「文化课 · 化学」2022 化学周小记

碘钟反应

• 试剂：过氧化氢溶液（$H_2O_2$），丙二酸（$HOOCCH_2COOH$），硫酸锰（$MnSO4$），可溶性淀粉，碘酸钾（$KIO_3$），1 mol/L 硫酸。

• 仪器：锥形瓶。

• 流程：将它们加入锥形瓶中。

• 现象：混合后，反应液由无色变为蓝紫色，几秒后褪为无色，接着又从琥铂色逐渐加深，蓝紫色再次出现，几秒后又消失，周而复始地呈现周期性变化。

• 原理：？

• 参考：

  百度百科，碘种反应。

红绿灯

• 试剂：葡萄糖（$C_6H_{12}O_6$），氢氧化钠（$NaOH$），靛蓝胭脂红。

• 仪器：锥形瓶。

• 流程：将葡萄糖和少量氢氧化钠加入锥形瓶内，加入少量靛蓝胭脂红。塞进瓶塞，一直摇晃直到溶液变绿。

• 现象：溶液颜色从绿色 -> 紫色 -> 红色 -> 橙色 -> 黄色。

• 原理：靛蓝胭脂红是一种氧化还原指示剂，有三种颜色不同的氧化还原状态。在中间态呈红色溶液，在最高氧化态呈绿色溶液，在最高还原态呈黄色溶液。振荡瓶子时，它会被氧气氧化，在静置时又被葡萄糖还原，因此能变色。

• 参考：

  美篇，化学趣味实验——化学红绿灯。

* 黄瓶子

• 试剂：三甲苯基甲基自由基。
• 仪器：锥形瓶。

还真不知道？

黄金雨

• 试剂：硝酸铅（$Pb(NO_3)_2$），碘化钾（$KI$）。

• 仪器：锥形瓶。

• 流程：将两溶液依次倒入锥形瓶内。

• 现象：产生了金黄色的物质，铺满了锥形瓶的内壁。

• 原理：$2KI+Pb(NO_3)_2=PbI_2\downarrow +2KNO_3$，碘化钾溶液显亮黄色。

• 备注：

  碘化铅溶液有毒，有刺激性，无气味。

• 参考：

  百度百科，黄金雨。

* 黄蓝瓶

• 试剂：各种价态的 $Cu$ 化合物。
• 仪器：锥形瓶。
• 原理：$Cu$ 在 $0$ 价显红色，$+1$ 价显褐色，$+2$ 价显蓝色。

碘巫师

• 试剂：锌（$Zn$），碘（$I_2$），水（催化剂）。

• 仪器：锥形瓶。

• 流程：将锌和碘放入锥形瓶内，再倒入水。

• 现象：冒出大量的紫色气体。

• 原理：$Zn$ 与 $I_2$ 在水的催化作用下剧烈反应，$Zn+I_2=H_2O催化=ZnI_2$，碘化锌颗粒形成烟，加上碘升华，产生紫烟。

• 参考：

  bilibili，化学实验——“碘巫师反应”。

* 叠氮化钠的紫外光敏

好像没做？

硼砂珠实验

• 试剂：硼砂（学名四硼酸化钠，$Na_2B_4O_5(OH)_4\cdot 8H_2O$），金属盐。

• 仪器：酒精灯，铂丝。

• 流程：铂丝做成的小圆圈，蘸一点硼砂，在酒精灯上加热。

• 现象：硼砂一开始冒出一些小气泡，结晶水受热蒸发，然后熔融成无色的液体。冷却后，成了无色透明的固体，就像玻璃珠一样牢牢地黏在铂丝做成的小圆圈上。

• 原理：

  熔融的硼砂能与多数金属元素的氧化物及盐形成各种不同颜色化合物。

  $$2Na_2B_4O_7+2Co(NO_3)_2=2[2NaBO_2\cdot Co(BO_2)_2]+4NO_2\uparrow +O_2\uparrow$$

