空气的成分和含量

2024-07-11

空气的成分和含量(精选9篇)

空气的成分和含量 篇1

空气(Air),我们每天都呼吸着的“生命气体”,它分层覆盖在地球表面,透明且无色无味,它主要由氮气和氧气组成,对人类的生存和生产有重要影响。

空气是指地球大气层中的混合气体,因此空气属于混合物,它主要由氮气、氧气、稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡),二氧化碳以及其他物质(如水蒸气、杂质等)组合而成。其中氮气的.体积分数约为78%,氧气的体积分数约为21%,稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡)的体积分数约为0.934%,二氧化碳的体积分数约为0.04%(数据),其他物质(如水蒸气、杂质等)的体积分数约为0.002%。空气的成分不是固定的,随着高度的改变、气压的改变,空气的组成比例也会改变。但是长期以来人们一直认为空气是一种单一的物质,直到后来法国科学家拉瓦锡通过实验首先得出了空气是由氧气和氮气组成的结论。19世纪末,科学家们又通过大量的实验发现,空气里还有氦、氩、氙等稀有气体。

空气的成分和含量 篇2

茄科植物枸杞的各部分均可入药,枸杞叶,又称为天精草,含有18种氨基酸,而且在不同生长时期氨基酸的含量也不同。用不同方法从枸杞茎叶中提取得到黄酮粗品,以大白鼠作药理试验,探讨其降血糖作用。

1 材料与仪器:

新疆枸杞茎叶,芦丁标准品,槲皮素标准品。

无水乙醇等;752紫外分光光度计,旋转蒸发仪,紫外分析仪等。

2 方法

2. l黄酮类化合物的提取

2.1. l以水为溶剂提取

称取枸杞茎叶,加入10倍体积蒸馏水,加热提取1h。过滤,滤液保留。滤渣中加入8倍体积蒸馏水提取0.5h,过滤,滤液保留。滤渣中再加入8倍体积蒸馏水提取0.5h,过滤。合并三次滤液,置于旋转蒸发仪中,浓缩至浓度为1g生药/ml,此为样品1。吸取lml样品1待测。

2.1.2 以60%乙醇为溶剂提取

称取枸杞茎叶,加入60%乙醇至2/3体积处,水浴加热,回流提取4h。过滤,滤液保留。滤渣中加入60%乙醇至2/3体积处,再回流提取4h,过滤。合并两次滤液,置于旋转蒸发仪中,浓缩至无乙醇味。用水定容至浓度为1g生药/ml,此为样品2。吸取lml样品2待测。

2.2 样品

1、样品2的降血糖作用的初步实验

取体重为180~220克的正常大鼠24只,分为A、B二组,每组雌雄各半。用样品1、样品2、分别对各组大鼠灌胃,每日一次,剂量为lml/100克大鼠。7日后观察血糖值变化。

结果:给药前后大鼠血糖浓度无明显变化。说明样品1、2、对正常大鼠无降血糖作用。

2.3 黄酮含量的测定

精密称取芦丁标准品11.0mg,用60%乙醇溶解,定容于100ml容量瓶中。分别吸取1、2、3、4、5ml于1-5号试管中,加入60%乙醇定容为10ml,摇匀。选取3号试管,以60%乙醇为空白,于330~370nm处寻找最大吸收波长,λmax=354urn。以60%乙醇为空白,于354nm处测定l-5号试管中溶液的吸光度A354(见表1)。

将表1中数据作线形回归, 可得标准曲线

2.4 总黄酮含量比较

2.4.1 冷浸时间确定

精称枸杞茎叶1g,置于带塞锥形瓶中,加入20ml甲醇。精称带塞锥形瓶重量,放置8h后,称重。若甲醇挥发补充甲醇至原重。吸取0.5ml溶液于带塞试管中,加蒸馏水至15ml。以后每隔4h取一次样,取样前后均称重,到20h后每2h取一次样,同样称重,将每个时间点取的样于354nm处测定吸光度,当吸光度值基本不变时,即可确定冷浸时间。经过测定可确定冷浸时间为24小时。

注:—表示结果为阴性;+表示结果为阳性

2.4.2 总黄酮含量比较

精密称取枸杞茎与枸杞叶各两份,每份1g,加20ml甲醇。冷浸24h后分别吸取lml和0.5ml溶液,稀释至15ml。以水作空白,测定354nm处的吸光度,比较其总黄酮含量。

称取各采收季节枸杞叶各两份,每份1g,加20ml甲醇。冷浸24h后分别吸取0.5ml溶液,稀释至15ml。以水作空白,测定354nm处吸收度,比较其总黄酮含量。(见表2)

由表2可得,枸杞叶中总黄酮含量明显高于枸杞茎中总黄酮含量。

各季节枸杞叶总黄酮含量比较:不同季节枸杞叶黄酮得率不同。9月所含黄酮含量最高,10月其次,12月最低。用不同方法提取,黄酮得率也不同。用60%乙醇提取,黄酮含量最高。

2.5 样品2的聚酰胺柱层析

称取30g聚酰胺,湿法上柱。依次用水、50%乙醇、95%乙醇、丙酮和水冲洗。上样lml,依次用水、20%乙醇、40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、100%乙醇梯度洗脱。收集各部分洗脱液,取少量洗脱液分别点样于滤纸上,用1%Alcl3溶液显色,观察荧光强度变化。取少量洗脱液,加入镁粉,滴加盐酸,观察有无红色泡沫产生。

