化学趣味实验报告

1 / 18 化学趣味实验报告 张愿 41107102 化学二班 化学趣味实验 一、实验目的 了解并掌握本实验趣味实验的原理及其操作；尝试并熟练各仪器的操作以及其中各种技能手段的的运用；了解控制化学反应条件的作用；通过观察亚甲基蓝和亚甲基白在不同条件下的相互转化，学习观察方法，体验对比实验法。 二、实验原理 1.蓝色振荡实验 亚甲基蓝是一种暗绿色晶体，溶于水和乙醇，亚甲基蓝的水溶液呈蓝色，在碱性条件下，蓝色亚甲基蓝很容易被葡萄糖还原 为无色亚甲基白。振荡此无色溶液时，溶液与空气接触面积增大，溶液中氧气溶解量就增多，氧气把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，溶液又呈蓝色。可以表示为： 亚甲基蓝溶液 亚甲基白溶液 亚甲基蓝结构式： NHN +C6H12O6+H2O NSNNSNH+C6H12O7HNN 2+O2 NSNH2NSN+2H2O 2 / 18 NNSN 2C6H12O6+O2OH2C6H12O7 如果有酚酞试剂滴加的话，我们会发现 颜色变化中还会多了红色与紫色。原因是当溶液在碱性条件下时，滴加酚酞试剂滴加后溶液显红色。所以：当葡萄糖可把亚甲基蓝还原为无色时，由于溶液显强碱性，此时溶液呈红色；搅拌或略微震荡条件下空气会把部分无色产物氧化为蓝色，由于紫色与蓝色相混，由于颜色的混合效应，我们将看到此时溶液显紫色；剧烈震荡后，将会有更多的无色产物被氧化为蓝色的亚甲基蓝，这时由于蓝色过深，将会遮掩酚酞的红色，结果我们将会看到溶液呈蓝色。 2.固体汽水 固体汽水与液体汽水所不同的是：液体汽水中的 CO2一般是通过加压的 方法使其溶解在水中；而固体汽水中的CO2 是借助于原料中的碱性物质小苏打，与可食用的有机酸柠檬酸反应而产生的。但是酸和碱混放在一起极易发生作用，因此，为了提高贮藏的稳定性，通常是先将小苏打用天然胶进行包结，使其在固态是不与固态的柠檬酸反应；当放入水中，由于天然胶的溶解，便可与酸反应，缓慢释放 CO2出来。其制备主要原理是将碳酸氢钠分散在明胶溶液中，然后烘干，接着于各种所需药品混合，饮用时取其部分，置于饮水器皿，倒入水溶解时柠檬酸会与碳酸氢钠反应，进而放3 / 18 出 CO2。这样喝起来口感和液体汽水相似，味道也很不错反应方程 式如下： 3.便携式化学冰袋 无机盐溶于水包括两个步骤 :1.溶质分子的扩散过程； 2.溶质分子的溶剂化过程；物质溶解后，溶液的温度是升高还是降低，要看这两个过程哪一个占主导地位，当吸收的热量大于放出的热量，溶液的温度将降低；当吸收的热量小于放出的热量时，溶液的温度将升高。 硝酸铵、氯化铵等铵盐，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或两种以上的盐而制冷，制成化学“冰袋”。该种便携式“冰袋”可应 用于需简便制冷的场合，如外出郊游时，对饮料和食品的保鲜、制冷。该实验主要是通过观察 Na2SO4 10H2O, NH4NO3, 2 SO4混合后的制冷效果以及添加 NaHSO4混合后的制冷效果 ,从而进行比较。 三、主要仪器与药品 碘量瓶、托盘天平、药匙； NaOH固体、葡萄糖、亚甲基蓝乙醇溶液。 软质塑料袋、托盘天平、药匙；Na2SO4 10H2O， 2SO4， NaHSO4， NH4NO3。 烧杯、量筒、玻璃棒、研钵、托盘天平、药匙、滴管、酒精灯、三脚架、石棉网、电吹风；明胶、小苏打、无水 柠檬酸、蔗糖、食用香4 / 18 精、柠檬黄色素。 