蔬的维生素C含量不同,

    20世纪初发现坏血病系由缺乏维生素C所致,维生素C又称抗坏血酸。维生素C的主要食物来源是某些新鲜的蔬菜和水果(尤其是柑橘类)。辣椒是蔬菜中维生素C最高者,油菜、波菜、韭菜、蒜苗、白菜和藕等中含量也较高,谷类、豆类和肉类不含维生素C

    维生素C能抑制胆固醇在血管内壁的沉积,溶解血管壁上的粥样斑块,对冠心病、高血压病人有很好的保健作用。此外,胆固醇的代谢、药物的解毒、病毒和细菌毒素的缓解等生理过程,都需要维生素C的参与。

    维生素C参与人体内多种营养素的氧化还原反应,体内产生的过氧化物,可促进衰老,使褐色素沉积在皮肤上,产生老年斑,维生素C(以及维生素E)具有的还原作用,可防止体内产生过氧化物,从而推迟衰老。

    所以,人们每天必须食用一定数量的新鲜蔬菜和水果,供给人体必需的维生素C

    维生素C具有很强的还原性,能将单质碘还原成碘离子。碘遇淀粉变蓝色,而碘离子不能使淀粉溶液改变颜色;因此,在含有维生素C的溶液中,加入淀粉溶液,就可以用碘溶液来滴定被检测样品中的维生素C。记录滴定用去的碘溶液的量,再根据C6H8O6+I2==C6H6O6+2HI反应就可以计算出被检测样品的维生素C含量。

    (二)实验测定

    1.实验用品

    新鲜的橙子、0.02 mol/L碘溶液,质量分数均为2%的盐酸和淀粉溶液,蒸馏水、容量瓶 (250mL)、酸式滴定管(25 mL)、锥形瓶、量筒、玻璃棒、尼龙纱布、天平、榨汁机、漏斗、pH试纸、烧杯。

    2.实验步骤

        1)橙子提取液的制备:

    称取50g橙子,放入榨汁机榨汁。在漏斗中垫上尼龙纱布,将榨取的橙汁过滤到烧杯中。取出1/4的滤液,放入洁净的锥形瓶中,并向锥形瓶中加入2mL淀粉溶液,然后滴加盐酸,将pH调至3

    2)用碘溶液滴定橙子提取液。滴定过程中,边滴定边摇动锥形瓶,直到提取液呈现蓝色,并且在0.5min内不褪色为止。重复滴定三次,记录每次滴定消耗的碘溶液的体积,并计算出消耗碘的物质的量,再根据:C6H8O6+I2==C6H6O6+2HI,确定维生素C的物质的量,进一步可以确定其质量及其质量百分数。记录结果并完成表4-1

    4-1  橙子中Vc含量的测定数据

     

    1

    2

    3

    消耗I2的体积(mL)

     

     

     

    消耗I2的物质的量(mol

     

     

     

    50g橙子中Vc的质量(g)

     

     

     

    Vc的质量百分数(%

     

     

     

    Vc的平均质量百分数(%

     

    3.思考交流

    请将你得到的数值与下表作对照,是否存在误差,并分析误差是由哪些操作引起的。

    附:100g橙子(可食用部分)含有的营养成分如4-2所示

    4-2  100g橙子含有的营养成分

    热量(千卡)

    197

    硫胺素(毫克)

    0.05

    (毫克)

    20

    蛋白质()

    0.8

    核黄素(毫克)

    0.04

    (毫克)

    14

    脂肪()

    0.2

    烟酸(毫克)

    0.3

    (毫克)

    0.4

    碳水化合物()

    10.5

    Vc(毫克)

    33

    (毫克)

    0.05

    膳食纤维()

    0 .6

    VE(毫克)

    0.56

    (毫克)

    0 .14

    维生素A(微克)

    27

    (毫克)

    159

    (毫克)

    0 .03

    胡罗卜素(微克)

    .5

    (毫克)

    1.2

    (微克)

    0.7

     

    八、自制葡萄酒[8]

     

