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【衍林讲堂】David教授探秘“双氧水丰富多彩的化学反应”

[日期:2017-12-20] 来源:宣传组  作者:文/图 杜攀 [字体: ]

      12月19日晚,虽寒意袭人,但海南中学科学馆二楼报告厅座无虚席,气氛热烈。北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室教授,英国皇家化学会北京分会主席,北京化工大学招生办公室特聘顾问David教授做客我校第七十一期衍林讲堂,为师生们探秘“双氧水丰富多彩的化学反应”。陈辉副校长,党委柳海英副书记与近两百余位师生共同聆听了本次讲座。

      David教授是英国人,来中国已经有21年。正当大家为语言的沟通问题而担心时,David教授一口流利的普通话开场震惊了全场。双氧水是中学化学中一种十分普通的化学药品,而同学们对它的了解大概也就停留在它可以制取氧气,以及它是一种医学的伤口消毒物品。但双氧水的反应以及用途仅此而已吗?在讲座中,David教授通过一系列理论分析,实验验证,为同学们展示了一个个丰富而多彩的双氧水的反应。

      讲座伊始,David教授首先向同学们介绍了双氧水的原子结构特点。他谈到双氧水,化学表示是H2O2,,其结构式为H-O-O-H,其中H-O键为极性共价键,O-O键为非极性共价键,因为斥力的原因O-O的单键是比较弱,所以容易断裂。

      在化学反应中,原子键的断裂会吸收能量,而形成新的原子键则会放出能量,再结合双氧水分解为氧气和水的反应,利用热力学的计算可以从理论上发现这是一个放热反应。但事实真的是一个放热反应吗?

      David教授提出,我们可以通过一个简单实验来验证。他在一个密封袋中加入双氧水,同时加入酵母密封,袋中的物质产生大量气泡,同时用手感受袋子的温度。可以发现袋子的温度很高,同时通过分析,可以发现酵母并没有参与化学反应而是作为催化剂加快了双氧水分解的速度。他谈到实验中所需要的的药品都是来自于生活中,所以化学与生活是息息相关。

      作为对比,他也给大家演示了在双氧水中加入实验室中常用的催化剂所发生的剧烈的化学反应。同时提出问题,是实验室中二氧化锰催化剂效果好,还是生活中的酵母好?当大多数同学认为是二氧化锰催化剂效果更好时。他却告诉大家,这是一个没有答案的问题。对于科学实验来说,这两个实验存在很多变量,演示效果的不同并不能说明催化剂效果的不同。除了上述所介绍的催化剂外,David教授还向同学们介绍了碘离子以及铁离子催化剂,并通过一系列的实验去验证了催化反应中间体的存在。David教授严密的逻辑分析,层层的引导分析,结合实验的验证,让同学们感受到科学的严谨性。并告诫大家不能迷信老师,不能迷信课本,而是要学会质疑的科学精神,这样才会有人类社会发展的进步。

      与此同时,David教授还结合着理论分析,学生参与实验,学生进行模拟表演向师生们介绍了双氧水的时钟反应。当溶液中既有硫代硫酸根和淀粉时,碘会先与硫代硫酸根发生快速的反应,此时溶液不会有颜色的变化,当碘与硫代硫酸根反应结束后,碘再与淀粉发生反应,进而形成深蓝色溶液。同时David教授还向同学们分析了温度以及催化剂对这个反应的影响。一个个精彩的实验让同学们目不暇接。

大家对于晚会现场中所使用的荧光棒十分熟悉?但它为什么可以发出荧光呢?其实荧光棒的发光也是利用了双氧水反应的荧光效应来工作。当荧光素与双氧水混合是就会放出能量,但此时并不以放热的形式而是以发光的形式来释放能量进而形成荧光效应。当会场熄灭灯光,五颜六色的荧光反应,让整个会场变得炫彩起来,这是化学所带给我们不一样的美。

      David教授还向同学们演示了双氧水作为还原剂的反应,以及随着反应浓度的变化而发生不同的反应的振荡反应。并介绍了双氧水在现代工业生活生产中的应用以及绿色化学的制取的方法。并鼓励同学们能够积极投身化学事业,为人类的发展奉献自己的能量。他还向同学们分享了自己的走进化学研究的原因。讲座在热烈的氛围中取得了圆满的成功。

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