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1、 课外实验大全能自燃的金属【原理】 有些金属处于极细的粉末状态时，能在空气中自燃。这类活性较强的金属粉末一般要用化学方法制得。例如，能自燃的铁粉，可以用草酸亚铁加热分解制得，反应式是FeC2O42H2O=CO+CO2+2H2O+FeO3FeO=Fe2O3+Fe4FeO=Fe3O4+Fe得到的铁粉表面积很大，在室温下遇到空气会发生激烈的氧化还原反应，放出大量的热而燃烧起来，反应式是 4Fe+3O2=2Fe2O3【准备】（1）实验室里如没有草酸亚铁，可以自制。配制一定浓度的草酸溶液和亚铁盐溶液（如FeCl2、FeSO4），使这两溶液以等摩尔混合，就能得到黄色的草酸亚铁沉淀。然后经过过滤、洗涤、干燥
2、等处理，得到粉末状草酸亚铁，可以装在瓶里长期保存。（2）为了防止加热时铁粉跟空气接触而发生反应，试管口要配一个单孔塞子，孔里插一段细玻管，用来阻止外面的空气进入反应管。【操作】（1）在大试管中加入约4药匙粉状草酸亚铁，塞上带有导管的塞子，再固定在铁架台上（见下图）。（2）用煤气灯（也可以用酒精灯）较彻底地预热准备好的试管，然后加热试管尾部，使草酸亚铁慢慢地分解。实验时管口如果出现冷凝水珠，可再次在试管前端加热，尽量赶去水分。（3）加热到发生反应时，试管内粉末会出现翻腾现象，随之黄色粉末慢慢变黑。到试剂呈黑色而不再有翻腾现象时，停止加热，留在试管里的是自燃铁粉。（4）趁热取下带导管的塞子，重新塞
3、上橡皮塞，让它自然冷却。冷却后再检查一下塞子是否漏气，要保证在演示前没有空气混入。如果存放时间较长，最好用蜡封住塞子和管口的相接边。（5）实验时先把铁粉堆放在近试管口处，再拔下塞子，立即使铁粉分批轻轻撒出。铁粉在空气中下落时发生自燃，产生一束束火花。【说明】（1）在制取自燃铁粉时有大量气体产生，极可能发生冲料现象，所以试管口应向上倾斜。为了防止凝冷水回落而使试管破裂，所用试剂应充分干燥。此外，还应选用硬质试管，同时在反应前对整个试管作较彻底的预热。（2）撒出的铁粉在空气中自燃的时间较长，不能把它撒在地毯或木质地板上。（3）做铅粉的自燃实验时，取硝酸铅60g溶于100g水中。再取酒石酸钾钠45g
4、，溶于100g水中。这两种溶液混合后得到酒石酸铅的沉淀。把沉淀洗涤23次，再抽滤、干燥，即得粉末状酒石酸铅试剂。用酒石酸铅制取自燃铅粉以及表演铅粉自燃的装置和方法，与上述用草酸亚铁加热制自燃铁粉的实验相同。酒石酸铅受热分解而得到自燃铅粉的化学反应式是PbC4H4O6=Pb+2C+2CO2+2H2O（4）把草酸镍放在上述装置的试管内，用加热草酸亚铁相同的方法操作，能制得自燃镍粉。自燃镍粉也能在空气中迅速自燃。下面是自制草酸镍的方法。取0.5mol/L硫酸镍（NiSO4）溶液和0.5mol/L草酸溶液以等体积混合，搅拌后有淡绿色的草酸镍沉淀生成。再将沉淀洗涤、过滤、干燥（当pH达到7时，放在烘箱内
5、在50下烘干）即可。由草酸镍制得自燃镍粉的反应式是 NiC2O4=Ni+2CO2自燃镍粉封存及表演的方法同上述自燃铁粉实验。水面鞭炮【原理】镁粉和二氧化硅粉在引燃时产生如下反应。2Mg+SiO2=2MgO+Si2Mg+Si=Mg2Si上述产物（Mg2Si）遇盐酸会产生一种叫硅烷的气体。它跟空气里的氧气接触，会自燃和爆鸣，发出火光和“噼啪”声。Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4【准备】取一只100mL烧杯，加入20mL浓盐酸，再加入约20mL水，搅拌均匀，配成约18的盐酸溶液，冷却后待用。【操作】（1）称取5g二氧化硅粉末，放在研钵里。再称取8g镁粉，也放入研钵，使它们尽可能研细混匀。
