鸡蛋在酸溶液中沉浮实验的探究

鸡蛋在酸溶液中沉浮实验的探究

今天看到一则关于探究“鸡蛋在酸溶液中沉浮”这一实验的，特转载！http://lyj99999333.blog.163. com/blog/static/128159164201121895548689/。谢谢！

《中学化学教学参考》2007年第10期《对一例经典习题的质疑》一文中指出：“鸡蛋在盐酸（食醋）溶液中，并没有出现课文习题答案中所描述的吸附在蛋壳表面的气泡能使鸡蛋发生上浮、下沉多次往复现象”。针对这一质疑，我组织学生进行了的实验探究，取得了不小的收获。

1.鸡蛋在白醋中沉浮的实验探究

1.1问题的提出

首先我让学生星期天在家完成这样一个家庭小实验：取一只鸡蛋放在盛有大半杯白醋的玻璃茶杯中，观察鸡蛋在白醋溶液中的变化，并把观察到的实验现象记录下来。然而，学生星期一到校反映不一，少数学生观察到了鸡蛋在白醋溶液中的上浮下沉现象，多数学生反映鸡蛋在白醋溶液中反应一段时间后上浮，但不再下沉。学生有如下质疑：

1.1.1同一个实验不同的学生做，为什么会产生不同现象？从理论上讲鸡蛋投入白醋中由于其重力大于浮力而下沉，当蛋壳中的碳酸钙与白醋不断反应产生了大量的二氧化碳气泡吸附在蛋壳的表面，使其体积变大、浮力增大，当其浮力大于其重力时开始上浮，蛋上浮后部分吸附其表面的气泡剥离破灭，蛋体的重力大于浮力，此时蛋应出现下沉现象，鸡蛋上浮后为什么不再出现下沉现象？为什么不同的蛋投入白醋中出现上浮现象所需要的时间差距很大，短的2—5分钟，长的超过一个小时？

1.1.2锌粒、小石子与白醋（稀盐酸）溶液反应时产生的气泡能立刻离开其表面逸出，几乎没有气泡吸附在其表面，而鸡蛋与白醋（稀盐酸）溶液反应表面产生的大量气泡为什么迟迟的不愿及时地离开蛋的表面？

1.1.3将在白醋中反应了一段时间的蛋取出，发现蛋壳表面有一层粘稠物，该物质为何物，来自何方？

1.2.活动探究

1.2.1蛋壳表面易吸附大量气泡，这与蛋壳结构组成中含有蛋白质等物质有关。

针对学生提出的质疑，我首先让学生上网查阅鸡蛋相关资料，了解蛋壳结构及其化学成分，引导学生进行分析。

构成蛋壳主要有两部分，一是由蛋白质纤维所构成的基质，在这蛋白质基质上堆积钙质的结晶物，最后在蛋壳上覆盖上一层蛋白质的外膜。虽然蛋壳中蛋白质只占3.3%（矿物质约占95%，水分1%，脂肪0.03%，其余是碳水化合物和其它有机物质），但从蛋壳表面外膜到蛋壳的钙质（碳酸钙）的结晶物中都含有一定量的蛋白质，它既可处于晶体与细胞外基质之间的界面，又可处于晶体的内部。通常，这些酸性蛋白质与疏水的大分子相结合而形成广泛的三维结构。蛋壳与白醋反应过程中表面产生一层蛋白质粘稠物，它对气泡有很强的吸附性，它在白醋与蛋壳反应产生二氧化碳气泡时虽然降低其表面张力不多，但形成的气泡膜很牢固，结果使得反应产生的二氧化碳气泡吸附在蛋壳表面不易（破裂）逸

出。

1.2.2鸡蛋在白醋中反应，上浮所需时间的长短以及蛋能否出现下沉上浮往复现象与蛋壳表面的外膜、蛋的新鲜程度、酸的浓度、溶液温度等因素有关。

鸡蛋在白醋中反应上浮所需时间的长短及在溶液中出现下沉、上浮往复现象，不同的同学做出来实验现象为什么差别很大，我和同学们进行了大量的探究实验。实验的结果表明，鸡蛋在白醋中反应上浮所用时间的长短以及能否出现下沉、上浮往复现象受多方面因素影响：

1.2.2.1与蛋壳表面覆盖的一层蛋白质的外膜（胶原蛋白质）有关。有的新鲜鸡蛋放在白醋溶液中三五分钟后会出现上浮后不再下沉的现象。主要是白醋与蛋壳反应产生的二氧化碳气泡很容易被蛋壳表面覆盖的一层胶原蛋白质外膜所吸附，使其附着在表面不易剥离、逸出，因此加快了蛋体体积增大（浮力增大）的速度，从而使其很快出现上浮甚至不再下沉的现象。（我们可将上浮的蛋取出用水冲洗，除去表面的粘稠附着物后再放入白醋中反应。）

