Занимательные опыты по химии. Романенко Е. С., Сакович Г. В.

Е. С. Романенко, Г. В. Сакович

ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ ПО ХИМИИ Учебное пособие

СТАВРОПОЛЬ «АГРУС» 2015

УДК 54 ББК 24 Р69

Р69

Романенко, Е. С. Занимательные опыты по химии : учебное пособие / Е. С. Романенко, Г. В. Сакович. – Ставрополь : АГРУС Ставропольского гос. аграрного ун-та, 2015. – 44 с. Предлагаемые в издании химические опыты можно проводить на уроках химии, придавая им характер занимательности, и на внеклассных занятиях: в особенности на химическом кружке, при проведении Дня химика, устных журналов и т. д. Для детей среднего и старшего школьного возраста.

УДК 54 ББК 24

© Романенко Е. С., Сакович Г. В, 2015 © ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет, 2015

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 ОПЫТЫ С ГАЗАМИ 1. Горящая проволока. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Светящаяся колба. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Плавающие пузыри. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Горение без воздуха. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Газ–волшебник . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Цветной фонтан. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Вода – «союзник огня». . . . . . . . . . . . . . . . .

8. Вода вместо спичек . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9. Горение магния в воде.. . . . . . . . . . . . . . . . .

10. Вода поджигает корабль . . . . . . . . . . . . . . .

11. Путешествующий натрий . . . . . . . . . . . . . .

12. Горящий снег. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13. Огненное колесо . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14. Свинцовая шуба. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15. Морской еж. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16. Серебрянный цветок. . . . . . . . . . . . . . . . . .

17. Химическая грелка. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18. Камень, с помощью которого можно сварить яйцо.

19. «Черная змея» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20. Действующий вулкан . . . . . . . . . . . . . . . . .

21. Исчезающий крест . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.7 .7 .7 .8 .8 .9 .9 . 10 . 11 . 11 . 12 . 12 . 13 . 13 . 14 . 14 . 15 . 15 . 15 . 16 . 16

ОПЫТЫ С РАСТВОРАМИ СОЛЕЙ 22. Получение цветного пламени. . . . . . . . . .

23. Бумага, горящая цветным пламенем. . . . . .

24. Букет, предсказывающий погоду. . . . . . . .

25. Рисование утюгом. . . . . . . . . . . . . . . .

26. Огонь-художник . . . . . . . . . . . . . . . . .

27. Превращение «воды» в «молоко» . . . . . . .

28. Получение «золота» из «воды» . . . . . . . .

29. Нерукотворный образ. . . . . . . . . . . . . .

30. Зимний пейзаж в сосуде . . . . . . . . . . . .

31. Весенний пейзаж в стакане. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. 17 . 17 . 17 . 18 . 18 . 19 . 19 . 20 . 21 . 21

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

3

32. Силикатный сад . . . . . . . . . . . . . . .

33. Две реакции с одинаковыми веществами..

34. Получение красных призм . . . . . . . . .

35. Нанесение «раны» и ее «исцеление» . . .

36. Моментальная живопись . . . . . . . . . .

37. Зеркало в колбе . . . . . . . . . . . . . . .

38. Таинственная надпись . . . . . . . . . . .

39. Кольцо в воздухе . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. 22 . 22 . 23 . 23 . 24 . 25 . 26 . 26

ОПЫТЫ С РАСТВОРАМИ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧЕЙ 40. Чудесное превращение . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41. Три жидкости из одной колбы . . . . . . . . . . . . . .

42. Превращение синего колокольчика в красный . . . . .

43. Синеющий капиталист . . . . . . . . . . . . . . . . . .

44. Как изменить цвет яйца. . . . . . . . . . . . . . . . . .

45. Изменение цвета раствора при нагревании . . . . . . .

46. «Вода» окрашивает раствор . . . . . . . . . . . . . . .

47. Проволока заставляет жидкость кипеть . . . . . . . . .

48. Укрощение реакции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

49. Дым без огня . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50. «Снег», покрывающий угольки . . . . . . . . . . . . .

51. Фонтан из пробирки . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

52. Вертящееся яйцо . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53. Ныряющее яйцо . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54. Вытравленный рисунок. . . . . . . . . . . . . . . . . .

55. Симпатические чернила . . . . . . . . . . . . . . . . .

56. Минеральный хамелеон . . . . . . . . . . . . . . . . .

57. Слетающие чернила . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58. Удивительные чернила . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 27 . 27 . 28 . 28 . 28 . 29 . 29 . 29 . 30 . 30 . 31 . 31 . 32 . 32 . 33 . 33 . 34 . 34 . 34

ОПЫТЫ С ГОРЕНИЕМ И ПЛАВЛЕНИЕМ BEЩECTB 59. «Волшебный cтaкaн» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 60. Несгораемый платок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 61. Яйцо в бутылке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 ОПЫТЫ С ПЕРМАНГАНАТОМ КАЛИЯ 62. Огненный порошок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 63. Огонь без спичек . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4

64. Фейерверк в жидкости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 65. Огнедышащая трубка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 ОПЫТЫ С ФОСФОРОМ 66. Превращение красного фосфора в белый . . . . . . . . . . . 38 ОПЫТЫ С ЙОДОМ 67. Рисование портрета . . . . . . . . . . . .

68. Танцующий уголек . . . . . . . . . . . .

69. Воспламенение силана . . . . . . . . . .

70. Фейерверк в колбе . . . . . . . . . . . .

71. Как зажечь сахар одной спичкой. . . . .

72. Фейерверк на столе.. . . . . . . . . . . .

73. Превращение бесцветного газа в бурый.

74. Тайная рукопись. . . . . . . . . . . . . .

75. Выращивание кристаллов солей . . . . .

76. Морозный рисунок на стекле . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. 38 . 38 . 39 . 40 . 40 . 40 . 40 . 41 . 41 . 43

5

Посвящается 85-летнему юбилею женщины, сильной духом, наставнику, другу, кандидату педагогических наук Галине Владимировне Сакович

ВВЕДЕНИЕ Проведение занимательных опытов по химии является одним из условий возникновения и развития интереса у детей к химии, что в дальнейшем может привести к осуществлению их профориентации. Публикуемые в этой книге химические опыты разные по сложности от самых простых – для новичков, до сложных – для старшеклассников. Как показывают наблюдения, учащихся с первых же уроков изучения предмета, увидев химические опыты, многие дети начинают увлекаться химией. В дальнейшем возникновению стойкого интереса и склонности к химии у подростков наблюдается у тех, кто владея теоретическими знаниями может объяснить сущность химических процессов. Зачастую можно слышать, что «химик должен иметь химический ум и химические руки». Умение владеть химическим экспериментом развивает у учащихся качества личности, как наблюдатель, аккуратность, выработке умения к объяснению химических явлений в жизни, окружающей природе и т.д. Как известно, что едва ли не все знаменитые ученые – химики с детства любили экспериментировать с веществами.

6

ОПЫТЫ С ГАЗАМИ 1. ГОРЯЩАЯ ПРОВОЛОКА Методика выполнения. Сделать спираль из тонкой железной проволоки. На один конец спирали насадить маленький кусочек угля. Другой конец проволоки захватить тигельными щипцами и нагревать уголёк на пламени пока он не раскалится. – Быстро внести раскалённый уголёк в банку ёмкостью 0,5–1 л, предварительно наполненную кислородом и со слоем песка на дне. Сначала ярко горит уголек, а затем железная проволока. Объяснение. Горение угля сопровождается выделением большого количества тепла, достаточного для начала горении железа: С + О2= СО2 + Q 3Fe + 2O2 = Fe3O4

2. СВЕТЯЩАЯСЯ КОЛБА Методика выполнения. Колбу емкостью 2 л наполнить кислородом. В железную ложечку набрать смеси, состоящей из одной части серы и двух частей окиси магния. Смесь поджечь и внести в колбу. Вещества горят ослепительным пламенем, создает впечатление, что колба светится. Опыт будет нагляднее при демонстрации в темноте. Объяснение. Горение веществ сопровождается следующими химическими реакциями: S + O2 = SO2 SO2 + 2MgO + O2 = 2MgSO4

3. ПЛАВАЮЩИЕ ПУЗЫРИ Методика выполнения. Большой стеклянный сосуд (можно аквариум) наполнить углекислым газом. Приготовить мыльный раствор и, пользуясь стеклянной трубкой, выдувать мыльные пузыри, направляя в сосуд с углекислым газом.

