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4章 化学篇(4)

实验原理氯化钴稀溶液呈淡红色,写在纸上干后看不出什么颜色。把它放在火上烘烤,六水氯化钴就失水变为蓝色的无水氯化钴。喷水后,无水氯化钴和水结合又生成六水氯化钴。它是淡红色的,在纸上几乎看不出颜色。

实验方法在烧杯中放入1克氯化钴,再倒入10毫升水,搅拌配成氯化钴溶液。用毛笔蘸此溶液在白纸上写“密信”。等纸干后,字迹看不出来。

看信时,只要把信放到火上烘烤,便会现出蓝色的字迹。看后,往信上喷一点水雾,蓝色的字迹又会消失,这样可使信的内容保密起来。

(三十九)造冰新法

实验用品200毫升烧杯、150毫升烧杯、小铝管(日光灯上启辉器的铝壳)、小木板、长50厘米和一端弯成130度的玻璃管。

硝酸铵晶体、氢氧化钡饱和溶液、氯化铵晶体、硫酸钠、浓盐酸(密度1.19克/毫升)、浓氨水(密度0.89克/毫升)。

实验原理

当60克硝酸铵溶于100毫升水时要吸收大量的热,能使水温下降27℃,因此小铝管里的冷水冻结成冰。

氢氧化钡和氯化铵反应,浓盐酸和硫酸钠反应都要吸收大量的热,产生低温,使冷水结冰。

向浓氨水大量吹气时,使氨很快挥发。氨在挥发过程中要吸收热量,使烧杯和木板间的水结冰。

实验方法

1.取200毫升烧杯,加入冷水100毫升和60克硝酸铵晶体。用盛有5毫升冷水的小铝管放入烧杯内不断搅拌,几分钟后,小铝管里的水就结成了冰。

2.取200毫升烧杯,倒入100毫升氢氧化钡饱和溶液,再加入30克氯化铵晶体。用盛有5毫升冷水的小铝管进行搅拌,可闻到氨的刺激性气味。数分钟后,小铝管里的水结冰了。

3.取200毫升烧杯,加入浓盐酸50毫升和硫酸钠80克。用盛有3毫升冷水的小铝管放在烧杯中慢慢搅拌,10分钟后,铝管里的水结成了冰。

4.倒100毫升浓氨水于150毫升烧杯中。将烧杯放在有少量水的小木板上。用长玻璃管插入氨水中不断吹气。几分钟后,烧杯和木板间的冷水冻结成冰,把烧杯和木块冻结在一起,把烧杯拿起来时,木块也不会脱落。

注意事项冷水的温度最好在10℃以下,这样效果最佳。

(四十)烧不坏的手帕

实验用品

酒精灯、镊子、大烧杯、火柴、棉手帕、酒精(体积分数为70%)。

实验原理

酒精(体积分数为70%),其中酒精的燃点很低,它很快地燃烧了,而且酒精的沸点只有78℃,水的沸点是100oC,所以,酒精很容易从手帕中挥发出来烧掉,一部分水仍然留在手帕上,保护着手帕。另外,在酒精燃烧的过程中,有一部分水变成蒸气挥发了,这些挥发的水汽带走了手帕上的一部分热量,从而降低了手帕的温度,使其达不到燃点。通过以上的两个因素,保护了手帕的安全。

实验方法

用一块棉手帕,在盛有乙醇的体积分数为70%酒精的烧杯中浸泡,待均匀湿透后取出。将浸透的手帕舒展开,用镊子夹住两角,在火焰上点燃,让它燃烧。当火焰熄灭后,手帕完好无损。

(四十一)魔棒点灯

实验用品

高锰酸钾粉末、玻璃片、浓硫酸、玻璃棒、酒精灯。

实验原理

浓硫酸与高锰酸钾反应生成氧化性很强的七氧化二锰,它和易燃物如乙醇等剧烈反应放出大量热,可将乙醇等点燃。

实验方法

将少量研得很细的高锰酸钾粉末放在一块玻璃片上,用蘸有少量浓硫酸的玻璃棒去粘一点高锰酸钾粉末,用蘸有少量浓硫酸与高锰酸钾的混合物的玻璃棒去接触新鲜的酒精灯芯,酒精灯即被点燃。用此玻璃棒可以迅速点燃3~4盏酒精灯。