四、实验操作步骤和实验现象 1.蓝色振荡 配制溶液：称取 5gNaOH 固体和葡萄糖，配成 250mL溶液于碘量瓶中，滴加 1mL亚甲基蓝乙醇溶液，摇匀； 反应过程：开始时溶液呈蓝色，静置蓝色逐渐消失，变为无色；剧烈摇晃碘量瓶，可以看见溶液又变成蓝色；由于这个实验过程中包含的是一种热力学平衡，在 23h 后这个实验现象就完全消失，此时已达到了极限状态。 反应实质：亚甲基蓝 亚甲基白 O 2 待溶液静置为无色后，轻微缓慢持续震荡，溶液颜色最终变为蓝色。静置后溶液的颜色又从蓝色白色这样转变。然后继续震荡静置，实验现象与以上相同。 OH- 葡萄糖 2.固体汽水 制备明胶溶液：称取 明胶，置于盛有 10mL 水的小烧杯中，使其充分膨胀。然后微火加热，使其溶解，再冷却至室温，即得明胶溶液； 处理碱：在盛有 NaHCO3的小烧杯中，加入 1mL明胶溶液，充分搅拌混合后，用电吹风吹干； 固体汽水的制备：将上述经明胶处理后的 NaHCO3 放5 / 18 入研钵中，再加入 柠檬酸、蔗糖、微量柠檬黄色素和少量食用香精，充分混合均匀后，即可制得固体汽水。 反 应 本 质 ： C6H8O7+ 3NaHCO3=C6H5O7Na3+3H2O+3CO2? 3.便携式“冰袋” 物质称取：称取 24g Na2SO4 10H2O、 20g2SO4、 20g NaHSO4 和 NH4NO3 置于一个软质塑料袋中，即得化学冰袋； 反应过程：使用时，用手揉合，使物料充分接触，即可发挥制冷作用；探究得实验中 Na2SO4 10H2O 提供溶剂水； 2SO4、 NH4NO3 溶解 吸收大量的热，起到冷却的作用；添加 NaHSO4可以延 化学趣味实验 梁建林 一、实验目的 了解并掌握本实验趣味实验的原理及其操作；尝试并熟练各仪器的操作以及其中各种技能手段的的运用；了解控制化学反应条件的作用；通过观察亚甲基蓝和亚甲基白在不同条件下的相互转化，学习观察方法，体验对比实验法。 二、实验原理 1.蓝色振荡实验 亚甲基蓝是一种暗绿色晶体，溶于水和乙醇，亚甲6 / 18 基蓝的水溶液呈蓝色，在碱性条件下，蓝色亚甲基蓝很容 易被葡萄糖还原为无色亚甲基白。振荡此无色溶液时，溶液与空气接触面积增大，溶液中氧气溶解量就增多，氧气把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，溶液又呈蓝色。可以表示为： 亚甲基蓝溶液 亚甲基白溶液 亚甲基蓝结构式： NHN +C6H12O6+H2O NSNNSNH+C6H12O7HNN 2+O2 NSNH2NSN+2H2O NNSN 2C6H12O6+O2OH2C6H12O7 如果有酚酞试剂滴加的 话，我们会发现颜色变化中还会多了红色与紫色。原因是当溶液在碱性条件下时，滴加酚酞试剂滴加后溶液显红色。所以：当葡萄糖可把亚甲基蓝还原为无色时，由于溶液显强碱性，此时溶液呈红色；搅拌或略微震荡条件下空气会把部分无色产物氧化为蓝色，由于紫色与蓝色相混，由于颜色的混合效应，我们将看到此时溶液显紫色；剧烈震荡后，将会有更多的无色产物被氧化为蓝色的亚甲基蓝，这时由于蓝色过深，将会遮掩酚酞的红色，结果我们将会看到溶液呈蓝色。 7 / 18 2.便携式化学冰袋 无机盐溶于水包括两个步骤 :1.溶质分子的扩散 过程； 2.溶质分子的溶剂化过程；物质溶解后，溶液的温度是升高还是降低，要看这两个过程哪一个占主导地位，当吸收的热量大于放出的热量，溶液的温度将降低；当吸收的热量小于放出的热量时，溶液的温度将升高。 