7

Мыльные пузыри «плавают» в углекислом газе. Объяснение. Углекислый газ в полтора раза тяжелее воздуха, поэтому мыльные пузыри, наполненные воздухом, «плавают» в углекислом газе.

4. ГОРЕНИЕ БЕЗ ВОЗДУХА Методика выполнения. Небольшую колбу ёмкостью 100–150 мл наполнить двуокисью углерода. Тигельными щипцами взять стружку магния, поджечь ее на пламени горелки и внести в колбу с углекислым газом. Магний продолжает гореть в углекислом газе. Объяснение. Горение магния сопровождается восстановлением углекислого газа: Mg + CO2 = MgO + CO + Q 2Mg + CO2 = 2MgO + C + Q

5. ГАЗ–ВОЛШЕБНИК Методика выполнения. В три последовательно соединенные склянки Тищенко налить бесцветные жидкости: в первую – раствор известковой воды, во вторую – сульфида натрия, в третью – нитрата свинца и пропускать углекислый газ. Через некоторое время в первой склянке жидкость сильно мутнеет, затем обесцвечивается. Во второй склянке видимых – изменений не наблюдается. В третьей – жидкость становится черной. Объяснение. Углекислый газ, проходя через первую склянку, взаимодействует с гидроксидом кальция с образованием труднорастворимого карбоната кальция, который при дальнейшем пропускании углекислого газа превращается в растворимый бикарбонат кальция: CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 При прохождении избытка углекислого газа через раствор сульфида натрия выделяется сероводород: CO2 + Na2S + H2O = Na2CO3 + H2S 8

Сероводород поступает в третью склянку и взаимодействует с нитратом свинца, образуя сульфид свинца черного цвета: Pb(NO3)2 + H2S = PbS + 2HNO3

6. ЦВЕТНОЙ ФОНТАН Методика выполнения. Колбу емкостью I л плотно закрыть резиновой пробкой с проходящей через нее стеклянной трубкой с изогнутым концом. Конец трубки установить на уровне середины высоты колбы. На свободный ее конец надеть резиновую трубку с зажимом. Колбу предварительно наполнить аммиаком. Колбу с аммиаком укрепить в штативе вверх дном над бутылью с водой, содержащей 5–6 капель раствора фенолфталеина. Бутыль плотно закрыть резиновой пробкой с двумя стеклянными трубками: одна доходит почти до дна, другая – очень короткая, согнутая под прямым углом. На первую из них надеть резиновую трубку с зажимом, соединив ее с колбой. Затем зажим открыть, и через короткую трубку вдуть в бутыль немного воздуха. Как только капля воды войдет в верхнюю колбу, из трубки начнет бить фонтан малинового цвета. Объяснение. Фонтан образуется благодаря создавшемуся в колбе вакууму за счет хорошей растворимости аммиака в воде (1:700) NH3 + H2O= NH4OH Фенолфталеин в щелочной среде окрашивается в малиновый цвет.

7. ВОДА – «СОЮЗНИК ОГНЯ» Методика выполнения. Стеклянный цилиндр наполнить метаном (можно этиленом, ацетиленом). Второй цилиндр наполнить водой. Цилиндр с метаном открыть, поджечь газ и начать быстро вливать в него воду. Большой столб пламени взметнется вверх. Чем быстрее цилиндр наполняется водой, тем выше пламя. Объяснение. Метан является главной составной частью горючих газов, горит бледным синеватым пламенем: 9

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O В воде метан малорастворим, поэтому наливаемая в цилиндр вода вытесняет газ. Чем быстрее, происходит вытеснении метана, тем интенсивнее горение и выше столб пламени. Примечание: получение газообразных веществ Кислород – разложением перманганата калия: 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 Выделяющийся кислород собрать способом вытеснения воды. Водород – применяя цинк и раствор серной (1:4) или соляной кислоты (1:1): Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 Хлор – действием концентрированной соляной кислоты на двуокись марганца при нагревании MnO2 + 4HCl = MnCl2 + 2H2O + Cl2 Углекислый газ – действием соляной кислоты на мрамор: СаСO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 Аммиак – нагреванием измельченной смеси сухой гидроокиси кальция и хлорида аммония (1:1): 2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 +2H2O + 2NH3 Метан – нагреванием смеси безводного ацетата натрия с сухой щелочью (1:3) в тугоплавкой пробирке с газоотводной трубкой: CH3COONa + NaOH = Na2CO3 + CH4 Опыты с металлами и их соединениями

8. ВОДА ВМЕСТО СПИЧЕК Методика выполнения. На керамическую плитку поместить 0,4 г алюминиевой пыли и 4 г мелко растертого йода, тщатёльно перемешать. Внимание присутствующих обратить на отсутствие реакции. Смеси придать форму конуса с углублением, в которое внести каплю воды. Через некоторое время появляется легкий дымок, затем разгорается яркое пламя с клубами фиолетового дыма.

10

Объяснение. Между алюминием и йодом происходит следующая реакция: 2Al + 3I2 = 2Al3 Вода – катализатор. Второй вариант. Аналогично протекает реакция цинка с йодом. В этом случае готовят смесь из 0,6 г цинковой пыли и 2,5г мелкорастертого йода. Аналогично взаимодействует эквивалентное количества магния и йода.

Mg + I2 = MgI2

9. ГОРЕНИЕ МАГНИЯ В ВОДЕ Методика выполнения. В железную ложечку насыпать порошок магния и сильно нагреть в пламени горелки. Стакан емкостью 600–800 мл на три четверти наполнить водой, предварительно добавив в нее 5 капель фенолфталеина. Как только магний начнет гореть, ложечку быстро опустить в воду (глубоко не погружать). Магний не гаснет. Наоборот, происходит яркая вспышка и появляется пламя. Жидкость окрашивается в малиновый цвет. Объяснение: при взаимодействии раскаленного магния с водой происходит следующая реакция: Mg + 2H2O = MgO + H2 + Q MgO + H2O = Mg(OH)2 Образовавшийся водород сгорает, усиливая процесс горения. Фенолфталеин в щелочной среде окрашивается в малиновый цвет.

10. ВОДА ПОДЖИГАЕТ КОРАБЛЬ Методика выполнения. Из бумаги сделать кораблик и пустить в таз с водой. Кусочек натрия, величиной с горошину, очистить от пленки оксидов тщательно обсушить между листками фильтровальной бумаги и положить в кораблик. Затем незаметно капнуть на натрий несколько капель воды. Натрий загорается и поджигает корабль.

11

Объяснение. Взаимодействие натрия с водой сопровождается с выделением большого количества тепла. Происходит следующая реакция: 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 + Q Образующийся водород загорается и поджигает корабль.

2H2 + O2 = 2H2O

11. ПУТЕШЕСТВУЮЩИЙ НАТРИЙ Методика выполнения. В химический стакан на 100 мл налить 30 мл воды, предварительно добавив в нее несколько капель спиртового раствора фенолфталеина. Затем к воде осторожно прилить 50 мл чистого керосина. Кусочек очищенного натрия, величиной с горошину, осторожно спустить в стакан. Натрий будет вертикально перемещаться в слое керосина, то опускаясь, то поднимаясь. Вода окрасится в малиновый цвет Объяснение. Натрий тяжелее керосина, поэтому он опускается вниз, но, как только достигнет поверхности воды, начинается химическая реакция с водой с выделением водорода: 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 + Q Пузырьки газа обволакивают кусочек металла, и он на газовой подушке поднимается вверх. На поверхности пузырьки газа отрываются, и натрий снова опускается вниз. Так повторяется 10–12 раз, пока весь натрий не прореагирует с водой. Водный слой окрашивается в малиновый цвет за счет фенолфталеина.

