书城科普读物动手做实验丛书--化学实验操作方法运用
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第22章 化学实验方法的综合运用技巧(5)

实验步骤(1)防水粉的制备用刀刮取肥皂粉4g,在烧杯中用200ml热水溶解。取另一烧杯加入研细的氢氧化钙粉末20g,将肥皂水倒入盛有氢氧化钙粉末的烧杯中,快速搅拌几分钟。然后抽滤,再加热洗涤两次,以除去反应中生成的氢氧化钠及肥皂中的各种添加剂。最后过滤,收集滤渣,将滤渣倒在蒸发皿上,隔石棉网用酒精灯加热干燥或自然干燥,轻轻压碎即得防水粉。

(2)防水粉的防水性试验①取少量防水粉平铺在纸上,用胶头滴管将水滴在上面,可观察到水滴呈球状在防水粉上滚动,防水粉不能被水润湿。

②取少量防水粉加入盛有水的烧杯中,用玻璃棒搅动,防水粉不能沉入水中,只在水面漂动。

③取少量防水粉,在研钵中研磨几分钟后,取出再做以上试验,由于氢氧化钙粉末表面上的脂肪酸钙膜被破坏,防水粉的防水性明显降低甚至消失。

说明(1)将硬脂酸溶于热的乙醇中,然后和极细的石灰石粉混合,在水浴中加热干燥也能制得防水粉。这是因为加热蒸发乙醇后具有憎水性的硬脂酸均匀地附着在粉末表面,使该粉末获得了防水性。上述过程纯属物理吸附,其实质与本实验不同。

(2)本实验所用仪器和药品种类甚少,操作容易,原理简单,富有启发性和趣味性,作为课外实验各校都有条件开展。

变色涂料的制取

吉林延吉市延边大学师范学院赵若珍老师介绍的变色涂料制作实验,不仅阐述了制作方法,并引导学生进行了“指示液体温度”

、“物体超常温报警”等各种应用设计实验,既丰富了生活化学实验课(选修)的教学内容,开阔了学生的视野,也培养了学生的创造性思维能力,体现了把化学带到生活中去的宗旨。

可逆性变色涂料(1)实验所需药品和仪器①药品:硝酸汞、碘化钾、硝酸银、硝酸铜、明胶。

②仪器:小烧杯,试剂瓶、搅拌棒、温度计、水浴锅、滤纸、刷子。

(2)原理及其化学反应①在溶液中硝酸汞与碘化钾反应,首先产生红色碘化汞沉淀,然后沉淀溶于过量的碘化钾中,生成无色的碘配离子。

反应式Hg2++2I-=HgI2↓HgI2↓+2I-=[HgI4]2-②再使无色的碘配离子分别与硝酸银溶液和硝酸铜溶液反应,生成了黄色的四碘合汞酸银与砖红色的四碘合汞酸铜沉淀。

反应式[HgI4]2-+2Ag+=Ag2[HgI4]↓[HgI4]2-+Cu2+=Cu[HgI4]↓③四碘合汞酸银与四磺合汞酸铜在低温时两者的晶体都属于四方晶系结构,当温度升高时它们的晶体结构变成了立方晶系,由于晶体结构的变化引起了颜色的变化,而化学组成并没有变化,因而是可逆性变色涂料。

(3)操作步骤①配制下述溶液02mol/l硝酸汞溶液30ml,05mol/l碘化钾溶液40ml,02mol/l硝酸银溶液60ml,05mol/l硝酸铜溶液15ml,明胶液体:取明胶2克,置于30ml水中,把烧杯放在水溶锅中加热,不断搅拌直至明胶溶化即可。

②把硝酸汞溶液置于小烧杯中,再把碘化钾溶液慢慢倒入烧杯中,边加边搅拌,直至不再产生红色沉淀为止,然后加入固体碘化钾粉末,边加边搅拌至红色沉淀消失,然后把溶液分成A、B两份。

