關鍵概念
化學
氣體
化學反應
熱分解
引言
小蘇打不僅非常適合烹飪，而且也是科學專案中有用的化學物質。您可能聽說過甚至使用過小蘇打-醋反應來製作自制火山噴發、將瓶火箭射向空中或檢測酸和鹼。然而，在小蘇打的幫助下，您可以探索更多的化學反應。其中一種叫做分解反應，它會使小蘇打失去重量！想知道它是如何工作的嗎？
背景
化學物質可以發生許多不同的反應，例如產生新物質的合成反應，或者物質通常與氧氣反應並以熱的形式產生能量的燃燒反應。另一種反應型別是分解反應，它是合成反應的相反過程。當化學物質分解時，它會分解形成兩種或多種單獨的化合物。大多數化合物都相當穩定，不會自發分解。您必須投入大量能量才能打破它們的化學鍵。然而，當化學物質暴露於足夠多的能量時，無論是熱、輻射、電還是光的形式，它們都會分解。
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分解反應是一些化學物質或處方藥被儲存在深色玻璃瓶中的原因。通常，您不希望化學物質分解，因為它的化學性質會發生變化。深色玻璃減少了到達化學物質或藥物的光量，因此防止了化學物質的光誘導分解。
小蘇打，或碳酸氫鈉（NaHCO3），是一種在加熱時會發生分解反應的化學物質。在高於 176 華氏度（80 攝氏度）的溫度下，碳酸氫鈉開始分解成三種化合物，形成碳酸鈉（Na2CO3）、水（H2O）和二氧化碳（CO2）。您每次烹飪和烘烤時都會使用這種反應。產生的二氧化碳氣體使烘焙食品膨脹！碳酸氫鈉的溫度越高，它分解得越快。只有碳酸鈉會作為固體產物保留下來。二氧化碳和水在溫熱的溫度下都是氣體，這意味著它們會消失在周圍的空氣中。您實際上可以測量這種損失——獲取一些小蘇打，並在這個活動中找出方法！
材料
兩個烤箱安全盤
勺子
小蘇打
數字秤（最好是 0.1 克增量）
烤箱
烤箱手套
成人助手
耐熱表面
計時器
紙和筆或鉛筆
準備
將您的廚房烤箱預熱至 200 華氏度（約 93 攝氏度）。
開啟秤並將其歸零。
將第一個盤子放在秤上。記下它的確切質量。
然後再次將秤歸零，用勺子新增 15 克小蘇打。
將空盤子的質量新增到小蘇打的質量中，計算出它們的總重量。將結果寫在一張紙上。
用第二個盤子重複這些步驟。確保記住哪個盤子是哪個。您可以隨意標記它們。
步驟
一旦烤箱達到目標溫度（200 華氏度），讓您的成人助手將第一個裝有小蘇打的盤子放入烤箱。記下它是哪個。
將計時器設定為 15 分鐘，讓盤子在烤箱中直到計時器響起。您認為烤箱中的小蘇打會發生什麼？
讓您的成人助手小心地將裝有小蘇打的盤子從烤箱中取出。確保戴上烤箱手套！小蘇打看起來怎麼樣？它在加熱時改變了外觀嗎？
將盤子放在工作區的耐熱表面上，讓它冷卻五到十分鐘。
將烤箱設定為 400 華氏度（約 204 攝氏度）。
再次開啟您的秤，將其歸零，並將冷卻後的裝有小蘇打的盤子放在秤上。記下它的確切質量。與將裝有小蘇打的盤子放入烤箱之前的質量相比，質量如何？它變重了、變輕了還是保持不變？
當烤箱達到新的目標溫度時，讓您的成人助手將第二個裝有小蘇打的盤子放入烤箱內。
同樣，將計時器設定為 15 分鐘，讓小蘇打在烤箱中保持整個時間。您認為在 400 華氏度下會得到不同的結果嗎？這次小蘇打會發生什麼？
15 分鐘後，讓您的成人助手使用烤箱手套小心地將裝有小蘇打的盤子從烤箱中取出。這次小蘇打看起來怎麼樣？它改變了顏色還是看起來仍然一樣？
將其放在一邊，讓盤子冷卻五到十分鐘。
然後再次開啟秤，將其歸零，並將第二個冷卻後的盤子放在秤上。記下它的確切質量。在 400 華氏度下加熱 15 分鐘時，小蘇打（加盤子）的質量如何變化？
計算小蘇打在 200 華氏度和 400 華氏度下加熱前後的質量差。從加熱前盤子和小蘇打的質量中減去加熱後盤子和小蘇打的質量。在加熱過程中損失或增加了多少質量？兩種溫度之間有差異嗎？
您還可以透過計算其重量損失百分比（加熱前後小蘇打質量的差異，乘以 100，然後除以初始小蘇打質量）來表示小蘇打質量的變化。小蘇打在兩種溫度的加熱過程中損失或增加了多少百分比的質量？它是一樣的嗎？如果不是，您能解釋一下差異嗎？
額外：您可以測試小蘇打質量在其他溫度下如何變化。重複相同的測試，但將烤箱設定為不同的溫度（例如 250、300 或 350 華氏度）。您認為您在每個溫度下的結果會不同還是相同？為什麼？
額外：您能在廚房裡找到其他可以分解的物質嗎？找出這些化合物分解的溫度，如果可能（且無害），請自己測試一下！
觀察和結果
您看到您的小蘇打變輕了嗎？您應該看到了——至少在 400 華氏度的較高溫度下是這樣。對於較低的溫度，加熱後您的小蘇打質量可能與放入烤箱前相同（或幾乎相同）。小蘇打在 176 華氏度左右的溫度下開始分解。然而，在這些溫度下，分解會相對緩慢。在 200 華氏度的烤箱中加熱 15 分鐘不足以顯著分解小蘇打。
當您將溫度升高到 400 華氏度時，分解反應會更快地發生。15 分鐘足以將小蘇打分解成碳酸鈉、水和二氧化碳。氣態產物（水和二氧化碳）會逸入空氣中，這就是為什麼您最終的產品應該比您放入烤箱的輕得多。
小蘇打的外觀在任何溫度下都不會改變。儘管您在分解反應中從小蘇打製成了一種新產品——碳酸鈉，但它看起來仍然相同。兩種物質都是白色粉末。
清理
務必關閉烤箱。讓兩個盤子冷卻至室溫。然後您可以將使用過的小蘇打扔進垃圾桶。用溫水和肥皂洗手，並清潔您的工作區域。
更多探索 熱分解，來自 BBC Bitesize
兒童化學，化學反應，來自 Ducksters 教育網站
碳酸氫鈉或小蘇打的分解方程式，來自 ThoughtCo。
這項活動與科學夥伴合作推出