    (一)趣味阅读

    中国文化种类繁多,源远流长,各种文化之间的联系也非常密切。其中诗文化与饮食文化之间的联系尤为突出。自古以来,多少文人墨客,都是诗不离酒,酒不离美食。他们在品尝美酒之时,吟诗作赋,留下了许多脍炙人口的佳作。比如:唐朝边塞诗人王翰在《凉州词》中写到葡萄美酒夜光杯,欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑,古来征战几人回?元散曲家张可久,他的作品中也有涉及葡萄酒的,且多为清丽秀美之作,他在〈〈山坡羊·春日〉〉也曾发出蓉春帐,葡萄新酿,一声金缕樽前唱。锦生香,翠成行,醒来犹问春无恙,花边醉来能几场的感慨。在这两首诗词中均提到了葡萄酒,葡萄酒种类繁多。一般分为不起泡葡萄酒及起泡葡萄酒两大类。不起泡葡萄酒又分白酒、红酒及玫瑰红酒三种;起泡葡萄酒则以香槟为代表。另外,添加白兰地的雪莉酒;加入草根、树皮,采传统药酒酿造法制成的苦艾酒,都是葡萄酒的同类品。我们知道适量饮用葡萄酒对人体健康是有益的,可以保护血管,延缓动脉硬化,降低胆固醇。那么葡萄酒是怎样酿造的呢?

    (二)自制葡萄酒

    1.原料及用品

    新鲜葡萄1kg、榨汁机、带盖的瓶子、试管、3mol·L-1H2SO4 溶液、饱和重铬酸钾溶液、干净纱布、烧杯。

    2.制作过程

    1)将葡萄先冲洗干净后除去枝梗,这样可以避免去枝梗时葡萄破损被污染。

    2)清洗榨汁机和带盖的瓶子并晾干,将瓶子用体积分数为75%的酒精消毒。

    3)将葡萄榨汁,装入瓶子,留大约1/3的空间。

    4)温度控制在1825℃ 发酵1012天,即可制得葡萄酒。

    3.思考交流

         在步骤(3)中,为什么要留有1/3的空间?

     

    (三)自制葡萄酒中酒精的检验

    用一支洁净的试管取发酵液2mL,滴入3mol·L-1H2SO4溶液3滴,震荡试管,再滴加饱和重铬酸钾溶液3滴。观察颜色变化。若最后试管内液体的颜色变为灰绿色,则说明发酵液中有乙醇存在,你已成功地制作了葡萄酒。

    (四)葡萄酒的成分

    葡萄酒不仅是水和酒精的溶液,它有丰富的内涵:

    1.80%的水。这是生物学意义上的纯水,是由葡萄树直接从土壤中汲取的。

    2.9.5-15%的乙醇。经由糖分发酵后所得,味略甜,而且给葡萄酒以芳香的味道。

    3.味道略酸。有些来自于葡萄,如酒石酸、苹果酸和柠檬酸;有些是酒精发酵和乳酸发酵生成的,如乳酸和醋酸。

    4.酚类化合物。每公升含15酚类化合物,它们主要是自然红色素以及单宁,这些物质决定红酒的颜色和结构。

    5.每升0.25的糖分。不同类型的酒含糖分多少不同。

    6.芳香类物质(每公升含数百毫克),它们是挥发性的物质。

    7.氨基酸、蛋白质和维生素,它们影响着葡萄酒的营养价值。

    (五)科学视野

    品酒不是猜酒,更不是比酒。品酒乃是运用感官及非感官的技巧来分析酒的原始条件及判断酒的可能变化,客观独立的思考技巧,是取决品酒准确与否的重要关键。

    品酒有Blind Tasting(盲目测试)Comparative Tasting(比较测试)之分,最佳的试酒、品酒时间为上午1000左右。这个时间不但光线充足,而且人的精神及味觉也较能集中。

    品尝葡萄酒的杯子也是有讲究的,理想的酒杯应该是杯身薄、无色透明且杯口内缩的郁金香杯。而且一定要有四至五公分长的杯脚,这样才能避免用手持拿杯身时,手的温度间接影响到酒温,而且也方便观察酒的颜色。

    若同时品尝多款酒时,应按从口感淡的到口感重的顺序进行,这样才不会因为前一种酒的浓重而破坏了后一种酒的味道,一般的通则是干白酒会在红酒之前,甜型酒会在干型酒之后,新年份在旧年份之前。不过,也应该避免一次品尝太多的酒,一般人超过15种以上就很难再集中精力了。

    品尝葡萄酒时,温度是非常重要的一环,若在最适合的温度饮用时,不仅可以让香气完全散发出来,而且在口感的均衡度上,也可以达到最完美的境界。通常红酒的适饮温度要比白酒来得高,因为它的口感比白酒来得厚重,需要比较高的温度才能引出它的香气。即使只是单纯的红酒或白酒,也会因为酒龄、甜度等因素,而有不同的适饮温度。

     

    九、自制豆腐[9]

     