③在A溶液中加入硝酸银溶液,并不断搅拌即产生黄色四碘合汞酸银沉淀。在B溶液中加入硝酸铜溶液,并不断搅拌即产生砖红色四碘合汞酸铜沉淀(干燥后红色沉淀)。将两支产生沉淀的烧杯静止,倾去上层清液或过滤,再分别把沉淀用清水洗涤两次。

④将两种沉淀物取出,分别加入适量明胶液体,也可适量加入添加剂如羧甲基纤维素钠等,两种随温度变化而颜色变化的可逆性变色涂料制成了。

不可逆性变色涂料(1)实验所需药品和仪器①药品:硫酸铜,磷酸钠,氯化钴,碳酸钠,明胶。

②仪器:烧杯,搅拌棒等。

(2)原理及其化学反应①在溶液中磷酸钠与氯化钴反应,生成了磷酸钴的玫瑰紫色沉淀,受热后可分解成深灰色的氧化钴。

反应式2PO3-4+3Co2+Co(PO4)2↓Co3(PO4)23Co+P2O5②在溶液中硫酸铜与碳酸钠反应,生成了蓝绿色的碱式碳酸铜沉淀,受热后分解成黑色氧化铜。

反应式2Cu2++CO2-3+2H2OCuCO3·Cu(OH)2↓+2H+CuCO3·Cu(OH)2△2CuO+H2O+CO2↑(3)操作步骤①配制下述溶液02mol/l磷酸钠溶液30ml,02mol/l氯化钴溶液50ml,01mol/l硫酸铜溶液50ml,02mol/l碳酸钠溶液30ml。

②把磷酸钠溶液置于小烧杯中,再加入氯化钴溶液(氯化钴溶液不可过量)产生了鲜艳的玫瑰紫色磷酸钴沉淀,将沉淀洗涤并过滤。

③把硫酸铜溶液置于小烧杯中,再加入碳酸钠溶液,产生了蓝绿色碱式碳酸铜沉淀,将沉淀洗涤并过滤。

④将两种沉淀物取出,分别加入适量明胶液或添加剂,制成了两种不可逆性变色涂料。

涂料的变色及其温度的测试(1)把上述黄色和红色两种变色涂料分别涂在标签纸上(或纸上),粘在烧杯外壁上,待其干燥后把沸水倒入烧杯中,观察到黄色和红色的涂料,因其温度的升高而分别变成了橙红色和绛紫色,然后把温度计放入烧杯中,再测其温度下降时涂料恢复原色的温度,从而测出两种可逆性变色涂料的变色温度,然后试验该涂料的用途,同学们设计出多项应用小实验,如自动报温壶(杯),吸尘器过热报警等,这些实验进一步验证了所测定变色温度的准确性。

(2)把上述玫瑰紫色和蓝绿色两种涂料分别涂在金属器物上,然后加热,当温度升高时,玫瑰紫色的涂料变成了深灰色,蓝绿色的涂料变成了黑色。当温度下降时,它们不能恢复原色,是不可逆性变色涂料,其变色温度都在100℃以上,可用作指示温度的信号,防止发生事故,确保生产安全。