12. ГОРЯЩИЙ СНЕГ Методика выполнения. В железную консервную банку набрать снега, сделать в нем углубление на 1/4 высоты банки. В углубление положить 3–4 кусочка карбида кальция и засыпать сверху снегом. Если к снегу поднести зажженную спичку, появится пламя. Снег горит. Объяснение. Карбид кальция поступает в реакцию со снегом: 12

CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2 + Q От спички загорается выделяющиеся ацетилен: 2С2H2 + 5O2 = 4CO2 + 2H2O Опыт можно провести и в другом варианте, поместив в углубление в снегу кусочек металлического натрия, величиной с горошину. Снег «загорается» в результате реакции 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 + Q 2H2 + O2 = 2H2O

13. ОГНЕННОЕ КОЛЕСО Методика выполнения. Колбу с длинным горлышком емкостью 150–200 мл закрыть пробкой, через которую проходит одно из колен трубки тройника. Два других колена на концах загнуть в противоположные стороны и сплавить их выходные отверстия до диаметра 2 мм. Колбу со вставленной в нее пробкой свободно подвесить на нитке длиной в I метр. В колбу поместить несколько кусочков карбида кальция, налить 20 мл воды и быстро закрыть пробкой. Колба начнет вращаться. Выждав, когда из колбы будет вытеснен весь воздух, поджечь газ горящей лучинкой. Вращение колбы усилится, длинные языки пламени образуют ярко светящееся огненное колесо. Объяснение. При взаимодействии карбида кальция с водой образуется горючий газ ацетилен: CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2 + Q Сильная струя ацетилена, выходя из двух противоположно направленных трубок, горит, образуя огненное колесо.

14. СВИНЦОВАЯ ШУБА Из цинковой пластинки вырезать фигурку человека и опустить ее в стакан с 10 %-ным раствором ацетата свинца, подкисленного уксусной кислотой. Оставить на несколько часов, можно дней. Фигурке покроется пушистым слоем кристаллов свинца, напоминающих меховую одежду.

13

Объяснение. Более активный цинк вытесняет свинец из раствора его соли: (CH3COO)2Pb + Zn = (CH3COO)2Zn + Pb Опыт можно выполнить в другом варианте. В 200 мл горячей воды растворить 15 г нитрата свинца. Тщательно очистить цинковую пластинку и вырезать из нее дерево. Затем опустить ее в стакан с раствором нитрата свинца. На голых цинковых «ветвях» начнут «прорастать побеги» из чистого свинца. Через несколько часов получается пышное «сатурново» дерево.

15. МОРСКОЙ ЕЖ Методика выполнения. К 7–8 г хлорида олова помещенного, в химический стакан, прилить 10 мл концентрированной соляной кислоты, затем 200 мл воды и осторожно перемешать стеклянной палочкой. Кружочек, вырезанный из цинковой пластинки, на ниточке поместить в раствор. Через час весь объем стакана заполнится шарообразным телом, с ощетинившимися во все стороны блестящими колючими иглами. Объяснение. «Выращенный» в стакане «ёж», состоит из кристаллов олова SnCl2 + Zn = ZnCl2 + Sn Наряду с этим происходит другая химическая реакция: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 Выделяющиеся водород придает рыхлость и пористость «ежу».

16. СЕРЕБРЯННЫЙ ЦВЕТОК Методика выполнения. Из очищенной медной проволоки сделать цветок и погрузить его в 5 %-ный раствор нитрата серебра. Через 20–50 мин в сосуде появится серебряный цветок редкой красоты – на его бархатисто-сероватом фоне будут сверкать кристаллы чистого серебра. Объяснение. Медь активнее серебра, поэтому легко вытесняет его из раствора соли: 2AgNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + 2Ag 14

17. ХИМИЧЕСКАЯ ГРЕЛКА Методика проведения. Смешать 5–6 г хлорной меди с таким же по весу количеством алюминиевых опилок. К смеси добавить 5–6 столовых ложек хорошо высушенных древесных опилок. Полученную смесь высыпать в полиэтиленовый мешочек и прилить к ней 30–40 мл воды. Грелка начинает действовать. Объяснение. Более активный алюминий вытесняет медь из раствора ее соли: 3CuCl2 + 2Al = 2AlCl3 + 3Cu + Q

18. КАМЕНЬ, С ПОМОЩЬЮ КОТОРОГО МОЖНО СВАРИТЬ ЯЙЦО Методика выполнения. В железную банку насыпав жженой извести слоем 2–3 см и в углубление положить сырое яйцо. Известь залить водой так, чтобы яйцо было покрыто на 1 см. Через 7–10 минут яйцо вынуть тигельными щипцами, сполоснуть водой и очистить. Яйцо сварено вкрутую. Объяснение. Между известью и водой происходит химическая реакция: СаO + H2O = Ca(OH)2 Яйцо сварится за счет тепла, выделяющиеся при реакции.

19. «ЧЕРНАЯ ЗМЕЯ» Методика выполнения. На асбестовую сетку насыпать конусом сахарный песок, пропитанный этиловым спиртом. В середине конуса сделать углубление и поместить в него смесь, состоящую из 2 частей гидрокарбоната натрия и 13 частей сахарной пудры. Поджечь спирт. Через некоторое время из конуса начнет, вертясь и извиваясь выползать черно-серая «змея». Объяснение. Сахар плавится за счет теплоты, выделяющейся при горении спирта, превращаясь в карамель. Гидрокарбонат натрия при этом разлагается с выделением углекислого газа: 2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2 15

Углекислый газ вспенивает карамель, придавая ей причудливую форму «змеи».

20. ДЕЙСТВУЮЩИЙ ВУЛКАН Методика выполнения. На асбестовую сетку насыпать горкой 20–30 г бихромата аммония. Кусочек ваты, смоченный этиловым спиртом, незаметно поломить на конус горки и поджечь. Из «кратера» с шумом начинают вылетать искры. «Извержение вулкана» длится 2–3 минуты, склоны его покрываются слоем «вулканического пепла». Объяснение. Происходит экзотермическая реакция разложения бихромата аммония по следующему уравнению: (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 +4H2O + N2 Пеплом является окись хрома темно-зеленого цвета.

21. ИСЧЕЗАЮЩИЙ КРЕСТ Методика выполнения. Из сплава Вуда отлить крест. Для этого изготовить форму из глины или гипса, имеющую вил дощечки с вырезанным в ней крестом. В высушенную форму налить, предварительно расплавленный в железном тигле, сплав Вуда. После остывания сплава крест легко выпадает из формы. Крест опустить в стакан с горячей водой (температура воды должна быть не менее +80°С) и тотчас закрыть стакан от зрителей бумажным цилиндром. Как только крест расплавится, убрать цилиндр. Крест исчез. На дне стакана появился слой жидкого металла, по внешнему виду напоминающий ртуть. Объяснение. Этот опыт основан на низкой температуре плавления сплава Вуда. Сплав Вуда можно приготовить из следующих металлов: висмута 4 части, свинца 2 части, олова и кадмия по одной части. Температура плавления указанных металлов соответственно равна: +216°, +328°, +232°, +320°. Полученный сплав плавится при +70°.

16

ОПЫТЫ С РАСТВОРАМИ СОЛЕЙ 22. ПОЛУЧЕНИЕ ЦВЕТНОГО ПЛАМЕНИ Методика выполнения. Для проведения опыта необходимы четыре фарфоровые чашечки. В каждую из них налить по 10 мл этилового спирта. Затем в первую чашку добавить щепотку соли меди, во вторую – поваренной соли, в третью – соли кальция и в четвертую – соли калия. Содержимое чашечек тщательно перемешать. Спирт во всех чашечках поджечь. Пламя окрашивается в различные цвета: зеленый, желтый, красный, фиолетовый. Объяснение. Ионы различных металлов способны окрашивать пламя в соответствующие цвета: меди – в зеленый, натрия – в желтый, кальция- в кирпично-красный, калий – в бледнофиолетовый.