    (一)科学视野

    中国是豆腐的师傅之国,豆腐丰富了人们的营养,这是对人类的一个伟大贡献。自从西汉淮南王刘安发明豆腐以来已经有两千多年的历史。1963年,中国佛教协会代表团到日本奈良参加鉴真和尚逝世1200周年纪念活动,当时,日本许多从事豆制品业的头面人物也参加了。据说,他们之所以参加纪念活动,是为了感谢鉴真东渡时把豆腐的制法带到日本。引人注目的是,这些参加者手里都提着装满各种豆制品的布袋,布袋上还写着唐传豆腐干,淮南堂制字样。淮南堂是我国淮南一家豆腐坊的名字,原是为了纪念豆腐的发明人——汉代淮南王刘安而起的。堂堂淮南王怎么会发明豆腐呢?原来刘安讲求黄老之术,在淮南朝夕修炼。陪伴他的僧道,常年吃素,为了改善生活,就悉心研制出了鲜美的豆腐,并把他献给刘安享用。刘安一尝,果然好吃,下令大量制作。这样,豆腐的发明权就记在淮南王刘安的名下了。传说刘安后来在八公山升天,山上修建了淮南王刘安庙,八公山豆腐,也因此而名扬天下。

    豆腐中蛋白质的含量较高,与肉类中蛋白质含量接近,且不含胆固醇,这是大豆蛋白比肉类蛋白更有利于健康的原因之一;并且含有丰富的钙,再加上加工过程中加入的凝固剂,豆腐中钙含量非常突出,是很好的补钙食品;含B族维生素和磷、钠及钾等元素,是矿物质的良好来源。营养如此丰富的豆腐,如何制成呢?

    (二)自制豆腐

    1.原料用品

    黄豆、蒸馏水、饱和石膏水、家用豆浆机、烧杯(100mL500 mL)、2%5%的食盐水、玻璃棒、酒精灯、干净纱布、水槽等。

     2.制作过程                                                       

    1)泡豆:在泡豆以前将豆中的杂质、坏豆挑出,并清洗干净,将干黄豆浸泡。

    2)制浆:倒掉浸泡水并将泡好的黄豆放在家用豆浆机内,加工制得浓豆浆。            

    3)凝固变性:将自制的浓豆浆倒入一个洁净的100 mL的烧杯中,用酒精灯加热至80℃左右。然后边搅拌,边向热豆浆中加入饱和石膏水,至豆浆中开始有白色絮状物产生时停止加入,否则豆腐就要点老了。停止加热,静置片刻后,就会看到豆浆中有凝固的块状沉淀物析出,等沉淀析出完全后,就得到了通常所说的豆腐花。

    【趣味阅读】

    盐卤不能喝,为什么做豆腐却要用盐卤呢?

    因为黄豆最主要的化学成分是蛋白质。蛋白质是由氨基酸组成的高分子

    化合物,在蛋白质的表面上带有自由的羧基和氨基。由于这些基对水的作用,使蛋白质颗粒表面形成一层带有相同电荷的水膜的胶体物质,使颗粒相互隔离,不会因碰撞而粘结下沉。

        点卤时,由于盐卤(MgCl2CaCl2KCl等)是电解质,它们在水中会电离出带电荷的阳离子与阴离子,这些带电的离子抑制了由于蛋白质表面所带电荷而引起的斥力,这样使蛋白质的溶解度降低,使颗粒相互聚沉成沉淀。这样,豆浆里就出现了许多白花花的东西了。

        盐卤里有钙、镁等金属离子,它们会使人体内的蛋白质凝固,所以人如果喝多了盐卤,就会有生命危险。

        豆腐作坊里有时不用盐卤点卤,而是用石膏点卤,道理也一样。

    4)成型:将上述有块状沉淀物的豆浆静置后过滤,再将滤布上的沉淀物集结成一团,叠成长方形,放在洁净的水槽里,用一个盛有冷水的500 mL烧杯压在包有豆腐块的滤布上,一段时间后,即可制成一小块豆腐。

    5)保存:为了使制成的豆腐保鲜而不变质,将新制成的豆腐浸于2%5%的食盐水中,放在阴凉处,可使豆腐数天内保鲜而不变质。

     ()课后试一试

    在蔬菜中含有很多豆腐中所没有的营养元素,营养成分不同,蔬菜所呈现的颜色也不相同,如果在豆浆中加入新鲜的蔬菜汁作辅料,不仅能制得纯天然的彩色豆腐,还在传统的豆腐中增加了蔬菜的营养成分,很受消费者的欢迎。你能在家制做一块彩色豆腐,并用你所制作的彩色豆腐做一道菜吗?

     

    十、明矾净水[10]

     

    (一)科学视野

    把明矾研碎成粉末放到水缸里搅拌几下,过一些时候,原来混浊不清的水,就会变得十分清澈透明。

    明矾为什么能净水呢?

