木炭在氧气中燃烧

时间:2023-11-17 13:29:04

保罗叔叔将铁丝的一端缚上小指大小的一根木炭,另一端穿过作为瓶盖的圆形厚纸片。之后,他将木炭在烛火上点着一角,随即将它伸入另一个之前准备好的盛有纯氧的瓶子中。

这次实验的现象与刚刚硫在纯氧中燃烧的情况类似。在木炭被点燃的一角,原本只有一个极小的火星,但是将其放入瓶中,就变为一束明亮、炽热的火焰,并且很快蔓延到全部的木炭,进而将其变为一个高热的小熔炉。它发出白热的光,并向各个方向射出火花,就好像瓶子里关了许多流星一样。从木炭伸入瓶中至完全燃烧,只是瞬间的事情。在空气中即使使用风箱来通风,燃烧也不会发生得这样快。爱弥儿眼都不眨地望着这根炽热燃烧的木炭,说道:“在空气中,我也能做出来发出这种热量、光芒和火星的火焰。只要将燃烧的炭火放在风箱口,它也会像在纯氧里一样燃烧。”

木炭在氧气中燃烧

保罗叔叔接着说:“那当然,风箱中吹出的是空气,也就是混合着大量氮气和少量氧气,虽然氮气减弱了氧气的助燃效果,但是迅速、不断地通风,也可以使木炭像在纯氧里一样炽燃。”

最后,瓶子里的氧气用尽了,木炭的火光渐渐变暗,最终变为黑色。此时,保罗叔叔又打开了在实验前阖上的百叶窗,让太阳光进入屋内。

保罗叔叔说:“燃过的碳变为了什么物质呢?我们必须解决这个问题。在这个瓶子里剩下了一种不可见、几乎没有臭味的气体。要是仅仅凭借嗅觉和视觉,我们一定会误以为这瓶子里的物质没有改变。但是,如果我们仔细检验瓶子里的气体,就会发现它与氧气是完全不同的。瓶内的木炭最开始时燃烧得很旺盛,而现在却已经不能燃烧了。那么,如果现在我们用燃着的烛火伸进去,它当然也不能燃烧了。请仔细看一看!我将这燃着了的烛火伸下去,还没到瓶颈,烛火就突然灭了。由此可见,瓶内此刻已经没有氧气了,要是有的话,这烛火一定会燃烧得很旺盛。

“还有一个实验:我在这个瓶子里倒入了一点儿水,然后震荡一下,促使瓶子里的气体尽快溶解在水中,再将一张蓝石蕊试纸放下,试纸变成了淡红色。由此可见,这种水溶液也是一种酸,而这无色无臭的气体则是一种酸酐,它的性质与氧气不同。这点不同显然是由于碳(即木炭)与氧气化合造成的。因此,我们可以推测出这样一个结论:在这无色透明的气体中含有少量又硬又沉的碳。”

爱弥儿赞同道:“那是肯定的。不过,如果以前有人对我说这透明气体中含有黑色的木炭,却不为我证明,我是绝对不会相信的。约尔,你说是不是这样?”

“没错,说一种看不见、摸不着的气体中含有碳,我们是很难相信的。如果保罗叔叔没有一步步教我们,而是一开始就这么告诉我们,在这个看不见任何物质的瓶子里有木炭,我们一定会惊讶地望着他不敢相信。可是现在证据确凿,已经没有任何疑问了。这燃过的木炭已经变为气体,其水溶液能使蓝石蕊试纸变红,因此这气体是一种酸酐,这水溶液是一种酸。不过这种酸酐和酸叫什么名字呢?”

“请你们尝试使用一下以前所学的化学语法,自己推导出它们的名字来吧。”

“哦,我都忘记了。木炭就是碳,碳加了一个酸酐就成为碳酸酸酐——这是由碳燃烧所生成的气体的名字,碳加了一个酸就成为碳酸——这是气体的水溶液的名字。”

爱弥儿问:“碳酸也有酸味吗?”

“当然,不过它的味道比较淡,而且这瓶子里有很多水,所以它的酸味几乎觉察不出来。蓝石蕊试纸也不能完全变红,只是微微出现一点儿淡红色,原因就是如此。但是将来如果有机会,我一定要通过实验让你们相信碳酸的确是有酸味的。”