6、用药匙把混合物装入约30mL的铁质坩埚内，用药匙压紧混合物。（2）把这坩埚放在铁架台上或砖块上，并置于通风环境中或通风橱内，移开四周的易燃物。取一根长约80mm的镁条，一端插入混合物内，外露一端用火引燃。当燃烧的镁条引燃坩埚中的混合物后，用坩埚钳迅速盖好坩埚盖，避免空气中的氧参与部分反应及坩埚内灼热的物质飞溅。待坩埚冷却后，把坩埚内灰黑色的产物倒入研钵内研碎。（3）用药匙取上述研碎的产物逐步撒入上述配制好的盐酸溶液中。煤渣一样的上述粉末一旦撒入盐酸中，液面上立即发出噼噼啪啪的爆鸣声，并伴随有点点闪闪的火花，在烧杯上方还会出现一缕缕的白烟。【说明】（1）镁粉跟二氧化硅粉反应会放出大量的热。用瓷坩
7、埚作反应容器，坩埚常会破裂，因此要选用铁质坩埚。这反应持续近1分钟，点燃反应物盖上坩埚盖后，不要急于掀盖观察，等反应结束并冷却后再启盖。（2）制得的硅化镁固体，如果暂时不用，可以封存在试剂瓶中，几月甚至一、两年都不会变质。示温涂料【原理】四碘合汞酸银（Ag2HgI4）是黄色粉状物质，它的结构为四方晶系。它在常温下呈黄色，加热到40以上时，结构转为立方晶系，外观呈橙色。四碘合汞酸铜（CuHgI4）是红色粉状物质，常温下的结构为四方晶系，外观呈红色，加热到71以上，结构也转为立方晶系，外观呈棕黑色。用这两种原料配制成的涂料，能在不同温度下反复显示不同的颜色，因此叫示温涂料。四碘合汞酸银和四碘合汞酸
8、铜在实验室里的制取过程和变色条件可以用下面的简式表示。【操作】（1）称取2g硝酸汞，溶于40mL水中。另取4.5g碘化钾，溶于另40mL水中。把少量碘化钾溶液加入到硝酸汞溶液中，稍加搅拌，有橙色的沉淀（HgI2）生成。继续加入碘化钾溶液，开始橙色沉淀越来越多，以后慢慢减的无色透明溶液一分为二，分别放在两只烧杯里。（2）称取1g硝酸银，溶于20mL水中，将硝酸银溶液加入上述的溶液中，烧杯内产生大量黄色沉淀（Ag2HgI4）。（3）称取1g硝酸铜，溶于10mL水中，并把它加入上述另一份溶液中，烧杯内产生大量红色沉淀（CuHgI4）。（4）把上述产生沉淀的两种混合液各自静置一段时间，然后倒掉上面一层
9、澄清的溶液。再分别用水洗涤沉淀23次。方法是在两种混合液里加入较多的水，搅拌后静置约半小时，弃去上层清液。反复23次。最后把这两种沉淀物（不必烘干）分别和木工用的白胶或透明胶水（如鹅牌合成胶水）混合，即得到两种示温涂料。用毛笔蘸取这些涂料在白纸上描成图画或写成文字，待它干燥。（5）把上述描有图画或文字的纸条贴在盛有热水的大烧杯外壁，原来黄色的图画不久变成桔红色，冷却后又变黄色，原来红色的图画不久变成棕黑色，冷却后又变红色。该纸条可以长久反复使用。【说明】（1）配制上述试剂溶液及洗涤沉淀物的水都必须用蒸馏水。（2）选用透明胶水，是为了防止涂料脱落，同时又不遮盖其颜色。胶水用量不必多，按照上述配比
10、，只添加几滴胶水即行。示温溶液【原理】（1）二氯化钴所含的结晶水受温度和湿度的影响较大，存在如下平衡：从上述平衡看出，温度越低，蓝色的无水二氯化钴越容易跟水结合而生成红色的六水二氯化钴。在高温、干燥条件下，红色的六水二氯化钴容易变成蓝色的二氯化钴。（2）铬离子能跟不同数量的水分子形成不同程度的水合异构体。例如，温度较高时形成绿色的五水合铬离子，温度较低时变成蓝紫色的六水合铬离子。（3）蓝色硫酸铜溶液会跟无色溴离子作用，生成绿色的四溴合铜离子。当温度升高时，该溶液中四溴合铜离子的浓度增大，所以溶液呈绿色。四溴合铜离子在低温下浓度极小，溶液呈硫酸铜的蓝色。【操作】（1）取一粒二氯化钴晶体，放在一支
