关键概念
化学
物理
反应
表面积
介绍
你知道面粉会爆炸吗？幸运的是，这不会在你的厨房台面上自发发生，而是只有在条件合适的情况下才会发生。你需要非常细的面粉粉末才能引起爆炸。事实上，任何以粉尘云形式分散在空气中的固体易燃材料，如果接触到火焰都会爆炸（这就是为什么在谷物粉尘量大的地方，如储存设施中，必须格外小心）。这是为什么呢？这与固体材料的粒径有关，粒径决定了化学反应发生的速度。在这个活动中，你可以亲自尝试一下——跳过爆炸，而是创造一个大的气泡！
背景
有些化学反应发生得非常快（想想醋和小苏打），而另一些则需要很长时间（例如金属生锈）。在包含固体作为反应物之一的化学反应中，你实际上可以通过改变与液体或气体反应的固体的大小来改变反应速率。这是如何运作的呢？为了发生化学反应，反应物分子或原子需要相互碰撞。这只能发生在固体的表面，因为所有被困在固体内部的分子在遇到其他反应物的分子之前都无法反应。但是，如果你将相同的材料分解成更小的碎片，就会有更多的表面积暴露出来，可以与其他组分相互作用——从而使化学反应发生得更快。
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以易燃材料（如面粉）为例：如果你加热一块面粉，它根本不会燃烧，或者会以受控的方式缓慢燃烧，因为只有有限的表面积可以与空气中的氧气反应。然而，同样的易燃材料如果以细粉末的形式分散到空气中，就会有更大的表面积暴露在空气中，如果被点燃，就会发生快速爆炸。增加反应物的表面积不仅会增加可用于反应的材料量，还会增加反应速率。在这个活动中，你将通过测量不同类型化学反应的速率来演示这种效果：碳酸氢钠从泡腾片剂在水中的溶解。
材料
泡腾片剂（至少四片）
一张纸
勺子
四个透明的 12 盎司（或更大）的饮水杯
量杯
茶匙
自来水
秒表
笔
准备工作
从包装中取出四片泡腾片剂。小心不要弄碎它们，因为药片非常脆。
现在把一整片泡腾片剂放在一边。
拿起第二片药片，将其掰成两半，然后将两半放在一边。
拿起第三片药片，将其均匀地掰成四份。首先，将其掰成两半，然后再次将两半掰成两部分。将所有四块放在一边。
拿起第四片药片，将其研磨成粉末。为此，将要研磨的药片放在一张干净的折叠纸内。将折叠的纸放在坚固的表面上，用勺子小心地将药片压碎成粉末。将粉末折叠在纸中并放在一边。
使用量杯向四个杯子中的每一个加入约 250 毫升（约 8 盎司）的自来水。每个杯子中的水温应相同。
步骤
取一个装有自来水的杯子和一整片泡腾片剂，放在你面前。
拿起整片药片，将其举在水面上方。
准备好你的秒表。
将整片药片放入水中，同时启动秒表。药片接触水后会发生什么？你能看到化学反应发生吗？
用茶匙轻轻地、稳定地搅拌水。仔细观察水中的药片。你注意到药片有什么变化吗？你认为正在发生什么反应？
一旦药片的所有固体物质都溶解在水中，化学反应完成，停止秒表并将反应时间写在一张纸上。反应花了多长时间？你认为这个反应是快还是慢？
取一杯新的水，这次取你掰成两半的泡腾片剂。
拿起药片的两块，将它们举在水面上方。你认为与整片药片相比，当你把两块药片放入水中后会发生什么变化？
重置你的秒表并准备好。
将药片的两块都放入水中，再次启动计时器。与整片药片相比，你看到水中发生相同的反应吗？
再次，轻轻搅拌水，观察两块药片如何在水中溶解。你看到形成的气泡更多还是更少？你认为这个反应会比整片药片更快还是更慢完成？
一旦所有固体药片物质完全消失，气泡停止形成，停止秒表并记录反应时间。与整片药片相比，反应时间改变了吗？这个反应是更快还是更慢？你认为这是什么原因？
用剩下的两个杯子，对你掰成四块的泡腾片剂和你研磨成粉末的药片重复添加泡腾片剂的步骤。你观察到水中发生的化学反应有任何变化吗？与其他药片相比，这些药片溶解的速度是快还是慢？你注意到反应时间和药片大小之间有任何关联吗？
拓展：你能想到其他化学反应，可以用来测试反应物之一的表面积如何影响与水的反应速率吗？想想你厨房里其他以不同大小和形式存在的成分，例如糖晶体、糖块或糖粉。对于这些物质，会观察到相同的效果吗？
拓展：还有哪些其他因素可以改变化学反应的速率？重复这个活动，但只使用整片泡腾片剂，这次改变你溶解药片的水的温度。你认为温度会如何影响反应速率？与冷水相比，药片在热水中会溶解得更快还是更慢？
观察和结果
你是否发现药片粉末比整片药片溶解得快得多？你在所有试验中可能观察到的是，一旦你将泡腾片剂放入水中，就会产生剧烈的气泡。泡腾片剂由阿司匹林、柠檬酸和碳酸氢钠制成。当碳酸氢钠溶解在水中时，它与柠檬酸中的氢离子反应，形成二氧化碳。由于二氧化碳是气体，它在水中形成气泡，你可以在表面看到泡沫。
你投入水中的药片碎片越小，起泡和冒泡现象可能越明显。同时，你可能注意到整片药片溶解时间最长，而药片粉末溶解得非常快。这是因为药片碎片越小，可与水反应的药片表面积就越大，正如你所观察到的，这导致泡腾片剂更快地崩解。
清理
将溶解了泡腾片剂的水倒入水槽。
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