由表3可看出,在40%~100%的乙醇洗脱液中均含有黄酮类化合物,而在水和20%乙醇洗脱液中,不含黄酮类化合物。

摘要:目的:用不同方法从枸杞的茎叶中提取黄酮类化合物。方法:以芦丁标准品采用紫外分光光度法测定;聚酰胺柱层析的方法进行进一步分析, 分离。

关键词:枸杞茎叶黄酮,冷浸法,含量测定,聚酰胺柱层析,降血糖

参考文献

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空气的成分和含量 篇3

关键词:铁皮石斛;组培体;药用成分;营养成分;多糖;总生物碱;总蛋白

中图分类号: S567.23+9.01 文献标志码: A 文章编号:1002-1302(2015)10-0324-04

铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)为兰科(Orchidaceae)石斛属(Dendrobium)多年生草本植物,始载于《神农本草经》,为我国传统的名贵中药材,被誉为“中华九大仙草之首”。《中国药典》(2010年版)记载,铁皮石斛具有益胃生津、滋阴清热等功效。现代药理研究表明,铁皮石斛具有增强免疫力[1-3]、降血压[4]、降血糖[5]、抗肿瘤[6-8]、抗氧化[9-11]等作用。由于铁皮石斛种子极小、无胚乳、自然条件下须与真菌共生才能萌发,萌发率低,自然情况下多采用无性繁殖方式进行增殖,增殖率较低,加之铁皮石斛野生资源过度采挖以及所依赖环境的破坏,野生铁皮石斛资源已经濒临灭绝[12],成为“濒危珍稀植物”,被列入《国家重点保护野生药材物种名录》和《中国植物红皮书》[13-14],已无法满足市场需求。为保护和持续利用这一珍稀中药品种,植物组织培养和人工栽培技术已广泛用于铁皮石斛生产。目前,铁皮石斛药源以人工栽培的铁皮石斛为主,但供需缺口仍相当悬殊,主要是由于铁皮石斛人工栽培存在成活率低、生产周期长、成本高、植株生长不一等问题。近年来,不少研究表明,铁皮石斛组培体与原药材药效相似[15-16],其是否可以成为铁皮石斛替代性药源,从中提取有效成分,引起人们的广泛关注。本研究以3种铁皮石斛组培体与人工栽培铁皮石斛为材料,比较其干物率、2种药用成分(多糖和总生物碱含量)和1種营养成分(总蛋白含量),为铁皮石斛组培体的开发应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为4种铁皮石斛人工培养体:固体培养30 d的铁皮石斛原球茎、固体继代培养60 d的3 cm铁皮石斛组培小苗、固体继代培养120 d的7 cm铁皮石斛组培大苗、三年生人工栽培铁皮石斛茎段。本试验所有供试材料均来自同一株铁皮石斛,其中原球茎和组培苗是将该植株成熟种子通过植物组织培养获得的,三年生人工栽培铁皮石斛茎段是将该植株置于自然环境中人工栽培3年获得的。

1.2 试验方法

1.2.1 干物率的测定 称取100 g左右的铁皮石斛新鲜样品(m1),104 ℃ 20 min杀青,80 ℃烘干至恒质量,准确称取铁皮石斛样品干质量(m2)。

干物率=m2/m1×100%。

1.2.2 多糖含量的测定

1.2.2.1 标准曲线的制作 准确称取10.00 mg经80 ℃烘干至恒质量的蔗糖标准品,置于100 mL的容量瓶中,加蒸馏水稀释至刻度,充分混匀。分别取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL置于试管中,加蒸馏水至2 mL,同时以2 mL蒸馏水为空白对照。依次加入0.5 mL蒽酮溶液(1.00 g蒽酮溶于50 mL乙酸乙酯)和5 mL浓硫酸,充分混匀,置于沸水浴中加热10 min,取出冷却至室温,于620 nm处测得吸光度。

1.2.2.2 样品多糖含量的测定 将铁皮石斛新鲜样品于104 ℃下杀青20 min,80 ℃烘干至恒质量,研成粉末,精确称取0.10 g铁皮石斛样品粉末置于三角瓶中,加入20 mL 80%乙醇,超声提取2次,3 500 r/min离心5 min后弃上清(以去除单糖、低聚糖及苷类等干扰性成分),将残渣用蒸馏水清洗2次,加入6 mL蒸馏水,沸水浴提取30 min,提取液经2层滤纸过滤,收集滤液,残渣重复提取2次,合并2次滤液并加蒸馏水至200 mL。取1 mL置于试管中,加蒸馏水至3 mL,充分混匀,作为样品液(稀释3倍)。取2 mL样品液,同时以2 mL蒸馏水作为空白对照,按照标准曲线的操作方法于620 nm处测吸光度。

1.2.3 总生物碱含量的测定 总生物碱含量的测定方法参照金蓉鸾等的方法[17-18]。(1)标准曲线的制作。精确称取1.00 mg 石斛碱标准品置于100 mL容量瓶中,加三氯甲烷至刻度线。分别取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL置于分液漏斗中,加三氯甲烷至10 mL,同时以10 mL三氯甲烷为空白对照,加入pH值为4.5的缓冲液5 mL和0.04%溴甲酚绿溶液2 mL,剧烈振摇3 min,静置30 min。三氯甲烷层通过经三氯甲烷浸泡处理并干燥后的药棉滤过,取5 mL三氯甲烷续滤液,加001 mol/L NaOH-无水乙醇溶液l mL,充分混匀,于620 nm处测吸光度。(2)样品总生物碱含量的测定。将铁皮石斛新鲜样品烘干,精确称取0.50 g样品粉末(过60目筛)置于 25 mL 三角瓶中,加入3~5 mL浓氨水充分润湿后,密闭放置30 min,加入10 mL三氯甲烷,称质量,置于水浴锅中加热回流提取2 h,冷却后称质量,补充三氯甲烷至原质量,过滤。取2 mL置于10 mL容量瓶中,加三氯甲烷稀释至刻度,充分混匀,作为样品液(稀释5倍)。

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取10 mL样品液,同时取10 mL三氯甲烷作为空白对照,按照标准曲线的操作方法,于620 nm处测得吸光度。同时取石斛碱标准溶液(25 μg/mL)2 mL置于25 mL容量瓶中,加三氯甲烷稀释至刻度,充分混匀,取10 mL(含20 μg石斛碱)置于分液漏斗中,按照标准曲线的操作方法,于620 nm处测得吸光度,则

总生物碱含量=D样品液×20 μg×n÷D标准品溶液÷m。

式中:D样品液代表样品液吸光度;D标准溶液代表石斛碱标准溶液吸光度;n代表稀釋倍数;m代表样品质量。

1.2.4 总蛋白含量的测定 将铁皮石斛新鲜样品烘干,精确称取0.10 g置于研钵中,加入0.02 g石英砂和2 mL 30% NaOH溶液,研磨2 min后再加入10 mL 60%碱性乙醇,研磨5 min;然后用60%碱性乙醇将研磨好的样品无损地洗入50 mL 容量瓶中,60%碱性乙醇定容至刻度,摇匀后静置片刻,取部分浸提液3 500 r/min离心10 min。吸取上清液1 mL于50 mL容量瓶中,用60%碱性乙醇定容至刻度,作为样品液。利用分光光度法,于280、260 nm波长下分别测定吸收度,则

总蛋白含量=(1.45×D280 nm-0.74×D260 nm)÷V÷1 000÷m×100%。

式中:D280 nm代表蛋白质提取液在280 nm处测得的吸光度;D260 nm代表蛋白质提取液在260 nm处测得的吸光度;V代表将所有样品提取液稀释成测量液浓度后的总体积,mL;m代表样品质量,g。

1.2.5 数据处理 运用SPSS 17.0中的单因素方差分析(One-way ANOVA)比较4种不同铁皮石斛培养体之间的干物率、多糖含量、总蛋白质含量和总生物碱含量的差异性。