23. БУМАГА, ГОРЯЩАЯ ЦВЕТНЫМ ПЛАМЕНЕМ Методика выполнения. Приготовить по 100 мл насыщенных растворов нитратов натрия, стронция, бария. К полученным растворам добавить по 5 г бертолетовой соли. Цветную гофрированную бумагу пропитать указанными растворами: желтую бумагу – нитратом натрия, красную- нитратом стронция, зеленую – нитратом бария. Пропитанную бумагу высушить. Повторить эти операции 2–3 раза. Приготовленную таким образом бумагу поджечь. Каждая горит, пламенем соответствующим её цвету. Объяснение. Ионы натрия окрашивают пламя в желтый цвет, бария – в зеленый, стронция – в красный.

24. БУКЕТ, ПРЕДСКАЗЫВАЮЩИЙ ПОГОДУ Методика выполнения. Букет цветов, изготовленный из белой бумаги обмакнуть в раствор хлорида кобальта и высушить. Букет окрашивается в синий цвет. В сухую солнечную погоду синяя окра17

ска сохраняется, а в сырую и дождливую букет меняет свой цвет и становится красным. С уменьшением влажности воздуха букет вновь синеет. Объяснение. Цвет букета обусловлен окраской хлорида кобальта, которая зависит от количества кристаллизационной воды, входящей в его состав. Безводный хлорид кобальта бледно-синего цвета. Кристаллогидрат хлорида кобальта содержащий одну молекулу воды сине-фиолетового цвета, две молекулы воды – тёмного сине-фиолетового цвета, четыре – красного. Кристаллогидрат, содержащий шесть молекул воды – розового цвета. Это свойство солей кобальта используется для изготовления химического барометра.

25. РИСОВАНИЕ УТЮГОМ Методика выполнения. На большой лист бумаги ( желательно розового цвета) с помощью кисточки нанести рисунок раствором хлорида кобальта. Чтобы получить изображение следует, прогладить лист горячим утюгом. Объяснение. При нагревании кристаллогидрат хлорида кобальта розового цвета (CoCl * 6H2O ) теряет кристаллизационную воду превращаясь в безводную соль (CoCl2 ) синего цвета.

26. ОГОНЬ-ХУДОЖНИК Методика выполнения. На листе фильтровальной бумаги насыщенным раствором калийной селитры нарисовать какую-либо фигуру, например, слона. При нанесении рисунка нельзя допускать пересечения линий. После высыхания бумаги к какой-либо части рисунка прикоснуться тлеющем угольком. Огонек бежит по линии рисунка. Рисунок выгорает. Объяснение. При нагревание калийная селитра разлагается выделяя кислород, поддерживающий горение.

2KNO3 = 2KNO2 + O2 18

27. ПРЕВРАЩЕНИЕ «ВОДЫ» В «МОЛОКО» Методика выполнения. Приготовит: 10 %-ные водные растворы сульфата натрия и хлорида бария. Растворы можно приготовить, ис-пользуя обычную воду. Если растворы при этом получаются мутными, их следует профильтровать. Помутнения растворов можно избежать, предварительно подкислив воду соляной кислотой. Два химических стаканов до половины наполнить приготовленными растворами: один – раствором сульфата натрия, второй – хлорида бария. При сливании этих растворов в один стакан образуется белая, похожая на молоко жидкость. Объяснение. При взаимодействии сульфата натрия с хлоридом бария образуется трудно растворимое в воде соединение -сульфат бария, белый кристаллический осадок: BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl Второй вариант. Сульфат натрия и хлорид бария можно заменить хлоридом натрия и нитратом серебра. Между веществами происходит химическая реакция: AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3 Образующийся белый аморфный осадок хлорида серебра придает раствору вид молока. В результате оседания белого творожистого осадка хлорида серебра раствор постепенно светлеет, что позволяет говорить о свертывании молока.

28. ПОЛУЧЕНИЕ «ЗОЛОТА» ИЗ «ВОДЫ» Методика выполнения. Приготовить 5 %-ный раствор ацетата свинца и 10 %-ный раствор йодида калия. Во избежание гидролиза ацетата свинца его раствор следует подкислить уксусной кислотой. Оба раствора должны быть прозрачными. Два химических стакана до половины наполнить полученными растворами: один – раствором ацетата свинца, второй – йодида калия. Оба раствора нагреть до кипения и слить в плоскодонную колбу или стакан. При этом наблюдается помутнение раствора и 19

окрашивание его в желтый цвет; Стакан с горячей смесью закрыть картонным футляром и дать охладиться. После охлаждения содержимое стакана взболтать. В стакане образуются блестящие золотистые чешуйки, дающие красивую игру цветов. Часть осадка положить на лист фильтровальной бумаги и подсушить над пламенем горелки, после чего он приобретает вид крупинок или кусочков золота. Объяснение. Образующееся «золото» – труднорастворимый кристаллический осадок йодида свинца: (CH3COO)2Pb + 2KI = PbI2 + 2CH3COOH Растворимость йодида свинца с повышением температуры резко увеличивается, поэтому при сливании горячих растворов наблюдается только помутнение. При охлаждении горячих растворов растворимость йодида свинца понижается, и он выпадает в виде золотисто-желтых кристаллов.

29. НЕРУКОТВОРНЫЙ ОБРАЗ Методика выполнения. Используя дистиллированную воду приготовить 10 %-ные растворы ацетата свинца, сульфата кадмия, нитрата висмута, хлорида олова и сульфида натрия. На белом материале, натянутом рамку едва заметными штрихами, нарисовать образ святого. Отдельные участки его смочить приготовленными растворами: венец и одежду раствором сульфата кадмия; волосы – раствором нитрата висмута, лицо раствором хлорида марганца. Глаза, нос и рот обвести раствором ацетата свинца. Растворы следует наносить так, чтобы они не смешивались друг с другом и не выходили за пределы очертаний образа, кроме того, смочив определенную часть рисунка одним раствором, дать ткани высохнуть и только тогда применять второй раствор. Растворы всех солей бесцветны, отчего рисунок не виден. Для, проявления изображения материал следует сбрызнуть раствором сульфида натрия. На ткани появляется «нерукотворный образ». Объяснение. Этот опыт основан на образовании труднорастворимых сульфидов металлов, имеющих разную окраску: 20

CdSo4 + Na2S = Na2SO4 + CdS (желтый) 2Bi(NO3)2 + 2Na2S = 6NaNO3 + Bi2S3 (коричневый) MnCl2 + Na2S = 2NaCl + MnS (телесный) (CH3COO)2Pb + Na2S = 2CH3COONa + PbS (темно-коричневый)

30. ЗИМНИЙ ПЕЙЗАЖ В СОСУДЕ Методика выполнения. В 100 мл, горячей дистиллирован ной воды растворить 25 г нитрата свинца. Раствор налить в сосуд с плоским дном и дать остыть до комнатной температуры. Затем в сосуд бросить несколько кусочков хлорида аммония. Вскоре появляются белоснежные побеги, которые, увеличиваясь в размерах и срастаясь друг с другом, создают впечатление «зимнего пейзажа». Объяснение. «Зимний пейзаж» создает нерастворимый в воде хлорид свинца, образующийся по уравнению: Pb(NO3)2 + 2NH4Cl = PbCl2 + 2NH4NO3 Опыт можно провести в другом варианте: раствор нитрата свинца внести кристаллы бихромата аммония. В банке образуются игольчатые побеги желтого цвета, напоминающие лиственную рощу в золотистом осеннем уборе. Происходит следующая химическая реакция: (NH4)2Cr2O7 + 2Pb(NO3)2 + H2O = 2PbCrO4 + 2NH4NO3 + 2HNO3 Оберегая от толчков выращенные «пейзажи» можно сохранять длительное время.

