Занимательные опыты по химии

 

 

2.5 «Фонтан» в банке

 

 

             Большую толстостенную склянку  емкостью в 1 л (тонкостенная  может быть раздавлена) заполняют  хлороводородом и плотно закрывают  пробкой со стеклянной трубкой,  один конец которой (внутри  склянки) несколько оттянут. На  другой конец надевают резиновую  трубку с зажимом. Для проведения опыта переворачивают склянку вверх дном, опускают конец трубки до половины в бутыль с водой, подкрашенной синим лакмусом, и убирают зажим. В склянке образуется разреженной пространство, вода с силой врывается в сосуд и бьет из трубки фонтаном. Раствор из синего становится красным.

 

2.6 Дым без огня

 

 

            Пословица  «нет дыма без огня» опровергается  некоторыми химическими реакциями.

1. Если смешать в колбе при комнатной температуре два бесцветных газа – аммиак и хлороводород, - то сейчас же появится густой белый дым. Он представляет собой мельчайшие кристаллики хлорида аммония:

NH₃+HCl=NH₄Cl.

Дым вскоре осядет на стенке сосуда в  виде белого налета.                                               

2.  Хлорид кремния (IV) SiCl₄ – это жидкость, отличающаяся большой летучестью. Достаточно открыть колбу, в которой он находится, чтобы появился белый дым. Испаряясь, хлорид кремния (IV) реагирует с влагой воздуха:

SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄+4HCl.

В результате этой реакции образуется дым, состоящий из твердых частичек кремниевой кислоты H₄SiO₄.Благодаря этому свойству хлорид кремния (IV) применяют в военном деле в качестве дымообразователя.

 

2.7 Соль из газов

 

Для получения NH₃ и HCl берут банки одного объема. Аммиак получают взаимодействием при нагревании хлорида аммония с гашеной известью:

2NH₄Cl+Ca(OH)₂=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O.

Хлороводород получают взаимодействием  при нагревании хлорида натрия с  серной кислотой:

NaCl+H₂SO₄=NaHSO₄+HCl↑.

Сосуды, заполненные аммиаком и  хлороводородом, закрывают стеклянными  пластинками и ставят отверстиями  один на другой. Затем пластинки  убирают. Между газами происходит реакция: образуются клубы густого дыма, который  состоит из кристалликов хлорида  аммония:

NH₃+HCl=NH₄Cl. 

 

2.8 Невесомые пузыри. 

 

Для опыта необходим большой  стеклянный сосуд (можно взять аквариум) объемом 5-10 л. В сосуд подводят до дна газоотводную трубку, присоединенную к аппарату Киппа, и наполняют  до половины (проба горящей лучиной) углекислым газом. Приготовив мыльный раствор (лучше взять шампунь), выдувают трубочкой пузыри и стряхивают их в сосуд. Мыльные пузыри, "плавая " на углекислом газе, кажутся зрителям невесомыми.

 

 

2.9 "Углекислый газ тяжелее воздуха". 

 

Для опыта необходим большой стеклянный стакан емкостью 2-3 л или аквариум. В имеющийся сосуд устанавливают на различных уровнях, начиная со дна, небольшие (2-3 см) тонкие свечки. Установку свечей можно сделать с помощью подставок различной высоты или же сделать ступенчатый каркас из проволоки. Свечи одновременно зажигают и демонстрируют зрителям их горение. Затем опускают на дно сосуда газоотводную трубку от аппарата Киппа, заряженного для получения углекислого газа (мрамор и соляная кислота), и открывают кран. Первой гаснет свеча, установленная на дне сосуда, а за ней все остальные, по мере заполнения емкости углекислым газом. Одну свечу можно установить выше края сосуда. Она останется гореть, свидетельствуя о том, что углекислый газ, заполнив сосуд, переливается через стенки вниз.

 

2.10 Горение металлов. 

 

Горение металлов в кислороде, хлоре  широко известно. Менее знакомо горение  металлов в парах серы.

В штатив укрепляют вертикально  большую пробирку, наполненную на одну треть серой, и нагревают  до кипения серы. Затем в пробирку опускают пучок тонкой медной проволоки (можно предварительно нагреть) и наблюдают бурную реакцию.

 

2.11 Взрыв газовых смесей с воздухом. 

 

В стакан объемом 100-150 мл наливают 20-50 мл раствора шампуни (можно взять  любой стиральный порошок или  мыло). С помощью резиновой груши или интенсивным перемешиванием добиваются образования небольшого количества пены в стакане. Затем через раствор в стакане пропускают горючий газ (водород, метан, этилен, ацетилен) до заполнения стакана пузырями моющего средства и убирают газоотводную трубку. Горящей лучинкой поджигают смесь газов в стакане. Происходит вспышка.

 

2.12 Фараоновы змеи. 

