实战演示实验

Date:  2017/2/8   Sort:  化学及实验 776 Views / 0 Comments 

    有客来访,自然要小小地炫耀一下实验室的藏品,顺便露一两手。然而演示实验不同于探究实验,要想做出“惊艳”的效果,必然要烧掉一大把试(chao)剂(piao)。这里列举几个计划内的演示实验,试剂用量和条件供读者参考。


1、大象牙膏。这个原理和现象不用多解释了,所需考虑的问题在于催化剂和容器类型。一般推荐用KI,也可以用KMnO4或MnO2。下表示出三者的区别。

催化剂
KI
KMnO4
MnO2
“牙膏”颜色
土黄
紫红
银灰
催化类型
均相
异相
异相
反应速度



体系危险性



    考虑到成本和安全性,本次实验采用MnO2作为催化剂。取2药匙MnO2与碳粉的混合物(从废旧电池中拆解而得),倒入50 mL量筒,再将量筒放入另一容器中(用于盛接溢出物)。取25 mL 30% H2O2与1滴超浓缩洗洁精混匀,然后迅速倒入50 mL量筒内,即可看到大量泡沫从量筒中涌出。

    演示完毕,将量筒中残余物与盛接容器中的液体混合,加入2~3g 食盐,静置2~3小时后可见泡沫基本消散,此时加水、撇去上层浮沫(主要是碳粉),然后用水洗涤下层沉淀数次,干燥后即得粗MnO2粉末。此法亦是本人长期以来从废旧电池中回收MnO2的方法,只不过之前用的都是稀H2O2溶液。


2、金属置换反应。活泼金属与强酸反应产生氢气,后者在空气中点燃形成氢气焰。此实验危险性较高,须在通风的环境中进行。

    取0.4 g 镁条(1 cm宽),置于10 cm玻璃试管底部,然后填入2~3 cm 高的硅胶粒。向试管中倒入10 mL纯水,此时液面距管口约 5cm。确认镁条被硅胶粒压稳后,迅速倒入3 mL  3 mol/L H2SO4,此时液面距管口3 cm,可以看到试管底部逐渐产生大量气泡并上浮。待气泡产生速度稳定后,在试管口附近点火,随即可见试管口处产生黄色火焰。若火焰稳定,还可以取一小段细铁丝于火焰中,观察现象。

    此实验中硅胶粒用于使镁条沉于试管底部,否则镁条会因反应而变得疏松,并随气泡上浮至液面处,导致液面处产生浮沫且温度较高,造成安全隐患。液面位置应尽量接近试管口,以便减少排除空气所需的氢气体积,同时避免点燃不纯的氢气时发出爆鸣声;但液面不能太高,否则会因气泡的产生而使液面上升、溶液溢出。

    此外,要想观察到稳定的氢气焰,需要管口处的氢气流速足够高,故可以在管口处加装胶塞和细玻璃管,将氢气引出后在细玻璃管口处点燃。但此法有回火导致玻璃管炸裂的危险性,故在确定试管内空气被排尽前不得点燃溢出气体。


3、五彩溶液。酸性条件下钒(IV)与H2O2反应,发生颜色变化;生成的钒(V)与OH-反应,发生颜色变化。

    取V2O5少量与稀HCl混合,再逐次加入NaHSO3并充分振荡,溶液由黄色经绿色变为蓝色。待V2O5完全溶解后,过滤,滤液为钒(IV)溶液。将一滴 30% H2O2与1 mL 0.5 mol/L NaOH溶液加入10 mL 纯水中,混匀。

    取5 mL 酸性钒(IV)溶液于锥形瓶中,逐滴滴加上述碱性H2O2溶液,可见溶液颜色的变化为蓝->-橙->土黄->草绿->黄绿。

    此实验的较为安全,变色部分可由参观者操作。稀HCl与稀NaOH的比例需要控制,否则会使钒(IV)尚未被氧化前就以沉淀形式析出,观察不到H2O2络合的钒(V)中间态。


4、人造血。Fe3+与SCN-反应生成血红色的[Fe(SCN)x]3-x,可模拟血液。

    取少量FeSO4·7H2O溶于稀盐酸,滴加1滴30% H2O2,静置10 min。取少量NH4SCN溶于纯水,将溶液涂抹于餐刀刀刃上,晾干。演示时,将铁溶液涂抹在皮肤上,然后用餐刀刀刃轻划皮肤,刀刃接触处即出现暗红色痕迹。

    安全性:别假戏真做就行。



5、表皮细胞观察。口腔上皮细胞经碘染色后,胞质和核呈黄色,可于光镜下观察。

    在载玻片中央滴一滴0.9% NaCl溶液。漱口后,用牙签刮口腔内侧数次,再将牙签在液滴中蘸洗数次。盖上盖玻片,从一端滴加2滴碘的饱和水溶液,在另一端吸引。擦干盖玻片周围的液体,使用10x目镜和10x~40x物镜观察。

    由于使用的是碘的饱和水溶液,而非传统的碘液(Lugol's染液)或碘酒,细胞着色程度浅,故应延长染色时间,同时适当降低光圈大小以便观察。

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