硝酸铵、氯化铵等铵盐，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或两种以上的盐而制冷，制成化学“冰袋”。该种便携式“冰袋”可应用于需简便制冷的场合，如外出郊游时，对饮料和食品的保鲜、制冷。该实验主要是通过观察 Na2SO4 10H2O, NH4NO3, 2 SO4混合后的制冷效果以及添加 NaHSO4混合后的制冷效果 ,从而进行比较。 3.固体汽水 固体汽水与液体汽水所不同的是：液体汽水中的 CO2一般是通过加压的方法使其溶解在水中；而固体汽水中的CO2 是借助于原料中的碱性物质小苏打，与可食用的有机酸柠檬酸反应而产生的。但是酸和碱混放在一起极易发生作用，因此，为了提高贮藏的稳定性，通常是先将小苏打用天然胶进行包结，使其在固态是不与固态的柠檬酸反应；当放入水中，由于天然胶的溶解， 8 / 18 便可与酸反应，缓慢释 放 CO2出来。其制备主要原理是将碳酸氢钠分散在明胶溶液中，然后烘干，接着于各种所需药品混合，饮用时取其部分，置于饮水器皿，倒入水溶解时柠檬酸会与碳酸氢钠反应，进而放出 CO2。这样喝起来口感和液体汽水相似，味道也很不错反应方程式如下： 三、主要仪器与药品 碘量瓶、托盘天平、药匙； NaOH固体、葡糖糖、亚甲基蓝乙醇溶液。 软质塑料袋、托盘天平、药匙、温度计；Na2SO4 10H2O， 2SO4， NaHSO4， NH4NO3。 烧杯、量筒、玻璃棒、研钵、托盘天平、药匙、滴管、酒 精灯、三脚架、石棉网、电吹风；明胶、小苏打、无水柠檬酸、蔗糖、食用香精、柠檬黄色素。 四、实验操作和步骤 1.蓝色振荡 配制溶液：称取 5gNaOH 固体和葡萄糖，配成 250mL溶液于碘量瓶中，滴加 1mL亚甲基蓝乙醇溶液，摇匀； 反应过程：开始时溶液呈蓝色，静置蓝色逐渐消失，变为无色；剧烈摇晃碘量瓶，可以看见溶液又变成蓝色；由于这个实验过程中包含的是一种热力学平衡，在 23h 后这个实验现象就完全消失，此时已达到了极限状态。 反应实质：亚甲基蓝 亚 甲基白 O 2 9 / 18 待溶液静置为无色后，往溶液中滴加 5滴酚酞试剂，溶液变红，轻微缓慢持续震荡，溶液颜色依次变为紫红，紫色，最终变为蓝色。静置后溶液的颜色又从蓝色紫色紫红色红色这样转变。然后继续震荡静置，实验现象与以上相同。 2.便携式“冰袋” 物质称取：称取 24g Na2SO4 10H2O、 20g2SO4、 20g NaHSO4 和 OH- 葡萄糖 NH4NO3置于一个软质塑料袋中，即得化学冰袋； 反应过程：使用时，用手揉合， 使物料充分接触，即可发挥制冷作用；探究得实验中 Na2SO4 10H2O 提供溶剂水； 2SO4、 NH4NO3 溶解吸收大量的热，起到冷却的作用；添加 NaHSO4可以延长冷却时间。 3.固体汽水 制备明胶溶液：称取 明胶，置于盛有 10mL 水的小烧杯中，使其充分膨胀。然后微火加热，使其溶解，再冷却至室温，即得明胶溶液； 处理碱：在盛有 NaHCO3的小烧杯中，加入 1mL明胶溶液，充分搅拌混合后，用电吹风吹干； 固体汽水的制备：将上述经明胶处理后的 NaHCO3 放入研钵中，再加入 10 / 18 柠檬酸、蔗糖、微量柠檬黄色素和少量食用香精，充分混合均匀后，即可制得固体汽水。 反 应 本 质 ： C6H8O7+ 3NaHCO3=C6H5O7Na3+3H2O+3CO2? 五、实验注意事项 1. 固体汽水制作过程中香精和色素不要加的过多，香精加多后味道不但会没有原来清香的效果，反而会给人一种刺激的味道甚至有可能会产生恶心的感觉。