探險求生 荒島中建立獨立王國

《神秘島》

是法國科幻小說家

儒勒·凡爾納

創作的長篇小說，是其三部曲的第三部，全書共3部62章。該書中涉及了很多求生和發展自己的科學方法，讀了這本書後，我對其中的很多方法進行了整理，這些方法都是可以在擁有天然資源而不借助現代工具就可以實現的方法，對野外探險和荒島生存感興趣的朋友可以好好看一看。

如果大家希望瞭解更多 “從原始開始 從零開始的科學方法”，大家可以留言，我可以再增補，大家也可以一起討論，謝謝！

1.硫酸

1。1

S+KNO3=SO3↑+KN（加熱）

SO3+H2O=H2SO4

1。2

FeS2+2O2=FeSO4（加熱燃燒）

FeSO4=FeO+SO3↑（繼續加熱 引出SO3至水中）

SO3+H2O=H2SO4

注：FeS2就是黃鐵礦的主要成分

2.鹽酸

2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HCl

3.硝酸

2KNO3+H2SO4=K2SO4+2HNO3

4.黑火藥

S +2KNO3+3C= K2S +N2↑ +3CO2↑

硝酸鉀（2KNO3）硝土製取法：

硝酸鉀俗稱火硝或土硝。它是黑火藥的重要原料和複合化肥。製取硝酸鉀可以用硝土和草木灰作原料。土壤裡的有機物腐敗後，經亞硝酸細菌和硝酸細菌的作用，生成硝酸。硝酸根與土壤裡的鉀、鈉、鎂等離子結合，形成硝酸鹽。硝土中的硝酸鹽就是這樣來的。硝土一般存在於廁所、豬、牛欄屋，庭院的老牆腳，崖邊，巖洞以及不易被雨水沖洗的地面。硝土潮溼，不易曬乾，經太陽曝曬後略變紫紅色。好的硝土放在灼紅的木炭上會爆出火花。

從硝土中提取硝酸鉀，主要原理是利用草木灰中的鉀離子取代硝土中的鈉離子，從而生成硝酸鉀。另外，草木灰裡的碳酸根離子和硫酸根離子跟硝土裡的鈣、鎂離子結合，生成難溶性的鹽而沉澱，從而去掉鈣、鎂等雜質。主要反應式是

Ca（NO3）2+K2SO4=2KNO3+CaSO4↓

Ca（NO3）2+K2CO3=2KNO3+CaCO3↓

Mg（NO3）2+K2CO3=2KNO3+MgCO3↓

硝土自身也含硝酸鉀，最後利用各種鹽溶解度的差異，控制溫度和濃度，使硝酸鉀從混合液中結晶出來。

硝酸鉀（2KNO3）鉀硝石（芒硝 火硝）製取法：

硝石粉碎-溶解-去渣-蒸發-去渣-沖洗-去渣-結晶-沖洗-去渣-結晶 根據溫度變化控制結晶，高溫溶解，低溫結晶。

木炭（C）的製取法：

將木頭放入窯內點燃 燃燒到一定程度後 將爐封閉 隔絕氧氣 無氧下 預熱繼續作用 最後生成木炭。

硫（S）的製取方法：

用黃鐵礦、碳、氧氣在高溫環境下製得，2FeS2+12C+8O2=6S+Fe3O4+12CO↑

5.生石灰(CaO)和熟石灰(Ca(OH)2)