 

Вы поджигаете небольшую палочку, вспыхивает слегка заметный огонёк и  из палочки, извиваясь, начинает выползать  чёрно-зелёная пористая масса, по форме  напоминающая змею.  
   Это одна из разновидностей опыта, известного под названием "Фараоновы змеи". Далее будет описана наиболее безопасная разновидность этого опыта, т. к. существует несколько вариаций, но почти во всех используются высокотоксичные соединения ртути.    Для того, чтобы провести этот опыт вам понадобятся три довольно доступных вещества: нитрат калия, дихромат калия и сахар. Вот состав смеси:

KNO₃--------------5гр

K₂Cr₂O₇----------10гр

C₁₂H₂₂O₁₁--------10гр    

Все компоненты смеси тщательно  растирают в ступке и смешивают. Далее небольшими порциями (буквально  по несколько капель) добавляют воду. После каждой новой порции воды смесь тщательно перемешивают. Увлажнение необходимо прекратить тогда, когда смесь будет иметь консистенцию творога. Теперь у вас довольно легко получится скатать из неё палочки диаметром ~5-8мм и длиной около 5см. 
   Лучше всего проводить этот опыт на керамической плитке или на листе железа.

Примечание1: Этот опыт получится ещё  интересней, если из смеси сформировать не палочки, а шарики диаметром ~1-2см. Но поджигать их необходимо с трёх сторон сразу, тогда получится  не змея, а настоящий дракон.

Примечание2: Пористая масса, которая  составляет "змею", - это большей  частью токсичный оксид хрома(III), так что проводите этот опыт очень осторожно и обязательно вымойте руки после его проведения

2.13 Аммиачный фонтан

 

Для опыта необходимы две колбы, соединенные следующим образом: на одну из них, широкогорлую, одевается  пробка с отверстием для стеклянной трубки и пипетки; другая колба, более  узкая соединяется со стеклянной трубкой с помощью подходящей пробки. В узкую колбу наливают воду так, чтобы уровень жидкости доходил до стеклянной трубки. В пипетку набирают несколько капель раствора фенолфталеина, а широкую колбу наполняют аммиаком. После этого прибор собирают, как указано выше, надежно закрепляя колбу с водой внизу. С помощью пипетки несколько капель жидкости добавляют в широкогорлую колбу и наблюдают красивый фонтан жидкости, окрашивающейся в розовый цвет при выходе из трубки.

 

2.14 Выделение и возгорание фосфина.

 

Фосфин (PH₃) ядовитый газ, светится в темноте легко воспламеняется.

Оборудование: красный фосфор (можно  обводнившийся), пробирка, металлический натрий, спиртовка. На дно пробирки киньте 0,5 гр. влажного красного фосфора (очень хорошо если фосфор обводнившийся). Туда же опустите маленький кубик (0,4 см³) металлического натрия. Начните греть пробирку на спиртовке и вскоре из пробирки вырвется пламя. Это возгорелся фосфин образовавшийся при гидролизе фосфида натрия.

2.15 Взятие пробы на алкоголь

 

Юному химику потребуется газовая промывалка, если ее нет, нужно собрать ее аналог, используя подходящие колбу и стеклянные трубки. Выходящую из промывалки трубку с помощью пробки соединяют с трубкой большего диаметра, в которую помещается кристаллический хромат калия. Промывалку наполняют 0.1% раствором этанола в воде и начинают продувать воздух ( можно - ртом, можно - с помощью целлофанового пакета из соображений безопасности). В трубке с хроматом калия наблюдается возникновение зеленой окраски (Cr III), хорошо заметной на желтом фоне. Нетрудно заметить, что глубина и степень распространения окраски пропорциональны концентрации алкоголя. Таким образом, потренировавшись, можно заняться тестированием родных и знакомых...

Примечание: ставить подобные опыты на себе не рекомендуется

 

2.16 Хлопок водорода. 

 

На этот раз попробуем сделать  хлопок водорода. Получить водород  несложно, это можно осуществить вытеснив его из кислоты каким-нибудь активным металлом (к примеру цинком). Оборудование: спички, концентрированная соляная (HCl) или серная кислота (H2SO4), гранулированный цинк, пробирка.

В пробирку налейте 5 мл серной или  соляной кислоты. Киньте в жидкость две – три гранулы цинка. Начинается выделение водорода.

Происходит реакция: 2HCl+Zn=ZnCI₂+H₂

Заткните горло пробирки пальцем. Дайте скопится водороду, затем резко  отпустите и поднесите горящую спичку, происходит резкое воспламенение газа со свистом. Если водород будет выделятся в большом количестве, то можете вставить в горло пробирки пробку с газоотводной трубкой и поднесите горящую спичку к газоотводной трубке. Водород будет равномерно гореть. Получится “самодельный мини-огнемет”. Реакция будет происходить до тех пор пока цинк не растворится или пока вся кислота не превратится в хлорид цинка.

 

 

 

3. ОПЫТЫ С КРИСТАЛЛАМИ И РАСТВОРАМИ

 

 

3.1 Выращивание кристаллов. 

