再论化学反应

有时，两种物质混合时可发生化学反应，有时却不发生。图3.1解释了化学反应的实质，这种解释不是利用装在试管或烧杯内的物质微粒发生反应，而是利用装在盒子里的模型进行说明。

可以看到，在简单的混合过程中，虽然把两种模型混合在一起，但两种模型并没有结合在一起；然而在化学反应中，这两种模型却彼此结合在一起构成一全新的模型。构成这种新模型的新微粒不同于原来物质的微粒。

假如用图3.2所示的装置使水与食盐（氯化钠）混合，食盐被水浸湿，但温度计只显示出很小的温度变化或没有变化。这说明，该实验中没有生成新的物质。

现假定坩埚内盛有白色的固体硫酸铜，往坩埚内加适量水，则白色固体会变成干燥的蓝色固体，并且温度会升高许多。这就是发生了化学反应。在该反应中，水与白色的硫酸铜结合在一起生成一种新物质——蓝色的硫酸铜。

伴有温度上升的化学反应称为放热反应。在放热反应中，反应物把热量传给环境。并不是所有的化学反应都是放热反应，但反应中放出的热量却是一个标志，它表明反应物彼此结合生成新物质的过程正在进行。

从元素到化合物

通过所谓的合成过程可以使元素组成化合物。前面（§2）曾讲过给化合物加热或通电可使其分解，现在所讲的合成过程正是前面所讲分解过程的逆过程。有时，可按图3.3所示的方法直接由元素合成化合物，但往往这种工艺流程很长，且相当复杂。

在下面的实验中，你可看到由铁和硫直接合成另一种化合物。

实验1  铁和硫的混合与结合

给定铁屑和硫粉的混合物，铁屑为7克，硫粉为4克。让磁铁停留在混合物的上方，观察所发生的现象。

·哪种元素被吸附在磁铁上？

给试管注入甲苯约25毫升，然后加入一刮勺铁屑和硫粉的混合物，用木塞子塞紧试管口并摇晃（注意：甲苯易燃，使用甲苯时避免明火）。将混合物过滤，注意观察液体及滤出的混合物。分别只用铁屑和硫粉按上述步骤再各实验一次。

把滤出的混合物放入一硬质玻璃管内，用试管夹夹紧试管，并使其保持水平。加热该混合物，一旦混合物开始灼烧，就撤去本生灯。

·混合物出现什么现象？

观察加热后剩下的固体物质。

·磁铁对它有什么作用？

把观察到的现象填入下面表格。

“物质”一栏可填铁屑、硫粉、铁屑和硫粉的混合物以及加热后生成的固体物质。

如何辨别加热铁和硫的混合物时所发生的化学反应？

图3.4给出了本实验的一些结果。铁和硫组成的化合物称为硫化铁，所发生的化学反应可用文字方程表达为：

铁、硫混合物与硫化铁的性质完全不同，虽然混合物和化合物都是由铁原子和硫原子组成，但混合物中两种原子一直是彼此分离的，而在化合物中它们却结合在一起（图3.5）。

铁和硫发生的化学反应改变了这两种元素的性质。通过刚才对硫化铁的观察并不能够推断出它是由铁还是由硫所构成的。但是它一定含有这两种元素，因为硫化铁可以由这两种元素构成。

上面实验所用混合物中含有7克铁和4克硫，这是由于按这样的数量比例进行实验，恰好可使两元素反应完全（如用14克铁、8克硫；或用21克铁、12克硫情况相同，依此类推）。如果把8克铁和4克硫放在一起加热，生成的固体物质中尚有1克铁未参加反应。

本实验说明了化合物的两个重要事实。

化合物与组成该化合物的各元素的性质完全不同。

元素按固定的比例组成化合物，即化合物有固定的组成。

第二个事实是，一种化合物中一种元素总是按一定的比例与其它元素结合在一起。不论组成的是什么化合物，这一结论总是成立的。化学家称之为“组成不变定律”。

习题

1.一份（以质量计）锌与4份（以质量计）碘完全反应后生成物只有碘化锌。假设让4克锌与18克碘反应，回答下列问题：

（a）本题第一句话说明了哪一重要化学定律？

（b）哪种元素未完全反应？

（c）反应后该元素剩下多少？

（d）生成多少碘化钾？

（e）回答问题（d）要用化学上哪一重要定律？

2.下面是日常生活中常碰到的现象，你认为哪种现象是化学反应？回答并说明理由（回答问题时可以与老师讨论）。

（a）混凝土（湿砂和水泥）的凝固

（b）铁的生锈

（c）用小苏打治疗胃酸

（d）牛奶变馊

（e）食物的腐烂

（f）木材的燃烧

3.写出混合物不同于化合物的两个重要方面。