定量测定碳酸饮料与曼妥思混合过程的压强变化-《化学教学》(2017年7期).docx

龙源版权所有 定量测定碳酸饮料与曼妥思混合过程的压强变化作者：洪湘琼 宋安邦 王奕飞 徐越昊来源：《化学教学》2017年第07期 摘要：利用压强传感器定量测定了不同种类的碳酸饮料与不同口味的曼妥思混合时产生的压强，并设计正交实验找到产生最大压强的实验条件。通过推算可知，同时食用曼妥思与碳酸饮料一般不会造成生命危险。为进一步研究成核作用的影响因素，重新设计了反应装置，重点测量曼妥思中的各类成分与雪碧混合时产生的压强值，发现影响压强的因素主要是固体颗粒的接触面积，此外还与溶解度和物质表面的结构等因素有关。 关键词：曼妥思；碳酸饮料；压强传感器；成核作用；实验探究 文章编号：1005–6629（2017）7–0064–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 1 问题提出 曼妥思（Mentos）是20世纪50年代从荷兰开始流行的一种糖果，其主要成分有蔗糖、葡萄糖浆、淀粉，添加剂有阿拉伯胶、巴西棕榈蜡等。将曼妥思迅速投入可乐瓶中，会产生大量气泡并带着可乐从瓶口喷射出来，形成一定高度的“喷泉”。网络上流传着“曼妥思+可乐=死亡”的言论，并声称这两种物质同时食用会导致死亡，那么事实是否如此？这种现象发生的化学原理究竟是什么？我们先是用可口可乐、百事可乐、雪碧与薄荷味的曼妥思进行定性实验，发现确实会产生“可乐喷泉”的现象，但这些实验过程耗费用品过多，仅凭肉眼很难分辨曼妥思的种类和饮料类别对实验结果的影响。因此，我们选择压强传感器定量探究曼妥思与碳酸饮料混合时，在不同实验条件下的压强变化，以期用精确的科学数据来分析曼妥思与碳酸饮料同时食用是否对人体造成生命危险。另外，在研究曼妥思成分的实验过程中我们发现，不同的成分均会与碳酸饮料产生气泡。通过查阅文献我们了解到实验产生气泡是一种成核作用，这种成核作用与凝结核的数目有关，故而我们也希望通过比较各类成分与雪碧混合的压强值来探究影響凝结核数目的一些因素。 2 实验部分 2.1 定量测量不同口味曼妥思与三种碳酸饮料混合产生的压强 2.1.1 实验仪器与药品 可口可乐、百事可乐、雪碧、不同口味的曼妥思、计算机、威尼尔数据采集器、威尼尔压强传感器、锥形瓶（250mL）、研钵（见图1） 2.1.2 实验过程及启示 （1）实验探究确定与50mL可口可乐反应的曼妥思最大量。 将50mL可口可乐加入锥形瓶（250mL）中，待数据稳定后，测定并记录其初始压强值；加入薄荷味的曼妥思并迅速塞上橡皮塞，记录60s时的压强值并与初始值相减得到压强差，每组实验平行进行三次取平均值（见表1）。 将气体压强差值与曼妥思的颗粒数绘成折线统计图（见图2），发现曼妥思数量达到6颗以上时，压强增大不明显。另外，实验过程中，曼妥思数量过大也会给实验操作增加不稳定因素而导致实验数据的不稳定。因而我们确定6颗曼妥思和50mL碳酸饮料为实验探究过程中反应的最大量。 （2）利用正交实验法探究不同碳酸饮料与不同口味曼妥思的反应情况。 具体实验过程中，我们考虑了4个因素和3个水平（见表2），选择了L9（34）的正交实验表进行正交实验设计，实验结果见表3。 表3数据表明：雪碧与6颗1/4大小薄荷味的曼妥思反应产生的压强值最大。根据正交实验的因素分析思路，我们求算了各因素的极差R的具体数值（见表4）。由极差分析结果可以看出，各因素的影响程度依次为：物体的大小状态>饮料的类别>物体的多少>曼妥思的种类。由此我们进一步判断出，产生最大压强的实验条件为：50mL的雪碧与6颗研碎状的薄荷味的曼妥思。 （3）实验探究分析曼妥思与碳酸饮料同服对胃的影响。 根据正交实验结果，我们用50mL的雪碧与6颗研碎状的薄荷味的曼妥思进行三组平行实验求取平均值（见表5）；另外，考虑人的正常体温为37℃，控制其他条件不变，把锥形瓶放入37℃的温水浴中···试读结束