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白糖加热中的变化 [复制链接]

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(转载通义千问的回答,我认为比较全面)

白糖加热到最后,会经历以下几个阶段的变化:


  • 融化成液态:随着温度升高,固态白糖开始融化成液态糖浆。


  • 颜色变化:糖浆的颜色从最初的无色或白色逐渐变为黄色、棕色,最终变为深褐色甚至黑色。这是由于糖分子在高温下发生脱水反应、氧化反应以及一系列复杂的美拉德反应(Maillard reaction),生成了一系列有色的中间产物和终产物。


  • 产生气泡:加热过程中,尤其是颜色变为棕色之后,糖浆中会出现气泡。这些气泡可能是由于糖分解产生的气体(如水蒸气、一氧化碳、二氧化碳等)或者空气中的水分被糖浆吸收并受热蒸发所致。


  • 香气释放:随着颜色加深,糖浆会散发出越来越浓烈的香气,最初可能为甜香味,随后转变为焦糖香,最终可能带有焦味或烧焦味。


  • 碳化:若继续加热,糖浆将进一步分解,最终碳化成黑色的固态物质,即焦糖或碳。此时,除了颜色变化外,糖的结构已经彻底改变,形成了大量新物质,包括各种复杂的有机化合物。


  • 燃烧:如果继续加热至高温,黑色的焦糖或碳有可能会燃烧,产生火焰并释放光和热。


综上所述,白糖加热到最后通常会变成黑色的固态物质,即焦糖或碳,同时伴有焦味,这标志着糖分子已经经历了深度的化学变化,生成了与原始白糖不同的新物质。这个过程涉及到物理状态的变化(固态→液态→固态)、化学键的断裂与重组、新化合物的生成,是一个典型的物理变化与化学变化交织的过程。在烹饪应用中,适度加热白糖可以制得美味的焦糖酱或用于烘培增色增香,但过度加热可能导致糖的糊化和碳化,产生不良风味和潜在的有害物质。

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电灯亮了被认定为物理变化的主要原因是这一过程中没有发生化学键的断裂与重组,即没有生成新的化学物质。以下是具体解释:

能量转换:电灯工作原理基于电能转化为光能和热能的过程。当电流通过灯丝(通常是钨丝)时,电阻的存在导致电能转化为热能,使灯丝达到高温(通常超过2000℃)。在这个温度下,灯丝处于白炽状态,它会发射出可见光,即我们所见的灯光。这个能量转换过程并未涉及原子或分子间的化学键发生变化,仅仅是能量形式的转变。

灯丝材料状态变化:虽然在长时间使用过程中,灯丝会因高温而缓慢蒸发(升华),部分钨原子会沉积到灯泡壁上,造成灯丝变细和灯泡内部变黑,但这本质上仍是物质的状态变化,即从固态直接变为气态再重新凝结为固态,而不是化学反应的结果。这些现象属于物理变化中的升华与凝华。

无新物质生成:判断一个过程是否为化学变化的关键标准之一是看是否有新物质生成。在电灯发光过程中,尽管灯丝可能会因高温而发生一些物理性质上的改变(如表面蒸发、微粒沉积),但这些变化并没有创造出原本不存在的化学物质。灯丝仍然是由同一种元素(钨)构成,其化学组成未发生改变。

综上所述,电灯亮起的过程中主要是能量的转化、物质状态的变化以及物理性质的调整,没有涉及化学键的重组和新化学物质的形成,因此被归类为物理变化。虽然在某些讨论中提到可能存在氧化还原反应,但在传统白炽灯的工作原理中,这种可能性较小,因为灯丝在惰性气体环境中不易发生显著的氧化反应。即使考虑到现代照明设备如LED灯,其发光原理也主要依赖半导体材料中的电子跃迁,而非化学反应,因此仍可视为物理变化。
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泡沫灭火器被认定为化学变化,主要是因为在其工作过程中发生了化学反应,生成了新的化学物质。以下是具体说明:

化学反应过程:泡沫灭火器的核心部件包含两种化学试剂,通常是硫酸铝(Al2(SO4)3)溶液和碳酸氢钠(NaHCO3)溶液。这两种溶液分别存储在不同的容器中,平时相互隔离不会发生反应。当需要使用泡沫灭火器时,两种溶液通过手动操作混合在一起,立即发生化学反应,生成硫酸钠(Na2SO4)、氢氧化铝(Al(OH)3)沉淀和二氧化碳(CO2)气体。反应的化学方程式如下:

Al2(SO4)3 + 6NaHCO3 → 3Na2SO4 + 2Al(OH)3↓ + 6CO2↑

这个反应涉及到了化学键的断裂与重组,生成了与原始成分不同的化合物,符合化学变化的定义。

新物质的生成:上述化学反应产生的新物质包括硫酸钠、氢氧化铝沉淀以及大量的二氧化碳气体。硫酸钠是盐类物质,氢氧化铝是碱性沉淀,这些都是原先溶液中不存在的产物。二氧化碳气体则是灭火的关键成分之一,它不仅能够稀释空气中的氧气浓度,还能与水混合形成泡沫,进一步增强隔绝氧气的效果。

灭火原理与化学反应相关:生成的二氧化碳气体迅速膨胀,为泡沫灭火器提供了喷射动力,将泡沫喷洒至燃烧物表面。泡沫中的水、发泡剂以及二氧化碳共同形成了一个持久且具有黏性的覆盖层,能有效隔绝空气中的氧气与燃烧物接触,同时通过吸热降温来抑制火势。这些灭火效果直接源于化学反应生成的新物质及其性质,进一步证实了泡沫灭火器工作过程中发生的确实是化学变化。

总结来说,泡沫灭火器在使用时发生的硫酸铝与碳酸氢钠之间的化学反应,产生了不同于原试剂的新物质,并且这些新物质直接参与并实现了灭火过程,因此泡沫灭火器的工作原理被明确界定为化学变化。
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新物质是否产生与现象有关,但是不是产生新物质的判断方法
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电灯是能量的转换,把电能转化成光能。电灯还是电灯,没有变化。
有学生认为光是物质,在这个过程中产生了光所以是化学变化
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回复 4楼临海市章文文的帖子

是的,书本中也图片例举了一些物理变化
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电灯是能量的转换,把电能转化成光能。电灯还是电灯,没有变化。
有学生认为光是物质,在这个过程中产生了光所以是化学变化
周王庙师 发表于 2024/4/10 14:09:18
这问题难解释的。
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谢谢分析介绍!
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固态→液态→固态?这个过程中有没有气态的存在?
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学习受用!
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