2 结果与分析

2.1 干物率的比较

4种铁皮石斛培养体鲜品和干品形态对比结果如图1所示。4种铁皮石斛培养体干物率比较结果如表1所示,随着培养时间的增加,干物率呈递增趋势,三年生人工栽培铁皮石斛茎段干物率最高,为20.79%,显著高于其他3种铁皮石斛组培体。3种铁皮石斛组培体中,原球茎干物率为3.77%,显著低于2种组培苗。3 cm组培小苗和7 cm组培大苗干物率分别为6.21%和7.82%,且7 cm组培大苗干物率显著高于3 cm 组培小苗。

2.2 多糖含量的比较

以蔗糖浓度(C1,μg/mL)为横坐标,吸光度(D1)为纵坐标,绘制标准曲线,回归方程为D1=0.011 4C1-0.000 5,r2=0.999 3。

4种铁皮石斛培养体多糖含量比较结果如图2所示,三年生人工栽培铁皮石斛茎段多糖含量最高,为24.66%,显著高于其他3种铁皮石斛组培体。3种铁皮石斛组培体中,原球茎多糖含量为11.53%,显著高于2种组培苗。3 cm组培小苗和7 cm组培大苗多糖含量分别为5.76%和6.71%,两者之间没有显著差异。

2.3 总生物碱含量的比较

以石斛碱浓度(C2,μg/mL)为横坐标,吸光度(D2)为纵坐标,绘制标准曲线,回归方程为:D2=0.075 5C2+0.000 7,r2=0.999 0。

4种铁皮石斛培养体总生物碱含量比较结果如图3所示,三年生人工栽培铁皮石斛茎段总生物碱含量最高,为0.027%,显著高于其他3种铁皮石斛组培体。3种铁皮石斛组培体中,原球茎总生物碱含量为0.018%,显著高于2种组培苗。3 cm组培小苗和7 cm组培大苗总生物碱含量分别为0.013%和0.012%,两者之间没有显著差异。

2.4 总蛋白含量的比较

4种铁皮石斛培养体总蛋白含量比较结果如图4所示,随着培养时间的延长,总蛋白含量呈递减趋势,三年生人工栽培铁皮石斛茎段总蛋白含量为6.87%,显著低于其他3种铁皮石斛组培体。3种铁皮石斛组培体中,原球茎总蛋白含量为22.19%,显著高于2种组培苗。3 cm组培小苗和 7 cm 组培大苗总蛋白含量分别为18.82%和16.14%,且3 cm组培小苗总蛋白含量显著高于7cm组培大苗。

3 结论与讨论

铁皮石斛组织培养物是否可以作为铁皮石斛替代性药源,并从中提取有效成分,主要取决于其有效成分的含量和药理作用。目前,已有众多研究表明铁皮石斛组培体与原药材具有相似的药理作用[6,15-16,19-24]。多糖为铁皮石斛最主要的有效成分,因此铁皮石斛组培体中多糖含量成为评定组培体质量的重要因素。许多研究结果显示,铁皮石斛组培体多糖含量低于铁皮石斛枫斗、人工栽培或野生铁皮石斛[19,25-28],这与本试验结果一致,但也有研究报道铁皮石斛组培体多糖含量与人工栽培或野生铁皮石斛相当甚至更高[16,29-30]。本试验结果显示,3种铁皮石斛组培体中原球茎多糖含量显著高于2种组培苗,与大多数前人的研究结论[19,27,29,31]一致,也有少数研究结果显示铁皮石斛组培苗多糖含量高于原球茎或拟原球茎[25,32]。

生物碱是铁皮石斛重要的有效成分之一,铁皮石斛组培体中生物碱含量也会影响组培体的品质。辛甜等的研究结果显示,铁皮石斛组培体的生物碱含量低于铁皮石斛枫斗、栽培植株和野生植株[19,33],这与本试验结果一致;但是孙丹的研究结果显示,铁皮石斛原球茎生物碱含量高于一年生栽培植株[29]。本试验结果显示,3种铁皮石斛组培体中原球茎总生物碱含量显著高于2种组培苗,与大多数前人的研究结论[19,29]一致,但是李莹的研究结果显示铁皮石斛原球茎的生物碱含量略低于组培苗[32]。

铁皮石斛作为一种药食同源的中药材,除了药用价值外,其营养价值也不容忽视。蛋白质是一种重要的营养成分,可以满足人们对蛋白质和氨基酸的需求。目前铁皮石斛组培体虽不可直接入药或食用,但在有效成分提取过程中,蛋白质可以作为营养保健品加以提取利用,因此铁皮石斛组培体的蛋白质含量和氨基酸组成对其蛋白质的利用具有重要的意义。目前,已有不少学者对铁皮石斛组培体与铁皮石斛枫斗、栽培植株或野生植株的蛋白质或总氨基酸含量进行研究,结果显示随着培养时间的延长,蛋白质或总氨基酸的含量呈递减趋势[25,28,30,34],这与本试验结果一致,这可能与随着培养时间的延长,铁皮石斛组培体或栽培植株的纤维化程度逐渐加深、生长活跃程度逐渐降低有关。关于铁皮石斛蛋白质氨基酸的组成本试验未着重分析研究,有待后续试验进一步研究。目前已有不少研究对铁皮石斛组培体蛋白质的氨基酸组成进行分析,大部分研究结果显示组培体蛋白质的氨基酸组成与铁皮石斛枫斗的栽培植株或野生植株一致[19,28,34]。

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本研究结果表明,随着培养时间的延长,铁皮石斛组培体或栽培植株的干物率逐渐增加,其水分含量逐渐降低,这可能与其纤维化程度逐渐加深有关。

综上所述,3种铁皮石斛组培体中,原球茎的多糖、总生物碱和总蛋白含量均最高,虽然其多糖和总生物碱含量低于三年生人工栽培铁皮石斛茎段,水分含量较高,但是其增殖速率快、生长周期短、产量高;生产条件可控、产品质量均一,便于标准化生产;生产方式简便、生产成本低等优势,将铁皮石斛原球茎作为铁皮石斛替代性药源,从中提取药用和营养成分,用于医药、保健品、护肤品等行业,具有很好的开发应用前景,同时也缓解了铁皮石斛野生资源枯竭、药源紧缺等问题,对于保护铁皮石斛野生资源、实现其可持续利用具有重要意义。

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《空气的成分》教学反思 篇4

然后问同学想不想验证一下呢?学生都很高兴的想知道结果。下一步我就是组织学生进行观察这三个装置倒掉哪个先灭。

学生发现了结果都是很高兴。这个时候,我又问:你们发现罩着的饮料瓶的蜡烛都灭了,那么你们又发现什么现象呢?学生都发现瓶子内水面上升了。这个时候,我问这事什么原因呢?

