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溶液的 PH 值等。
例 9 现有硫酸和硫酸钠混和溶液 200 毫升,其物质的量浓度分别为
2mol/1 和 1mol/1。若使混和溶液中硫酸和硫酸钠的物质的量浓度分别达到
4mol/1 和 0.4mol/1,需向混和溶液中加入 72%ρ=1.63g/cm3 的硫酸多少毫
升后再加水配制?
解:由题意知:配制后硫酸浓度增大,硫酸钠浓度减小。应首先计算出
硫酸钠溶液稀释后的体积。再根据稀释后体积计算应加入 72%的硫酸多少才
能使其浓度达到 4mol/1。
设:Na2SO4溶液稀释后混和溶液体积为 x
则:1×200=0.4×X 解得:X=500(ml)
设:需加入 72%的 H2SO4YML
y×1。63×72%
则4×0。5= 2×0。2 + =133。6(ML)
98
解得:y=133.6(ml)
以上通过例题简介了物质的量在化学计算中的应用。其实物质的量应用
很广,它还可以应用于反应热,氧化—还原反应,化学平衡等计算。
14 斤肉“换”1 克镭
这是一间没有人用的旧棚屋,玻璃顶棚残缺漏风,里面没有地板,只有
一层沥青盖着泥土地。连个像样的凳子都没有,只有几张腐朽的橱桌,一块
黑板和一个破旧的铁火炉,炉上安着锈迹斑斑的管子。
1889 年,居里夫人和她的丈夫就是在这间陋室内开始了提炼镭的工作。
每天居里夫人穿着沾满灰尘和污渍的工作服,翻倒矿石,搅拌冶锅,倾倒溶
液,干个不停。矮小的实验室内,铁屑飞扬,蒸气熏人,而居里夫人那时又
正害着结核病,但她丝毫不顾这些,依然顽强地工作。经常连饭都带到实验
室来吃,更不说稍微休息一会儿了。有时候整天用一根粗重的铁条,搅拌一
堆沸腾的东西。到了晚上,已是精疲力尽,不能动弹。
就这样,经过 45 个月的艰苦努力,居里夫妇终于从 400 吨铀沥青矿渣、
1000 吨化学药品和 800 吨水中,提炼出微乎其微的 1 克纯镭,而居里夫人的
体重却因此而减轻了 14 斤。
我不过多走了几步
化学家得维尔制成了纯净的铝,这种金属银光闪闪,质地好,分量轻,
难怪人们当初视铝比黄金还要珍贵。
一个人跑到得维尔面前,劝他说:“你是铝的真正发现者,你应当声明
这一点!”
得维尔心里明白,自己只不过是“站在巨人肩膀上”的缘故,要不是德
国人弗勒在此之前提练出不纯净的铝,怎么会有今天纯净的铝呢?他没有听
从这个人的劝说。
以后,当他得到足量的可溶铝时,他首先想到,要铸一枚纪念章。他在
这枚纪念章上郑重地刻下了“弗勒”这个名字和“1827 年”的字样,送给了
弗勒——德国的化学大师。他说:“我非常荣幸,能在弗勒开辟的大道上,
多走了几步。”这就是得维尔对劝他声明者的完满答复。
第一个享用氧气的是老鼠
我们知道,没有氧气人类就不能生存。然而,是谁发现了氧气呢?在众
多讨论发现氧气的著作中,约瑟夫·普利斯特里所著的名为《几种气体的实
验和观察》,最饶有兴味。
约瑟夫·普利斯特里在 1733 年 3 月 13 日生于英国黎芝城附近的飞尔特
黑德镇。他一生大部分时间实际上是当牧师,化学只是他的业余爱好。
他所著的《几种气体的实验和观察》于 1766 年出版。在这部书里,他向
科学界首次详细叙述了氧气的各种性质。他当时把氧气称作“脱燃烧素”。
普利斯特里的试验记录十分有趣。其中一段写道:
“我把老鼠放在‘脱燃烧素’空气里,发现它们过得非常舒服,我自己
受了好奇心的驱使,又亲自加以试验。我想读者是不会感到惊异的,我自己
试验时,是用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取的。当时我的肺部所得
到的感觉,和平时吸入普通空气一样;但自从吸过这种气体以后,经过好多
时候,身心一直觉得十分轻快舒畅。有谁能说这种气体将来不会变成时髦的
奢侈品呢?不过现在只有我和两只老鼠,才有享受呼吸这种气体的权利啊!”
