小議常見趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)

謝文杰

（長(zhǎng)沙市南雅中學(xué) 湖南長(zhǎng)沙 410129）

一、趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)階段的學(xué)生從初中時(shí)就開始學(xué)習(xí)化學(xué)課，可大多數(shù)學(xué)生只是為了考試而學(xué)習(xí)，完全忽略了化學(xué)本身的魅力，由此很多初中甚至高中開始采取各種舉措來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，比如舉辦活動(dòng)小組、組織學(xué)生去高校實(shí)驗(yàn)室參觀等等。其中一些學(xué)校開設(shè)了趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)于學(xué)生的發(fā)展具有重要意義。[1]

1.趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容

早期人們掌握化學(xué)知識(shí)都是從自然現(xiàn)象中總結(jié)出來(lái)的，例如中國(guó)古代俗語(yǔ)：曾青得鐵則化為銅等，隨著人類的進(jìn)步，化學(xué)界新的突破例如新化合物的合成、新型藥品的制備等，都是由一個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)推進(jìn)的。趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)則是依靠化學(xué)知識(shí)做一些有趣、具有創(chuàng)新性和吸引力的實(shí)驗(yàn)。例如刷墻用的石灰是Ca（OH）2，與空氣中的CO2結(jié)合會(huì)生成CaCO3沉淀和H2O，析出的水讓人看起來(lái)就像墻流汗了。再如在白紙上抹一些金屬鈉，向上加水后鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2O，放出大量的熱從而點(diǎn)燃了紙，一般人會(huì)看到水點(diǎn)燃了紙，會(huì)覺得很神奇。這些新穎有趣的小實(shí)驗(yàn)就叫做趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

2.趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)的意義

傳統(tǒng)的化學(xué)學(xué)習(xí)就是記筆記、背化學(xué)方程式，學(xué)習(xí)過(guò)程比較枯燥無(wú)趣。趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以學(xué)生為主體，老師只起指導(dǎo)作用，要求學(xué)生們自己動(dòng)手操作，獨(dú)立思考，提高學(xué)生們的思維能力、觀察能力、操作能力、合作能力、創(chuàng)新能力和科研精神。[2]

3.趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)的發(fā)展方向

中國(guó)對(duì)趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)可能的重視程度遠(yuǎn)不如歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家，關(guān)于趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究第一要與生活聯(lián)系更緊密；第二就是實(shí)驗(yàn)要足夠吸引眼球，引發(fā)大家關(guān)注的興趣；第三就是要注意實(shí)驗(yàn)的安全性，不能為了新奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而使用危險(xiǎn)化學(xué)品。[3]

二、滴水生火實(shí)驗(yàn)

我們常說(shuō)水火不相容，那有沒有可能用水使棉布燃燒呢？

1.實(shí)驗(yàn)操作

取0.2 g Na2O2（過(guò)氧化鈉）粉末，用棉布將其包裹起來(lái)，用移液槍移取0.1 mL水滴加到坩堝鉗夾住的脫脂棉上，神奇的事情出現(xiàn)了，脫脂棉會(huì)燃燒起來(lái)。

2.實(shí)驗(yàn)原理

脫脂棉的主要成分是纖維素，化學(xué)式為（C6H10O5）n，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以確定它的著火點(diǎn)為150 ℃左右（423.15 K）。Na2O2是一種強(qiáng)氧化物，本身不可燃，但會(huì)與水反應(yīng)釋放出很多能量，化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)方程式如下：

根據(jù)反應(yīng)物和生成物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓可計(jì)算出該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓為?109.0 kJ·mol-1，即1 mol Na2O2與水完全反應(yīng)有109.0 kJ的熱量被釋放出來(lái)。那0.2 g的Na2O2反應(yīng)熱就是Q放=0.2 g/ 78 g·mol-1×109.0 kJ·mol-1/2=0.1397 kJ

脫脂棉作為有機(jī)物，最大比熱容為2.51 kJ·（kg·K）-1，脫脂棉的質(zhì)量取0.1×10-3kg，室溫T0=298.15K。

脫脂棉吸收0.1397 kJ熱量后溫度為：

T=Q/Cm＋T0= 0.1397/（2.51×0.1×10-3）＋298.15= 854.72 K＞423.15 K

所以，脫脂棉吸收0.2 g Na2O2與水反應(yīng)放出的熱量后，溫度能夠到達(dá)到著火點(diǎn)，然后燃燒。

三、隱形墨水實(shí)驗(yàn)

在一些間諜類型的電影小說(shuō)中經(jīng)常會(huì)隱形墨水書寫的密信，其實(shí)隱形墨水使用常見的日用品就可以配制，下面介紹三種配方：

1.米湯法

米湯里面含有淀粉，先用米湯在紙板上寫字，曬干后紙板仍舊是一片空白，然后取碘酒浸濕紙板，上面就會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色字，這就是根據(jù)淀粉遇碘變藍(lán)原理。此外，我們也可以用含有淀粉的淀粉溶液、土豆汁等來(lái)代替米湯，效果一樣。

2.維生素C法

用水溶解維生素C片，用其溶液做墨水在白紙上寫字。白紙晾干后取少量碘酒均勻涂抹在白紙上，由于白紙有淀粉成分，所以背景會(huì)變藍(lán)，而維生素C溶液書寫過(guò)的地方會(huì)呈無(wú)色，無(wú)色字跡就顯露出來(lái)了。[4]

3.牛奶法

牛奶是我們?nèi)粘Ｉ钪谐３ｏ嬘玫娘嬈?，我們可以使用牛奶在白紙上書寫?nèi)容，待牛奶曬干后字跡也隨之消失，然后將白紙?jiān)诨鹧嫔暇鶆蚝婵?，就?huì)浮現(xiàn)黃色字跡。原因就是牛奶的主要成分是蛋白質(zhì)，在加熱后，蛋白質(zhì)會(huì)變性成為黃褐色沉淀物質(zhì)。[5]

四、用火寫字作畫實(shí)驗(yàn)

1.硝酸鉀法

用棉簽蘸取30%的KNO3（硝酸鉀）溶液，在白紙上寫下內(nèi)容，要注意筆畫要大，字與字最好連接在一起。然后將白紙放在蠟燭火焰上烘烤，涂有KNO3溶液的部分受熱分解釋放出熱量從而燃燒，沒有KNO3的部分則不會(huì)燃燒，所以紙上就會(huì)出現(xiàn)空白的字。

2.硫酸法

這一實(shí)驗(yàn)利用的是濃硫酸的脫水性。首先用棉簽蘸取稀硫酸（濃度3 mol·L-1）在白紙上寫下內(nèi)容，然后將白紙?jiān)谙灎T火焰上烘烤，注意溫度不能過(guò)高，在這過(guò)程中溶液中水分蒸干，硫酸濃度變大會(huì)碳化紙張，這樣白紙上就會(huì)出現(xiàn)黑色字跡。

結(jié)語(yǔ)

趣味化學(xué)對(duì)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)有著重要的促進(jìn)作用，將課本上的化學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活相連，既可以提高學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣，也可以豐富學(xué)生的知識(shí)。常見的趣聞化學(xué)實(shí)驗(yàn)還有很多，如“水中花園”、“木炭跳舞”等等，在這里就不多做介紹了，但趣味化學(xué)包羅萬(wàn)象，組織形式還多拓展空間，希望能對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)有更大的幫助。