注[1]黄色和红色涂料的变色温度分别为40℃~50℃和71℃。

注[2]玫瑰紫色和蓝色涂料的变色温度分别为450℃~500℃和200℃。

几种简易脱漆剂的制法

木料、石料及各种钢铁设备上所涂的油漆及漆料,欲行除旧翻新时,则必须将旧漆膜除掉然后再涂喷刷新,湖北省公安一中朱敬华老师介绍了几种简易脱漆剂,不妨一试。

(1)脱木、石料油漆配方麦粉或纸浆385份;盐酸450份;漂白粉100份;松节油5份。

[制备及用法]:上述各物质充分混合即可使用。欲行脱漆时,匀涂于旧漆表面,数分钟后,固着旧漆即可剥落。特点:可久置而不干固。能充分接触和反应,以达除漆之效。

(2)专脱木料脱漆剂水玻璃5份;氨水1份;烧碱(波美40℃)1份。

[制备及用法]:充分混合即可应用。匀涂在旧漆表面,约一刻钟旧漆即可软化剥去。

(3)钢铁设备脱漆剂苯40份;杂醇油30份;酒精15份。

[制备及用法]:按此方充分混匀各种物质即可,除旧漆时,此剂涂于表面,不出10分钟即可全部除去。即使旧漆干固似铁,用此剂浸泡,只须1小时即可脱掉。

泡沫塑料的制法

反应原理:

泡沫塑料的生产过程是选定一种合适的塑料,用溶剂把它溶解成流体,然后把它混入一些发泡剂,在生产过程中也可鼓进某些气体,使它在塑料的成型过程中产生出大量的气泡。通过这种发泡剂或鼓进气体的“发酵”作用,塑料的体积就能骤然膨大到原来的三、四十倍。最后将它冷却硬化,让里面的气孔完全固定下来,就成为轻软多孔的泡沫塑料了。

仪器药品:

聚苯乙烯做的旧牙刷柄或梳子,100ml三角烧瓶,二氯甲烷(甲苯或苯均可),软木塞,碳酸铵,玻璃板,汽油,水浴,酒精灯,铁架台,水槽,粗天平等。

操作方法:

①检查聚苯乙烯的方法:用聚苯乙烯做的旧牙刷柄或梳子容易燃烧,烧时软化,有黑烟,火焰为橙色,有芳香气味,离火后能继续燃烧。

②将旧牙刷柄或梳子弄碎,称取10克重,放在一个100ml的三角烧瓶中,再加入10克二氯甲烷作溶剂(用甲苯或苯也可以,但用量要稍多些),用软木塞塞住瓶口,摇荡使它溶解。然后加入2-3克研细的碳酸铵,作为发泡剂。再把这个混合液倒在平滑的玻璃板上,放在通风处让溶剂挥发(不能爆晒)到溶质干硬为止。最后把它碎成小颗粒。

③把这些小颗粒放入试管中,压紧(也可以在里面加点汽油,以增加发泡效果),将它放在95℃的水浴中加热几分钟。由于其中碳酸铵受热后发生分解,放出了大量的二氧化碳和氨气,所以聚苯乙烯便出现了大量的气孔。

④加热以后,立即把试管取出,用冷水(最好用冰水)急剧冷却试管,待塑料定型后即可从试管里取出泡沫塑料。

五种气体的快速制法

H2:在不用启普发生器的情况下,要快速制取纯净的氢气,绍兴县皋埠中学刘斌老师认为可用铝粒(从铝线中得到)和浓氢氧化钠溶液反应来制得,反应可用简易装置。这样,不但材料容易得到,而且铝中所含的杂质不会跟碱反应产生气体,NaOH又无挥发性,故制得的氢气较纯,反应速度也快。

2Al+2NaOH+6H2O2NaAlO2+3H2↑O2:为了快速、简单地制取氧气,我们可用双氧水(医务室均有)和MnO2来制取氧气:

2H2O2MnO22H2O+O2↑Cl2:把高锰酸钾放在容器里,滴入浓盐酸,不必加热,就能放出氯气:

2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+Cl2↑+8H2OHCl:把浓硫酸放在容器中,滴入浓盐酸当有浓盐酸滴下时,由于浓硫酸有很强的吸水性,浓盐酸又有很大的挥发性,故能迅速地产生大量的氯化氢气体,很适宜于收集做喷泉实验的氯化氢气体。

NH3:在浓氨水中,投入一些氢氧化钠颗粒,就能产生大量的氨气,保证喷泉实验的成功。实验装置:

1圆底烧瓶2玻管3氨水4氢氧化钠