31. ВЕСЕННИЙ ПЕЙЗАЖ В СТАКАНЕ Методика выполнения. В насыщенный раствор сульфата меди внести кристаллы карбоната натрия средней величины. Через некоторое время в стакане образуются зеленые древовидные отростки, напоминающие собой водоросли.

21

Объяснение. «Водоросли» появляются в результате образования труднорастворимой основной соли меди: 2CuSO4 + Na2CO3 + H2O = (CuOH)2CO3 + Na2SO4 + + H2SO4

32. СИЛИКАТНЫЙ САД Методика выполнения. Приготовить водный раствор силикатного клея (1:2). Образовавшемуся водному раствору дать отстояться в течение 5–10 дней. Затем осторожно слить прозрачный раствор в большую склянку с плоским дном или аквариум. В полученный раствор опустить кристаллики солей: хлорного же-леза, медного купороса, железного купороса, нитрата кобальта, сульфата никеля. Сосуд закрыть стеклом, чтобы не попадала пыль. Через сутки на кристалликах солей появляются сказочные «растения». «Волшебный пейзаж» поражает причудливой формой растений, рельефом морского дна, яркостью и многообразием красок. Пейзаж все время меняется. Чудесная «природа» может сохраняться на дне банки длительное время. Объяснение. Вокруг кристаллов соли образуется полупроницаемая пленка силиката соответствующего металла, через которую диффундируют молекулы растворителя. Ионы солей пленка не пропускает. В результате внутри пленки создается большое осмотическое давление, которое разрывает ее. Образующаяся капелька насыщенного раствора, в свою очередь, обволакивается такой же пленкой из силиката натрия и т.д. Происходит «рост» растений.

33. ДВЕ РЕАКЦИИ С ОДИНАКОВЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ Методика выполнения. В колбы налить 5 %-ный раствор сульфата меди. В первую колбу добавить 5 %-ный раствор едкого натра до избытка, а во вторую – небольшое его количество. В обеих колбах образуются осадки голубого цвета. Нагреть содержимое колб. В первой колбе осадок быстро чернеет, во второй – цвет осадка не изменится.

22

Объяснение. При добавлении избытка едкого натра к сульфату меди образуется гидроокись меди, которая при нагревании разлагается с образованием окиси меди черного цвета: CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4 Cu(OH)2 = CuO + H2O Если щелочь, взятая в небольшом количестве, образует основной сульфат меди.

2CuSO4 + 2NaOH = (CuOH)2SO4 + Na2SO4

34. ПОЛУЧЕНИЕ КРАСНЫХ ПРИЗМ Методика выполнения. В колбе или химическом стакане смешать 10 г бихромата калия с 40 мл концентрированной соляной кислоты в 15 мл воды. При нагревании бихромат калия перейдет в раствор. Охлаждение раствора будет сопровождаться выпадением очень красивых красных кристаллов в виде призм. Объяснение. Красные призмы – кристаллы калиевой соли хлор- хромовой кислоты: K2Cr2O7 + 2HCl = 2KCrO3Cl + H2O

35. НАНЕСЕНИЕ «РАНЫ» И ЕЕ «ИСЦЕЛЕНИЕ» Методика выполнения. Руку «жертвы», во избежание заражения следует «продезинфицировать» – обильно смочить 5 %-ным раствором хлорного железа, напоминающим по цвету раствор йода. Для предотвращения гидролиза хлорного железа к раствору следует добавить несколько капель серной кислоты. «Нож» также «дезинфицируют», опуская в 5 %-ный раствор рода-нистого аммония или калия. Мокрым ножом провести по смоченному месту руки, образуется кроваво-красная «рана», стекающие капли роданида железа«крови» падают на пол. Для «исцеления» рану» протереть ватой, смоченной раствором фторида натрия. Второй вариант. «Волшебный жезл».

23

Стеклянную банку или химический стакан наполнить водой, добавить 5 %-ный раствор хлорного железа и несколько капель серной кислоты. Роль «волшебного жезла» играет стеклянная трубка с оттянутым концом (стеклянную трубку, придерживая за концы, нагреть на пламени горелки до размягчения стекла и быстро вытягивая, получить капилляр. Кончик капилляра запаять). Трубку с оттянутым концов наполнить 5 %-ным раствором роданида аммония или калия, после чего она примет вид сплошной палочки. «Волшебный жезл» погрузить в стакан с раствором хлорного железа и при помешивании незаметно обломить запаянный кончик трубки легким ударом о дно стакана. Раствор окрашивается в кроваво-красный цвет (белый фон). Объяснение. «Кровь» – роданид железа кроваво- красного цвета образуется В результате химической реакции: 3NH4CNS + FeCl3 = Fe(CNS)3 + 3NH4Cl 3KCNS + FeCl3 = Fe(CNS)3 + 3KCl При действии фторида натрия происходит связывание катионов железа (III) в прочный комплексный ион [FeF6]3– в результате окраска исчезает.

36. МОМЕНТАЛЬНАЯ ЖИВОПИСЬ Методика выполнения. Приготовить 5 %-ные растворы роданида аммония или калия, желтой кровяной соли и хлорного железа. На лист бумаги, едва заметными штрихами, нанести карандашом ри-сунок вазы с цветами. Цветы покрыть бесцветными растворами роданида аммония и желтой кровяной соли. Для изображения листьев и вазы можно применить смеси растворов этих солей в равных соотношениях. Рисунок высушить и с помощью пульверизатора сбрызнуть раствором хлорного железа. Появляется цветное изображение. Объяснение. При взаимодействии хлорного железа с роданидом аммония образуется роданид железа кроваво-красного цвета: 3NH4CNS + FeCl3 = Fe(CNS)3 + 3NH4Cl 24

С желтой кровяной солью хлорное железо образует трудно растворимое комплексное соединение синего цвета: 3K4 [Fe(CN)6] + 4FeCl3 = 12KCl + Fe[Fe(CN)6]3 Растворы, смешанные в равных соотношениях, при взаимодействии с хлорным железом дают темно-коричневый цвет. Для получения зеленой окраски смесь должна содержать роданида аммония меььше, чем желтой кровяной соли. Разбавляя эту смесь водой можно получить светлозеленую окраску. Прежде чем наносить на рисунок тот или иной раствор, его следует проверить на отдельном кусочке бумаги. Для этого бумагу смоченную данным раствором, слегка просушить и сбрызнуть раствором хлорного железа. Если окраска получится нежелательного цвета, то следует изменить концентрацию растворов или их соотношение следует изменить.

37. ЗЕРКАЛО В КОЛБЕ Методика выполнения. Приготовить аммиачный раствор окcида серебра, прибавляя к 5 %-ному раствору нитрата серебра избыток гидроксида аммония. Колбу на 500 мл тщательно вымыть раствором едкого натра и водой, сполоснуть 10 %-ньш раствором формалина. Сразу же, обмывая стенки, в колбу влить приготовлеьный раствор оксида серебра. На стенках колбы образуется серебрянное зеркало. Для ускорения реакции колбу с раствором можно опустить в горячую воду. Объяснение. Аммиачный раствор окиси серебра образуется следующим образов: AgNO3 + 3NH4OH = [Ag(NH3)2]OH + NH4NO3 + 2H2O Формальдегид восстанавливает серебро из аммиачного раствора: 2[Ag(NH3)2]OH + HCHO = HCOOH + 4NH3 + 2Ag + H2O Выделяющееся в результате реакции серебро образует серебряное зеркало. Второй вариант. Методика выполнения. В одну колбу налить 150 мл концентрированного раствора тиомочевины с едким натром. В дру25

гую- 250 мл 3–5 %-ного раствора нитрата свинца. Оба раствора нагреть до +50°с и слить в колбу на 500 мл. На внутренней поверхности колбы, почти мгновенно образуется зеркальный слой. Объяснение. При сливании растворов происходят следующие химические реакции: CS(NH2)2 + 4NaOH = Na2S + Na2CO3 + 2NH3 + H2O Na2S + Na2PbO2 + 2H2O = PbS + 4NaOH В колбе образуется зеркало из сульфида свинца.