(四十二)指纹检查

实验用品

试管、橡胶塞、药匙、酒精灯、剪刀、白纸、碘。

实验原理

碘受热时会升华变成碘蒸气,碘蒸气能溶解在手指上的油脂等分泌物中,并形成棕色指纹印迹。

实验方法

1.取一张干净、光滑的白纸,剪成长约4cm、宽不超过试管直径的纸条,用手指在纸条上用力摁几个手印。

2.用药匙取芝麻粒大的一粒碘,放入试管中。把纸条悬于试管中(注意摁有手印的一面不要贴在管壁上),塞上橡胶塞。

3.把装有碘的试管在酒精灯火焰上方微热一下,待产生碘蒸气后立即停止加热,观察纸条上的指纹印迹。

注意事项:碘一定要适量取用,不能加入过多。加热不要太快,否则会使纸面上积聚的碘量太大,看不清指纹。

最好不用刚洗过的手摁指印。如果手较为干燥,可用手摸一下头发后再摁。

纸条可用橡胶塞稍压住一点,以避免其落入试管底部。

(四十三)白糖变黑雪

实验用品

200mL的烧杯一个、5克左右白糖、浓硫酸。

实验原理

原来白糖和浓硫酸发生了一种叫做“脱水”的化学反应。浓硫酸有个特别古怪的爱好,就是它与水结合的欲望特别强烈,它充分利用空气中的水分,就是其他物质中的水分它也不放过,只要一相遇,它就非得把水夺过来不可。白糖是一种碳水化合物(C12H22O11),当它遇到浓硫酸时,白糖分子中的水,立刻被其夺走,可怜的白糖就剩下炭了,变成了黑色。浓硫酸夺过水为己有之后,并不满足,它又施展另外一个本领氧化,它又把白糖中剩下来的炭的一部分氧化了,生成了二氧化碳气体跑出来。

C+2H2SO42H2O+2SO2+CO2

由于反应后所生成的二氧化碳和二氧化硫气体的跑出,所以体积越来越大,最后变成蓬松的“黑雪”。在浓硫酸夺水的“战斗”中,是个放热过程,所以发出嗤嗤的响声,并为浓硫酸继续氧化碳的过程提供热量。

实验方法

在一个200毫升的烧杯中投入5克左右的白糖,再滴入几滴经过加热的浓硫酸,顿时白糖就变成一堆蓬松的“黑雪”,在嗤嗤地发热冒气声中,“黑雪”的体积逐渐增大,甚至满出烧杯。白糖顿时变成了“黑雪”,真有意思,谁知道这里的奥妙在哪?

(四十四)点火烧出蛇

实验用品

10g蔗糖、10g重铬酸钾、4g硝酸钾、铝箔纸、有底硬纸圆筒、火柴或点燃的木条。

实验原理

重铬酸钾、硝酸钾等都是强氧化剂,受热分解放出氧气和有色固体残渣,蔗糖在氧化剂中燃烧生成二氧化碳和水蒸气,过量的蔗糖碳化成黑色黏稠的焦炭。

4K2Cr2O7△4K2CrO4(黄色)+2Cr2O3(绿色)+3O2↑

2KNO3△2KNO2(白色)+O2↑

C12H22O11+12O2点燃12CO2↑+11H2O↑

C12H22O11点燃12C(黑色)+11H2O

三种物质混在一起点燃,生成各种颜色的固体残渣在CO2、H2O的作用下,剧烈膨胀形成彩色团条状的蛇形物。

实验方法

将10g蔗糖、10g重铬酸钾、4g硝酸钾分别研成细末,放在一张铝箔纸上混合均匀,然后卷裹在铝箔中,下端封死装进有底的硬纸圆筒里,水平放在稳妥处,用火柴或燃着的木条点燃口部一端的混合物,立即燃烧起来,并有“蛇”从筒内弯弯曲曲地“爬”出来。

(四十五)冰块着火

实验用品

冰、蚕豆大小的电石、燃着的木条。

实验原理

2K+2H2O2KOH+H2↑放热

CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑放热

2H2+O2点燃2H2O放热

2C2H2+5O2点燃4CO2+2H2O放热

实验方法

方法一:

取一块冰,放在瓷盘中,在冰块中央放一块蚕豆大小的电石,稍等一会儿,用燃着的木条移到电石上方,点燃电石与水反应生成的乙炔,可见“冰块着火”冒出浓浓的黑烟。

方法二:

取一块冰放在瓷盘中,用小刀在冰块中央挖一小穴,向穴中放一块蚕豆大小的电石和红豆大小的一块去除表面氧化物的金属钾,稍等一会儿,即有“冰块着火,冒出浓浓黑烟”的现象。

注意事项

方法二要注意实验时人离远点,防止钾与冰面上的水反应散热慢,与空气充分接触,易发生暴燃,将钾飞溅出来灼伤人。

(四十六)火龙写字

实验用品

木条、火柴、毛笔、白纸、红铅笔。

饱和KNO3溶液。

实验原理

当纸上的KNO3与带火星的木条接触时,KNO3受热分解放出O2,纸被烧焦。

实验方法

1.用毛笔蘸饱和KNO3溶液,在一张白纸上写字(注意笔画要连续不断),要重复写2~3遍。然后在字的起笔处用红铅笔做个记号。

2.把纸晾干,放在水泥地(砖地或土地)上。

3.用带火星的木条轻轻地接触纸上有记号的地方,立即有火花出现,并缓慢地沿着字的笔迹蔓延,好像用火写字一般。最后,在纸上呈现出用毛笔所写的字。

(四十七)化学“冰箱”

实验用品

硝酸铵(NH4NO3)(化肥或试剂)、水保温瓶或保温饭盒、10号铁丝量筒(100毫升)、台秤烧杯(200毫升)。

实验原理

无机盐溶于水的过程包括两个部分,首先是在水分子作用下破坏原有无机盐的离子晶格,使无机盐的组成离子进入水溶液,这个过程需吸热,然后离子与水分子化合形成水合离子,这个过程放热。无机盐溶解于水时总的热效应就由这两部分的综合效应来决定。硝酸铵等少数盐类溶解时吸热特别强烈,因而是常用的化学制冷剂。

实验方法

1.将硝酸铵在台秤上称出几份,每份120克,分别装入小塑料袋,封口携带备用。

2.用10号铁丝弯成铁丝支架,以备放待保鲜制冷的食品。

3.使用时先用烧杯盛100毫升水,然后将硝酸铵全部一次倒入烧杯中,不要搅拌。

4.将上述烧杯放入保温瓶底部,把铁支架架在其上方,最后将饮料、食品等放在铁架上,盖好保温瓶盖,连续约5个小时瓶内可保持在5℃以下。

5.使用后硝酸铵水溶液可以再生。方法是将硝酸铵水溶液加热浓缩或在野外敞口晾晒,使水分蒸发,硝酸铵晶体析出后,可重复使用。

(四十八)化学“冰袋”

实验用品

硝酸铵(化肥)(NH4NO3),结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)、聚氯乙烯、薄膜小袋。

台秤、研钵、角匙、卫生筷子、封口机(或锯条与酒精灯)。

实验原理

几种特殊的铵盐如硝酸铵、氯化铵等,溶于水时具有强烈吸热降温的性质,它们还可以从与其相接触的晶体盐中夺取结晶水而溶解吸热,利用这种性质,可以通过简单地混合两种盐而制冷,制成化学“冰袋”。

实验方法

1.称取合结晶水的碳酸钠30克,研细。

2.称取23克硝酸铵晶体并研细。

3.先将研细的碳酸钠装入小塑料袋底部,压紧后,用一双卫生筷子夹住塑料袋并用线绳将筷子两端绑住,将碳酸钠封在袋子下半部,然后将研细的硝酸铵装在袋子上半部,再用封口机(或烷热锯条)将塑料袋封闭,即成“冰袋”。

4.使用时,只要将卫生筷子取下,用手使袋内两种固体粉末充分混合,便可以立即产生低温,袋子最低温度可降至约0℃。将饮料瓶等用化学冰袋裹住降温,即可凉爽可口。