school chemical experiment

实验1

酒石酸钾钠与铜的反应，通常是用于配制斐林试剂（Fehling's reagent） 来检测还原糖。而碘钟反应（Iodine Clock Reaction） 是一个经典的动力学实验，以其瞬间的变色效果而著名。两者结合，可以设计出一个“动静结合”、色彩变幻的精彩实验。

它们之间有巧妙的联系：碘钟反应中产生的碘（I₂），可以与斐林试剂中的二价铜离子（Cu²⁺） 发生反应，生成碘化亚铜沉淀，从而“中断”一个反应并“开启”另一个新现象。我们可以利用这一点来设计一个串联实验。

我为你设计了一个名为 “蓝钟之舞” 的复合实验方案，现象非常明显且色彩丰富（蓝色、琥珀色、深蓝色、白色沉淀），非常适合用于PPT展示和现场实验。

“蓝钟之舞”化学实验方案

一、 实验名称

蓝钟之舞——斐林试剂与碘钟反应的色彩交响曲

二、 实验目的

  1. 观察斐林试剂与还原糖反应产生的红色氧化亚铜沉淀。
  2. 观察碘钟反应从无色到蓝色的瞬间变色现象。
  3. 探究化学反应速率的影响因素（碘钟反应原理）。
  4. 创新性地将两个反应结合，观察碘单质与铜离子的反应，实现色彩的多次转变。

三、 实验原理

  1. 第一部分：斐林试剂的反应（酒石酸钾钠与铜）

    • 斐林试剂由斐林A（硫酸铜溶液）和斐林B（酒石酸钾钠的氢氧化钠溶液）组成。
    • 酒石酸钾钠的作用是络合铜离子，防止其在碱性环境下生成氢氧化铜沉淀，形成深蓝色的可溶性络合物。
    • 当加入还原糖（如葡萄糖）后，蓝色的二价铜离子（Cu²⁺）被还原成红色的氧化亚铜（Cu₂O）沉淀。
    • 反应现象：深蓝色溶液 → 产生红色沉淀

  2. 第二部分：碘钟反应

    • 这是一个经典的震荡反应。我们采用过氧化氢作为还原剂的一种。
    • 主要反应：在酸性条件下，碘酸钾（KIO₃）与过氧化氢（H₂O₂）反应，缓慢生成碘（I₂）。
    • 生成的碘立即与加入的淀粉指示剂作用，使溶液变为深蓝色。
    • 反应现象：无色溶液 → 瞬间变为深蓝色

  3. 第三部分：两者的结合（关键创新点！）

    • 碘钟反应生成的碘（I₂） 可以与铜离子（Cu²⁺） 发生反应：2Cu²⁺ + 4I⁻ → 2CuI↓(白色) + I₂
    • 这个反应会消耗铜离子和碘单质。如果我们将正在进行碘钟反应的溶液加入到斐林试剂中，生成的碘会立即与蓝色的铜络合物反应，使溶液的深蓝色褪去，并产生白色的碘化亚铜沉淀。
    • 最终现象：深蓝色溶液 → 褪为无色/淡黄色 + 产生白色沉淀 （与之前的红色沉淀形成鲜明对比）

四、 实验器材与药品

  • 器材： 烧杯（若干）、量筒、胶头滴管、玻璃棒、磁力搅拌器（可选，效果更好）、秒表。
  • 药品：
    • 斐林试剂部分： 五水合硫酸铜（CuSO₄·5H₂O）、酒石酸钾钠、氢氧化钠（NaOH）、葡萄糖。
    • 碘钟反应部分： 碘酸钾（KIO₃）、过氧化氢（H₂O₂, 30%）、硫酸（H₂SO₄, 1M）、可溶性淀粉。
    • （注意： 过氧化氢和硫酸有腐蚀性，需在老师指导下使用！）

五、 实验步骤与现象（PPT内容核心）

第一部分：制备斐林试剂与反应

  1. Slide 1: 制备斐林A液： 称取一定量硫酸铜溶解于水中。
    • 现象：得到天蓝色溶液。
  2. Slide 2: 制备斐林B液： 称取酒石酸钾钠和氢氧化钠，溶解于水中。
    • 现象：得到无色透明溶液。
  3. Slide 3: 混合！ 将A液和B液等体积混合。
    • 现象：立即得到透明的深蓝色溶液（而非浅蓝色沉淀），证明络合物生成。现象非常明显！
  4. Slide 4: 加入还原糖： 向混合好的斐林试剂中加入葡萄糖溶液，温水浴加热。
    • 现象：溶液蓝色褪去，内部产生大量的红色氧化亚铜沉淀。现象对比强烈。