而色素，主要是起注色的效果，少量，多了太多甚至有可能会影响汽水的味道。另外，由于此操作过程都在实验室进行，用具也是 实验室器具，所以该汽水卫生上不过关。 2.明胶微热溶解时不可温度太高，烧杯距离火焰需保持一定的距离，原因是明胶是一种蛋白质，高温容易变性。 3.称量 NaOH 时需用烧杯，纸张要现称现用，这样也会产生潮解。当然由于此实验主要是要一个碱性环境，所以此影响在此实验中可以忽略。其中玻璃棒作用要充分用到，搅拌，引流。 4.蓝色振荡实验加入酚酞之后由于实验操作水准要求较高，用力摇晃程度的掌控能力需要很强，这样颜色的变化才可以让同学们看的明显，而不是刹那间的转变。其实此实验在第一步现象 观察完毕后接着继续做加入酚酞后的震荡实验，实验现象比较良好，因为此时颜色转变较慢，相对11 / 18 重新配置的溶液，同学们有更多的时间去观察溶液颜色的转变。 5.冰袋制作不能使用无水碳酸钠粉末，必须是含结晶水的晶体碳酸钠或成块状纯碱。可以将无水碳酸钠粉末溶于水，然后加热浓缩至晶体析出，自制晶体碳酸钠。 6.读取温度，在温度下降前后由一个同学来度比较好，这样人为主观误差将会小一点。 六、相关文献及重要文献综述 本实验主要是让学生通过对固体汽水，蓝色振荡，便携式“冰袋”三个实 验的学习，来充分体会化学实验中的乐趣。更加熟悉化学与生活的紧密联系，让学生觉得化学不仅有科研的味道，更有为生活服务的不可轻视的重大意义。尤其是其中的便携式冰袋，他可以为我们在炎夏找到一丝清凉，让我们的身心不在闷热中愁闷。便携式冰袋是一个很实际很现实的生活用品，它具有很实用的经济潜在价值。而固体饮料同样如此，他可以让我们身上携带一包固体饮料粉末，只要在有水的地方，随时都可以拿出饮具，方便的爽快一把，尤其是在夏天。 七、参考资料和文献 1.张荣主编 .无机化学实验 . 实验三十一 化学“冰袋 .石油工业出版社 . 2.段玉峰主编 .综合训练与设计 . 趣味化学实验12 / 18 示例 .科学出版社 ,第 1 版 .252. 3.钟晓兰 . 便携式化学冰袋制作法 J. 农村新技术 . 2000 . 4.郭磊 . 便携式化学冰袋制作技术 J. 中小企业科技信息 . 1994. 趣味化学实验 一、实验原理 1.蓝色振荡实验： 亚甲基蓝溶液呈蓝色，在碱性溶液中，蓝色亚甲基蓝很容易被葡萄糖 还原为无色亚甲基白。振荡此无色溶 液时，溶液与空气接触面积增大，溶液中氧气溶解量就增多，氧气把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，溶液又呈蓝色。蓝色又被还原为无色，如此反应，实验能多次重复。 如果有酚酞试剂滴加的话，我们会发现颜色变化中还会多了红色与紫色。原因是当溶液 在碱性条件下时，滴加酚酞试剂滴加后溶液显红色。所以：当葡萄糖可把亚甲基蓝还原为无色时，由于溶液显强碱性，此时溶液呈红色；搅拌或略微震荡条件下空气会把部分无色产物氧化为蓝色，由于紫色与蓝色相混，由于颜色的混合效应，我们将看到此时溶液显紫色剧烈震荡后，将会有更多 的无色产物被氧化为蓝色的亚甲基蓝，这时由于13 / 18 蓝色过深，将会遮掩酚酞的红色，结果我们将会看到溶液呈蓝色。 2.自制化学冰袋： 冰袋是一种新颖冷冻介质，其解冻融化时没有水质污染，可反复使用，冷热 使用 ,其有效使用冷容量为同体积冰的 6倍，可代替干冰 ,冰块等。其种类简单明了，分生重复使用冰袋 ,一次性冰袋。 铵盐是离子型化合物，都是白色晶体，易溶于水，且溶水时吸热。 而实验室所自制化学冰袋，采用原理是铵盐溶于水是一个吸热过程，从而达 到降温的效果 。