白猫杯实践活动（初中）

王程杰

无处不在的二氧化碳

二氧化碳（CO2）是一种我们熟知的气体，虽然它在空气中的含量很低，占空气体积分数仅约0.03%，但是它在整个地球生态系统中的作用却十分重要。CO2是植物进行光合作用的原料，绿色植物吸收二氧化碳，制造有机物，同时释放氧气。

在我们的生活中，CO2的应用随处可见。用它可以制成厨房中的纯碱、小苏打，也可以把它充入液体饮料中制成碳酸饮料。

CO2还是一種温室气体。大量人类活动排放出的CO2像一层透明的薄膜覆盖在地球表面，这层薄膜吸收地面的红外线辐射能后，把其中部分能量以逆辐射的形式返回地面，同时这层CO2膜也阻止地球表面的热量散发，形成了温室效应。温室效应导致全球变暖，北极冰川消融，海平面上升。

我们可以通过低碳生活的方式，比如多步行，使用可循环利用的包装袋等，来减少温室气体的排放。而科学家也在想方设法通过技术手段，将CO2转化为人类可用的化学品，比如直接利用太阳光催化还原CO2，将它转化成甲烷、甲醇或乙醇等可用燃料，这样既能缓解由CO2过度排放引起的气候变化，又能将取之不尽的太阳能转化为可利用的化学能。

试一试

小明对超市货架上真空充气包装的零食产生了兴趣。他查阅资料后获知：厂家在包装这种食品时，先把食品装入包装袋，然后抽出包装袋内的空气，再充入某种气体，最后封口。这种真空充气包装技术能使食品保持原有的色、香、味及营养价值，防止食品受压而破碎、变形。那么，充入袋中的是什么气体呢？他猜想可能是氮气或二氧化碳。

（1）请你帮助小明设计一个简单的实验方案，来判断他的猜想是否正确，简要写出操作步骤：________________。

（2）食品如需充气包装，则对所充气体的要求是：①________；② ______；③______。

在一个大量筒中加入稀盐酸，把一只鸡蛋放入量筒，只见鸡蛋慢慢沉到量筒底部，随后鸡蛋又慢慢向上浮到液面，摇一摇量筒，鸡蛋又沉下去。鸡蛋居然在量筒中跳起了舞来！你能解释其中的原理吗？

我们离不开水

炎炎夏日，及时补水必不可少。家中的自来水，超市里品牌各异、名目繁多的矿泉水、纯净水，哪一种才算是“好水”呢？

我们先要知道什么样的水才称得上“好水”。天然好水一定是无色，无味，无细菌和病毒，无余氯和三氯甲烷，无农药残留，无重金属（如铅、汞等，无杂质），有氧（活性水），含有益矿物质（如钙、镁和氟化物等），呈弱碱性。

纯净水在加工过程中去除了几乎所有对人体有益和人体必需的微量元素、无机矿物质，失去了水的营养功能。另外，纯净水具有较强的溶解各种微量元素、化合物、营养物质的能力，所以，大量饮用纯净水会导致人体内的一些微量元素、营养物质迅速溶解在水中，随之排出体外，这对人体健康不利。因此从营养的角度，推荐饮用煮沸的自来水和矿泉水。

不过，自来水在输送过程中容易混入杂质与细菌，因此很多家庭安装了家用净水器。净水器往往需要采用多级滤芯，家用净水器一般都是4级或5级过滤。

第一级为滤芯（PP棉），第二级为颗粒活性碳，PP棉和活性炭可吸附水中的一部分有机物、大颗粒杂质以及少量的重金属离子等，过滤掉水中的细小杂质，但是无法去除细菌、病毒。第三级为精密压缩活性炭。第四级为反渗透膜或超滤膜。超滤膜由高分子材料制成，可去除水中的铁锈、胶体、细菌和病毒，能保留水中的矿物质，但使用寿命较短。反渗透膜可有效去除水中的胶体、微生物、细菌、病毒以及重金属离子，但同时也会去除水中的矿物质，经其过滤后的水俗称纯水。反渗透膜过滤精度较高，所以驱动压强也较大，过滤过程中会产生大量废水，在一定程度上会造成淡水资源的浪费。第五级为后置活性炭。当然，有些品牌的净水器还会有更多级滤芯。