第二部分：经典的碘钟反应
5. Slide 5: 配制碘钟反应液：
* Solution A: 碘酸钾 + 稀硫酸 + 淀粉溶液（无色）
* Solution B: 过氧化氢（无色）
6. Slide 6: 混合与等待： 将B溶液倒入A溶液中，开始计时并搅拌。
* 现象：溶液保持无色，经过一段精确的时间（可通过改变浓度控制），溶液瞬间变为深蓝色！视觉冲击力极强。

第三部分：创新结合——“蓝钟之舞”
7. Slide 7: 挑战与结合： “如果我们让碘钟反应在斐林试剂中进行，会发生什么？”
8. Slide 8: 实验操作：
* 取一份新配制的深蓝色斐林试剂（不加葡萄糖）于烧杯中。
* 配制好碘钟反应A液（含KIO₃、H₂SO₄、淀粉），直接倒入斐林试剂中。
* 然后迅速加入过氧化氢溶液并搅拌。
9. Slide 9: 观察神奇现象：
* 溶液先是保持深蓝色（斐林试剂的颜色）。
* 经过一段时间的延迟，溶液的深蓝色瞬间褪去或变浅，同时内部产生白色絮状沉淀（碘化亚铜CuI）。
* （因为碘一生成就被消耗了，所以可能看不到明显的深蓝色阶段，而是直接观察到蓝色褪去和白色沉淀生成）
10. Slide 10: 结论与原理分析： 用化学反应方程式解释颜色的变化，说明碘单质与铜离子发生了氧化还原反应。

六、 注意事项（非常重要！）

  1. 安全第一： 氢氧化钠有强腐蚀性，过氧化氢和硫酸也有刺激性和腐蚀性。必须佩戴护目镜、手套和实验服！ 所有操作请在化学老师的指导和监督下进行。
  2. 药品浓度： 碘钟反应的变色时间对浓度非常敏感。正式表演前一定要反复测试，找到最适合的浓度配比，确保变色时间既不太快（来不及展示）也不太慢（让人失去耐心）。
  3. 废物处理： 实验产生的含铜、碘化合物废液需统一收集，交由老师处理，不能直接倒入下水道。

七、 这个设计的优点

  • 现象极其明显： 包含了颜色变化（无色→蓝→红、无色→深蓝、深蓝→无色）和沉淀生成（红色、白色）。
  • 富有层次感： 先分别演示两个经典实验，再创新性地结合，逻辑清晰，层层递进。
  • 科学性强： 不仅展示了现象，更深入揭示了物质之间的相互关系和反应竞争。
  • 非常适合PPT汇报： 每一步都可以用图片或视频在PPT上展示，最后现场演示“蓝钟之舞”部分，将活动推向高潮。

实验2

✅ “蓝瓶子振荡实验”（氧化还原变色反应）

🧪 实验名称：蓝瓶子振荡实验

🔬 副标题：会“呼吸”的蓝色溶液

📌 一、实验原理

亚甲基蓝在碱性条件下能被葡萄糖还原为无色物质，静置时溶液逐渐褪色；振荡时，空气中的氧气将其重新氧化为蓝色，实现“蓝⇌无色”的可逆循环。

📦 二、所需材料

材料名称 用途说明
亚甲基蓝溶液 氧化还原指示剂（少量即可）
葡萄糖 还原剂（食用或医用均可）
氢氧化钠溶液（稀） 提供碱性环境（需教师协助配制）
透明玻璃瓶（带盖） 反应容器，便于观察和振荡
温水 加速溶解
量筒、滴管 精确取液