本次试验所用试剂为十水碳酸钠和硫酸铵固体。该实验主要是通过观察 NaSO4 10H2O, NH4NO3, 2 SO4混合后的制冷效果以及添加 NaHSO4混合后的制冷效果 ,从而进行比较。 3.自制固体汽水： 汽水是由矿泉水或经过煮沸、紫外线照射消毒后的饮用水，充以二氧化碳制 成的。属于含二氧化碳的碳酸饮料。工厂制作汽水是通过加压的方法，使二氧化碳气溶解在水里。汽水中溶解的二氧化碳越多，质量越好。固体汽水饮料是指以糖、果汁14 / 18 等为原料，加工成粉末状、颗粒状或块状的经冲溶后饮用的成品。 在实验室中，在明胶的作用下，用碳酸氢钠和柠檬酸钠可以制的。由于液体 汽水运输昂贵，携带不太方便，因此我们根据液体汽水的配方及其生产流程略微改变一下，就是将其中的加压压缩 CO2 变为临时释放 CO2气体。其中实验药品很多跟实际生产中原料相同，有香精，蔗糖，柠檬酸，色素等。其制备主要原理是将碳酸氢钠分散在明胶溶液中，然后烘干，接着于各种所需药品混合，饮用时取其部分，置于饮水器皿，倒入水溶解时柠檬酸会与碳酸氢钠反应，进而放出 CO2。这样喝起来口感和液体汽水相似，味道也很不错。反应方程式如下： 二、实验操作过程与实验现象 1.蓝色振荡实验 称量 5gNaOH 固体，置于 100mL 烧杯，加入 25mL 蒸馏水，搅拌溶解。 溶解后继续加入蒸馏水至 50mL刻度线处。随后往烧杯中加入已称好的 葡萄糖，搅拌溶解。 然后用玻璃棒引流将其移入碘量瓶并至其 1/3 处。然后向碘量瓶中缓缓滴加 5滴亚甲基蓝试剂。我们发现开始时溶液呈蓝色，接着蓝色逐渐消失，变为无色，并形成斑纹15 / 18 结构。 剧烈摇晃锥形瓶，锥形瓶中又出现同原来相似的蓝颜色，过几分钟，蓝色溶 液又转变为无色。如果震荡，溶液又会出现蓝色，静置后又会变为无色。实验整体现象如此转变。 2.自制化学冰袋 称取 24gNaSO4 10H2O、 10g2 SO4、混合于保鲜袋中， 封口。 实验现象：揉搓塑料袋，尽量使塑料袋的的混合物混合均匀，一段时间后，我们会感觉到手中塑料袋的温度一直在下降。 称取 24gNaSO4 10H2O、 10g2 SO4、 10gNaHSO4 混合于保鲜袋中，封口。 实验现象：摩擦混合一段时间后，可用手感觉到袋外温度 降低且实验现象比冰袋降温速率更快，温度感觉更低。 3.自制固体汽水： 称取明胶于 10mL的蒸馏水中，微热溶解； 取上述溶液 1mL 大约 5 滴明胶置于另一小烧杯中，加入的碳酸氢钠，搅拌至发现粘稠液呈糊状，用电吹风吹干至粉末； 加入 4g 蔗糖，柠檬酸和少量色素 混匀，混匀后往16 / 18 烧杯中加入 50mL水，搅拌至溶 现象：烧杯中冒出大量气泡，溶液有香甜味道，颜色鲜艳。 三、实验应注意的事项 1.称量 NaOH 时需用烧杯，纸张要现称现用，这样也会 产生潮解。当然由于此实验主要是要一个碱性环境，所以此影响在此实验中可以忽略。其中玻璃棒作用要充分用到，搅拌，引流。 2. 蓝色振荡实验加入酚酞之后由于实验操作水准要求较高，用力摇晃程度的掌控能力需要很强，这样颜色的变化才可以让同学们看的明显，而不是刹那间的转变。其实此实验在第一步现象观察完毕后接着继续做加入酚酞后的震荡实验， 实验现象比较良好，因为此时颜色转变较慢，相对重新配置的溶液，同学们有更多的时间去观察溶液颜色的转变。 3. 蓝色振荡实验过程中包含的是一种热 力学平衡，在 2 3h后这个实验现象就完全消失，此时已达到了极限状态。 4. 固体汽水制作过程中香精和色素不要加的过多，香精加