生石灰主要成分為氧化鈣，通常製法為將主要成分為碳酸鈣的天然岩石，在高溫下煅燒，即可分解生成二氧化碳以及氧化鈣，又稱雲石。

石灰石 碳酸鈣 CaCO3

熟石灰，消石灰，氫氧化鈣 Ca（OH）2

石灰石主要成分是碳酸鈣CaCO3，而生石灰主要成分是CaO。

生石灰與水反應生成氫氧化鈣Ca（OH）2，即平常說的熟石灰。

方程式 CaO+H2O=Ca（OH）2

6.鍊鐵

Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2（高溫） （還原反應）

Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2（高溫）（還原反應）

C+O2==CO2（高溫）

C+CO2==2CO（高溫）

爐渣的形成

CaCO3=CaO+CO2 （高溫）

CaO+SiO2=CaSiO3 （高溫）

原料：鐵礦石（赤鐵礦Fe2O3 、磁鐵礦Fe3O4等）、焦炭。

過程：鐵礦石和焦炭交替碼放在窯爐裡，高溫加熱，得到生鐵。

焦炭的製取：

煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經過乾燥、熱解、熔融、粘結、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過程叫高溫煉焦（高溫乾餾）。由高溫煉焦得到的焦炭用於高爐冶煉、鑄造和氣化。煉焦過程中產生的經回收、淨化後的焦爐煤氣既是高熱值的燃料，又是重要的有機合成工業原料。

7.鍊鋼

鍊鋼原理就是在高溫條件下，用氧氣或鐵的氧化物把生鐵中所含的過量的碳和其它雜質（Si Mn S P等）轉為氣體或爐渣而除去。 把生鐵冶煉成鋼的實質，就是適當地降低生鐵裡的含碳量，除去大部分硫、磷等有害雜質，調整鋼裡合金元素含量到規定範圍之內。鍊鋼的主要反應原理，也是利用氧化還原反應，在高溫下，用氧化劑把生鐵裡過多的碳和其它雜質氧化成為氣體或爐渣除去。因此，鍊鋼和鍊鐵雖然都是利用的氧化還原反應，但是鍊鐵主要是用還原劑把鐵從鐵礦石裡還原出來，而鍊鋼主要是用氧化劑把生鐵裡過多的碳和其它雜質氧化而除去。

鍊鋼用原料；生鐵、生石灰、空氣或氧氣

鍊鋼時常用的氧化劑是：空氣、氧氣或氧化鐵。

主要化學方程式：

大量鐵變成氧化亞鐵：2Fe+O2==2FeO+熱量

調整矽、錳：Si+2FeO==SiO2+2Fe+熱量

Mn+FeO ==MnO+Fe+熱量

降低碳量：C+FeO==CO+Fe-熱量

脫氧（除FeO因它會使鋼具有熱脆性）

8.野外取火

鑽木取火和劃擦取火。

9.氫氧化鈉（NaOH)

9。1

鈉鹽與氧化鈣反應

可以用一些碳酸氫鈉（小蘇打）和一些氧化鈣（生石灰）（一般的食品包裝袋中用來做吸水劑的小袋子中有，例如海苔包裝中）。把生石灰放於水中，反應後變為石灰漿（氫氧化鈣溶液、熟石灰），把碳酸氫鈉（或碳酸鈉）的固體顆粒（濃溶液也行）加入石灰漿中，為保證產物氫氧化鈉的純度，需使石灰漿過量，原因：參考氫氧化鈣和碳酸鈉的溶解度。攪拌加快其反應，待其反應一會兒後，靜置片刻，隨著碳酸鈣的沉澱，上層清液就是氫氧化鈉溶液，小心倒出即可。

CaO + H2O ==== Ca（OH）2

NaHCO3+ Ca（OH）2==== CaCO3↓+ NaOH + H2O（推薦）

Ca（OH）2+Na2CO3====CaCO3↓+2NaOH

9。2

純鹼苛化法

將純鹼、石灰分別經化鹼製成純鹼溶液、石灰製成石灰乳，於99～101℃進行苛化反應，苛化液經澄清、蒸發濃縮至40%以上，製得液體燒鹼。將濃縮液進一步熬濃固化，製得固體燒鹼成品。苛化泥用水洗滌，洗水用於化鹼。

Na2CO3+Ca（OH）2→2NaOH+CaCO3↓

9。3

天然鹼苛化法

天然鹼經粉碎、溶解（或者鹼滷）、澄清後加人石灰乳在95～100℃進行苛化，苛化液經澄清、蒸發濃縮至NaOH濃度46%左右、清液冷卻、析鹽後進一步熬濃．製得固體燒鹼成品。苛化泥用水洗滌，洗水用於溶解天然鹼。

