[化学]微项目·探秘膨松剂

注意：本项目中探秘的膨松剂仅限于化学膨松剂。

项目背景

小鲁的妈妈经常为家里人蒸馒头。她一般用酵头发面，并加入 \(\rm{Na_2CO_3}\) 调节酸味。

一天，小鲁妈妈准备发面时，发现面发得不太好，于是没有像往常那样加入 \(\rm{Na_2CO_3}\)，而是加入了一些小苏打（\(\rm{NaHCO_3}\)），结果蒸出来的馒头色泽发黄且略带碱味。

这件事激发了小鲁的兴趣，通过查阅资料，小鲁了解到 \(\rm{NaHCO_3}\) 可单独作膨松剂，但效果不好，如果同时添加一些食醋（含有 \(\rm{CH_3COOH}\)），效果就理想多了。在妈妈的帮助下，小鲁在和面时添加了 \(\rm{NaHCO_3}\) 和食醋，重新蒸了一锅馒头，证实了资料所说的方法是有效的。

探究目标

1. 比较 \(\rm{Na_2CO_3}\) 与 \(\rm{NaHCO_3}\) 的化学性质异同之处，体会研究物质性质的方法和程序的实用价值。

2. 学习如何根据情境探究物质的化学性质，分析和解决问题。

参考资料

酵头一般是前一次发面留下来的一小团面，里面含有很多酵母菌等微生物，因此再次发面时可以使面团发酵。

酵头的发酵原理是面团在酵母菌以及一定种类和数量的其他微生物的共同作用下反应，生成 \(\rm{CO_2}\)、乳酸、\(\rm{CH_3COOH}\)、\(\rm{C_2H_5OH}\) 等物质，其中 \(\rm{CO_2}\) 能使面团内部形成海绵状结构，变得疏松；为减轻酸味、改善口感，常在面团中加入碱性物质（如 \(\rm{Na_2CO_3}\)，俗称碱水）中和乳酸、\(\rm{CH_3COOH}\) 等，这个过程也会释放出 \(\rm{CO_2}\)，使面团变得更为松软。不过，\(\rm{Na_2CO_3}\) 加入的量过多，会使蒸出的馒头发黄且带有碱味。

酵头属于膨松剂中的生物膨松剂。

观察与预测

• \(\rm{Na_2CO_3}\) 能与酸发生反应，并放出 \(\rm{CO_2}\)。

• \(\rm{NaHCO_3}\) 加热可反应生成 \(\rm{Na_2CO_3}\) 和 \(\rm{CO_2}\)。

实验探究

向 \(\rm{Na_2CO_3}\) 与 \(\rm{NaHCO_3}\) 中滴入酸

设计实验

材料准备

\(\rm{Na_2CO_3}\)、\(\rm{NaHCO_3}\)、稀盐酸（在家可以用食醋代替）

实验步骤

1. 取等物质的量的 \(\rm{Na_2CO_3}\) 与 \(\rm{NaHCO_3}\)，加入到两个相同的试管中

2. 向两个试管中滴入等物质的量浓度的稀盐酸。

实验结果猜想

根据初中所学

\[\rm{Na_2CO_3}+2\rm{HCl} \xlongequal[]{\ \ \ \ }2\rm{NaCl}+\rm{H_2O}+\rm{CO_2}\uparrow \]

\[\rm{NaHCO_3}+HCl \xlongequal[]{\ \ \ \ }\rm{NaCl}+\rm{H_2O}+\rm{CO_2}\uparrow \]

两个试管均应在滴入稀盐酸后立即有气泡冒出。

实验结果

装有 \(\rm{NaHCO_3}\) 的试管在滴入稀盐酸后立即有气泡冒出。

但装有 \(\rm{Na_2CO_3}\) 的试管在滴入少量稀盐酸后并没有气泡冒出，而是在滴入较多稀盐酸后才有气泡冒出。

原理

滴入少量稀盐酸时，\(\rm{Na_2CO_3}\) 与其反应生成 \(\rm{NaHCO_3}\)。

\[\rm{Na_2CO_3}+\rm{HCl}\xlongequal[]{\ \ \ \ }\rm{NaHCO_3}+\rm{NaCl} \]

离子反应为

\[\rm{CO_3^{2-}}+H^+\xlongequal[]{\ \ \ \ }\rm{HCO_3^-} \]

而当滴入更多稀盐酸时，生成的 \(\rm{NaHCO_3}\) 与 \(\rm{HCl}\) 反应生成 \(\rm{CO_2}\)。

\[\rm{HCO_3^-}+\rm{H^+}\xlongequal[]{\ \ \ \ }H_2O+CO^2\uparrow \]

将两个方程式合并得到的总方程式便是初中时所学。

\[\rm{CO_3^{2-}}+2H^+\xlongequal[]{\ \ \ \ }H_2O+CO_2\uparrow \]

加热 \(\rm{Na_2CO_3}\) 与 \(\rm{NaHCO_3}\)

设计实验

材料准备

\(\rm{Na_2CO_3}\)、\(\rm{NaHCO_3}\)、酒精灯

实验步骤

将等物质的量的 \(\rm{Na_2CO_3}\) 和 \(\rm{NaHCO_3}\) 装入两只试管中，分别固定在两座铁架台上，加热。

实验结果

\(\rm{NaHCO_3}\) 分解生成气体，经检验气体为 \(\rm{CO_2}\)。

\(\rm{Na_2CO_3}\) 不分解。

原理

\(\rm{NaHCO_3}\) 不稳定，受热易分解。

\[2\rm{NaHCO_3}\xlongequal[]{\ \ \triangle\ \ }\rm{Na_2CO_3}+H_2O+CO_2 \]

\(\rm{Na_2CO_3}\) 较稳定，受热不易分解。