书城教材教辅中小学生综合实践活动-生活小实验
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第2章 化学篇(2)

含碘食盐中含有碘酸钾(KIO3),除此之外,一般不含有其他氧化性物质。在酸性条件下IO-3能将I-氧化成I2,I2遇淀粉试液变蓝,而不加碘的食盐则不能发生类似的反应。

实验方法

1.在2支试管中分别加入少量含碘食盐溶液和不加碘食盐溶液,然后各滴入几滴稀硫酸,再滴入几滴淀粉试液。观察所发生的现象。

2.在另一试管中加入适量KI溶液和几滴稀硫酸,然后再滴入几滴淀粉试液。观察现象。

3.将第3支试管中的液体分别倒入前2支试管里,混合均匀,观察现象。

(十三)检验尿糖

实验用品

200ml蒸馏水、3.5g硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)、17.3g酒石酸钾钠(NakC4H4O6·4H2O)、6g氢氧化钠。

实验原理

糖尿病患者尿液中含有葡萄糖,含糖量多,则病情重。检验尿液中的含糖量,可以用硫酸铜跟酒石酸钾钠与氢氧化钠溶液配制成的费林试剂的药液来检验。

其反应原理与用氢氧化铜悬浊液检验醛基相同。

实验方法

1.配制费林试液

取100mL蒸馏水,加入3.5g硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)制成溶液I;另取100mL蒸馏水,加入17.3g酒石酸钾钠(NaKC4H4O6·4H2O)和6g氢氧化钠制成溶液II。将溶液I与溶液II分装在两只洁净的带密封塞的试剂瓶中,使用时等体积混合即成费林试液。

2.检验

用吸管吸取少量尿液(1mL~2mL)注入一支洁净的试管中,再用另一支吸管向试管中加入3~4滴费林试剂,在酒精灯火焰上加热至沸腾,加热后:(1)若溶液仍为蓝色,表明尿液中不含糖,用“-”表示;(2)若溶液变为绿色,表明尿液中含少量糖,用“+”表示;(3)若溶液呈黄绿色,表明尿糖稍多,用“++”表示;(4)若溶液呈土黄色,表明尿糖较多,用“+++”表示;(5)若溶液呈砖红色浑浊,说明尿糖很多,用“++++”表示。

(十四)蔬菜中维生素C的测定

实验用品

玻璃瓶、淀粉、开水、碘酒、青菜。

实验原理

淀粉溶液遇到碘会变成蓝紫色,这是淀粉的特性,而维生素C能与蓝紫色溶液中的碘发生作用,使溶液变成无色。通过这个原理,可以用来检验一些蔬菜中的维生素C。

实验方法

在玻璃瓶内放少量淀粉,倒入一些开水,并用小棒搅动成为淀粉溶液。滴入2~3滴碘酒,你会发现乳白色的淀粉液变成了蓝紫色。再找2~3片青菜,摘去菜叶,留下叶柄,榨取出叶柄中的汁液,然后把汁液慢慢滴入玻璃瓶中的蓝紫色的液体中,边滴入边搅动。这时,你又会发现蓝紫色的液体又变成了乳白色。说明青菜中含有维生素C。

(十五)鞭炮的制作

实验用品

硝酸钾3g、硫磺2g、炭粉4g~5g、蔗糖5g、镁粉1g~2g混合。

实验原理

反应以1硫2硝3碳的黑色火药为基础(实际质量配比是:硝酸钾占75%、硫占10%、炭占15%):

2KNO3+S+3CK2S+N2+3CO2

实验方法蔗糖作为气体发生剂以增加响度,镁则为发光剂。试验可在一坩埚中进行。如用硬纸做成筒壳,将原料填入并用导火索(30%硝酸钾溶液浸过的纸卷)点燃,则为爆竹。将若干小爆竹用导火索连接,即为鞭炮,是现代炸弹的前身。

(十六)红糖制白糖

实验用品

5g~10g红糖、小烧杯、40mL水,0.5g~1g活性炭。

实验原理

红糖中含有一些有色物质,要制成白糖,须将红糖溶于水,加入适量活性炭,将红糖中的有色物质吸附,再经过滤、浓缩、冷却后便可得到白糖。

实验方法

称取5g~10g红糖放在小烧杯中,加入40mL水,加热使其溶解,加入0.5g~1g活性炭,并不断搅拌,趁热过滤悬浊液,得到无色液体,如果滤液呈黄色,可再加入适量的活性炭,直至无色为止。将滤液转移到小烧杯里,在水浴中蒸发浓缩。当体积减少到原溶液体积的1/4左右时,停止加热。从水浴中取出烧杯,自然冷却,有白糖析出。