这个时候学生有根据自己的知识和经验进行猜想。当然是少数学生看的书比较的多能够这是怎样回事?我为激发学生的兴趣,我又问了一句是否像刚才这几位同学说的呢?我做了下面的操作,点燃一个小木棒,然后将饮料瓶迅速的打开,然后将燃着的木棒放入饮料瓶。学生们发现木棒立刻熄灭了。这个时候知道了剩下的空气不能够支持燃烧,通过比较还知道一部分的空气是支持燃烧的。这样就通过实验掌握空气的成分了·。

空气的成分和含量 篇5

九年级化学《空气中的成分》教学反思

本节课是学生初步学习了化学的基础性操作后接触的第一节课,这堂课直接关系到学生能不能对化学产生兴趣,能不能利用化学解决生活中的实际问题。所以,我对于这节课重点进行反思:

引导学生读书,根据实验内容,指导学生先思考几个简单的问题:

①如图装置是否和拉瓦锡的一样是密闭的?②集气瓶内放入少量水的目的是什么?(在演示时,有意识的摇晃几下瓶中的水,白烟很快消失)③做记号时从哪里开始?④点燃后的红磷为什么要立即伸入集气瓶中?而且还要把塞子塞紧?⑤弹簧夹何时才能打开?为什么要等气体冷却后才打开?如何一开始实验时就没有夹紧结果又会怎样?

在讨论解决好上述问题的基础上,进一步观察引导思考:

①拉瓦锡实验中连续加热12天的目的是什么,我们所取的红磷的量是否要过量?②在拉瓦锡实验和我们的实验中反应的产物虽然不同,但它们常温下都是固体,那么是否可以用木炭来代替红磷呢?③导气管中有水对实验和准确性有影响?④如果装置漏气,反应时或冷却时的影响结果一致?⑤、反应后的集气瓶中是否还有氧气呢?„„

通过这样问题指导式的阅读和思考,通过每一个问题的发现和解决,让学生在不断的细读和品味中感受化学学习的乐趣,养成善于提出问题和解决问题的良好思维方式,学会师生、生生之间的交流和评价,从而达到轻松学习的目的。

结合两个实验让学生进对比阅读,结合已解决的系列问题,分析优缺点,对学生提出的观点,要合理作出评价。

空气的成分和含量 篇6

1.通过实验了解空气的成分;

2.理解纯净物、混合物的概念,学会辨别纯净物、混合物。

1.测定空气里的氧气含量的实验。

2.混合物、纯净物的概念。

混合物、纯净物的概念。

没有空气就没有生命!人类每时每刻都离不开空气。空气对我们,可以说如影随形,无处不在。我们本节就是要通过实验证明空气的存在,探究空气的组成。

提问:空气是无色无味的气体,不易察觉,但你能用一个简单的实验或列举实例来说明空气确实存在吗?

探究活动一:

把一个空的集气瓶放入盛满水的水槽中,用力向下压。

学生讨论:集气瓶内的水为什么不能升到顶端?

得出结论:说明集气瓶内确实存在空气。

提问:同学们回忆一下,小学自然课上是怎样研究空气的组成的?空气是由哪些成分组成的?

学生答:是用燃烧的方法研究的,空气是由氧气和氮气组成的。

探究活动二:

探究“空气中氧气的体积分数”。

分析归纳实验现象。

归纳:实验现象为①红磷燃烧;②放出大量的热;③生成大量白烟;④到燃烧停止,温度下降以后,瓶内水上升约1/5体积,同时白烟消失。

在实验时要注意以下问题:

①红磷要足量,以确保瓶内的氧气完全消耗;

②点燃燃烧匙内的红磷后,动作要迅速,即要立即将其伸入瓶内,并把塞子塞紧,不能漏气;

③要等到集气瓶冷却到室温后才能打开止水夹;

④实验开始时,导管应注满水,以防止实验后引起误差。

提问:瓶内约4/5体积的空间还有没有气体?若有,它能支持燃烧吗?

讲解:还有气体,因为液面没有上升到顶部。但是这部分气体不能支持燃烧,否则燃烧不会停止。

提问:该实验有时测得氧气的体积远小于1/5(或大于1/5),出现误差的可能原因在哪里?

解答:小于五分之一可能的原因:①红磷不足,使瓶内的氧气未反应完;②装置的气密性不好。即装置漏气,有一部分外界空气进入瓶内;③集气瓶未冷却到室温就打开止水夹,使进入瓶内水的体积减少;④实验开始时,导管中未注满水,产生误差。

大于五分之一可能的原因:没有安装止水夹或止水夹夹得不紧,燃着的红磷送入集气瓶内动作过慢。

(1)+

(2)空气中氧气的体积约占;

(3)氮气是不易溶于水的无色无味的气体。

空气的成分按体积计算,大约是:

空气的成分

一、空气的主要成分

空气中氧气含量的测定

二、空气的具体成分

氮气:78%

氧气:21%

稀有气:0.94%二氧化碳:0.03%

其他气体:0.03%

氮气的性质和用途是什么?

例1下列各项中,属于纯净物的有(BCDEGH),属于混合物的是(AFI)

A.清洁自来水

B.氧化铜

C.H2O

D.二氧化碳

E.氮气F.新鲜空气

G.铁

H.氧气I.食盐水

例2下列对空气的认识正确的是(B)

A.没有颜色、没有气味的气体一定是空气

B.空气不仅是人类和一切动植物生命的支柱也是一种重要的自然资源

C.空气组成中各成分气体及含量总是保持不变的D.最早通过实验得出空气是由氮气和氧气组成结论的科学家是拉瓦锡

1.若将1L空气中的氧气全部除去,余下的气体体积与下列数值最接近的是

(D)

A.0.2L

B.0.21L

C.0.78L

D.0.79L

图2-1

空气中氧气

含量的测定

2.如图2-1所示装置可用来测定空气中氧气的含量。对该实验认识不正确的是

(C)

A.红磷的量不足会影响实验结论

B.装置不漏气是实验成功的重要因素之一

C.将红磷改为碳也能得到正确的实验结论

D.钟罩内气体压强的减少会导致水面的上升

空气的成分和含量 篇7

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验设在三门峡市卢氏县,土壤类型为褐土,p H值8.7,有机质1.02%,速效氮48.6 mg/kg,速效磷11.1 mg/kg,速效钾179.5 mg/kg。

1.2 供试材料

供试烤烟品种:云烟87。供试肥料:微生物有机肥(氮磷钾总含量8%,微生物2 000万个/g)信阳科农生物科技有限公司生产;复合肥、饼肥由洛阳天露肥业有限公司生产。

1.3 试验设计

试验采用大田示范试验,共设2个处理,T1:施微生物有机肥750 kg/hm2,其余养分用烟草专用复合肥补充。以常规施肥作对照(CK),即施用复合肥、饼肥。5次重复,试验面积为1.33 hm2。