• 备注：

  • 硼砂珠实验是分析金属的一种定性分析方法，由瑞典化学家贝采利乌斯在 1812 年发明并推广。它是熔珠试验的一种。

  • 继续灼烧小珠，小珠即呈现不同的颜色，借此可以检验某些金属元素的存在。

• 参考：

  百度百科，硼沙珠试验。

热冰

• 试剂：过饱和醋酸钠溶液（$CH_3COONa$），三水合醋酸钠晶体。

• 仪器：烧杯。

• 流程：将沾有三水合醋酸钠晶体的竹签轻触溶液表面。

• 现象：过多的溶质像水结冰一样从上到下迅速结晶。

• 原理：

  过饱和溶液是不稳定的，往溶液中加入一小块溶质晶体，就能引起过饱和溶液中溶质的结晶。

• 参考：

  • 百度百科，热冰。

  • 好看视频，热冰是什么？手指轻轻一碰就会结冰，你知道原理吗。

大象牙膏

• 试剂：浓过氧化氢（$H_2O_2$），碘化钾（$KI$，催化剂），洗洁精（发泡剂）。

• 仪器：锥形瓶。

• 流程：将浓 $H_2O_2$ 和洗洁精、$KI$ 和水分别混合，然后将两杯溶液同时倒入锥形瓶。

• 现象：一股充满氧气的泡沫状浅黄色物质像喷泉一样从容器中喷涌而出。

• 原理：

  催化剂加快浓 $H_2O_2$ 分解速率，产生的大量 $O_2$ 溢出到掺有发泡剂的溶液中，产生大量泡沫，喷涌而出。

• 备注：

  • 该实验是 2009 年由美国《连线》杂志网站公布的十个最令人惊讶的化学实验视频之一。因为喷出的大量泡沫很像巨大的牙膏，因此被形象的称之为“大象牙膏”。
  • 浓 $H_2O_2$ 具有强腐蚀性，并且该反应放热，喷出的泡沫温度较高，需注意防护。