(十七)自制指示剂

实验用品

试管、量筒、玻璃棒、研钵、胶头滴管、点滴板、漏斗、纱布。

花瓣(如牵牛花)、植物叶子(如紫甘蓝)、萝卜(如胡萝卜、北京心里美萝卜)、酒精溶液(乙醇与水的体积比为1∶1)、稀盐酸、稀NaOH溶液。

实验原理

许多植物的花、果、茎、叶中都含有色素,这些色素在酸性溶液或碱性溶液里显示不同的颜色,可以作为酸碱指示剂。

实验方法

1.取一些花瓣、植物叶子、萝卜等,分别在研钵中捣烂后,各加入5mL酒精溶液,搅拌。再分别用4层纱布过滤,所得滤液分别是花瓣色素、植物叶子色素和萝卜色素等的酒精溶液,将它们分装在3支试管中。

2.在白色点滴板的孔穴中分别滴入一些稀盐酸、稀NaOH溶液、蒸馏水,然后各滴入3滴花瓣色素的酒精溶液。观察所发生的现象。

3.用植物叶子色素的酒精溶液、萝卜色素的酒精溶液等代替花瓣色素的酒精溶液做上述实验,观察现象。

在化学实验中常用指示剂来检验溶液的酸碱性。实际上用植物色素的浸取液代替酸碱指示剂,也能取得较好的实验效果。许多植物的花、果、茎、叶中含有色素,它们在酸性溶液或碱性溶液里会显示不同的颜色。把这些花朵、枝叶切碎捣烂,用酒精浸制,使植物中所含的色素溶解于酒精,这种色素的浸取液可作为代用指示剂。构成色素的有机分子多为水溶性的,从理论上讲也可以用蒸馏水浸取,如果用水浸取时,溶液虽然会变色,但也会变浑浊,如用酒精浸取则可避免出现浑浊现象。酒精中乙醇的质量分数及酒精的用量可以灵活掌握,原则是浸取液浓度要大,并且各种色素浸取液的浓度应尽量一致,以利于实验观察。还应注意,在配制酒精时不要引入金属离子,以免色素的有机分子与金属离子螯合而显色,影响对实验的观察和分析。下表为一些植物的浸出液在酸、碱中的变色情况。

需要说明的是,即使是同种鲜花(或果皮),也可能会因各地气候、地理条件的不同而有不同的显色。使用植物色素时,应首先测出在标准pH溶液系列下的显色情况,然后才能用来测试未知样。

(十八)白花变蓝花

实验用品

铁架台、铁夹、蒸发皿、滴管、锌粉、碘片、浆糊。

实验原理

干态下的碘片和锌粉,常温下不易直接化合,加入少量水作催化剂后,立即剧烈反应生成碘化锌并放出大量的热,使未反应的碘升华成紫烟,水受热汽化,空中冷凝成白雾,碘和白纸花上的面粉接触显蓝色,于是紫烟造出蓝花。

实验方法

取一只蒸发皿放入2克锌粉和2克碎碘片,拌和均匀,在蒸发皿的正上方吊一朵白纸花,白纸花上涂以面粉浆糊。

一朵白纸花,现在我要“滴水生紫烟、紫烟造蓝花”。然后用胶头滴管吸取冷水,加一二滴于混合粉上,立即有紫烟和白雾腾空而起,团团彩云都抢着去拥抱白纸花,把白花染成蓝花,再熏染一二次,蓝花更加鲜艳、逼真。

(十九)制作不易生锈的铁钉

实验用品

铁钉三脚架、石棉网、酒精灯、烧杯、试管、稀盐酸、稀氢氧化钠、氢氧化钠固体、硝酸钠、亚硝酸钠、蒸馏水。

实验原理

亚硝酸根在中性和碱性环境中有一定的氧化性,在强碱溶液中,与铁反应生成亚铁酸钠(Na2Fe2O4)和一水合氨,生成的亚铁酸钠不稳定,在亚硝酸根和铁的作用下在铁表面分解为致密氧化膜。