Na2CO3+Ca（OH）2→2NaOH+CaCO3↓

NaHCO3+Ca（OH）2→NaOH+CaCO3↓+H2O

氫氧化鈉的性質：

氫氧化鈉溶於水中會完全解離成鈉離子與氫氧根離子，所以它具有鹼的通性。

它可與任何質子酸進行酸鹼中和反應（也屬於複分解反應）：

NaOH + HCl = NaCl + H2O

2NaOH + H2SO4=Na2SO4+2H2O

NaOH + HNO3=NaNO3+H2O

同樣，其溶液能夠與鹽溶液發生複分解反應：

NaOH + NH4Cl = NaCl +NH3·H2O

2NaOH + CuSO4= Cu（OH）2↓+ Na2SO4

2NaOH+MgCl2= 2NaCl+Mg（OH）2↓

皂化反應

許多的有機反應中，氫氧化鈉也扮演著類似催化劑的角色，其中，最具代表性的莫過於皂化反應：

RCOOR‘ + NaOH = RCOONa + R’OH

其他

之所以氫氧化鈉於空氣中容易變質，是因為空氣中含有二氧化碳：

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

倘若持續通入過量的二氧化碳，則會生成碳酸氫鈉，俗稱為小蘇打，反應方程式如下所示：

Na2CO3 + CO2+ H2O = 2NaHCO3

同樣，氫氧化鈉能夠與像二氧化硫等酸性氧化物發生如下反應：

2NaOH + SiO2 = Na2SiO3+ H2O

2NaOH + SO2（微量）= Na2SO3 + H2O

NaOH + SO2（過量）= NaHSO3（生成的Na2SO3和水與過量的SO2反應生成了亞硫酸氫鈉NaHSO3）

10.皂化反應

甘油三酯是動物脂肪和植物油的主要成分是。

燒鹼皂化油脂分為兩個步驟：

首先，是油脂的水解反應：脂肪酸三甘油酯+NaOH=脂肪酸+甘油

然後是脂肪酸的中和反應：脂肪酸+NaOH=脂肪酸鈉+水

C17H33-：8-十七碳烯基。R-COOH為油酸。

C15H31-：正十五烷基。R-COOH為軟脂酸。

C17H35-：正十七烷基。R-COOH為硬脂酸。

油酸是單不飽和脂肪酸，由油水解得；軟、硬脂酸都是飽和脂肪酸，由脂肪水解得。

如果使用KOH水解，得到的肥皂是軟的。

向溶液中加入氯化鈉可以分離出脂肪酸鈉，這一過程叫鹽析。高階脂肪酸鈉是肥皂的主要成分，經填充劑處理可得塊狀肥皂。

現象：在皂化鍋中，充分攪拌並加熱，油脂層逐漸減少，最後液體不出現分層，即說明皂化反應完成。

加入NaCl細顆粒，在液體上方出現固體，即析出的高階脂肪酸鈉。

可用紗布過濾，乾燥，新增一些新增劑，成型，即得到肥皂。

皂化反應和酯化反應不是互為可逆反應。

11.甘油（丙三醇 C3H8O3）

1984年以前，甘油全部從動植物脂制皂的副產物中回收。至今為止，天然油脂仍為生產甘油的主要原料，其中約42%的天然甘油得自制皂副產，58%得自脂肪酸生產。制皂工業中油脂的皂化反應。皂化反應產物分成兩層：上層主要是含脂肪酸鈉鹽（肥皂）及少量甘油，下層是廢鹼液，為含有鹽類，氫氧化鈉的甘油稀溶液，一般含甘油9-16%，無機鹽8-20%。油脂反應。油脂水解得到的甘油水（也稱甜水），其甘油含量比制皂廢液高，約為14-20%，無機鹽0-0。2%。近年來已普遍採用連續高壓水解法，反應不使用催化劑，所得甜水中一般不含無機酸，淨化方法比廢鹼液簡單。無論是制皂廢液，還是油脂水解得到的甘油水所含的甘油量都不高，而且都含有各種雜質，天然甘油的生產過程包括淨化、濃縮得到粗甘油，以及粗甘油蒸餾、脫色、脫臭的精製過程。

