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趣味化学实验二:自制酸碱指示剂
背景知识:指示剂(indicator)是指用以指示滴定终点的试剂。在各类滴定过程中,随着滴定剂的加入,被滴定物质和滴定剂的浓度都在不断变化,在等当点附近,离子浓度会发生较大变化,能够对这种离子浓度变化作出显示(如改变溶液颜色,生成沉淀等)的试剂就叫指示剂。如果滴定剂或被滴定物质是有色的,它们本身就具有指示剂的作用,如高锰酸钾。
适用于各类滴定反应的指示剂有以下几种:①酸碱指示剂。指示溶液中H+浓度的变化,是一种有机弱酸或有机弱碱,其酸性和碱性具有不同的颜色。指示剂酸HIn在溶液中的离解常数Ka=[H+][In-]/[HIn],即溶液的颜色决定于[In-]/[HIn],而[In-]/[HIn]又决定于[H+]。以甲基橙(Ka=10-3.4)为例,溶液的pH<3.1时,呈酸性,具红色;pH>4.4时,呈碱性,具黄色;而在pH3.1~4.4,则出现红黄的混合色橙色,称之为指示剂的变色范围。不同的酸碱指示剂有不同的变色范围。②金属指示剂。络合滴定法所用的指示剂,大多是染料,它在一定pH下能与金属离子络合呈现一种与游离指示剂完全不同的颜色而指示终点。③氧化还原指示剂。为氧化剂或还原剂,它的氧化形与还原形具有不同的颜色 ,在滴定中被氧化(或还原)时,即变色,指示出溶液电位的变化。④沉淀滴定指示剂。主要是Ag+与卤素离子的滴定,以铬酸钾、铁铵矾或荧光黄作指示剂。
实验原理
许多植物的花、果、茎、叶中都含有色素,这些色素在酸性溶液或碱性溶液里显示不同的颜色,可以作为酸碱指示剂。
实验用品
试管、量筒、玻璃棒、研钵、胶头滴管、点滴板、漏斗、纱布。
花瓣(如牵牛花)、植物叶子(如紫甘蓝)、萝卜(如胡萝卜、北京心里美萝卜)、酒精溶液(乙醇与水的体积比为1∶1)、稀盐酸、稀NaOH溶液。
实验步骤
1.取一些花瓣、植物叶子、萝卜等,分别在研钵中捣烂后,各加入5mL酒精溶液,搅拌。再分别用4层纱布过滤,所得滤液分别是花瓣色素、植物叶子色素和萝卜色素等的酒精溶液,将它们分装在3支试管中。
2.在白色点滴板的孔穴中分别滴入一些稀盐酸、稀NaOH溶液、蒸馏水,然后各滴入3滴花瓣色素的酒精溶液。观察现象。
3.用植物叶子色素的酒精溶液、萝卜色素的酒精溶液等代替花瓣色素的酒精溶液做上述实验,观察现象。
问题思考:
1、 写出你知道的其他的酸碱指示剂以及他们的变色范围
2、 画坐标图(横轴:醋酸的量 纵轴:溶液pH的变化)描述往氢氧化钠溶液中缓慢滴加醋酸后溶液pH的变化
3、 带上pH试纸,回家后测定一种你熟悉易得的植物作为指示剂的灵敏度即变色范围,把它与酚酞的变色范围做对照,填充下表。
指示剂 变色范围 酚酞 8~10 自制指示剂
参考资料:石蕊是常见的酸碱指示剂。是植物提取物。常见的酸碱指示剂还有:
百里酚蓝 ph 1.2~2.8 红变黄
课堂评价:
学习态度: A B C D (自评打分) A B C D (教师评价) 动手能力:实验过程:A B C D(自评打分) A B C D (教师评价)
3.1~4.4 红变黄 4.4~6.2 红变黄 甲基橙 甲基红 溴百里酚蓝 6.2~7.6 黄变蓝 百里酚蓝 8.0~9.6 黄变蓝 8.0~9.6 无酚酞 百里酚酞 9.4~10.6 色变红 无色变蓝 仪器整理:A B C D (自评打分) A B C D (教师评价)