 

Для получения кристаллов лучше всего использовать дихромат калия, буру, сульфаты никеля, меди и железа, алюминиевые и хромовые квасцы и другие соли, хорошо растворимые в воде и увеличивающие растворимость при нагревании.

Вначале готовят 250-300 мл насыщенного (при температуре выше комнатной  на 20-30 С) раствора определенной соли. Раствор фильтруют (лучше через стекловату) в химический стакан. Берут тонкую капроновую нить и привязывают одним концом к палочке, которую кладут на стакан так, чтобы свободный конец нити был опущен в раствор почти что до дна стакана. Через 2-3 дня нить вынимают из раствора и снимают с нее кристаллики, оставляя один самый крупный и правильной формы.

Используя исходный раствор, снова готовят насыщенный раствор  при повышенной температуре и  вновь погружают в него нить с  кристаллом. Операцию проводят до получения крупных кристаллов. Выращенные кристаллы лучше хранить в стеклянных боксах с притертыми крышками. 

 

3.2 Рост кристаллов

 

В конической колбочке готовят  при нагревании насыщенный раствор  сульфата магния MgSO₄. Затем его медленно охлаждают (при медленном охлаждении образуются более крупные кристаллы, при быстром – мелкие) и прибавляют несколько капель столярного клея. На следующий день на дне колбочки появляются красивые крупные (до 1 см в поперечнике) длиною до 10 см призмы сульфата магния. Надо поставить охлаждаться несколько колбочек, и наиболее удачно образовавшиеся кристаллы продемонстрировать. Клей повышает вязкость жидкости, что замедляет образование зародышей кристаллов. Берут чистую колбу с пересыщенным раствором сульфата натрия NaSO₄ и опускают в нее кристалл сульфата натрия величиной с горошину. В пересыщенном растворе внесенный кристаллик становится центром кристаллизации, которая быстро охватывает весь находящийся в колбе раствор. Образование друзы кристаллов идет при непосредственном участии воды. Состав кристаллов сульфата натрия характеризуется формулой Na₂SO₄ ∙ 10H₂O.  

Если по окончании этого  процесса перевернуть колбу, то кажется, что маленький кристаллик «выпил»  всю жидкость и превратился в  плотный шар, который занял почти  всю колбу.

 

3.3 «Зимний пейзаж» в стакане

 

 

            Приготавливают  в стакане на 300 мл насыщенный  раствор нитрата свинца Pb(NO₃)₂ и опускают в него кристалл хлорида аммония NH₄Cl. Постепенно в стакане начинают расти кристаллы, напоминающие собой растения, покрытые инеем:

Pb(NO₃)₂+2NH₄Cl=2NH₄NO₃+PbCl₂. 

 

 

 

3.4 "Золотой дождь." 

 

 

   Существует множество веществ  с сильной температурной зависимостью растворимости. Именно на этом явлении  и основан данный опыт.  Для проведения этого опыта необходимо взвесить равные количества ацетата свинца(II) и йодида калия. Я советую по 0,5г. Далее готовят два раствора. В два химических стакана наливают по 50 мл дистиллированной воды. В один добавляют ~1мл столового уксуса (или ~0,2 мл концентрированной уксусной кислоты) и растворяют ацетат свинца. Кислота добавляется для того, чтобы подавить гидролиз ионов Pb²⁺. Во втором растворяют KI. Затем оба раствора сливают в колбу из огнеупорного стекла объёмом 150мл. При этом происходит реакция двойного обмена между ацетатом свинца и йодидом калия:

Pb(CH₃COO)₂ + 2KI => 2KCH₃COO + PbI₂   

После смешивания растворов выпадает жёлтый осадок йодида свинца(||). Смеси растворов  в колбе необходимо дать отстояться, чтобы осадок осел полностью. После  этого с осадка осторожно сливают  жидкость и вместо неё доливают 100мл дистиллированной воды. Теперь раствор необходимо нагреть до кипения и кипятить в течении 2-3мин. Осадок должен раствориться полностью.

Если  всё было сделано правильно, то после  охлаждения раствора выпадет множество  золотистых кристалликов, которые при встряхивании колбы будут парить в толще воды. Размер кристалликов очень сильно зависит от скорости охлаждения: чем медленнее охлаждать, тем более крупными и красивыми будут кристаллики. Для большей их прочности перед кипячением в раствор добавляют немного глицерина (~0,5мл на 100 мл раствора).

 

3.5 Золотая осень

 

На дно стакана помещают 5-6 кусочков дихромата аммония (NH₄)Cr₂O₇. Затем приготавливают раствор нитрата свинца Pb(NO₃)₂ из расчета 25 г на 100 мл воды (воду подогревают). После охлаждения этот раствор выливают в стакан с кусочками дихромата аммония.                                                                                                                                                      Через некоторое время в результате реакции между нитратом свинца и дихроматом аммония на кусочках последнего появляются игольчатые кристаллы бихромата свинца. Постепенно разрастаясь, они будут принимать очертания «деревьев» в золотом осеннем уборе. Через несколько дней «лесная чаща» заполнит стакан.