1.4 样品采集和处理

1.4.1 烤烟化学成分测定。

取烤后样B2F(上橘二)、C3F(中橘三)、X2F(下橘二)各1.5 kg,烘干,粉碎过60目筛用于化学成分测定。

1.4.2 烤烟致香物质含量测定。

各处理在移栽后35、50、65、80 d取代表样各3株,分别用去离子水洗净,将根、茎、叶分别进行105℃杀青30 min保存,65℃烘干至恒重,分别称重,然后将样品粉碎过筛备测。

1.5 指标测定方法

1.5.1 土壤基础肥力测定。

土壤p H值采用p H计(水土比为1∶2.5)测定;有机质含量采用重铬酸钾滴定法测定;速效磷含量采用碳酸氢钠浸提,钼锑抗比色法测定;速效钾含量采用醋酸铵浸提,火焰光度法测定;碱解氮含量采用KCl浸提,靛酚兰比色法测定。

1.5.2 烤后样常规化学成分测定。

总糖采用乙醇提取,蒽酮显色法测定;还原糖采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定;烟碱含量采用脱色法测定;石油醚提取物采用差重法测定;钾含量采用火焰光度法测定;氯含量采用莫尔法测定。

1.5.3 烤后样中性致香物质测定。

中性致香物质利用GC/MC采用内标法测定,由国家烟草栽培生理生化研究基地测试分析。(1)仪器:HP5890-5972气质联用仪。(2)GC/MS分析条件:色谱柱:HP-5(60 m×0.25 mm.i.d×0.25μm df.);载气及流速:He 0.8 m L/min;进样口温度:250℃;传输线温度:280℃;离子源温度:177℃;升温程序:50℃,2 min后,以2℃/min的速度升至120℃,5 min后再以2℃/min的速度升至240℃,30 min;分流比和进样量分别为1∶15,2μL;电离能70 e V;质量数范围50~500 amu;MS谱库NIST02;采用内标法定量。(3)样品前处理流程为:叶片粉末状样品→水蒸气蒸馏→二氯甲烷萃取(10 g烟叶+1 g柠檬酸+350 m L蒸馏水+0.5 m L内标于500 m L圆底烧瓶中,再加60 m L二氯甲烷于另一个250 m L圆底烧瓶中,60℃水浴加热250 m L圆底烧瓶(同时用蒸馏萃取仪蒸馏萃取)→无水硫酸钠干燥有机相→60℃水浴浓缩至1 m L左右即得烟叶的精油。经前处理制备得到的分析样品,由GC/MS鉴定结果和NIST库检索定性。

2 结果与分析

2.1 不同处理烤烟化学成分差异分析

对不同处理烤后样化学成分进行分析,结果见表1。

2.1.1 总糖含量。

处理T1、CK 3个部位的烟叶总糖含量均在优质烤烟总糖范围18%~22%内。处理T1上部叶和中部叶中的总糖含量在0.05水平下显著大于CK;处理T1下部叶中的总糖含量大于CK,但差异不显著,2个处理下部叶中总糖含量分别为21.233%、18.000%。

2.1.2 还原糖。

3个部位还原糖含量符合优质烤烟还原糖含量标准8%~18%。处理T1的上部叶和中部叶中还原糖含量在0.05水平下均显著大于CK;处理T1、CK下部叶的还原糖含量分别为16.760%、16.243%,差异不显著。

2.1.3 烟碱。

各处理每个叶位的烟碱含量都在优质烤烟1.5%~3.5%范围内,上、中、下3个部位烟样的烟碱含量均是CK较大,并显著高于处理T1。

注:表中总糖、还原糖、烟碱、氯、钾平均数均为百分含量。

2.1.4 氯、钾含量。

处理T1、CK各部位的氯含量差异不显著。处理T1上部叶、下部叶氯含量大于CK,CK中部叶氯含量大于处理T1。钾是评价烟叶品质的重要因素,可提高烟叶的燃烧性和吸湿性,改善烟叶的颜色和身份。我国烟叶钾含量较低,提高钾含量是生产中需要解决的重点问题。从表1可知,上、中、下3个部位烟样的钾含量都以处理T1较大,其中处理T1、CK上部叶烟样钾含量在0.05水平下差异显著。

2.1.5钾氯比及糖碱比。

钾氯比主要用于判定烟叶的燃烧性,2个处理各部位的钾氯比都在4~10的优质烤烟范围。处理T1上、中部叶钾氯比较大,下部叶则相反。处理T1上部叶糖碱比在0.05水平下显著高于CK,中部叶则与之相反,下部叶处理T1较大,但差异不显著。

2.2 不同处理烤烟致香物质分析

从表2可知,处理T1的糠醛、茄酮、新植二烯和致香物质总量4项指标明显高于CK。这说明烤烟专用微生物有机肥能提高烟叶致香物质含量。

3 结论与讨论

(1)施用微生物有机肥、常规施肥处理在总糖、还原糖、烟碱、钾氯比化学指标上都达到了优质烟标准,其中微生物有机肥处理各部位的总糖、还原糖、钾含量都要高于常规施肥,而常规施肥各部位的烟碱含量高于施用微生物有机肥,微生物有机肥能改善烤烟的化学品质。

(2)试验表明,使用微生物有机肥烤烟许多致香物质指标和致香物质总量要明显高于常规施肥,说明微生物有机肥能改善烤烟的香气。

(μg/g)

参考文献

[1]彭华伟,刘国顺,朱贵川,等.生物有机肥对烤烟烟碱累积的影响[J].贵州农业科学,2006,34(B07):50-52.

[2]胡国松,傅建政,张丙孝,等.目前我国烤烟烟叶质量的若干限制因子[J].中国烟草科学,1999(4):12-15.

[3]胡国松,杨林波,魏巍,等.海拔高度,品种和某些栽培措施对烤烟香吃味的影响[J].中国烟草科学,2000,21(3):9-13.

[4]邵丽,晋艳,杨宇虹,等.生态条件对不同烤烟品种烟叶产质量的影响[J].烟草科技,2002(10):40-45.

[5]庐中山.微生物肥在烤烟上的应用效果[J].广东农业科学,2009(6):84-85.

[6]董艳,董坤,林克惠.微生物肥料对几种烤烟病害及烟叶含钾量影响[J].江苏农业科学,2007(1):189-192.

