很有趣的化学实验

•有趣化学实验
•水中写字
•灯塔实验
•点水成冰
•大象牙膏
•肥皂制作
附件四：现场实验
实验1：水中写字
原料：
市售羧甲基纤维素（俗称化学浆糊，文具店有售；分子式为[C6H7O2(OH)2CH2COONa]n ）三氯化铁(FeCl3)、硫氰化钾(KSCN)、亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])
仪器设备：
注射针筒、小烧杯、水果盘
原理：
一定浓度（约 1-2%）的羧甲基纤维素溶液，具有一定粘度，呈澄清透明状，有很好的流动性。

该溶液有增稠、流动、赋形、保水、保护胶体、耐酸、耐盐等特性。

铁盐是一种絮凝剂，水解产物能与溶液的羧甲基纤维素进行电中和脱稳、吸附架桥，形成粗大絮体。

书写液体为铁盐，该絮体形成后在水中有一定的稳定性和塑形性，可以依此来在水中写字作画并有效抑制字画扩散。

FeCl3和KSCN反应变红色，和K4[Fe(CN)6]反应变蓝色，这是中学常用的铁盐
变色反应。

利用能与FeCl3试剂产生颜色反应的KSCN试剂和K4[Fe(CN)6]等试剂，形成具有不同颜色的絮状物，而具有一定粘度的羧甲基纤维素溶液抑制了这些溶液的扩散和混合，因此水中形成了彩色的字画。

操作步骤：
1、称取羧甲基纤维素约 15克，加入 1000毫升清水，边加入边搅拌，至全部
溶解。

溶液呈澄清透明状（市售羧甲基纤维素不纯，可能呈一定程度偏黄色，可考虑用纯试剂），将溶液倒入果盘中。

2、分别配置0.05摩尔/升的 FeCl3溶液、KSCN溶液和K4[Fe(CN)6]溶液于小
烧杯中。

3、用注射针管分别抽取一定量的KSCN溶液和 K4[Fe(CN)6]溶液，然后均匀调
和在水果盘中水溶液的左右两区（共分左中右三区，用以书写三个字）。

4、取注射针管，吸取FeCl3溶液，在盘中水溶液左中右三区分别写“化学年”
三个字。

实验现象描述：
水中写出了“化学年”三个字，三个字分别呈现鲜红色，黄色和海蓝色。

实验结果：
水中写出“化学年”三个不同颜色的字，字迹在水溶液中稳定存在。

注意事项及其他：
为保证实验效果，在左右两区将 KSCN溶液和 K4[Fe(CN)6]溶液调和到羧甲基纤维素溶液中时需要小心搅匀
实验2：灯塔实验
原料：
30%H2O2溶液，KIO32mol·L-1H2SO4)，丙二酸MnSO4·H2O，淀粉。

仪器设备：
烧杯，锥形瓶，玻璃棒，试管。

实验操作：
1、先配制[I]、[II]、[III]三种溶液：
[I]——400mL 30%H2O2溶液加水稀释至1L；
[II]——(42.8gKIO3 + 40mL 2mol·L-1H2SO4)加水稀释至1L；
[III]——(15.6g丙二酸 + 3.38gMnSO4·H2O + 0.3g淀粉)加水稀释至1L。

2、把[I]、[II]、[III]溶液在搅拌下等体积混合，溶液颜色呈现“无色→蓝黑色
→无色→蓝黑色→……”的周期性变化，亦即反应体系在两种情况之间震荡。

如果
能不断加入反应物和不断排出产物（即保持体系远离平衡态），其震荡将持续下去，反之震荡周期将逐渐变长，直至溶液维持蓝黑色。

实验原理：
此化学震荡的主要反应为：
5H2O2 + 2HIO3 I2 + 5O2↑+ 6H2O
I2的形成积集到一定浓度会使淀粉变蓝，而过量的H2O2又会氧化I2：
5H2O2 + I2 —→ 2HIO3 + 4H2O
使淀粉溶液褪色。

HIO3的形成积集到一定浓度又引发与H2O2新一轮反应的
发生。

所以净反应为：
2H2O2 —→ O2↑+ 2H2O
其间丙二酸的作用是可与I2反应产生少量I—：
I2 + CH2(COOH)2 —→ ICH(COOH)2 + H+ + I-
I2 + ICH(COOH)2 —→ I2C(COOH)2 + H+ + I-
I—对H2O2与HIO3的反应有阻化作用，过量的I—则被IO3—氧化：
5I- + IO3- + 6H+ —→ 3I2 + 3H2O
另外，一些振荡反应还在反应容器中不同部位出现溶液浓度不均匀的空间有序
结构，展现出同心圆形或旋转螺旋状的卷曲花纹波。