试一试

某品牌矿泉水的标签上标明的水质主要成分如右表所示，请根据表中内容回答下列问题。

（1）碳酸氢根离子的化学符号是____，镁离子的化学符号是_______。

（2）该矿泉水显____（填“酸性”“碱性”或“中性”）。

（3）该标签中涉及到的元素有___种。

以下三种水，你认为它们适宜饮用吗？为什么？

（1）生水，即未煮沸的自来水。

（2）千滚水，即反复煮沸的水。

（3）凉了后重新煮沸的水。

自制一个简易净水器。

材料：饮料瓶、吸管、石英砂、纱布、蓬松棉、活性炭、清洗过的小卵石（20枚左右）、剪刀、钻子。

步骤和方法：

①用剪刀剪去饮料瓶瓶底。

②在瓶盖处刺一个小孔，插入吸管，让液体可以流出。

③用纱布分别将小卵石、石英砂、活性炭包裹起来。

④把饮料瓶倒过来放，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，这样就得到了一个简易净水器。

⑤将剪下的瓶底沿瓶壁插入瓶中，作为可自由开合的盖子。

注：小卵石事先要用高压锅煮过，石英砂要多淘洗几遍，蓬松棉要洗干净。活性炭超市有售，如果用的活性炭是颗粒状的，也要洗干净。纱布、蓬松棉可以多放两层。

肥皂的秘密

在古代，我们的祖先曾用天然的皂荚（皂角树的果子，也称皂角）作为洗涤用品。当时的人们发现，将富含胰皂质的皂荚捏碎放在水里，水就起泡泡了，用这样的“泡泡水”较易洗去衣物上的污渍。

如今的洗涤用品琳琅满目，功能十分细化。肥皂、洗发水、洗洁精、洗衣液……与皂荚相比，它们更加专业，去污能力更强。那么，这些新的“泡泡水”为什么能去污？它们的去污能力与什么有关系呢？为解答这些问题，我们就从研究最常见的肥皂开始吧！

探究实验1 猪油变“肥皂液”

材料：猪油、95%酒精、30%的烧碱溶液、温度计、筷子、小烧杯、小锅、电磁炉（或其他加热器）

操作：①在小烧杯中放入约10克猪油，再将小烧杯放在盛有适量水的小锅中。将锅放在电磁炉上，慢慢加热，待猪油熔化。

②在热的猪油中加入10毫升烧碱（氢氧化钠）溶液和10毫升酒精，使锅中水温保持在75℃，用一根筷子不停搅拌小烧杯中的液体约20分钟。

③停止搅拌后让小烧杯在锅中静置约15分钟，这时就得到了“肥皂液”（待用）。

原理：猪油的主要成分是高级脂肪酸甘油酯，它能和氢氧化钠发生反应生成高级脂肪酸钠和甘油，其中高级脂肪酸钠就是肥皂的主要成分，所以我们称之为“肥皂液”。当然这个“肥皂液”中还混有副产品甘油及少许残余的烧碱。

接下来，让我们再了解一下“肥皂液”有趣的性质吧！

探究实验2 用“肥皂液”鉴别纯净水和自来水

材料：“肥皂液”、纯净水、自来水、大试管（或小玻璃杯）、滴管

操作：取两支大试管，一支加入5毫升纯净水，另一支加等量自来水，在两支试管中分别滴入一滴管“肥皂液”。

现象：纯净水试管内略变浑浊（“肥皂液”本身是浑浊的）；自来水试管内变得明显很浑浊（如右图）。振荡两支试管，纯净水试管内起泡沫多且振荡后泡沫不易消失。而自来水试管内起泡沫少且迅速消失。

原理：自来水通常为硬水，其中含有较多的钙、镁离子，这些离子会和肥皂水中的脂肪酸根离子反应产生脂肪酸钙、脂肪酸镁白色沉淀，消耗掉一部分“肥皂液”，导致发泡力下降。

探究实验3 析出肥皂块

材料：肥皂液、饱和食盐水、玻璃杯、量筒、搅棒。

操作：量取饱和食盐水约5毫升，趁热加入新制成的“肥皂液”，搅拌后静置、冷却。

现象：液体上方很快凝析出一块乳白色的固体。这块浮在液面上的固体就是肥皂。（请你思考：为什么这块肥皂会浮于液面？）

原理：加饱和食盐水使“肥皂液”析出肥皂块的过程称为盐析，因为无机盐使高级脂肪酸钠凝聚而从皂液中析出。盐析是制皂工艺中的重要一环。

在生产肥皂的车间里，工人们就是用这种方法来生产肥皂的。用椰子油也可以做出肥皂。