“探究空气的成分”说课设计 篇8

1教材分析

1.1地位和作用

本课是沪教版九年级化学上册第二章第一节第一课时内容。内容以选择空气作为初中化学中研究具体物质的开端,不仅承接了小学对于空气的知识已有介绍,更重要的是因为它与人类的生产生活关系最为密切,是人类须臾不可离开的物质。同时,又符合“从学生熟悉的事物入手,进行科学教育”的原则。虽然学生熟悉空气,但对它的了解并不全面。采用科学的方法测定空气的组成,自己亲手做实验来重新认识空气,会带给学生从未有过的体验,可以比较顺利地引导学生进入化学世界。本节课是引导学生逐步学会利用科学探究的方法研究物质很好的启蒙课。

1.2教学目标

根据教材内容以及课程标准要求,我从以下三个方面确立本节课的教学目标:

1.2.1知识与技能:

①通过实验探究活动,了解空气的组成成分及其体积分数;

②初步了解简单仪器的使用,学会简单的实验操作;

③初步认识纯净物、混合物的概念,能用实验事实说明空气是混合物。

1.2.2 过程与方法

①通过探究空气中氧气的含量实验,初步掌握实验探究的过程与方法;

②通过探究过程,体验从化学视角研究物质的一般方法,培养科学探究能力,学会观察、思考、分析等研究方法,善于交流与讨论,敢于发表自己观点。能运用分析、对比、归纳的方法对获取的信息进行整合。

1.2.3 情感态度价值观

使学生在实验探究过程中,体验科学探究带来的快乐,保持和增强对生活中科学现象的好奇心和探究欲,发展学习化学的兴趣,树立对待任何事物的实事求是的严谨的科学态度。

1.3 教学重难点

根据本节课的教学目标、教材特点以及学生的心理特征和认知水平,本节课重点、难点确定如下:

1.3.1 教学重点

“测定空气中氧气体积含量”实验的观察和探究

1.3.2 教学难点

初步理解测定空气中氧气含量的实验原理。

2 学情分析

学生对自然科学的学习已积累了一定的知识基础和方法,对空气已有一定的认识,也已学习了“气体压强”的基础知识;具有一定的自主学习能力和分析能力;思维方式也正在逐步由形象思维向抽象思维过渡,但是还缺乏用化学知识解决实际问题的经验;合作探究的意识与能力也需要教师的引导和培养。初中生个性活泼,思维活跃,对事物具有很强的好奇心和探究欲,但同时自我管理和调控能力还不够,学习过程中还需要教师的示范引导和严格要求。

3 教学方法分析

新课程把转变学生的学习方式作为重要的着眼点,提倡自主、合作、探究的学习方式。教学方法的选择,既要考虑教师的教,也要考虑学生的学;既注重学生知识的获得,也注重学生智力、能力、情感态度价值观的发展。因此,为了达成本节课的教学目标,突出重点,更好的突破难点,本课时设定教学方法为“情景探究,师生互动”,调动学生学习积极性,激发学习热情,突出学生的主体性和教师的主导性,在学生实验、交流过程中,教师适时参与、引导,同时进行以鼓励为主的评价,关注学生的情感态度价值观的培养。学习方法为“小组探究,合作交流”, 使学生在 “做科学”的探究实践中逐步突破难点,在集体交流、归纳小结中增强合作意识和团队精神,形成共识,得到启示;教学手段上使用多媒体辅助演示实验原理,增强直观性,帮助学生突破难点。

4 教学过程

本课时设计以知识线为主线,以教学目标中的“过程与方法”、“情感态度价值观”为副线。教材只是一个载体,教学内容要符合学生的认知规律。本课时教学中,对教学内容的呈现顺序作了一定的调整,使得教学内容更贴近学生的最近发展区。

4.1创设情境引入课题

多媒体展示2008年5月8日北京奥运会圣火在珠穆朗玛峰传递的相关图片。在学生产生爱国主义情感和民族自豪感的同时,创设问题情境:“奥运圣火能在极度缺氧的世界之巅燃烧,充分体现了‘科技奥运,珠峰氧气含量只是零海拔高度地区的20%。那么,平原地区空气中氧气含量是多少?你能测定吗?空气是看不见摸不着的,你能证明空气确实存在吗?你能捕捉到空气吗?我们下面就共同从化学的视角来重新认识空气。”以此激发学生学习兴趣,调动学生学习积极性,同时引入了本课主要探究内容。

4.2 实验探究获得新知

4.2.1 交流讨论实践体验

学生根据已有知识经验交流讨论“证明空气存在的生活事例或实验方法”, 增加了“利用一只空集气瓶和水槽设计实验证明空气的存在事实”这一分组试验。在这个过程中,使学生既意识到空气的真实存在,又能初步感知空气会产生压力,同时学会如何设计实验来验证结论。

4.2.2 提出假设实验验证

学生结合生活经验,对“如何捕捉空气” 提出了多种假设;并在此基础上完成了课本第28页 “捕捉空气”的实验。(指导学生认识使用的实验仪器的名称和用途。)

教师通过引导学生分析集气瓶中收集的气体与它排出水的体积关系及其原因,使学生意识到空气占据一定的空间,空气会产生压力。然后教师设置问题情境引导学生自主激活已有经验,交流讨论“怎样检验收集的确实是空气”;在教师引导下,进行实验方案的筛选,找到最简单易行的方法—“利用燃着的木条伸入集气瓶检验”这一实验室常用的气体一般检验方法,补充实验加以验证。

学生在操作中体会“看不见、摸不着”的物质,不是不可知、不可收集利用的。通过实验还认识到空气不易溶于水,初步接触并理解排水集气法原理。通过对该实验的分析和空气检验实验的补充,为突破本节课难点打下了基础。

4.2.3 合作探索学以致用

为了更好的突破难点,补充分组实验——用胶头滴管吸水,体验并交流讨论滴管吸水的原理和影响吸水体积的因素。在实践中再一次加深对“空气占据一定的空间,空气会产生压力”的认识。

通过教师设疑激发学生探究热情:刚才检验空气方法实际上是利用燃烧法证明空气中含有氧气,但是并不能说明空气中氧气的体积含量,能不能利用滴管吸水的原理来测定空气中氧气的含量呢?