当时,他没有把这种气体命名为“氧气”,而只是称它“脱燃烧素”。
在制取出氧气之前,他就制得了氨、二氧化硫、二氧化氮等,和同时代
的其他化学家相比,他采用了许多新的实验技术,所以被称之为“气体化学
之父”。
1783 年,拉瓦锡的“氧化说”已普遍被人们接受。虽然普利斯特里只相
信“燃素学”,但是他所发现的氧气,却是使后来化学蓬勃发展的一个重要
因素,各国人民至今都还很怀念他。
铁曾比黄金还要贵
铁是自然界中次于铝的第二个丰度最大的金属。但天然的铁非常稀少。
人类祖先最先使用的铁可能来源于陨石。铁在空气中很快被氧化,主要是以
氧化物的形式存在。由于铁的氧化作用,使得古代制造的铁器保存下来的十
分稀少。人们发现铁大约是在 5000 年前。最初,铁是很昂贵的,价格比黄金
还高,经常用铁的宝饰镶嵌在黄金中。
各大洲的人民几乎同时知道金、银和铜,但对于铁,情况却不同。在埃
及和美索不达米亚,从矿石中提炼出铁是在公元前 2000 年前;在外高加索、
小亚细亚和古希腊是在公元前 2000 年后;在印度也是在公元前 2000 年后;
在中国则晚得多,只是在公元前 1000 年以后。在新大陆国家中,铁器时代是
随着欧洲人的到达才开始的,也就是公元 11 世纪之后;一些非洲部落越过了
发展中的青铜时期,一开始就使用铁器。这是由于自然条件的不同,在一些
铜和锡自然资源稀少的国家中,出现代用这些金属的要求。美洲是拥有天然
铜的最大资源之一,就没有必要去寻找新金属。铁的生产逐渐增大后,铁就
开始跨出贵金属的范畴,进入普通金属行列。在公元纪元开始时期,铁已经
被广泛使用。
美丽的人造“黄金”
碘化铅晶体,也许是晶体中最美丽的一种,它的颜色和珍贵的金子一样,
金黄色而闪闪发光。而且,由于碘化铅晶体是透明的,所以它发出的闪光比
黄金更亮。
在两支试管中,分别加入 3 毫升 0.02mol/L 硝酸铅溶液和 3 毫升
0.04mol/L 碘化钾溶液,把两种溶液放在酒精灯上加热到接近沸腾,然后把
碘化钾溶液倒在硝酸铅溶液中,用玻璃棒搅匀后,把试管放在试管架上冷却。
在溶液逐渐冷却的过程中,溶液里就会析出金黄色闪闪发光的碘化铅晶体。
如果你想尽快看到“黄金”,那你就把试管放在自来水龙头下面,用水冲洗
试管的外壁,美丽的碘化铅晶体立即就会出现在你的眼前。不过,这样的情
况下析出的碘化铅晶体要小一些,不如慢慢析出的晶体好看。
这个实验可以反复地做:只要把试管加热,碘化铅晶体就会溶解,但当
溶液冷却后,金黄色的晶体又会出现。
做这个实验时,所用试管和搅捧必须反复用蒸馏水洗净,同时配制药品
的水也必须用蒸馏水,不然反应时会在试管中产生白灰色混浊物,而最后生
不成“黄金”了。
只有帝王们才能享用的染料
我们中国人在很早就知道染衣服的。春秋战国时,人们就用紫草染衣服。
由于紫草很稀少,因此用紫草染成的衣服便身价百倍。在那时的齐国,用 5
匹素绸子去换 1 匹紫绸子,都不易换到。帝王公侯们为了炫耀自己的富贵,
纷纷用紫绸子做衣服。所谓“满朝朱紫贵”,便是这么来的。在《周礼》里
面,也有关于染料与染技的详尽记录。周朝时,设有“染人”、“醯(xī)
人”等专官,专职管理染衣服这事儿。
可是,大自然太吝啬了。在古代,人们征服自然的能力还很弱,只能仰
仗自然的恩赐:从一些动植物里,提取一点点染料,不得不潜入地中海深水底
去采集海螺。从 8000 个海螺中,只能得到 1 公斤紫色染料。那时候只有帝王
们才能用得起这种染料,所以称为“帝王紫”。人们与大自然展开了染料争
夺战。胜利的头一炮,是在 1856 年,有人发明制造了第一种合成染料一品红。
似后又相继合成了靛蓝等人工染料。而如今,人工合成的染料已达 8000 多种
了。
不可颠倒的顺序
在每一本化学书里,几乎都这样地告诉学生们:在稀释浓硫酸时,只能
把浓硫酸慢慢地倒入水中,而决不能把水倒入硫酸中!
这真奇怪,难道把水和硫酸这两样东西混合在一起,还要有先后的顺序
吗?
实践证明,这顺序是坚决不能颠倒的,谁违反了这一原则,谁就会吃大
亏。如果忘了这一原则,错把水倒入硫酸中,那么就会像水滴落在滚烫油锅
里一样,顿时沸腾起来,硫酸液体会四下飞溅,有时瓶子还会炸裂。一旦酸
液溅到衣服上,衣服便会被烧坏;如果溅到脸上、手上,那就会烧坏皮肤。
相反,如果把浓硫酸慢慢地倒入水中,水只是稍稍地发热,而水面却是安安
静静,一点也不飞溅。这是什么原因呢?
原来,浓硫酸遇水,会发生化学反应,产生大量的热。1 公斤浓硫酸与
水化合时放出的热量,足以使 2 公斤的冷水一下子升到 100℃;而硫酸的比
重大,是水的 1.9 倍。如果把水倒进浓硫酸中,水就浮在硫酸表面。一起化
学反应,水就沸腾起来,挟着硫酸四处飞溅。
反过来,如果把浓硫酸慢慢倒入水中,硫酸比重大,就会沉入水底。然
后分布到溶液的各部分。它产生的热量被均匀地分配到溶液的各个部分,水
不会一下子升到 100℃而沸腾。但是,要记住,千万要慢慢地倒入浓硫酸。
以身殉职的防腐卫士
人们经常使用的金属,用久了常常被腐蚀,尤其是长期接触水的金属用
具,腐蚀的速度相当惊人。为了战胜“腐蚀”这个恶魔,人们找到了一个忠
于职守的卫士——锌。锌会以自己的身体抵挡腐蚀,保护金属用具,直到