实验方法

1.先用试管量取适量稀氢氧化钠,把铁钉投进,除去油膜。

2.再用试管量取适量稀盐酸,把铁钉投进,除去镀锌层,氧化膜和铁锈。

3.称取2g固体氢氧化钠,0.3g硝酸钠和一角匙亚硝酸钠,在烧杯中溶于10mL蒸馏水。

4.把铁钉投入烧杯中,加热至表面生成亮蓝色或黑色的物质为止。

(二十)自燃——糖与氯酸钾的反应

实验用品

糖粉、氯酸钾、蒸发皿、浓硫酸。

实验原理

浓硫酸与糖反应时放热,放出的热量能促进氯酸钾分解,释放出氧气。氧气又进一步氧化糖,糖的氧化放出大量热,大到足以使糖燃烧产生火焰。

实验方法

将糖粉与等量氯酸钾混合均匀放进蒸发皿内,在混合物顶部轻轻地挖一凹痕,向凹痕中滴一滴浓硫酸,即发生自燃。

注:这个实验应在通风橱中进行。

(二十一)豆腐中钙质和蛋白质的检验

实验用品

烧杯、漏斗、滤纸、铁架台(带铁圈)、精密pH试纸。

草酸钠、浓硝酸。

实验原理

豆腐中的钙质与草酸钠溶液反应便生成不溶于水的草酸钙白色沉淀。

Ca2+Na2(COO)2→Ca(COO)2↓+2Na+

蛋白质遇到浓硝酸,微热后呈黄色沉淀析出,冷却后再加入过量的氨水,沉淀就变成橙黄色。因为蛋白质分子中一般有带苯环的氨基酸,浓硝酸和苯环发生硝化反应,能生成黄色的硝基化合物,故可用来检验蛋白质。

实验方法

1.豆腐的酸碱性试验:取200克豆腐放入烧杯中,加入20毫升蒸馏水,用玻棒搅拌,并捣碎到不再有块状存在。过滤,得到无色澄清的滤液和白色的滤渣。

用精密pH试纸测试豆腐滤液的酸碱性(一般测得的pH值为6.2,显弱酸性)。

2.豆腐中钙质的检验:取上述豆腐滤液2毫升于试管中,再滴入几滴浓草酸钠溶液,试管中立即出现明显的白色沉淀。说明豆腐中含有丰富的钙质,而且能溶于水,不一定与蛋白质结合在一起。

3.豆腐中蛋白质的检验:取上述白色的豆腐滤渣少许,放入试管中,再滴入几滴浓硝酸,然后微热,可以看到白色的豆腐滤渣变成黄色。冷却后,加入过量的氨水,黄色转变成橙黄色,这就是蛋白质的黄色反应。

注意事项

1.在制豆腐滤液前,一定要把豆腐捣碎,才能使钙离子溶解到水中。

2.由于豆腐中含有较多蛋白质,形成胶体,故过滤较慢。但蛋白质一般不易透过滤纸,所以滤液不会有黄色反应。

(二十二)水火相容

实验用品

玻璃杯、水、氯酸钾晶体、镊子、黄磷、浓硫酸。

实验原理

在水中放进氯酸钾,氯酸钾是含氧的化合物;再放进黄磷,黄磷是极易燃烧的东西,在水里因为与空气中的氧隔绝了,所以没有自燃。但是,加进了浓硫酸,浓硫酸与氯酸钾起作用生成氯酸,氯酸不稳定,放出氧来。氧又与黄磷起反应而燃烧,这种反应特别猛烈,因此在水里也能进行,使得水火同处在一个杯中。磷被氧化生成五氧化二磷,五氧化二磷与水起作用,生成磷酸。

实验方法

在一个玻璃杯中盛大半杯水,把十几颗氯酸钾晶体放到水底,再用镊子夹取几小粒黄磷放到氯酸钾晶体中。接着用玻璃移液管吸取浓硫酸少许,移注到氯酸钾和黄磷的混合物中,这时水中就有火光发生。水中有火,岂不是“水火相容”吗?

(二十三)蜡烛自明

实验用品

6×6平方厘米木板、30毫升试剂瓶、镊子、滴管。

二硫化碳、白磷、蜡烛。

实验原理

将白磷的二硫化碳溶液滴在烛芯上,二硫化碳很快挥发掉,剩下细小的白磷颗粒。白磷与空气接触,激烈地氧化放热,使白磷燃烧起来。白磷燃烧时就把烛芯点着了。

实验方法

取一支点燃过的蜡烛固定在木板上。烛芯要长而松散。在试剂瓶中注入5毫升二硫化碳,再用镊子夹取一块蚕豆大小的白磷放入二硫化碳中,塞上瓶盖,轻轻摇晃,使白磷溶解成溶液。用滴管吸取少量白磷的二硫化碳溶液,滴到烛芯上。不久,烛芯就自燃起来。