学生讨论选择实验药品,确定实验方案,集体交流,分组实验,归纳小结,形成共识——用物理方法难以将空气中的氧气排除,可以用燃烧法除去氧气,还需设计一定的装置才能定量的测定空气中氧气含量。

在探究中学生既能定性的认识测定空气中含氧气的方法,又能发现新的探究问题。

4.2.4 观察思考演示实验

在学生认识逐步加深的基础上,教师将课本演示实验改为“钟罩实验”,测定空气中氧气的体积含量。这样的改动实验效果更好,也更有利于下一教学环节中对于氮气的认识;同时多媒体投影实验注意事项。学生观察操作基本步骤、实验现象,并思考实验原理。

在本教学环节中,教师通过演示实验装置与课本实验装置不同但实验所得结论却相同的事实,制造学生的认知冲突,为最后总结实验原理进一步作了铺垫。

通过上述一系列的探究活动,可以使学生体会“生活中处处有化学”,逐步学会用化学的视角来观察世界,同时,又给了学生动手练习的机会,调动了学生的积极性,培养了学生动手操作的能力,使学生主动参与到学习中去。

4.3 引伸探究交流共享

学生描述实验现象或分析实验失败的原因。分析讨论了水不会充满整个钟罩的原因和钟罩内剩余气体的检验方法;教师组织学生自由发言。在学生交流的基础上,教师再一次用燃着的木条证明钟罩内剩余气体“不能燃烧也不能支持燃烧”。

通过对实验现象作进一步的分析、探究,培养学生的探索精神,在体验成功的喜悦和探究乐趣的同时,渗透实事求是、严谨务实的科学态度,并再一次体验常见气体的一般检验方法。

4.4 归纳总结反思评价

在上述探究活动的基础上,引导学生对所获得的事实与证据进行归纳,阅读教材有关内容,师生共同归纳出实验结果:空气主要是:由能支持燃烧的气体(氧气)和不能支持燃烧的气体(氮气)组成。

在前面一系列探究活动的铺垫基础上,对比演示实验装置(下图左)与课本实验装置(下图右),深入思考总结反应原理——由于红磷燃烧消耗瓶内的氧气,导致容器内的气压减小,因而水倒流。用多媒体动画模拟演示加深学生的理解。通过深入思考、分析实验、归纳结论,将知识引向深入。

阅读课本第27页“拓展视野”,了解空气成分发现的历程,使学生感受进行科学研究必不可缺的严谨务实、耐心细致的科学态度。

通过交流“收获与质疑”,引导学生养成反思的意识,学会思考,能进行适度的自我评价。

4.5 比较归纳掌握概念

1. 学生通过观察表格信息,运用比较的方法,自主归纳出纯净物和混合物的概念。

2. 运用概念对以下物质正确分类,从而清晰掌握概念:

镁条、海水、铁丝、浓食盐水、二氧化硫、氧化镁、金刚石、碳酸氢铵

通过本环节培养学生比较分析能力,体验科学探究过程,让学生学会归纳小结、整理知识。

4.6 布置作业巩固新知

教学评价要注意过程性评价和结果性评价并重。在重视学生在活动中对科学探究过程与方法的体验和学习态度、情感及价值观的发展进行评价的同时,仍要注重对科学知识的掌握和理解程度评价,强化评价的诊断和发展功能。

4.6.1 必做题

A组:(课本第32页第8题)列举出一些在生活中常用的混合物,试说出它们是由哪些物质组成的。

B组:课本第32页第4题。

4.6.2 拓展题。(可以任选一题,也可三题都做)

1. 在课本第32页第4题的基础上拓展:红磷能不能用其他物质代替?请利用家里常见物品或废弃物设计实验装置,并动手做一做,试一试。

2. 想一想,比一比:用生活中的事例或设计实验来证明空气中的各气体成分真实存在。比一比,看谁找得方案多。

3. 请利用网络或到图书馆查阅资料等多种途径,了解更多的空气的相关知识。想一想:地球上如果没有空气会怎样呢?

空气的成分和含量 篇9

关键词:镁的燃烧;白烟;氮化镁

文章编号:1005-6629(2012)8-0051-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

1 提出问题

在初中化学学习时我们就已掌握,镁是一种活泼的金属,容易与非金属单质、酸等物质发生反应。其中,在空气中点燃镁条的实验现象我们耳熟能详:剧烈燃烧,发出耀眼的白光,同时生成大量白烟。

新版高中《化学1》(必修)教材中安排了“镁的提取及应用”的教学内容,课后我们几位学生激烈地讨论了课上镁条在空气中燃烧的现象,大家都很困惑,实验过程中生成的白烟的成分是什么?为什么镁的燃烧会白烟袅袅,而铝、铁等金属单质燃烧却似乎并不明显?在化学老师的鼓励、支持和指导下''我们利用周末等课余时间走进实验室,对镁条在空气中燃烧的实验进行深入探究。

2 探究过程

2.1 白烟成分探究

众所周知,金属镁除能与氧气反应外,也能与空气中的N1反应生成氮化镁,与CO2反应产生氧化镁与单质碳,即:3Mg+N2=Mg3N2,2Mg+CO2=2MgO+C。其中,氮化镁为黄色固体,极易与水反应生成Mg(OH)和NH3

2.1.1 成分猜想

镁是一种活泼的金属,在空气中燃烧后的固体产物中除氧化镁外,可能含有氮化镁和碳。收集空气中镁燃烧产生的白烟,与水(或酸)混合,若能检测到NH3(或NH4),则能证明白烟中有氮化镁;若有不溶于水(或稀酸)的黑色固体,则说明含碳。

2.1.2 实验探究

(1)实验室的镁带因长期放置在空气中,表面氧化生成了一层灰黑色物质碱式碳酸镁【Mg2(OH)2CO3】。做燃烧实验时,把镁带先用砂纸擦亮去除表面氧化膜,再用剪刀将其中一端按图1中方式(任选其一)剪裁,这样处理有助于快速点燃镁带并充分燃烧。

(2)如图2所示装置。三脚架上放一薄钢片,将点燃的镁带放在钢片上后立即在上面倒扣上一个三角漏斗。仔细观察镁的燃烧情况。适时把漏斗提上(使空气进入)再放下,以调节空气的量,使镁条充分燃烧。燃烧过程中,若在漏斗口放一湿润的红色湿润试纸,颜色变为淡蓝紫色,说明有少量碱性气体NH3生成。

(3)重复步骤(2)操作约3-4次,漏斗内壁附着的固体粉末已较厚。仔细观察粉末色态,为白色蓬松状,并未夹杂黑色(炭)颗粒。用药匙刮取约2 g固体,加适量蒸馏水,片刻后管口处湿润的红色石蕊试纸变淡蓝色,振荡试管仍为白色浊液;继续向上述试管加稀盐酸,不产生气泡,溶液逐渐澄清;若再用NaOH溶液调节澄清液pH至碱性,出现大量白色的氢氧化镁沉淀,加镁试剂(对硝基苯偶氮苯二酚,紫红色)2—3滴呈蓝色。结果说明,样品中含大量MgO,并含少量Mg3N2

(4)若改用镁粉代替镁条重复实验,除镁粉燃烧更剧烈、红色石蕊试纸变色相比更明显外,其余现象均同上。即无论镁粉还是镁条,在空气中燃烧的产物一致。

2.1.3 探究结论

综上实验表明,镁在空气中燃烧时主要是与氧气化合生成氧化镁,空气中含量最高但化学性质相对稳定的氮气在该实验条件下反应的量较少,且生成的氮化镁还会部分与空气中存在的少量水蒸气继续快速反应产生NH3(使湿润的红色湿润试纸变色),即较高温度下Mg3N2+3H2O(g)=3MgO+2NH2,导致最终产物中氮化镁含量较低。故而,我们看到的固体产物都千篇一律为纯白色。还需指明的是,空气中CO2含量极低,受实验条件所限,我们的实验中并未观察到产物中含单质碳的直接证据。