1.2.2.2与蛋本身的新鲜程度有关。刚产下的新鲜鸡蛋在白醋中反应上浮所需要的时间长（有的要30多分钟才上浮），而且上浮后多数会出现上浮——下沉往复现象；而在常温下存放30天以上的蛋在白醋中有的只要3—5分钟就开始上浮，而且上浮后不再下沉。

1.2.2.3与白醋的浓度、溶液温度有关。用醋酸≥5g/100mL的“镇江白醋”、酸清洗过的新鲜鸡蛋做如下实验：

实验操作

出现上浮下沉现象所用时间

1

蛋放在20℃未加水稀释白醋中

24分钟

2

蛋放在20℃，白醋与水2:1稀释的水溶液中

57分钟

3

蛋放在35℃未加水稀释白醋中

45分钟

不同品牌的白醋中醋酸的含量不同，同一品牌的白醋如果存放时密封性差且时间长也会造成醋酸的含量下降，这对实验结果都会产生影响。

1.3实验建议：

做鸡蛋在白醋中沉浮的实验同学们认为应注意以下几个方面：（1）白醋：应选择新鲜醋酸浓度适中的（醋酸含量在5g/100mL左右），如果浓度大、反应速度太快，蛋与白醋反应上浮后不下沉，可向白醋

溶液中加入少量的水。（2）鸡蛋：选择的蛋越新鲜越好，实验时可先用稀盐酸除去蛋壳表面外膜。（3）要有耐心：由于反应速度比较慢，而且反应过程中不时地有少量气泡逸出，这样有的蛋出现上浮下沉现象所需的时间较长，要耐心等待。

2.鸡蛋在稀盐酸中沉浮的实验探究

2.1提出问题

鸡蛋在稀盐酸中反应的情况又会怎样呢？学生们首先将浓盐酸与水体积比按1:1、1:2、1:5、1:10、1: 15配制成不同浓度，将鸡蛋分别放入其中进行实验，发现实验现象基本上相似，鸡蛋先下沉，片刻后表面吸附大量气泡，上浮，表面吸附的气泡部分剥离在液面形成大量的泡沫，蛋隔一段时间会作一定的翻动，但始终没有出现下沉现象。为什么鸡蛋能在白醋溶液中产生沉浮往复现象，而在稀盐酸却不能呢？

2.2问题探析

将上述实验现象与“鸡蛋在白醋中沉浮的实验”相比较，同学们发现两者最大的区别在于鸡蛋在白醋中反应的速度比较慢。在相同条件下，鸡蛋在酸溶液中的反应速度快慢与酸浓度大小有关。与白醋相比，上述盐酸中氢离子的浓度大，反应速度快，鸡蛋表面反应产生的大量气泡，在上浮过程中及上浮后，从蛋壳表面逸出的气泡的体积小于此时反应产生的吸附在蛋壳表面的气泡的体积时，鸡蛋受到的浮力始终大于其重力，蛋就不会出现再次下沉现象。在对上述问题讨论分析的过程中，有学生提出了如下两个探究设想：

其一、放慢反应速度，将鸡蛋放在更稀的盐酸中进行实验探究。

其二、设法降低盐酸溶液的密度或者将反应产生的吸附在蛋壳表面的大量气泡及时地从蛋壳表面剥离，从而减小其浮力而下沉。

2.3实验探究

2.3.1鸡蛋在极稀的盐酸溶液中能产生沉浮现象

配制更稀浓度的稀盐酸溶液进一步实验。发现当温度在20℃时，将用稀盐酸清洗过的新鲜鸡蛋，放在浓盐酸（37%）与水体积比为2:125的溶液中，鸡蛋35分钟后果然开始出现上浮——下沉往复现象。可见，我们平时做“蛋在盐酸溶液中上浮——下沉实验”不成功的一个重要原因可能是由于所使用的盐酸浓度太大，反应速度太快。

2.3.2鸡蛋在加有酒精的稀盐酸溶液中也能产生沉浮现象

设法降低盐酸溶液的密度，同学们自然会想到酒精，酒精的密度在0.8g/cm3左右，加入盐酸溶液中显然能起到降低溶液密度的作用。

实验操作1：在容量为450mL的烧杯中分别加入水300mL、37%的浓盐酸35mL，配制成溶液，然后放入一只新鲜鸡蛋。