實驗室里的“黑面包”

◆徐 海 公 明

今天我們所講的黑面包，并不是網紅店里的美食哦！

“黑面包”實驗是一個非常經典的濃硫酸脫水性實驗，這個實驗的視覺沖擊感非常強，可以引發我們對實驗背后原理的探尋與思考。不過，本實驗有較大的危險性，實驗過程中還會產生有害氣體，所以該實驗一定要在通風櫥中操作，并在專業人士的指導和陪同下進行！

在嚴格遵守實驗室安全守則的情況下，我們一同來探尋“黑面包”背后的科學原理吧！

魔術材料

白砂糖、濃硫酸、燒杯、玻璃棒、不銹鋼盆、清水、膠頭滴管、碳酸氫鈉（小蘇打）。

圖1 實驗器材

魔術步驟

1.在專業人士的陪同和指導下，戴好防護手套和護目鏡，在通風櫥中小心地將100g白砂糖倒入燒杯，并在不銹鋼盆中倒入少量碳酸氫鈉溶液（用于保護），再將燒杯放入不銹鋼盆中。

圖2 將裝有白砂糖的燒杯放在鋪了一層小蘇打的不銹鋼盆內

2.用膠頭滴管往白砂糖中滴入少量清水。

圖3 往白砂糖中滴入清水

圖4 小心地將濃硫酸倒入燒杯中

3.在通風櫥中，用玻璃棒引流，小心地往燒杯中倒入少量濃硫酸。

4.可以觀察到白砂糖出現白色→黃色→棕色→黑色的顏色變化，伴隨著“黑面包”的生成，還有大量刺激性氣體產生。

圖5 白砂糖出現白色→黃色→棕色→黑色的顏色變化

5.實驗結束時，產生的“黑面包”體積較大，我們可以用碳酸氫鈉（小蘇打）溶液來處理實驗廢料，一定要注意安全哦！

圖6 體形不斷膨脹的“黑面包”

“徐”徐道來

中南大學教授 徐 海

脫水性是濃硫酸非常典型的化學特性，物質被濃硫酸脫水的過程是化學變化的過程，此過程中生成了新的物質。在反應時，濃硫酸會按水分子中氫氧原子數比（2∶1）來奪取被脫水物中的氫原子和氧原子，最后只剩下碳元素，此過程又被稱為脫水碳化。

滴加清水的目的是使得濃硫酸在溶于水時放出大量的熱，以促進反應的進一步進行。本反應過程分為兩步，第一步是蔗糖（C12H22O11）在濃硫酸的作用下脫水，生成碳和水（實驗后蔗糖會變黑，黑的部分就是碳顆粒），反應方程式如下。

第二步，脫水反應產生的大量熱讓濃硫酸和碳進一步發生反應，此反應會產生二氧化硫，故實驗一定要在通風良好的情況下進行。其反應方程式如下。

因為產生了大量氣體，再加上放出了大量的熱，“黑面包”多孔且不斷膨脹，就出現了頗具視覺沖擊力的實驗效果。

此外，我們在實驗室里利用濃硫酸的脫水性，還能進行一些經典的有機反應。如乙烯的實驗室制法（濃硫酸作催化劑，脫水劑），其反應方程式為：