38. ТАИНСТВЕННАЯ НАДПИСЬ Методика выполнения. С помощью деревянной палочки на листе бумаги написать какое-нибудь слово 5 %-ным раствором сульфата меди. Бумагу высушить. Надпись окрашивается в голубой цвет. Если лист бумаги подержать над концентрированным раствором аммиака, появится четкая надпись синего цвета. Объяснение. При действии аммиака на медный купорос образуется комплексное соединение интенсивно синего цвета: CuSo4 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]SO4

39. КОЛЬЦО В ВОЗДУХЕ Методика выполиения. Взять две суровые нитки длиной 35–40 см. Одну из них опустить на 2 часа в концентрированный раствор хлорида натрия и затем высушить. К каждой из них привязать одинаковые по весу и размеру легкие кольца из бумаги или пластмассы. Свободные концы ниток привязать к штативу, так чтобы кольца висели в воздухе. Поджечь обе нитки. Одна из них сгорая разрывается и кольцо падает. Другая, пропитанная солью, после горения продолжает удерживать кольцо. Объяснение. Нить, пропитанная концентрированным раствором хлорида натрия, сгорая, сохраняет свою форму, т.к. кристаллы соли не горят.

26

ОПЫТЫ С РАСТВОРАМИ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧЕЙ 40. ЧУДЕСНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ Методика выполнения. Приготовить спиртовый раствор фенолфталеина, 0,1 и раствор едкого натра и 0,1 н раствор соляной кислоты. Раствор едкого натра можно заменить 0,1 н раствором карбоната натрия. Для проведения опыта потребуется графин и два химических или обычных стакана.. Предварительно подготовить: графин с водой, добавив к ней 10–12 капель фенолфталеина. Стакан с 1–2 мл раствора щёлочи на дне, второй стакан с 2–3 мл раствора кислоты. Жидкостью из графина наполнить первый стакан. При этом раствор моментально окрашивается в красный цвет, преобретая вид вина. Демонстрация более эффективна на белом фоне. Вино можно,снова превратить в воду, для чего его следует перелить во второй стакан, содержащий на дне немного раствора соляной кислоты. Окраска постепенно исчезает. Объяснение. Фенолфталеин в щелочной среде окрашивается в малиновый цвет. При переливании окрашенного щелочного раствора в стакан с кислотой происходит нейтрализация едкого натра: NaOH + HCl = NaCl + H2O В нейтральной и кислой средах фенолфталеин бесцветен.

41. ТРИ ЖИДКОСТИ ИЗ ОДНОЙ КОЛБЫ Методика выполнения. В колбу на 0,5 л налить воду с раствором метилоранжа. Предварительно подготовить три химических стакана: один пустой, второй – с несколькими каплями раствора соляной кислоты (1:1), третий – с 3–5 мл крепкого раствора хлорной извести. Раствор из колбы налить в стаканы. В первом он примет оранжевый цвет, во второй – красный, в третьем – будет бесцветным. Объяснение. Метилоранж в нейтральной среде окрашивается в оранжевый цвет, в кислой – в розовый. Хлорная известь обеспечивает метилоранж.

27

42. ПРЕВРАЩЕНИЕ СИНЕГО КОЛОКОЛЬЧИКА В КРАСНЫЙ Методика выполнения. Сделать колокольчик из белой бумаги и опустить с раствором синего лакмуса. Цветок окрашивается в синий цвет. Во второй химический стакан налить немного на дно концентрированной уксусной кислоты внести в него колокольчик. Цветок окрашивается в красный цвет. Объяснение. Изменение цвета происходит под действием паров уксусной кислоты. В кислой среде лакмус краснеет.

43. СИНЕЮЩИЙ КАПИТАЛИСТ Методика выполнения. Приготовить раствор красного лакмуса (1 г вещества в 1 л спиртового раствора 1:4) и раствор фенолфталеина (1 г вещества, 60 мл спирта, 400 мл воды). Раствором красного лакмуса на листе бумаги нарисовать в профиль портрет капиталиста. Рядом бесцветным раствором фенолфталеина нарисовать красноармейца. Бумагу высушить и сбрызнуть из пульверизатора 1 % раствором нашатырного спирта. Появляется изображение красноармейца красного цвета. Капиталист глядя на него синеет. Объяснение. В щелочной среде красный лакмус окрашиается в синий цвет, бесцветный раствор фенолфталеина – в розовый.

44. КАК ИЗМЕНИТЬ ЦВЕТ ЯЙЦА Методика выполнения. Два вкрутую сваренных яйца очистить от скорлупы. Одно яйцо поместить в горячий раствор лакмуса и держать до равномерного его окрашивания. Другое яйцо, подобным же образом, окрасить в желтый цвет 5 %-ным раствором метилоранжа. Обильно смочить руки 5 %-ным раствором соляной кислоты, поместить яйцо между ладонями и несколько раз встряхнуть. Аналогично поступить и с другим яйцом. Оба яйца окрашиваются в красный цвет. Вымыть руки обильно смочить их 20 %-ным раствором едкого натра. Повторить указанную операцию с яйцами, окрашенными в красный цвет. Они восстанавливают свою прежнюю окраску.

28

Объяснение. В кислой среде и лакмус и метилоранж окрашиваются в красный цвет. В щелочной среде лакмус приобретает синий цвет, а метилоранж желтый.

45. ИЗМЕНЕНИЕ ЦВЕТА РАСТВОРА ПРИ НАГРЕВАНИИ Методика выполнения. В химический стакан налить 100 мл дистиллированной воды и добавить несколько капель гидроокиси аммония и фенолфталеина. Раствор окрасится в бледно малиновый цвет. При нагревании окраска исчезает. Объяснение. Фенолфталеин в щелочной среде окрашивается в малиновый цвет, при нагревании происходит разложение гидроокиси аммония: NH4OH = NH3 + H2O Концентрация гидроксида аммония уменьшается, раствор обесцвечивается.

46. «ВОДА» ОКРАШИВАЕТ РАСТВОР Методика выполнения. В химический стакан налить 500 ил этилового спирта, добавить несколько капель концентрированного водного раствора аммиака и 2–3 капли раствора фенолфталеина. Образовавшаяся смесь бесцветна. Добавляемая к раствору небольшими порциями вода придает ему слабую малиновую окраску, усиливающуюся по мере добавления воды. Объяснение. Появление окраски связано с тем, что вода вызывает диссоциацию гидрата окиси аммония: NH4OH ↔NH4 + OHОбразующиеся при этом ионы гидроксила создают щелочную среду, в которой фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет.

47. ПРОВОЛОКА ЗАСТАВЛЯЕТ ЖИДКОСТЬ КИПЕТЬ Методика выполнения. Алюминиевую проволоку очистить от оксида алюминия. В пробирку на 1/3 объема налить соляной кислоты (1:3) 29

и нагреть. Очищенную алюминиевую проволоку опустить в пробирку. Жидкость в пробирке начинает «кипеть». Если проволоку вынуть «кипение» прекращается. При погружении проволбки раствор вновь закипает. Объяснение. Между алюминием и соляной кислотой происходит реакция: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 + Q выделяющийся в большом количестве водород создает впечатление что жидкость кипит. Температура раствора повышается, над раствором образуется пар.