🧼 三、操作步骤（适合现场演示）

  1. 配制溶液：

    • 在瓶中加入少量葡萄糖和稀氢氧化钠溶液，加温水搅拌溶解。

  2. 加入指示剂：

    • 滴入2–3滴亚甲基蓝，溶液立即变蓝，盖紧瓶盖静置。

  3. 观察变色：

    • 约1–2分钟后，蓝色逐渐褪为无色。
    • 手动振荡瓶子，溶液再次变蓝。
    • 可重复多次，实现“手动控制变色”。

⚠️ 四、安全提示

  • 氢氧化钠有腐蚀性，需戴手套操作；
  • 避免溶液溅到皮肤或眼睛；
  • 实验后废液需用少量醋中和后再处理。

🌟 五、现象特点

  • ✅ 现象明显：蓝色⇌无色变化清晰可见；
  • ✅ 可重复性强：振荡即可“复活”蓝色；
  • ✅ 互动性强：适合现场演示，观众可参与振荡；
  • ✅ 科普性强：关联氧化还原反应、催化剂、氧气的作用等知识点。

🎓 六、可拓展性

  • 可尝试不同糖类（如果糖、蔗糖）比较还原性；
  • 可调整pH值观察变色速度变化；
  • 可录制延时视频展示“呼吸”过程。

📝 七、PPT内容建议（每页标题）

  1. 封面页：实验名称 + 你的姓名/团队
  2. 实验原理：图文解释氧化还原过程
  3. 材料清单：配图更直观
  4. 操作步骤：分步图解 + 注意事项
  5. 现象展示：变身前/后对比图或视频
  6. 安全提示：突出关键风险点
  7. 知识链接：关联课本知识点
  8. 团队介绍：成员+分工（可选）

实验3

✅ 推荐实验：“红绿灯溶液”（酸碱指示剂变色实验）

🔬 副标题：一瓶溶液，三种颜色，手动调控！

📌 一、实验原理

利用紫甘蓝汁作为天然酸碱指示剂，它在不同pH下会呈现不同颜色：

  • 酸性（如加白醋）→ 红色
  • 中性（如清水）→ 紫色
  • 碱性（如加小苏打溶液）→ 绿色/蓝色

通过手动添加酸或碱，你可以让同一杯溶液在“红、紫、绿”之间变化，像交通灯一样！

📦 二、所需材料

材料 说明
紫甘蓝 1/4颗，榨汁用
白醋 酸性试剂
小苏打 碱性试剂（配成10%溶液）
清水 中性对照
透明杯子或试管 3个以上，方便对比
搅拌棒/滴管 用于加液和搅拌
榨汁机或研钵 提取紫甘蓝汁

🧪 三、操作步骤（非常适合现场演示）

  1. 制备紫甘蓝指示剂：

    • 将紫甘蓝切碎，加少量水榨汁或捣烂，过滤得到紫色汁液。

  2. 分装指示剂：

    • 将紫甘蓝汁分装到3个透明杯子中。

  3. 手动变色操作：

    • 加白醋 → 变红色（“红灯”）
    • 加清水 → 保持紫色（“黄灯”）
    • 加小苏打溶液 → 变绿色/蓝色（“绿灯”）

  4. 进阶玩法：

    • 你甚至可以在同一杯中先加酸变红，再加碱变绿，实现“一瓶三色”！

⚠️ 四、安全提示

  • 所有材料均为食品级，安全无毒；
  • 实验后废液可直接倒掉；
  • 避免紫甘蓝汁溅到浅色衣物上（可能染色）。

🌟 五、现象特点

  • ✅ 颜色丰富：红、紫、绿三种颜色清晰鲜艳；
  • ✅ 操作简单：加一滴就变色，观众也能参与；
  • ✅ 可逆变化：通过加酸/碱可反复变色；
  • ✅ 科普性强：关联酸碱指示剂、pH值、天然色素等知识点。

🎓 六、可拓展性

  • 尝试用其他指示剂（如酚酞、石蕊）对比颜色；
  • 测试不同饮料的酸碱性（如可乐、雪碧、苏打水）；
  • 制作“彩虹pH色卡”作为展示背景。

📊 七、PPT内容建议（每页标题）

  1. 封面页：红绿灯溶液实验 + 你的团队名称
  2. 实验原理：紫甘蓝指示剂的颜色变化原理（配图）
  3. 材料展示：实物图或图标式清单
  4. 操作演示：分步图解 + 变色对比图
  5. 现象展示：红/紫/绿三色溶液照片或视频
  6. 安全与环保：强调材料安全性
  7. 科学知识：链接课本中的“酸碱指示剂”内容
  8. 团队与感想：成员介绍 + 实验心得
posted @ 2025-09-13 20:02  IFREAD  阅读(69)  评论(0)    收藏  举报