• 参考：

  • 百度百科，大象牙膏。

  • 百度经验，如何制作大象牙膏。

* 黑柱子

• 试剂：对硝基苯胺（$O_2N-C_6H_4-NH_2$），浓硫酸（$H_2SO_4$）。

• 仪器：烧杯。

• 现象：瞬间产生一长条黑色物质。

• 原理：

  对硝基苯胺与浓硫酸共热，爆发式聚合，生成硝基苯胺的硫酸氢盐：

  $$H_2SO_4+O_2N-C_6H_4-NH_2=O_2N-C_6H_4-NHSO_3H+H_2O$$

• 备注：

  对硝基苯胺是黄色针状结晶，高毒，易升华。主要用作染料、农药以及抗氧剂的中间体，也用于分析试剂。

• 参考：

  • 百度百科，对硝基苯胺。

  • 百度贴吧，【直播】对硝基苯胺的合成。

  • 搜狐，【化学好好玩】网红化学实验的原理解析（1）。

魔棒点灯

• 试剂：高锰酸钾（$KMnO4$），浓硫酸（$H_2SO_4$）。

• 仪器：玻璃棒，酒精灯。

• 流程 & 现象：将高锰酸钾与浓硫酸混合，用玻璃棒蘸取少量混合物，往酒精灯灯芯一放，它就被点燃了。

• 原理：

  高锰酸钾在酸性环境下易分解出氧气：

  $$4KMnO4+2H_2SO_4=2K_2SO_4+4MnO_2+3O_2\uparrow +2H_2O$$

  同时浓硫酸与水作用放出大量热，酒精蒸气达到着火点，同时又有氧气助燃，因此在没有“明火”的条件下酒精灯仍能被点燃。

• 参考：

  百度知道，化学魔术“魔棒点灯”的原理？。

氯糖反应

• 试剂：氯酸钾（$KClO_3$），葡萄糖（$C_6H_{12}O_6$），浓硫酸（$H_2SO_4$）。

• 仪器：石棉网，三脚架，酒精灯。

• 流程：取灯亮氯酸钾粉末和葡萄糖粉末充分混合，在混合物上方滴一滴浓硫酸。

• 现象：火焰喷出，放出大量的热。

• 原理：

  $$3C_5H_{11}O_5CHO+KClO_3=H_2SO_4=3C_5H_{11}O_5COOH+KCl$$

  糖的燃点在 120~200 ℃，正常情况下，纯净的糖的燃烧是不能自持的。但是融化的糖在氯酸钾（强氧化剂）的存在下，能够在空气中持续燃烧。

  浓硫酸与葡萄糖反应放出大量热，促使氯酸钾分解，分解出的氧气加剧了葡萄糖的燃烧。

• 参考：

  百度百科，氯糖反应。

B-Z 震荡

• 试剂：丙二酸（$HOOCCH_2COOH$），硫酸钚（$Pu(SO_4)_2$），硫酸（$H_2SO_4$），溴酸钾（$KBrO_3$），溴化钾（$KBr$）或其他体系。

• 仪器：培养皿。

• 备注：

  硫酸钚是淡粉红色针状晶体，具有强放射性，化学性质极为稳定。

• 参考：

  • bilibili，三大经典 B-Z 震荡实验（时钟反应）汇总。
  • 百度百科，硫酸钚。

蓝瓶子

• 试剂：亚甲基蓝溶液，30% 氢氧化钠溶液，葡萄糖。
• 仪器：锥形瓶。

* 四氮化四硫

• 试剂：热色性与升华聚合产物。
• 仪器：试管，表面皿。

蝴蝶铬

• 试剂：过氧化氢，铬酸钠，（硫酸）。
• 仪器：试管。

多彩的钒

• 原理：

  不同价态下，钒有极多丰富的颜色：

  氧化钒	$VO$	灰色
  三氧化二钒	$V_2O_3$	黑色
  二氧化钒	$VO_2$	深蓝色
  五氧化二钒	$V_2O_5$	橙黄色
  钒 (IV) 酰根离子	$VO^{2+}$	蓝色
  钒 (V) 酰根离子	$VO_2^{+}$	浅黄色
  偏钒酸根	$VO_3^{-}$	浅黄色
  钒酸根	$VO_4^{3-}$	黄色
  水合钒酸根	$V(OH)_4^{+}$	黄色
  钒 (IIIV) 离子	$V^{2+}$	紫色
  钒 (IIIV) 离子	$V^{3+}$	绿色
  三氟化钒	$VF_3$	黄绿色
  四氟化钒	$VF_4$	绿色
  五氟化钒	$VF_5$	白色
  四氯化钒	$VCl_4$	红紫色

* 胶体铜（金）

？

Lumino 反应

• 试剂：Lumino，过氧化氢，金属盐。
• 仪器：锥形瓶。

？

法老之蛇

* 沸腾的可乐

铝热反应

• 试剂：铝粉，氧化铁，氯酸钾（助燃剂），镁条（引燃剂）。

• 原理：

  $$2Al+Fe_2O_3=2Fe+Al_2O_3$$

• 备注：

  • 点燃镁条，用来引燃；氯酸钾是强氧化剂，受热产生大量氧气。
  • 把氧化铁换成三氧化二锰，有几率爆出极品装备（bushi。化学周的时候还真试了一下，炸出了蘑菇云，把实验室的烟雾报警器给触发了。

火云掌

• 试剂：洗洁精（发泡剂），丁烷（$C_4H_{10}$）。

• 仪器：无。

• 流程：用手捧住一大把洗洁精，里面注入丁烷气体，用打火机点燃它。

• 现象：火焰从手心中冒出，仿佛是“火云掌”一般。

• 原理：

  打火机气是易燃的丁烷气，把它注入充满洗洁精的水里之后，点燃它丁烷气就开始燃烧。

• 备注：

  在实验前先用水覆盖手臂，起到缓冲效果，防止被烫着。

• 参考：

  百家道，这所中学每周开“魔法课“，学生在教室练”火云掌“。