用“泡腾片”做化学实验
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用“泡腾片”做化学实验
泡腾片是指含有泡腾崩解剂,遇水会产生大量二氧化碳而迅速溶解呈泡腾状的片剂。泡腾片药物起效迅速,生物利用度高,携带方便且成本低,故近年发展较快。泡腾崩解剂包括的酸源和碱源是泡腾片神奇化学变化的主要源泉,酸源有柠檬酸、酒石酸、富马酸、己二酸、苹果酸等可食用有机酸,碱源有碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钙等,其中以碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾最为常用。利用泡腾片设计的化学实验,生活气息浓厚,现象明显,不仅可以用作课堂演示,还可以作为科学探究的素材。
一、实验1泡腾片和水的“泡泡缘分”——最简单但有趣的生活小实验
[操作与现象]
泡腾片和水相遇立时反应,药片在水中上下翻滚逐渐变小直至消失,产生大量气泡伴随着“咝咝”声。生活中随处可见的举措,方便简单,但现象明显、趣味盎然。
[教学建议]
适合九年级化学介绍、化学启蒙课中作为演示实验,表现产生气体是化学反应的典型特征之一。
二、实验2趣味“火山喷发”
[操作与现象]
用30g面粉加水和成面团(和面时加少量的盐和食用油可以使面团表面光滑且不易失水干裂),用一个深色的盘子做底座,将—小瓶(容积100-200ML的小口瓶,如儿童喝的酸奶瓶)放在盘子中央,将面团围着小瓶做成火山的形状,往瓶里加大约2片砸碎的泡腾片和一些红色的水粉颜料待用。用褐色的水粉颜料给火山上色,用剩的面团可做成草地等,并涂上颜料。往火山口倾倒入热水,发现有红色的泡沫不断地涌出“火山口”,好像火山喷发一样。
[教学建议]
作为取材于生活素材、无污染的趣味化学实验,适合九年级化学课堂上用于二氧化碳的制取、典型的盐的教学。
三、实验3研究化学反应速率的“泡泡浴”
[操作与现象]
首先可以探究皮应物接触面积对反应速率的影响。准备三片同一品牌的泡腾片,第一片标记为A,不作任何处理;第二片标记为B,将整片碎成8块第三片标记为C,将整片研成粉末。在三只相同规格烧杯中倒入80mL水,分别放入三份泡腾片(等前一次反应完再进行下一个实验),反应过程中认真观察现象,用秒表记录泡腾片固体消失的时间。
还可以探究体系温度对化学反应速率的影响。准备三片同一品牌的泡腾片,分别标记为A、B、C。另准备三只200mL烧杯,分别倒入100mL热水、室温水与冰水,分别将泡腾片投入,直至泡腾片完全消失。记录泡腾片消失所需要的时间。(说明:不同品牌泡腾片消失时间不同,但明显在热水中反应更快)
[教学建议]
泡腾片对于探究化学反应速率的实验中体现了独特的功用,适合作为“化学反应速率”教学的实验情境。
四、实验4“泡腾片”的变色配对
[操作与现象]
观察“阿斯匹林”泡腾片包装盒上的成分,除了阿斯匹林,成分中有碳酸氢钠和柠檬酸。如何让学生正确认识碳酸氢钠和柠檬酸反应的定量关系呢:
H3C6H5O7+3NaHCO3→3Na十3H2O+3CO2↑+C6H5O7。
我们在研钵中将紫甘蓝叶片捣烂,加热水浸泡数分钟即可得到紫甘蓝汁作为指示剂。取两个小烧杯,分别标记为A、B。在其中各倒入1/4杯的紫甘蓝汁。另取一个单独的小烧杯中加入1/4杯水,将一片泡腾片置于水中,直到其完全溶
解没有气泡释放。用吸管取5滴泡腾片溶液至于A杯中,振荡烧杯,可见紫甘蓝汁变红。可让一个学生甲向B杯中加入适量的柠檬汁和小苏打,直到其颜色和A杯中溶液的颜色一样。下面是具体方法。
在B杯指示剂中加入一滴柠檬汁振荡。如果此时与A杯中溶液颜色不同,则用牙签粘少量小苏打于B杯中,再次搅拌。实验过程中记录你所加柠檬汁与小苏打的确切质量,并仔细观察两个杯中的颜色相似度。当已经确定正确的柠檬酸与小苏打的正确比例,则洗净A、B杯,让另外一位同学乙在其中各倒入1/4杯指示剂,像之前一样向A杯中加入5滴泡腾片溶液,立刻振荡,用甲同学认为正确的比例在B杯中加入柠檬汁和小苏打,并加以振荡,检验颜色是否与前面相同。
[教学建议]
该实验可用于酸碱中和的定性和定量检测,也可以用于小学科学实验的定量配比实验。
五、实验5“泡腾片”里NaHCO3的含量
NaHCO3是泡腾片里的主要产生气体的组分,其含量对泡腾片起泡效果至关重要。
[操作与现象]
提前准备好以下实验用品:泡腾片(8片左右)、150mL白醋(含4.5%醋酸)、烧杯(250mL)或塑料杯、电子天平(0.01g)、两只量筒(10mL,50mL)。然后按照以下步骤:
(1)在烧杯中加入35mL蒸馏水;
(2)称量出烧杯和水的总质量,并记录为m1;
(3)称量一片泡腾片的质量,并记录为m2;
(4)将此片泡腾片缓慢放入杯中,轻轻振荡烧杯直至泡腾片全部溶解;
(5)待杯中气泡散尽后,称量此时烧杯与溶液总质量,并记录为m3;
(6)清洗烧杯;
(7)利用以上实验数据,可计算出此片泡腾片中NaHC03的质量及其分数;
(8)将步骤1中的35mL蒸馏水替换成:5mL白醋加30mL水,10mL白醋加25mL水,15mL白醋加20mL水,20mL白醋加15mL水,25mL白醋加10mL 水,30mL白醋加5mL水,35mL白醋,重复上述操作;
(9)绘制一张泡腾片中NaHCO3质量分数与反应中所用白醋体积关系的图表(可用Excel软件制作)。
实验过程中的数据可以填入表1:
[教学建议]
该实验适用于九年级化学《二氧化碳的制取》复习课时探究,也可以在学完高中化学“钠的化合物”时使用。实验教学过程可围绕以下问题进行提问或探究;
(1)试着写出在泡腾片放入杯中以后,出现了很多小气泡的化学方程式;(2)在这个反应中,你是如何得出反应所产生的CO2质量的?(3)反应中NaHCO3的质量是如何计算得出的?(4)有何方法将反应后可能残留的NaHCO3彻底清除呢?(5)本实验中如何控制反应物的量,其目的是想探究什么?(6)结合实验所得数据和图表分别分析反应中NaHC03的溶解程度以及实验过程中水分的蒸发对实验结果所产生的影响。本实验所得结果可以用于高考化学命题素材。
该实验还可以应用手持技术中的CO2传感器和压强传感器进行检测探究。