12.硝化甘油(C3H5N3O9)

3HNO3+CH2OHCHOHCH2OH=CH2NO3CHNO3CH2NO3+3H2O （用硫酸催化，製成後用矽藻土混合，用普通黑火藥引爆）

硝化甘油極易爆炸 摩擦 碰撞都可能爆炸。

13.蠟燭

蠟燭的材料一般是有許多缺點的動物油脂，解決這一難題的是米歇爾·歐仁·舍夫勒爾（MicheI Eugene Chevreul）等人。1809年6月至7月間，法國化學家米歇爾·歐仁·舍夫勒爾收到一家紡織廠的來信，請他分析、確定他們寄來的一個軟皂樣品的成份。他拿著這封信思索了很長時間，心想：要研究肥皂，看來還得從原料油脂入手。在儀器裝置非常簡單、樸素的學校實驗，他研究了皂化過程中需要使用的各種油脂。經過大量實驗，他第一次發現了這樣的事實：在一切油脂中，不論其來源如何，脂肪酸的含量均佔95%，其餘的5%則是皂化過程中生成的甘油。透過研究他搞清了皂化過程的本質，同時他還有一項重大的發現：當時用油脂做成的蠟燭，由於裡面有甘油，燃燒時火焰帶煙，氣味難聞。若改用硬脂酸做成蠟燭，燃燒時不僅火焰明亮，而且幾乎沒有黑煙， 不汙染空氣。舍夫勒爾把他的發現告訴蓋·呂薩克（Joseph LouisGay-Lussac），並建議兩人共同研究如何具體解決這個問題。他們用強鹼把油脂皂化，再把得到的肥皂用鹽酸分解，擔取出硬脂酸。這是一種白色物質，手摸著有油膩感，用它製成的蠟燭質地很軟，價錢更加便宜。1825年，舍夫勒爾和蓋·呂薩克獲得了生產石蠟硬脂蠟燭的專利。石蠟硬脂蠟燭的出現，在人類照明史上開創了一個新時代。後來，有人在北美洲發現了大油田，於是可從石油中提煉出大量的石蠟，較理想的蠟燭因此在全球得到了普及、推廣。

14.皮革的鞣質

【原理】

皮革的鞣製就是用鞣質對皮內的蛋白質進行化學和物理加工。它透過一系列工藝，並採用一些化學藥劑，使牛、豬、羊等動物生皮內的蛋白質發生一系列變化，使膠原蛋白髮生變性作用。鞣製後的皮革既柔軟、牢固，又耐磨，不容易腐敗變質。所以鞣製後的皮革可用來制各種皮製的日常生活用品。本實驗根據中學的條件，只介紹較易掌握的鞣製工藝。

【操作】

（1）把500g乾的動物皮浸泡在水桶裡到軟（約需3～5天）。

（2）取出變軟的皮，攤在平板上，毛面朝下，用剷刀把皮上附的肉和油剷除乾淨。然後取300g飽和石灰水，加入50g硫化鈉，攪拌均勻，製成脫毛液。用刷子蘸取脫毛液，刷在皮板毛根部，刷時儘量均勻。然後把皮子對摺，約經3～4小時，皮上的毛很容易脫落，這時用鏟子把毛完全脫去。

（3）脫毛後立即將皮放在流水中沖洗，除去絕大部分石灰、硫化鈉，再在水裡浸泡1～2天。

（4）備一隻鐵鍋，加入飽和芒硝溶液約2L，略加熱使溶液溫度保持在40℃左右。從清水裡取出皮子，擰乾後放入鍋中。用手不斷地揉皮，等它基本“吃飽”了芒硝後取出，晾乾，約半小時後再進行第二、第三次“吃硝”，方法跟第一次相同。500g幹皮約可“吃掉”250g硝。把吃硝後的皮晾乾後除去皮上的浮硝。