    让我们先看看水为什么会混浊不清?这主要是因为水中有许多泥沙等污物在游荡。较大的泥沙粒子,在水中是呆不久的,很快就会沉淀下来。可是那些小的,已经小到成为胶体粒子了,往往几天也不会沉淀下来。这是为什么呢?原来胶体粒子有一个奇怪的爱好,它时常喜欢从水中吸附某一种离子到自己的身边来,或者自己电离出一些离子,使自己变成一个带电荷的粒子。

      科学家经过研究后,发现泥沙胶体粒子带的是负电荷,由于每一个泥沙胶粒带的电荷相同,当两个胶粒彼此靠近时,静电斥力总是使它们分开,它们没有机会结成较大的粒子沉淀下来。

      明矾是由硫酸钾和硫酸铝组成的复盐。明矾一遇到水,就会发生化学变化。在这场化学变化中,硫酸钾只是个配角,主角是硫酸铝。硫酸铝和水起化学变化后生成白色絮状的沉淀——氢氧化铝。氢氧化铝也是一种胶体粒子,且氢氧化铝胶粒带正电。它一碰上带负电的泥沙胶粒,彼此就中和了。失去了电荷的胶粒,很快就会聚结在一起,粒子越聚越大,终于沉入水底。这样,水就变得清澈干净了。

    其实,除了明矾以外,还有许多电解质甚至食盐,也具有净水的本领,不过这些电解质净水的本领远比不上明矾,要用较大的量才能使水澄清,这样会使水带上咸味,不适用。不过在自然界中,却可以碰到这种现象。在河流入海的地方,常常会出现一些叫三角洲的陆地。这些陆地是怎么形成的呢?

    原来,河水中通常带有大量泥沙,这些泥沙有一部分是以胶体粒子的形式存在的,当河水流入海水以后,一方面由于流速降低,使较大的泥沙粒子沉淀下来,另一方面海水中含有许多电解质,如食盐、硫酸镁等等,这些电解质能同泥沙胶体粒子的电荷中和,使它们沉淀下来,日积月累就变成陆地了。

    (二)明矾净水

    1.活动目的

    1)通过实验验证明矾净水的性质,掌握明矾净水的主要原理。

    2)掌握有关的基本操作技能。

    3)增强运用所学化学知识及化学实验手段研究物质性质、解决生活中

    的实际问题的意识。

    4)通过对有关实验现象的观察与思考,进一步培养分析问题、解决问题的能力。

    2.活动用品

    试剂:自来水,河水或含有较多悬浮物的水,明矾粉末等。

    仪器:烧杯,玻璃棒,药匙等。

    3.活动步骤

    1)在两个烧杯中分别加入适量等体积的河水和自来水,观察两者的区别。

    现象:                                                         

    2)向盛有河水的烧杯中加入半药匙明矾粉末,用玻璃棒搅拌后静置一

    段时间,观察现象。

    现象:                                                        

    结论:                                                        

    3)过滤即得澄清的水。

     

    4.自主学习

    1)自来水厂净水时,除掉水中的悬浮物杂质的方法在化学上称作什么?

    2)明矾净水利用了什么原理?                                   

    3)你知道还有哪些物质具有净水作用?                          

    4)将明矾溶液蒸干并灼烧,可得到何种固体?如将AlCl3溶液蒸干并灼烧,又可得到何种固体?如何解释上述现象?                          



    [1]http://www.cqvip.com.有改动.

    [2]http://www.xuexiku.cn/htm_gezl/gehx/20081121/9773.html;http://zhidaobaidu.com/question/76715186.html,有改动.

    [3]http://www.henqian.com.有改动.

     

    [4]杨德壬.中学教学全书 化学卷[M].上海:上海教育出版社,1996.492,有改动.

    [5]http://tw.classf0001.urlifelinks.com/css000000039187/cm4k-1192103924-764-3894.ppt.有改动.

    [6]http://www.docin.com/p-25089420.html

    http://hi.baidu.com/xfddm/blog/item/7e1faba762bc169fd14358b2.html.有改动.

    [7]http://www.bchedu.net/jiaoanziyuan/shengwu/gaozhongshengwu/gaosanshengwu/shiyan1.doc

    http://zy.swust.net.cn/13/1/wjjfxhx/syzds/part2/page_8.htm

    http://hi.baidu.com/xujunguo/blog/item/a1223fce2de17e0b93457e60.html.有改动.

    [8]http://www.jlonline.com/shenghuo/meishi/2009-12-07/27230_2.html.有改动.

    [9]http://www.meishichina.com/Eat/LMenu/200608/9374_3.html.有改动.

    [10]http://www.bxyedu.com/bxynews/Article_Show.asp?ArticleID=1838.有改动.

    【编辑:相虎】