注意事项

所用的药品很多有毒。

(二十四)阿司匹林的合成和水解

实验用品

水杨酸(3×9g)、醋酐(6×9mL)、浓硫酸(0.5×9mL)、冰水、蒸馏水、FeCl3150mL、三角烧瓶、10mL量筒、滴管、表面皿、玻璃棒、玻璃漏斗、滤纸。

实验原理

阿司匹林是治疗感冒、头痛、发热的药物,它与非那西汀和咖啡因制成的复方阿司匹林是常用的止痛退热药。

阿司匹林是白色针状或片状晶体,微溶于水,略带酸味。化学名乙酰水杨酸,结构如下:C6H4(COOH)(OCOCH3)

在制药上,用水杨酸跟醋酐在浓硫酸催化下,经酯化得:

C6H4(COOH)(OH)+CH3COOCOCH3浓(H2SO4)C6H4(COOH)(OCOCH3)+CH3COOH

实验方法

1.合成阿司匹林粗品:取3g水杨酸,放在三角烧瓶中,慢慢加入6mL醋酐。在不断搅拌下,再加入10滴浓H2SO4(约05mL),放在沸水浴上加热。约15分钟后,取出烧瓶,趁温热加入5mL冰水,以分解过量的醋酐。待分解反应完成后,再补加35mL水,搅匀,滤出沉淀,用水洗1~2次,将晶体转至表面皿晾干。粗略检验,在一试管中加少量产物,用水制成悬浊液,再加FeCl3溶液,若不呈紫色,则说明水杨酸已被酯化。

2.阿司匹林的水解:在两试管中分别加入阿司匹林液体,一支试管中滴入FeCl3,另一支煮沸后再滴,看有什么变化。

(二十五)振荡化学两极间

实验用品

大烧杯、搅拌器、搅拌子、量筒、玻璃棒、丙二酸、溴化钾、溴酸钾、Ce(NH4)2(NO3)6、2.7M浓硫酸(150mL浓硫酸/1L蒸馏水)、0.5%菲咯啉、蒸馏水。

实验原理

利用多种反应的正逆向平衡产生周期性的变化。

实验方法

1.将19g溴酸钾溶入500mL蒸馏水-A液。

2.将16g丙二酸及3.5g溴化钾溶入500mL蒸馏水-B液。

3.将5.3gCe(NH4)2(NO3)6溶入500mL2.7M浓硫酸-C液。

4.AB液置入大烧杯中,持续搅拌。

5.1分钟后,加入C液及30mL0.5%菲咯啉,观察颜色变化。

注意事项

废液用稀NaOH中和浓缩过滤后,以固体集中处理。

(二十六)合成香精

实验用品

冰醋酸(10mL×9)、异戊醇(15mL×9)、浓H2SO4(5mL×9)。

苯甲酸(10g×9)、无水乙醇(35mL×9)、浓H2SO4(5mL×9)。

100mL烧瓶、水浴锅、10mL量筒(2个)、50mL量筒(1个)、分液漏斗。

实验原理

人们很早知道从各种植物的花、果实中提取一类叫香精的物质,用于护肤、护发或添加到食品中。从植物中提取香精的方法有蒸馏、萃取或直接榨取等方法。由于天然物质来源有限,人类便合成各种人造香精,在香精家庭中,酯类最多,合成原料是相应的羧酸和醇,如薄荷香精主要成分是苯甲酸乙酯,由苯甲酸和乙酸制得:C6H5COOH+C2H5OH浓(H2SO4)C6H5COOC2H5+H2O。梨香精油是乙酸异戊酯,由乙酸和异戊醇反应制得:CH3COOH+C5H11OH浓(H2SO4)CH3COOC5H11+H2O。本实验就来实现它们的合成。

实验方法

1.梨香精油的合成:在烧瓶中注入10mL冰醋酸(用温水融化)和15mL异戊醇,再加入5mL浓H2SO4,混合均匀,置于水浴上加热数分钟后冷却,冷却后再慢慢加入30mL水,振荡5分钟,注入分液漏斗,静置分层,油层即为醋酸异戊酯。

2.薄荷香精的合成:取苯甲酸10g、无水酒精35mL、浓硫酸5mL,操作方法同上。

(二十七)纺织品上印字

实验用品陶瓷盆、油漆刷、印字版、烧杯。

快色素(颜色自选)、酒精、氢氧化钠、太古油、石花菜。

实验原理把色素调成浆料,利用纤维素的吸附性,让纤维素吸附,并在上面发生氧化-还原反应而显色。这种染色比较牢固,不易褪色。

实验方法