（5）另備一隻鐵鍋，加入500g清油（不會全部用完），加熱使油溫保持在40℃左右。把“吃硝”後的皮放入溫油中，用手不停地推拉，使油跟皮不斷接觸、均勻地滲入皮板裡。“吃足”油後，把皮晾在木棒上，使它自然陰乾。

【說明】

石灰、硫化鈉混合液的作用是使皮易於脫毛，所以只要塗刷有毛的一面。該液對皮板有損害，脫毛後要立即洗刷乾淨。

【解釋】

芒硝，也作硭硝、芒消、馬牙硝、鹽硝、盆硝，是含有結晶水的硫酸鈉的俗稱。外文名Sodium Sulfate。芒硝是由一種分佈很廣泛的硫酸鹽礦物經加工精製而成的結晶體。主治破痞，常溫中，消食，逐水，緩瀉。用於胃脘痞，食痞，消化不良，浮腫，水腫，乳腫，閉經，便秘。在乾旱地區，常可以見到由它們形成的鹽華及皮殼。鹽湖、鹽泉和幹鹽湖是形成芒硝的地方。芒硝（十水合硫酸鈉Na2SO4·10H2O）

15.本初子午線

本初子午線，即0度經線，亦稱格林威治子午線或格林尼治子午線，是位於英國格林尼治天文臺的一條經線（亦稱子午線）。本初子午線的東西兩邊分別定為東經和西經，於180度相遇。

地球上的零度經線（本初子午線）是人為假定的，它不像緯度，有自然起訖（赤道和兩端）。這樣就使零度經線的選擇，是經過一番激烈的爭論後確定的。1884年，在華盛頓召開的國際經度學術會議上，正式確定以透過英國倫敦格林尼治天文臺舊址的經線作為全球的零度經線，公認為世界計算經度的起點線。透過地球兩極而與赤道直交的圓弧即為子午線，又稱經線。以本初子午線為零度分東西兩半球為東西經各180度。但東西半球的劃分是西經20度和東經160度。

經線也稱子午線，和緯線一樣是人類為度量方便而假設出來的輔助線，定義

為地球表面連線南北兩極的大圓線上的半圓弧。任兩根經線的長度相等，相交於南北兩極點。每一根經線都有其相對應的數值，稱為經度。經線指示南北方向。

子午線命名的由來：“某一天體視運動軌跡中，同一子午線上的各點該天體在上中天（午）與下中天（子）出現的時刻相同。”不同的經線具有不同的地方時。偏東的地方時要比較早，偏西的地方時要遲。

16.經度緯度

經緯度是經度與緯度的合稱組成一個座標系統。又稱為地理座標系統，它是一種利用三度空間的球面來定義地球上的空間的球面座標系統，能夠標示地球上的任何一個位置。

經緯度以度數表示，一般可直接以小數點表示，但亦可把度數的小數點分為角分（1角分等於六十分之一度），和秒（一秒等於六十分之一分）。表示經緯度有多樣模式，以下是其中一些例子。

度分秒錶示（度分秒）－49°30‘00-123d30m00s

度分表示（度分）－49°30。0’-123d30。0m

度數表示－49。5000°-123。5000d（一般會有四位小數）。

不少軟體可把不同的經緯度表示方式轉換。

緯線和經線一樣是人類為度量方便而假設出來的輔助線，定義為地球表面某點隨地球自轉所形成的軌跡。任何一根緯線都是圓形而且兩兩平行。緯線的長度是赤道的周長乘以緯線的緯度的餘弦，所以赤道最長，離赤道越遠的緯線，周長越短，到了兩極就縮為0。緯線指示東西方向。從赤道向北和向南，各分90°，稱為北緯和南緯，分別用“N”和“S”表示。

