化学趣味实验

化学趣味实验----建造一座“水中花园”

(2010-01-17 14:52:22)

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杂谈

建造一座“水中花园”，很浩大的工程？不！化学可以帮助你在实验室轻轻松松地造出一座漂亮的“水中花园”。

操作：

将硅酸钠（Na2SiO3）溶于水中制成溶质质量分数为40％的水玻璃，轻轻将盐的晶粒，如钴、铁、铜、镍和铅的氯化物，铝、铁、铜和镍的硫酸盐，钴、铁、铜和镍的硝酸盐，加入到水玻璃中（注意不能摇混），则五彩缤纷的“花”就慢慢地生长起来了。

为什么把金属盐进入水玻璃溶液就可以建造出一座漂亮的水中花园呢？具体是这样的。

当把金属盐固体加入硅酸钠溶液后，它们就开始缓慢地和硅酸钠反应生成各种不同颜色的硅酸盐胶体（大多数硅酸盐难溶于水），例如：

CuSO4+Na2SiO3=CuSiO3↓+Na2SO4

MnSO4+Na2SiO3＝MnSiO3↓+Na2SO4

CoCl2+Na2SiO3=CoSiO3↓2+NaCl

生成的硅酸盐固体与液体的接触面形成半透膜，由于渗透压的关系，水不断渗入膜内，胀破半透膜使盐又与硅酸钠接触，生成新的胶状金属硅酸盐。反复渗透，硅酸盐生成芽状或

树枝状。

这个花园的建造是一个很有趣的过程，你可以静静地看着瓶中的花园慢慢地“拔地而起”。硅酸盐缓慢地与硅酸盐反应，刚开始时烧杯底的晶体的顶端慢慢地长出各种颜色的“枝芽”（硅酸盐），接着这些枝芽不断地向上生长，只需要静静等上半个小时你就可以看到一个五彩缤纷的“水中花园”。

再告诉你一个让这个水中还原长生不老的小秘密。只要用玻璃滴管或吸虹管轻轻地将瓶中的硅酸钠溶液吸出，然后再沿着瓶内壁缓缓注入清水，不去震动玻璃瓶，那么这个水中花园就可以“万年长青”了。

一般的化学教材介绍“水中花园”实验时，都要求在250mL的烧杯中进行。即先取50 mL水玻璃，加入15 0mL，蒸馏水混合，即配成了25％的硅酸钠溶液。采用这种方法，虽然效果较好，但试剂用量太大，浪费严重。若1个班有40人，4人1组做实验，完成这个实验就需要500 mL水玻璃试剂；有4个平行班级就至少需要2000 mL水玻璃试剂。另外，硫酸铜等盐的用量也较大。笔者在教学中对此实验作了如下改进，现介绍如下。

1在试管中进行“水中花园”的学生实验

取1支10 mL的干净试管，试管底部铺一层洗净的细河沙，倒入约7 mL 25％的硅酸钠溶液，依次向试管中加入极少量的硫酸铜、硫酸锰、硫酸镍、硫酸亚铁、硫酸镁、氯化钴等盐的微小晶体颗粒，将试管放在试管架上，一会儿就可以观察到试管底部投入的盐的晶体逐渐生长出蓝白色、肉色、紫红色、白色、黄色、绿色的芽状、树状的“花草”，“长出”各种颜色的“植物”来，美丽的“水中花园”形成了。

实验一“水中花园”——微溶性硅酸盐的制备

现行高中化学教材第7章硅和硅酸盐工业中第2节硅酸盐工业简介，对硅酸盐工业中最重要的工业产品的主要成分作了介绍。但学生对普通的硅酸盐性质还是不很了解，这就需要用实验来加强说明。大多数的金属盐溶液与硅酸钠溶液反应生成微溶性的硅酸盐，它的颜色各异且在水中姿态万千，类似于花园中的各种植物，因而称之为水中花园。现对该实验做出改进如下：

[摘要]：用常规方法做该实验，各种金属盐容易相混，各种硅酸盐也容易混为一滩而的不到应有的现象；现将该实验用六孔井穴板来做，将各种金属盐分开，提高了实验的成功率，也节约了药品，另外由于六孔井穴板外观透明，不会影响该实验的观赏性。

[原理]：nSiO32-+ 2 M n+ === M2(SiO3)n

微溶

[用品]：20%的硅酸钠溶液氯化铜、氯化锰、氯化钴、三氯化铁、氯化锌、氯化钙固体颗粒六孔井穴板

[内容]：1、将配制好的20%的硅酸钠溶液到入六孔井穴板的六各孔中

2、再分别在六各孔中加入CuCl2、MnCl2、CoCl2、FeCl

3、ZnCl2、CaCl2的固体小颗粒

3、1至2小时后，井穴板中会长出颜色形态各异的微溶物

CuCl2——蓝绿色MnCl2 ——粉红色

CoCl2——紫红色FeCl3 ——棕褐色

ZnCl2——半透明CaCl2——白色

实验三水中火花

在教材第6章硫和硫的化合物环境保护的第3节硫酸中对硫酸的放热性、氧化性、吸水性等性质做了详细介绍，为表现这些性质，设计实验如下：

[摘要]：利用浓硫酸的放热性KMnO4放出氧气后与易燃的酒精开始燃烧，进一步验证KMnO4受热放出氧气。该实验在六孔井穴板的井穴中做，节约了药品，减少了危险药品浓硫酸的使用，而且现象依然明显。

[原理]：2KMnO4 === K2MnO4+ O2 + MnO2

CH3CH2OH + 2O2 === CO2+ 3H2O

由于放出的氧气量少，所以只有浓硫酸和酒精中间有火花产生。

[用品]：浓硫酸无水酒精KMnO4固体六孔井穴板

[内容]：1、在六孔井穴板的一个井穴中倒约3mL的浓硫酸，接着再缓慢倒入约3mL的无水酒精

2、小心放入少许KMnO4 的固体小颗粒

3、可看到KMnO4 的固体小颗粒慢慢浮于两层液体中间，接着便有火花产生，并伴有清脆的爆炸声