趣味化学实验三 化学“冰箱”与冰袋
背景知识:
现代家庭离不开电冰箱,尤其在夏天,储存食物可以长期不腐败。但外出与郊游时,需要保鲜食品或致冷饮料就成了难题,本实验使用化学试剂制冷技术,可在夏季形成0-5℃低温小环境,食物一天不变味,饮料随时取用都凉爽可口。
实验一:实验原理:
无机盐溶于水的过程包括两个部分,首先是在水分子作用下破坏原有无机盐的离子晶格,使无机盐的组成离于进入水溶液,这个过程需吸热;然后离子与水分子化合形成水合离子,这个过程放热。无机盐溶解于水时总的热效应就由这两部分的综合效应来决定。硝酸铵等少数盐类溶解时吸热特别强烈,因而是常用的化学制冷剂。
实验用品:
硝酸铵(NH4N03)(化肥或试剂) 水保温瓶或保温饭盒 10号铁丝 量筒(100毫升) 台秤 烧杯(200毫升)
实验步骤:
1.将硝酸铵在台秤上称出几份,每份120克,分别装入小塑料袋,封口携带备用。
2.用10号铁丝弯成一铁丝支架,以备放置待保鲜致冷的食品。
3.使用时先用烧杯盛100毫升水,然后将硝酸铵全部—次倒入烧杯中,不要搅拌。
4.将上述烧杯放入保温瓶底部,把铁支架架在其上方,最后将饮料、食品等放在铁架上,盖好保温瓶盖,连续约5个小时瓶内可保持在5℃以下。
5.使用后硝酸铵水溶液可以再生。方法是将硝酸铵水溶液加热浓缩或在野外敞口晾晒,使水分蒸发,硝酸铵晶体析出后,可重复使用。
说明:也可以使用氯化铵等溶解时强吸热性物质作为制冷剂。
实验二、化学“冰袋”
背景知识:夏季储存食品离不开冰箱,但是如果家中没有冰箱,怎么办?我们可以采取化学方法制造“冰袋”,以最简单、廉价、安全的方法,取得最低0℃的温度;外出旅游、郊游时,想致冷饮料和食品更是方便。还可应用于其他得简便制冷的场合。这种便携式“冰袋”最适宜制成商品,创造经济价值。
实验目的:掌握某些铵盐镕解于结晶水的吸热反应,制造冰袋。
实验原理:几种特殊的铵盐如硝酸铵、氯化铵等,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,利用这种性质,可以通过简单地混合两种盐而制冷,制成化学“冰袋”。
实验用品:硝酸铵(化肥)(NH4N03或NH4Cl) 结晶碳酸纳(Na2CO3·10H2O) 聚氯乙烯薄膜小袋 蒸发皿 铁架台(含铁圈) 玻璃棒 酒精灯 药匙 研钵 温度计 电子(托盘)天平 封口机(或锯条与酒精灯) 细绳 (讲台上)
实验操作:
1.称取无水碳酸钠20克,加水少许,蒸发结晶得到若干碳酸钠结晶水合物。
2.称取23克硝酸铵晶体并研细。
3.先将制得的碳酸钠晶体装入小塑料袋底部,压紧后,用细绳系住(活结)塑料袋,将碳酸钠封在袋子下半部;然后将研细的硝酸铵装在袋子上半部,再用封口机(或灼热锯条)将塑料袋封闭.即成“冰袋”
4.使用时,只要将细绳解开,用手使袋内两种固体粉末充分混合,便可以立即产生低温,袋子最低温度可降至约0℃(可用温度计测量温度的变化)。将饮料瓶等用化学冰袋裹住降温,即可凉爽可口。
说明:不能使用无水碳酸钠(纯减)粉末,必须是含结晶水的晶体碳酸钠或成块状纯碱。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。
课堂评价:
学习态度: A B C D (自评打分) A B C D (教师评价) 动手能力:实验过程:A B C D(自评打分) A B C D (教师评价) 仪器整理:A B C D (自评打分) A B C D (教师评价)