重要的緯線北極圈（66°33‘ 38 N）

北迴歸線（23°26’ 22 N）

赤道（0°N）

南迴歸線（23° 26‘ 22 S）

南極圈（66°33’ 38 S）

長度不同（離赤道越遠的緯線越短）

經線也稱子午線，和緯線一樣是人類為度量方便而假設出來的輔助線，定義

為地球表面連線南北兩極的大圓線上的半圓弧。任兩根經線的長度相等，相交於南北兩極點。每一根經線都有其相對應的數值，稱為經度。經線指示南北方向。

經度的每一度被分為60分，每一分被分為60秒。一個經度因此一般看上去是這樣的：東經23°27′ 30或西經23°27′ 30。更精確的經度位置中秒被表示為分的小數，比如：東經23°27。500′，但也有使用度和它的小數的：東經23。45833°。有時西經被寫做負數：-23。45833°。但偶爾也有人把東經寫為負數，但這相當不常規。

一個經度和一個緯度一起確定地球上一個地點的精確位置。

緯度的每個度大約相當於111km，但經度的每個度的距離從0km到111km不等。它的距離隨緯度的不同而變化，等於111km乘緯度的餘弦。不過這個距離還不是相隔一經度的兩點之間最短的距離，最短的距離是連線這兩點之間的大圓的弧的距離，它比上面所計算出來的距離要小一些。

一個地點的經度一般與它於協調世界時之間的時差相應：每天有24小時，而一個圓圈有360度，因此地球每小時自轉15度。因此假如一個人的地方時比協調世界時早3小時的話，那麼他在東經45度左右。不過由於時區的分劃也有政治因素在裡面，因此一個人所在的時區不一定與上面的計算相符。但透過對地方時的測量一個人可以算得出他所在的地點的經度。為了計算這個資料，他需要一個指示協調世界時的鐘和需要觀察對太陽經過子午圈的時間。

17.小麥種植

東亞傳統夏曆（農曆）是一種“陰陽合曆”，分別根據日、月的執行制定：月的部分是以朔望月為基準確定的，歲是以迴歸年（太陽年）為基準確定的。陽曆每回歸年約365。2422天，二十四節氣據此而劃分。

由於歷史上我國的主要政治、經濟、文化、農業活動中心多集中在黃河流域［1］ 中原地區，二十四節氣也就是以這一帶的氣候、物候為依據建立起來的。

早在東周春秋戰國時代，我國人民中就有了日南至、日北至的概念。隨後人們根據月初、月中的日月執行位置和天氣及動植物生長等自然現象，利用之間的關係，把一年平分為二十四等份。並且給每等份取了個專有名稱，這就是二十四節氣。到戰國後期成書的《呂氏春秋》“十二月紀”中，就有了立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至等八個節氣名稱。這八個節氣，是二十四個節氣中最重要的節氣。標示出季節的轉換，清楚地劃分出一年的四季。

到秦漢年間，二十四節氣已完全確立。

二十四節氣

“春雨驚春清谷天，夏滿芒夏暑相連， 秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。”這是二十節氣濃縮歌。有許多老農民雖然不識字，但這些都能背得滾瓜爛熟，因為那是農事的需要啊。

《淮南子》一書就有了和現代完全一樣的二十四節氣的名稱。

公元前104年，由鄧平等制定的《太初曆》，正式把二十四節氣訂於曆法，明確了二十四節氣的天文位置。

古時把節氣稱“氣”，每月有兩個氣：前一個氣叫“節氣”，後一個氣叫“中氣”。二十四節氣按月分佈情況如下表，它又同農曆閏月的安排有著密切的關係。在農曆中，以立春為二十四個節氣的頭一個節氣。二十四個節氣的名稱，是隨著鬥綱所指的地方並結合當時的自然氣候與景觀命名而來的。所謂鬥綱，就是北斗七星中的魁、衡、杓三顆星隨著天體的執行，鬥綱指向不同的方向和位置，其所指的位置就是所代表的月份。如正月為寅，黃昏時杓指寅，半夜衡指寅，白天魁指寅；二月為卯，黃昏時杓指卯，半夜衡指卯，白天魁指卯，其餘的月份類推。

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