在实验探究过程中我们也发现,若要使镁在空气中燃烧生成可见的氮化镁黄色固体,就必须要尽量减少镁与氧气的接触,让镁继而能与氮气充分反应。实验证明,用下面几种方法来制黄色氮化镁固体的效果比较理想。

(1)裁剪一张约6 cm×4 cm大小的方形薄铝片,卷成一端封闭的圆筒状。向铝筒中加入约1 g镁粉,然后将筒口压成扁平的细口状(不密封,只为减少空气对流)。用坩埚钳夹持,用酒精灯充分加热致其燃烧,筒口处有强光和白烟,实验装置见图3(a)。待燃烧完全并冷却至室温后,打开铝筒得夹杂有少量白色粉末的黄色固体颗粒。若向黄色固体上滴蒸馏水(或氢氧化钠溶液),有浓郁的氨臭味。实验结果说明产物中有较多的Mg3N2

(2)在石棉网上放一铁坩埚,加入1 g镁粉,用点燃的镁条(长约2 cm)接触镁粉将镁粉引燃。有白光产生,镁粉能保持一段时间的红热状态。在镁粉的红热即将褪尽时,盖上坩埚盖。反应结束待冷却至室温后,打开坩埚盖可得产物是夹杂有白色颗粒的黄色固体颗粒,滴蒸馏水(或氢氧化钠溶液),有明显的氨臭味。说明产物中Mg3N2含量较多。

(3)按图3(b),取一根一端已封闭的硬质玻璃管(或硬质试管),另一端连一气球,玻璃管内放1 g镁粉,略倾斜放置并固定。用酒精灯集中加热镁粉致其燃烧,管内有强光和白烟。实验结束后气球变瘪,玻璃管内得夹杂有白色颗粒的黄色固体,滴蒸馏水(或氢氧化钠溶液),氨臭味明显,可使湿润的红色石蕊试纸变蓝。实验现象表明产物中含较多的Mg3N2

2.2 白烟成因探析

为进一步洞悉镁在空气中燃烧会产生大量白烟的原因,我们研究小组在回顾其他一些常见金属单质燃烧特点的基础上,进行了多次重复实验,并仔细观察、对比相关实验现象。

实验1:按上图2装置,在薄钢片上搁放黄豆粒大小的一块金属钠,加热至熔化,待钠球有星火闪现燃烧时,移走酒精灯,立即倒扣上一个漏斗。仔细观察钠燃烧情况,适时把漏斗提上、放下,以调节空气量使钠缓慢而持续地燃烧,漏斗内有白烟。反复多次收集、加热这些白烟,并不见有加热Na2O2那样颜色有淡黄-黄-橙黄-棕黄变化的现象发生,但白烟溶于水呈碱性,说明白烟的主要成分是Na2O(当然不排除可能会有少量Na2O2)

实验2:在石棉网上将2 g铝粉堆成长条形,用酒精灯给一段加热至燃,再移开酒精灯,铝粉发出耀眼白光,但白烟极少。若将铝粉换为铝片或铝箔,在空气中很难点燃,而在氧气中燃烧剧烈,白光耀眼,生成白色固体(Al2O3),但燃烧过程中并无明显的烟。

实验3:用排水法收集满一集气瓶氧气(在空气中无法点燃铁丝),铁丝一端缠绕绿豆大小的木炭作引燃物,点燃后放人集气瓶。铁丝燃烧剧烈、快,伴有轻微爆鸣声,火星四射(无烟),集气瓶底部有黑色固体(Fe3O4)。

实验4:将光亮的红色细铜丝在空气中充分加热,铜丝表面变黑;在氧气中加热也会变黑,但没有发光发热的剧烈的燃烧现象。

实验5:制备并收集氯气。将不同的金属单质加热,放人盛有氯气的集气瓶中,观察实验现象。各金属在氯气中的燃烧情况见下表。

实验1-5的事实表明,钠、镁、铝、铁、铜在氯气中剧烈燃烧的同时都会产生大量的烟,而在空气(或氧气)中点燃时实验现象则各异,仅有金属钠、金属镁会产生白烟,其他金属生“烟”现象不明显。我们查看了这些金属及燃烧产物的一些理化性质与数据(见下表2、表3)。

通过仔细对比分析以上实验结果与文献数据,我们认为金属在气体中燃烧时能否成“烟”,其原因除金属本身活动性有一定影响外,主要与金属单质的沸点和纯度、“烟”的相对密度和熔点等因素紧密相关。

在各金属单质遇氧气氧化过程时,会释放出大量的热,促使温度快速升高而发光。其中金属Na、Mg由于本身洗点相对较低,固体表面原子会发生剧烈气化,会进入空气中迅速氧化成相对密度较小的氧化物,从而形成大量飘浮在空中的烟:金属Al、Cu在与氧气反应时,因金属沸点高、原子气化困难,只在金属表面发生氧化,再者,由于新生成的氧化物熔点高、相对密度大,又无法脱离固体表面逃逸进入空气,因此我们也就无法观察到肉眼可视的“烟”了。如果有了这样的认识,我们也就不难理解,在氯气中点燃这些金属单质时,为什么包括Al、Fe、Cu等单质在内都会形成大量的烟。即这些单质本身沸点虽很高,但由于生成的金属氯化物熔沸点较低,因此在氯气中燃烧时照样会脱离固体表面而出现明显的生“烟”现象。

而至于铁在氧气中燃烧为什么会不同寻常地出现“火星四射”的现象,则是与金属本身纯度有关。我们知道,工业上生产钠、镁、铝一般采用电解法,铁和铜则是高温冶炼法,其中铜还会继续电解精炼。正是这些金属冶炼方法上的差异决定了单质钠、镁、铝、铜的产品通常都相对较纯,特别是含碳量极低,而铁中的碳含量则较高(通常高于2%)。因此,我们在点燃铁丝时,杂质碳也会被氧化为二氧化碳,而二氧化碳气体的生成就会推动周围熔化物向四周飞溅,导致“火星四射”。

参考文献:

【1】王祖浩.普通高中化学课程标准实验教科书《化学2》(必修)【M】.南京:江苏教育出版社,2008

【2】刘怀乐.中学化学教学思维【M】重庆:重庆出版社,2009

【3】马世昌.化学物质辞典【M】.西安:陕西科学技术出版社,2002:747

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