教学趣味试验报告

趣味实验三则：蓝色振荡、冰袋与固体汽水 （级化学 班第 实验小组） 一、实验目标 1. 了解本实验的原理，能够独立操作并演示本实验。 2. 在实验过程中学会发现问题，体会化学学习的乐趣，感受化学与生活的 密切联系。 二、实验原理 1. 蓝色振荡 亚甲基蓝的水溶液呈蓝色，在碱性条件下，葡萄糖可把它还原为无色，搅拌 条件下空气中的氧气会把无色产物（亚甲基白）氧化为蓝色，蓝色又与葡萄糖反 应被还原为无色，如此循环，实验能多次循环。 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，滴加酚酞试剂后溶液显红色。所以：当葡萄糖可以 把亚甲基蓝还原为无色时，由于溶液是强碱性，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，红色与蓝色相混后，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，这是由于蓝色过 深，将会遮掩酚酞的红色，结果我们将会看到溶液呈蓝色。 2. 便携式化学“冰袋” NH4NO3,NH4Cl 等铵盐，溶于水时具有强烈吸热降温的效果，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，可以通过简单的 混合两种或两种以上的盐而制冷，制成便携式化学“冰袋”。该种便携式化学“冰 袋”可应用于需简单制冷的场合，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 NaSO4·10H2O、(NH4)2SO4、NH4NO3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 液体汽水运输成本高，携带不太方便。固体汽水是兑水后，固体物溶于水发 生化学反应而释放 CO2气体的一种方式。 固体汽水的制作采用与液体汽水相同的原料，如香精，蔗糖，柠檬酸，色素 等。其制备主要的原理是将 NaHCO3分散在明胶溶液中，然后烘干，接着将各种 所需固体药品（香精，蔗糖，柠檬酸，色素）相混合。饮用时取其混合物少量， 置于饮水器皿，倒入水后，明胶和 NaHCO3溶解，快速与柠檬酸反应放出 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： CH2-COOHCH2-COONa || 3NaHCO3 + HO-C-COOHHO-C-COONa + 3CO2↑+ 3H2O || CH2-COOHCH2-COONa 三、仪器、材料与试剂 烧杯、天平、玻璃棒、碘量瓶、便携式风口塑料袋 H2O、 NaHCO3、 香精， C12H22O11(蔗糖)， C6H8O7(柠檬酸)， 色素， 固体 NaOH、 C6H12O6(葡萄糖)、亚甲基蓝试剂、(NH4)2SO4、NaSO4·10H2O、NH4NO3 四、实验内容 1. 蓝色振荡 （1）变化一： ①操作过程 ：称量 2g NaOH 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 3g C6H12O6，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 （100mL）。然后向碘量瓶中缓缓滴加10 滴亚甲基试剂。 ②实验现象：开始时溶液呈蓝色，接着蓝色逐渐消失，变为无色，并形成斑 纹结构。剧烈摇晃锥形瓶（或用玻璃管向溶液中吹气），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。 ③解释： 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。 反应实质：亚甲基 OH-葡萄糖 O2 蓝亚甲基白 ④注意事项：称量 NaOH 时需用烧杯，纸张要现称现用，这样也会产生潮 解。玻璃棒作用要充分用到，搅拌，引流。NaOH 的用量太多，因为可能会导致 葡萄糖在强碱性条件下形成双键，在不同位置的烯醇式和碳键断裂分解为醛，醛 又聚合生成树脂状物质，最终溶液变黄失效。 （2）变化二： ①操作过程：待上述 1 中溶液静置为无色后，往溶液中滴加 5 滴酚酞试剂， 溶液变红，轻微缓慢持续振荡。 ②现象：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。然后继续振荡静置，实验现象与以上 相同。 ③解释：溶液呈碱性，遇酚酞变红。紫色为红色和蓝色的叠加色。 ④注意事项： 一般来说， 实验在第一步现象观察完毕后接着继续做加入酚酞 后的振荡实验，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。 2.便携式“冰袋” （1）方法一： ①操作过程：分别称取 20gNaSO4·10H2O、10g(NH4)2SO4、12.5gNH4NO3， 研细。将其置入事先准备好的便携式封口塑料袋，插入温度计，读其温度。然后 取出温度计，封住塑料袋口，揉搓塑料袋，尽量使塑料袋的的混合物混合均匀。 ②现象：一段时间后，我们会感觉到手中塑料袋的温度一直在下降。揉搓一 会儿后，温度显著降低。 （2）方法二： ①操作过程：分别称取、10g(NH4)2SO4、24gNaSO4·10H2O、12.5gNH4NO3， 10gNaHSO4研细，其他操作如上。通过对比，观察两种方式制冷速率的差异。 ②现象：温度逐渐降低，但难以判断和上一冰袋的温度差异 ③解释：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，达到降温的效果。 ④注意事项：冰袋制作不能使用无水 Na2CO3(纯碱)粉末，必须是含结晶水 的晶体或成块状纯碱。 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。 3.固体汽水 （1）操作过程：①制备明胶溶液：称取 0.1g 明胶，置于 100mL 的蒸馏水 中，加入 10mL 蒸馏水，微热搅拌溶解。②产气剂制备：取上述溶液 1mL 置于 另一小烧杯中，加入 2.5g 的 NaHCO3，搅拌,发现粘稠液呈糊状，用电吹风吹干 至粉末状。③依次加入 4g 蔗糖，4.5g 柠檬酸和少量香精色素（1/4 药匙即可）， 混匀后往烧杯中加入 50mL 水，搅拌至溶解。 （2）现象：我们会观察到溶液呈黄色，同时有清香味飘出。增加色素的加 入量，溶液会显示出橙色。并且有大量气泡生成。 （3）解释：混合物少量，置于饮水器皿，倒入水后，明胶和NaHCO3溶解， 快速与柠檬酸反应放出 CO2。 加入的色素使溶液呈现黄色， 少量香精使得有香味。 （4）注意事项：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。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。 五、相关文献及重点文献综述 [1] 刘清勇.固体汽水的配制[J].农村百事通,1994,（8）：30. 评价： 本篇文章介绍了一种固体汽水的配制方法： 把柠檬酸在 105℃下烘 3～ 5 小时， 冷却后迅速研碎， 把小苏打、 糖精(如不够干燥,可在 60℃下烘 2～3 小时) 研碎。先将