N026.【趣味专业化学反应原理动图欣赏(三)】||趣味科学实验


19、铜和硝酸

原理:铜与浓硝酸反应,生成硝酸铜、二氧化氮和水,生成的气体通入水中,随着气体生成停止并逐渐溶解,水倒吸进入反应瓶,最终形成淡蓝色的硝酸铜溶液。

Cu(s) + 4HNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) +2NO2(g) + 2H2O(l)

一开始出现的绿色与浓酸条件下铜离子与硝酸根的结合有关[2],而在引入更多水之后,溶液就显示为水合铜离子的蓝色了。

花絮:铜和浓硝酸大概是最难背的高中化学反反应了……等等,还有稀硝酸。你还记得怎么配平吗?

录制者:Royal Societyof Chemistry

危险:中,浓硝酸具有较强腐蚀性,推荐使用手套和护目镜。二氧化氮气体有毒,不过在该实验中大部分生成气体都会被水吸收。后半部分倒吸造成的“喷泉”现象有较小的造成烧瓶损坏的风险,如果在开放实验室中进行,应使用安全屏保护观众。


20、甲烷泡泡

原理:将甲烷通入肥皂水产生甲烷气泡。在点燃泡泡时,其中的甲烷气体迅速燃烧。

花絮:事实上,在自然界也可以找到甲烷泡泡,冬天的时候它们会出现在一些封冻的湖中,这种泡泡也是非常易燃的。

录制者:HSFCChemistry

危险:中。请戴好护目镜,远离易燃物,使用长杆引火工具远距离点燃。


21、魔法掸子

原理:实际上和掸子无关,爆炸的是纸上的物质。三碘化氮是一种可以发生接触爆炸的物质,稍有扰动即可引起爆炸分解,并产生紫色的碘蒸气。

花絮:另一种会发生爆炸性分解的物质是叠氮化钠,它在受撞击时分解产生大量氮气,因此也被用来制作汽车安全气囊。

录制者:Sully Science

危险:高。怎么说这都是爆炸。


22、锂树银花

原理:这是金属锂燃烧的景象,燃烧过程中固态的金属锂不断熔化,并生成氧化锂。锂的焰色反应为红色,但当剧烈燃烧时火焰呈现一种“亮银色”的状态。

花絮:和其他碱金属一样,锂火不能用水来扑灭,需要专门的干粉灭火剂。

录制者:Nick Moore

危险:中。任何时候都不能对火掉以轻心。


23、小熊糖火山

原理:试管中是加热到熔融状态的氯酸钾,氯酸钾发生热分解产生氧气,试管中的氧气和热足以点燃小熊软糖中的糖类等有机物。氧气促进燃烧,而燃烧产生的热量又进一步促进氯酸钾分解产生更多氧气,因此就产生了剧烈的燃烧反应。

花絮:这个实验还有一个更加丧心病狂的超大号版本(原视频录制者:Vat19):

录制者:wallsacc

危险:高。反应非常剧烈,尤其是超大号版本绝对不建议在家尝试(浪费食物不是好孩子!)。


24、金雨

原理:这是硝酸铅与碘化钾发生的复分解反应,其中析出的金黄色结晶为碘化铅。反应式:Pb(NO3)2 + 2KI → 2KNO3 + PbI2 ↓

花絮:碘化铅晶体是一种可以用于X射线和γ射线探测的材料。

危险:高,处理铅盐时必须谨慎防护以防中毒。

录制者:Thoisoi2 -Chemical Experiments! 


25、绿焰

原理:这种看起来效果相当中二的火焰是硼酸三甲酯燃烧产生的。硼酸三甲酯是一种无色透明、高度易燃的液体。青绿色火焰是硼原子的焰色反应特征。

花絮:钡盐和铜盐的焰色反应也呈现绿色。下图是氯化铜(左)与硼酸三甲酯(右)的焰色对比:

危险:中高。这种液体非常易燃。

录制者:DoktorKlawonn


26、魔性之环

原理:这是一个发生在平皿薄层上的B-Z反应(Belousov-Zhabotinsky反应)的例子。B-Z 反应是一种化学震荡反应,它最早在20世纪50年代被发现。反应体系会在两种状态之间不断进行周期性变化,平皿上的“波纹”也会不断变换。B-Z反应有多 种版本,上图中是它的一个常见版本,溴酸盐与丙二酸发生氧化还原反应,以铈盐及邻二氮菲亚铁离子(ferroin,在还原态为红色,氧化态为蓝色)作为催 化剂和反应指示剂。

花絮:目前,对B-Z反应的动力学研究依然在进行中,研究者们也对反应过程进行了很多数学计算。下面就是一个计算机模拟出的平皿B-Z反应的图像,是不是感觉更加魔性了呢……

危险:中低。反应本身并不剧烈,不过溴酸盐对人具有刺激性,配制反应溶液时依然要注意防护。

录制者:Tim Kench


27、水下花园

原理:在硅酸钠的水溶液中加入一些金属盐类的结晶颗粒(例如铜盐、钴盐等),就可以观察到溶液中树枝状的结构逐渐“生长”的过程。投入的结晶颗粒逐渐溶解,释放出金属离子,而这些金属离子又会与硅酸钠形成难以溶解的硅酸盐结晶,沉积在最初的结晶颗粒之上。而且,各种过渡金属离子的硅酸盐还可以呈现不同的颜色,使花园更加美丽。以下是“花园”中常用的一些反应物和对应的硅酸盐颜色:

明矾(硫酸铝钾)——白色

硫酸铜——蓝色

三氯化铬——绿色

硫酸镍——绿色

硫酸亚铁——绿色

三氯化铁——橙色

氯化钴——紫色

花絮:如果把化学花园搬到太空中会是什么样?NASA曾在国际空间站上进行过实验[1,2]:

危险:较低。

录制者:XTrBass





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