48. УКРОЩЕНИЕ РЕАКЦИИ Методика выполнения. В химический стакан поместить 10–12 гранул цинка и до 1/4 его объёма налить раствора соляной кислоты (1:3). Наблюдается бурная реакция с выделением газа. Затем в стакан прилить концентрированный раствор едкого натра. Реакция мгновенно прекращается. Объяснение. Между цинком и соляной кислотой происходит реакция с выделением водорода: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 При добавлении едкого натра соляная кислота нейтрализуется, реакция прекращается: NaOH + HCl = NaCl + H2O

49. ДЫМ БЕЗ ОГНЯ Методика выполнения. В один цилиндр капнуть несколько капель концентрированной соляной кислоты, в другой, расположенный на некотором расстоянии от первого, несколько капель концентрированного раствора аммиака. Цилиндры закрыть стёклами, опрокинуть один на другой и вытащить стёкла. Цилиндры наполняются белым «дымом». Объяснение. Концентрированная соляная кислота выделяет газ – сероводород и аммиак. Эти два газа реагирубт 30

между собой образуя мелкие кристаллы хлорида аммония – «дым».

NH3 + HСL = NH4Cl

50. «СНЕГ», ПОКРЫВАЮЩИЙ УГОЛЬКИ Методика выполнения. 5–10 г активированного угля прокалить в фарфоровом тигле, охладить и разделить на две части. Одну часть, помещенную в марлевый мешочек, подвесить в банке с концентрированным водным раствором аммиака на несколько часов. Вторую часть угля поместить на несколько часов в большую колбу, которую периодически наполняют газом из прибора для получения хлористого водорода. Через несколько часов кусочки угля, насыщенные аммиаком и хлористым водородом, высыпать на стекло. Над ними сразу ке образуется густое белое облако дыма, который оседая на поверхности угольков, покрывает их белым налетом – «снегом». Второй вариант. Под стеклянный колокол поместить маленькую елочку, стакан с концентрированным раствором аммиакаи стакан с концентрированной соляной кислотой. Через некоторое время ель покроется белым налётом – «снегом». Объяснение. Дым и «снег» – мельчайшие кристаллики хлористого аммония, образующегося в результате взаимодействия аммиака с хлористым водородом: NH3 + HCl = NH4Cl Третий вариант. Конец стеклянной палочки смочить концентрированной соляной кислотой. Конец другой стеклянной палочки концентрированным раствором гидроксида аммония. Смоченные концы стеклянных палочек медленно поднести друг к другу. образуется густой белый «дым».

51.ФОНТАН ИЗ ПРОБИРКИ Методика выполнения. Смесь, состоящую из 2–3 ч. щавелевой или винной кислоты и 2–3 ч. гидрокарбоната натрия, по- мзогить в пробирку объёмом в 60 мл.Налить воды на 3/4 пробирки i-i.

31

бирку быстро закрыть пробкой, со вставленной в неё стеклянной трубкой с оттянутым концом. Трубка должна доходить почти до дна пробирки. Ез трубки «верх бьёт фонтан жидкости. Объяснение. Растворившиеся в воде вещества взаимодействуют между собой по уравнениям: H2C2O4 + 2NaHCO3 = Na2C2O4 + 2H2O + 2CO2 H2C4H4O6 + 2NaHCO3 = Na2C4H4O6 + 2H2O + 2CO2 Выделяющийся углекислый газ давит на раствор в пробирке, благодаря чему жидкость выбрасывается в виде фонтана.

52. ВЕРТЯЩЕЕСЯ ЯЙЦО Методика выполнения. В курином яйце сделать два небольших отверстия друг против друга и выдуть содержимое. Пустую скорлупу до половины её объема (20–25 г) наполнить смесью, состоящей из равных весовых частей гидрокарбоната натрия и винной кислоте. Отверстие в скорлупе запарафинировать. Яйцо опустить в воду и провести ватер-линию. Затем несколько ниже этой линии сделать два отверстия, яйцо, вновь опущенное в воду, приходит в движение. Объяснение. При попадании воды внутрь яйца через отверстие между веществами происходит химическая реакция: NaНСO3 + Н2С2H4O6 = NаНС4H4O6 + СО2 + Н2О Выделяющийся углекислый газ оказывает давление на стенки скорлупы яйца и приводит его в движение.

53. НЫРЯЮЩЕЕ ЯЙЦО Методика выполнения. В химический стакан ёмкостью 500 мл, наполненный на 2/3 раствором соляной кислоты, опустить сваренное вкрутую яйцо. Яйцо то всплывает на поверхность, то опускается на дно. Объяснение. Яйцо по удельному весу немного тяжелее раствора соляной кислоты, поэтому в растворе оно опускается на дно.

32

Между скорлупой и соляной кислотой происходит химическая реакция: CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 Образующиеся на поверхности яйца пузырьки углекислого газа поднимают его вверх (образуется как бы воздушная подушка). При всплытии яйца пузырьки лопаются, и яйцо вновь опускается на дно. Так происходит до тех пор, пока не растворится скорлупа яйца.

54. ВЫТРАВЛЕННЫЙ РИСУНОК Методика выполнения. В фарфоровой чашке расплавить парафин и с помощью кисточки тонким слоем нанести на стекло. На затвердевший парафин с помощью иглы нанести рисунок. В углубления по линии рисунка осторожно налить концентрированную серную кислоту и обильно присыпать порошком фтористого кальция. Через некоторое время парафин смыть горячей водой. На стекле остается рисунок. Опыт желательно проводить в вытяжном шкафу. Объяснение. При взаимодействии фтористого кальция с серной кислотой образуется фтористый водород, который в свою очередь взаимодействует с двуокисью кремния, входящий в состав стекла в результате происходит травление.

CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O

55. СИМПАТИЧЕСКИЕ ЧЕРНИЛА Методика выполнения. С помощью лучины на листке бумаги записать какое-нибудь слово 2н раствором серной кислоты. Затем лист подержать над пламенем горелки до появления текста. Обоснование. При нагревании вода из раствора серной кислоты испаряется, кислота становится концентрированной и обугливает бумагу: (С6H7O2–(OH)3)n → 6n C + 5nH2O 33

56. МИНЕРАЛЬНЫЙ ХАМЕЛЕОН Методика выполнения. Растворить в колбе немного манганата калия, добавив раствор едкого натра. При этом получается раствор красивого зеленого цвета. Манганат калия получить нагреванием перманганата калия. Перманганат калия при нагревании выше 200o распадается по схеме: 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 Если этот раствор подкислить концентрированной серной кислотой, то зеленый цвет переходит в розовый через ряд различных оттенков. Объяснение. Соди марганцовистой кислоты окрашены в темнозеленый цвет, характерный для иона MnO42– Манганат калия неустойчив и распадается по схеме 3K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH Розовый цвет характерен для иона MnO41– В сильнощелочной среде распад протекает медленно, раствор окрашен в розовый цвет.

57. СЛЕТАЮЩИЕ ЧЕРНИЛА Методика выполнения. Приготовить «чернила», смешав в стакане холодной воды одну столовую ложку, крахмала с 5 %-ным раствором йода в йодиде калия. Полученными «чернилами» написать на открытке несколько слов. После высыхания черних надпись видна четко. Затем смахнуть надпись ваткой или щеткой. Никаких следов не остается. Объяснение: В присутствии иодид-ионов крахмал с йодом образует адсорбционное соединение интенсивно синего цвета, придающее раствору вид «чернил». Ватой снимается осыпающийся крахмал и надпись исчезает.

58. УДИВИТЕЛЬНЫЕ ЧЕРНИЛА Методика выполнения. В химический стакан налить 30–50 мл воды, добавить несколько капель 5 %-ного раствора йода в йоди34

де калия и 0,5 мл раствора крахмала (2 г крахмала на 1 л кипящей воды). Жидкость окрашивается в синий цвет. При нагревании окраска исчезает, при охлаждении появляется вновь. Объяснение. Обесцвечивание раствора объясняется тем, что при нагревании чувствительность крахмала к йоду уменьшается.