11、洁净的试管里，逐滴加入95的酒精使它溶解。这时得到的溶液呈蓝紫色。在溶液里逐滴滴加清水，每滴一滴就振荡均匀，直到溶液刚呈粉红色为止。慢慢加热这试管，不久溶液转为紫色，继续升温，溶液慢慢由紫色变蓝色，即温度越高，溶液颜色越接近蓝色。把溶液冷却到室温，溶液颜色又慢慢恢复到粉红色。（2）在一只小锥形瓶中加入50mL稀硝酸，再加入4g三氧化二铬，得到蓝紫色的浓度约10的硝酸铬溶液。给这溶液加热变成绿色，冷却后又变成蓝紫色。这个实验的颜色变化能反复进行。（3）取一只小烧杯，先后加入15mL0.2mol/L硫酸铜和5mL溴化钾饱和溶液（约5gKBr加5mL热水），混合均匀后得到蓝绿色溶液。把这溶液等量分装
12、在三支小试管中。把第一支试管放在酒精灯灯焰上加热到接近沸点，第二支试管放在冰水中，第三支试管作为对照。这时加热的溶液呈绿色，浸在冰水里的溶液呈蓝色，处于室温下的试管仍呈蓝绿色。蓝瓶子、红瓶子【原理】亚甲蓝（C16H18ClN3S3H2O2分子量373.90）是噻嗪衍生物，用作观察细菌和组织切片的染色剂，也可用来染丝和用作指示剂。亚甲蓝呈蓝色，容易被还原成无色。被还原的分子也易重被氧化成亚甲蓝。它的可逆性变化可用下式表示。用符号MB表示亚甲蓝，则上述反应可表示如下： 由上式可知，本实验颜色变化的实质是氧化还原反应。本实验所用的溶液是亚甲蓝、葡萄糖和氢氧化钠的混合液。刚配制时溶液蓝色，放置片刻，蓝
13、色就褪去，这是由于亚甲蓝被葡萄糖还原的结果。当振荡上述无色溶液时，瓶内溶液跟空气接触的表面增大，氧气在溶液中的溶解量也增多，氧气就把无色的H2MB重新氧化成蓝色的MB。当瓶子静置时，溶液里葡萄糖所起的还原作用渐渐起主导作用，蓝色的H2MB又被还原成无色。上述操作可以反复许多次，直到瓶内的氧气耗尽为止。 碱性藏花红（C2OH19ClN4）也是一种氧化还原型指示剂，它在氧化态时呈红色，被还原后呈无色。用它替代亚甲蓝做变色实验，则在红色和无色之间反复变化，因此又叫红瓶子实验。【操作】（1）称取2g氢氧化钠固体，放入250mL锥形瓶中，加入100mL水使它溶解。再加入2g葡萄糖，最后加入几滴亚甲蓝溶液
14、（0.2）到溶液呈蓝色。溶液静置几分钟后变成无色。（2）塞上橡皮塞，振荡后溶液变成蓝色，再静置一段时间，溶液中的蓝色又逐渐消失，再振荡溶液，蓝色又出现。溶液的颜色能在蓝色和无色之间反复发生变化。（3）称取4g氢氧化钠固体，放在250mL的锥形瓶中，加入100mL水使它溶解。再加入2g葡萄糖，最后滴入12滴0.5的碱性藏花红指示液。塞上橡皮塞后按照上述相同方法操作。刚振荡时溶液呈红色，静置片刻变成无色。溶液的颜色也可以反复变化。【说明】（1）用葡萄糖作还原剂，溶液应是碱性介质，在酸性介质或中性介质中不会产生变色现象。（2）为了增加演示效果，可适当增大碱量，这样变色周期短，现象明显。（3）碱性藏花
15、红试剂用量宜少，只要略显出红色即可。（4）上述两个变色反应的最佳温度是25，所以冬天演示要略加热。碘时钟【原理】在酸性溶液中，碘酸钾和亚硫酸钠会发生如下一些反应 反应式（2）产生的单质碘，在反应式（3）中被亚硫酸氢根消耗，所以当溶液中有淀粉时不会显蓝色。当溶液中亚硫酸氢根离子消耗完以后，反应式（3）不再继续，于是单质碘的浓度突然增大，使淀粉溶液变蓝色。如果亚硫酸钠溶液的浓度大于碘酸钾溶液浓度的3倍，由于碘酸根离子在亚硫酸根离子消耗完以前已消耗殆尽，就不再出现蓝色。【准备】分别配制下面三种溶液。溶液A：0.9g碘酸钾溶于少量温水中，再稀释到500mL。溶液B：0.45g亚硫酸钠配成溶液，稀释到500mL。溶液C：取5g可溶性淀粉，放在小烧杯中，加入25mL冷水，搅拌成悬浊液。另取200mL水加热至沸，趁沸腾时倒入淀粉悬浊液并迅速搅拌，使淀粉糊化、溶解。到溶液冷却后边搅拌边慢慢加入12.5mL浓硫酸，最后也稀释到500mL。【操作】（1）浓度对反应速率的影响取两只大烧杯，配制混合液D和E。溶液 D：200mL水+50mLA液+50mL C液溶液 E：225mL水+25mLA液+50mL C液在盛放D液和E液的两只烧杯里同时加入50mLB液。室温下D液约10秒钟左右由无色突然变成深蓝色，E液约在20秒后突然变成深
