高中化学趣味实验之魔棒点灯和水中战场

实验二：魔棒点灯和水中战场
《潜夫论·慎微》中说："且夫邪之与正，犹水与火，不同原，不得并盛。

"讲的是水和火是两种性质相反的东西，根本不能相容。

而今天这个实验却是要打破我们的常识观念，火光偏偏是要在水里闪耀。

知识背景
浓硫酸：浓硫酸是指浓度(浓度是指H2SO4的水溶液里H2SO4的质量百分比)大于等于70%的H2SO4的水溶液。

硫酸与硝酸，盐酸，氢碘酸，氢溴酸，高氯酸并称为化学六大无机强酸。

纯硫酸是一种无色无味油状液体，283.4K时凝
固。

常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3%，
其密度为 1.84g·cm-3，其物质的量浓度为
18.4mol·L-1。

加热硫酸时，会放出SO3直至酸的浓
度降为98.3%为止，这时它成为恒沸物，熔点:10℃;沸点:338℃。

硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶以氢键形成一系列水合物，故浓硫酸有强烈的吸水性，在工业上和实验室
常用作干燥剂。

浓硫酸溶解时放出大量的
热，因此浓硫酸稀释时应该"酸入水，沿器
壁，慢慢倒，不断搅"。

浓硫酸还有脱水性
且脱水性很强，脱水时按水的组成比脱去。

物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化，反应时，浓硫酸按水分子中氢氧原数的比(2:1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子或脱去非游离态的结晶水，如五水硫酸铜(CuSO·5HO)。

可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物，被脱水后生成了黑色的炭，这种过程称作炭化。

除此之外，浓硫酸还有氢氧化性，加热时氧化性更为显著，可以氧化许多非金属和金属。

冷的浓硫酸不和铁铝等金属作用，因为铁、铝的表面在冷的浓硫酸中被钝化，故可将浓硫酸装在钢罐中运输。

硫酸是化学工业中一种重要的化工原料，硫酸年产量可衡量一个国家的重化工生产能力。

高锰酸钾（KMnO₄）：强氧化剂，紫红色晶体，可溶于水，遇乙醇即被还原。

常用作消毒剂、水净化剂、氧化剂、漂白剂、洗胃剂等。

1659年被西方人发现。

医疗上有用作清洁消毒，和用来消灭真菌之用。

高锰酸钾是一种较稳定的化合物，但是当高猛酸钾受热，或者其溶液放置过久，都会缓慢分解。

日光对高锰酸钾的分解有催化作用，因此，KMnO₄溶液必须保存在棕色试剂瓶中：
h
4KMnO4 + 2H2O 4MnO2↓ + 4KOH + 3O2↑
类似于KMnO4加热分解，该反应生成的MnO2本身就是一种催化剂，可以加速KMnO4的分解，所以当KMnO4开始分解，就会加速
分解的进行，这称作“自动催化”。

1北京师范大学无机化学教研室等编.《无机化学》第四版下册，高等教育出版社，767页。