无序怎么会自发走向有序？1969年比利时化学家Prigogine经过近20年的研究，提出了耗散结构理论，全面、深入地揭示了化学震荡现象的本质。

操作注意事项：
摇摆反应中使用量筒移取三个溶液时，尽量使体积相同，并同时加入，否则将导致部分现象不明显或变化太快。

实验3：点水成冰
原料：醋酸钠、水
仪器设备：玻璃棒、烧杯、电热套。

实验操作：
1、在250毫升烧杯中放入醋酸钠晶体（NaAc·3H2O）60克并注入蒸馏水40
毫升，然后在水浴上加热至晶体全部溶解，再续数分钟，取出盛有溶液的烧杯，静置冷却到室温。

2、用玻棒伸入溶液内轻轻摩擦一下杯壁或搅动一下溶液或向溶液内投入一粒
醋酸钠晶体作为“籽晶”，顿时溶液内会析出针状结晶，并迅速遍及整个烧杯底部，好象结成了“冰块”。

注意：溶液在冷却过程中，切勿受震动或粘上灰尘！醋酸钠回收！
实验原理：
这是过饱和溶液不稳定性的实验。

醋酸钠的热饱和溶液在不受扰动下冷却，结晶作用往往不会发生。

这种溶液称为过饱和溶液，是一种介稳体系（不稳定体系，但尚能存在）。

当搅动此溶液或加入溶质的“籽晶”，即能析出过量溶质的结晶。

附：
如用硝酸钠、硫酸钠晶体（NaSO4·10H2O）可进行同样的实验。

直接用硫代硫酸钠（俗称海波：Na2S2O3·5H2O）小心加热，利用其结晶水溶解制成过饱和溶液，实验现象更明显。

实验4：大象牙膏
原料：
30%过氧化氢（双氧水），酵母（或其他催化剂），有色溶液，洗洁精，水。

氯化铝饱和溶液、碳酸氢钠饱和溶液、洗涤剂。

仪器设备：烧杯、长筒。

实验操作：
分别取10ml30%双氧水和适量肥皂于两个烧杯中，取少量的碘化钠于长筒中，将双氧水和肥皂同时倒入长筒中。

实验原理：
2H2O2==2H2O+O2，会发生反应剧烈，产生大量氧气，但不会有大的危险。

注意：
也可以过氧化氢（双氧水）+洗洁精+酵母（或其他催化剂）+水（也可以再加一些有色溶液）仪器：烧杯，锥形瓶，玻璃棒，滴管，药匙。

独立实验：肥皂制作
原理：
脂和氢氧化钠共煮，水解为高级脂肪酸钠和甘油，前者经加工成型后就是肥皂。

用品：
150及300毫升烧杯各一个，玻棒、酒精灯、石棉网，三脚架，猪油（或其他动植物脂或油），NaOH，95%酒精，饱和食盐水。

操作：
在150ml烧杯里，盛6克猪油和5ml 95%的酒精，然后加10ml40%的NaOH 溶液。

用玻棒搅拌，使其溶解（必要时可用微火加热）。

把烧杯放在石棉网上（或水浴中），用小火加热，并不断用玻璃捧搅拌。

在加热过程中，倘若酒精和水被蒸发而减少应随时补充，以保持原有体积。

为此可预先配制酒精和水的混合液（1∶1）20ml，以备添加。

棒取出几滴试样放入试管，在试管中加入蒸馏水5～6ml，加热振荡。

静置时，有油脂分出，说明皂化不完全，可滴加碱液继续皂化。

将20ml热的蒸馏水慢慢加到皂化完全的粘稠液中，搅拌使它们互溶。

然后将该粘稠液慢慢倒入盛入150ml热的饱和食盐溶液中，边加边搅拌。

静置后，肥皂便盐析上浮，待肥皂全部析出、凝固后可用玻棒取出，肥皂即制成。

注意：
•油脂不易溶于碱水，加入酒精为的是增加油脂在碱液中的溶解度，加快皂化反应速度.
•加热若不用水浴，则须用小火。

•皂化反应时，要保持混合液的原有体积，不能让烧杯里的混合液煮干或溅溢到烧杯外面。