ОПЫТЫ С ГОРЕНИЕМ И ПЛАВЛЕНИЕМ BEЩECTB 59. «ВОЛШЕБНЫЙ CTAКAH» Методика выполнения. Изготовить стакан из плотной бумаги, лучие из пергаментной. Налить в него воду и нагреть на пламени спиртовки до кипения. Бумага при этом не горит. Объяснение. При нагревании стакан не загорается, так как теплота поглощается водой.

60. НЕСГОРАЕМЫЙ ПЛАТОК Методика выполнения. Носовой платок смочить водой,хорошо отжать, затем слегка смочить спиртом, взять за один угол щипцами и поджечь. Образуется большое пламя. Платком можно делать вращельные движения, пока не прекратится горение. Примерно через минуту спирт сгорает, платок остается целым. Объяснение. Теплотворная способность спирта мала, поэтому теплоты, выделенной при его сгорании недостаточно для обугливания ткани.

61. ЯЙЦО В БУТЫЛКЕ Методика выполнения. Яйцо, сваренное вкрутую, очистить от скорлупы и попробовать опустить в целом виде в бутылку из-под молока. Яйцо в бутылку не проходит.

35

Ватку обильно смочить этиловым спиртом, поджечь и быстро опустить в бутылку. Острым концом яйцо вставить в отверстие бутылки. Яйцо проваливается в бутылку, оставаясь целым. Объяснение. Горение спирта продолжается до тех пор пока не израсходуется весь кислород, содержащийся в бутылке, в результате чего создается вакуум и яйцо втягивается в бутылку.

ОПЫТЫ С ПЕРМАНГАНАТОМ КАЛИЯ 62. ОГНЕННЫЙ ПОРОШОК Методика выполнения. На тлеющий конец лучины насыпать небольшими порциями мелкорастертый порошок перманганата калия. От лучины во все стороны летят красивые горящие искры. Объяснение. Перманганат калия, попадая на тлеющую лучину разлагается с выделением кислорода, в котором сгорает уголь. Уравнения реакции: 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 C + O2 = CO2

63. ОГОНЬ БЕЗ СПИЧЕК Методика выполнения. К 0,5 г перманганата калия в фарфоровой чашке добавить концентрированной серной кислоты до образования кашицеобразной массы. В полученную массу, с помощью пипетки внести 1–2 капли глицерина. Происходит вспышка. Так как глицерина немного, огонь быстро гаснет, поэтому следует наготове держать бумагу, поджигая ее от пламени глицерина.

64. ФЕЙЕРВЕРК В ЖИДКОСТИ Методика выполнения. В цилиндр на 100 мл налить 50 мл этилового спирта и 40 мл концентрированной серной кислоты. (сер36

ную кислоту приливать осторожно по стенке цилиндра). В цилиндре образуется четкая граница между двумя несмешивающимися жидкостями. Затем в цилиндр постепенно ссыпать со шпателя порошок перманганата калия. Крупинки, достигая границы спирт – кислота, вспыхивают, образуя фейерверк.

65. ОГНЕДЫШАЩАЯ ТРУБКА Методика выполнения. Стеклянную трубку, диаметром 1,0–1,5 см и длиной 50 см, согнуть в пламени горелки под углом 150° чтобы образовались колена длиной 10 см и 40 см. В среднюю часть длинного колена поместить пробку с отверстием в 5 мм. В тигле приготовить зажигательную смесь, состоящую из чистого перманганата калия (не более горошины) и 1–2 капель концентрированной серной кислоты (при этом образуется кашицеобразная масса. Хранить ее нельзя – неиспользованную смесь залить водой. При приготовлении смеси надо пользоваться совершенно чистой посудой, чтобы не произошло преждевременного воспламенения). Трубку подготовить к опыту следующим образом: короткое колено опустить в приготовленную смесь и орошательным движением нанести ее на край трубки. Смоченный конец поднять вверх, а в длинное колено поместить ватный тампон, обильно смоченный диэтиловым эфиром. Тампон должен находиться у пробки. Длинный конец трубки взять в рот и продувать воздух. Из трубки вырывается громадное пламя, длиной почти в полметра. Объяснение. К опытам 4–9–51. При взаимодействии перманганата калия с концентрированной серной кислотой образуется неустойчивый марганцевый ангидрид, поджигающий органические соединения: 2KMnO4 + H2SO4 = Mn2O7 + K2SO4 + H2O Mn2O7 = 2MnO2 + 3[O] C3H8O3 + 7[O] = 3CO2 + 4H2O C2H5OH + 6[O] = 2CO2 + 3H2O (C2H5)2O + 12[O] = 4CO2 + 5H2O 37

ОПЫТЫ С ФОСФОРОМ 66. ПРЕВРАЩЕНИЕ КРАСНОГО ФОСФОРА В БЕЛЫЙ Методика выполнения. Опыт следует проводить в затемненном помещении. В пробирку насыпать 1 г красного фосфора и покрыть его слоем песка в 0,5–1 см. Пробирку закрыть пробкой со стеклянной трубкой и нагреть. И в пробирке и в трубке наблюдается свечение. Объяснение. При нагревании красный фосфор превращается в белый, пары которого светятся в темноте. Выходя из стеклянной трубки пары белого фосфора, соприкасаясь с кислородом воздуха, воспламеняются: 4P + 5O2 = 2P2O5

ОПЫТЫ С ЙОДОМ 67. РИСОВАНИЕ ПОРТРЕТА Методика выполнения. На рамку натянуть белый материал и нарисовать на нем «портрет» раствором крахмала. Материал высушить. При этом на нем не видно никаких следов. Чтобы получить изображение рисунок следует обрызнуть 5 %-ным раствором йода с помощью пульверизатора. «Портрет» лучше рисовать в профиль и нежирными линиями. Объяснение. Бесцветный раствор крахмала в присутствии йода окрашивается в синий цвет. Рисунок проявляется.

68. ТАНЦУЮЩИЙ УГОЛЕК Методика выполнения. Пробирку, вертикально укрепленную в штативе над чашкой с песком, заполнять на 1/4 калиевой (натриевой) селитрой и нагревать до тех пор, пока селитра не расплавит38

ся. В расплавленную селитру опустить раскаленный кусочек угля. Уголь, подпрыгивая, сгорает ярким пламенем. Когда уголь сгорит в пробирку бросить кусочек серы. Сера ярко горит с выделением большого количества тепла, поэтому не редко стекло размягчается и пробирка меняет форму. Объяснение. При нагревании селитра разлагается: 2KNO3 = 2KNO2 + O2 Сгорание угля и серы происходит в выделяющемся кислороде: C + O2 = CO2 S + O2 = SO2

69. ВОСПЛАМЕНЕНИЕ СИЛАНА Методика выполнения. В фарфоровом тигле смешать 3 г двуокиси кремния с 10–15 г порошка магния. Смесь поджечь лентой магния. Происходит энергичное горение с выделением большого количества теплоты: 4Mg + SiO2 = Mg2Si + 2MgO + Q Образующуюся в результате реакции смесь силицида магния и окиси магния размельчить и поместить в колбу на 100–200 мл. Колбу закрыть резиновой пробкой с капельной ворсовкой и отводной трубкой, изогнутый конец которой опустить в кристаллизатор с водой. С помощью воронки в колбу по каплям приливать соляной кислоты (1:2). Через некоторое время начинается выделение пузырьков газа из отводной трубки, которые достигнув поверхности воды воспламеняются с легким взрывом и разбрасывают яркие искры. Объяснение. При взаимодействии силицида магния с соляной кислотой образуется газ – силан: Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4 Силан на воздухе воспламеняется и сгорает: SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O Раскаленные частицы двуокиси кремния образуют яркие искры.

39

70. ФЕЙЕРВЕРК В КОЛБЕ Методика выполнения. В колбу, емкостью 3 л, влить 10–15 мл концентрированного раствора аммиака, тщательно смочить стенки колбы и вылить остаток. Окись хрома в железной ложечке сильно прокалить и небольшими порциями сбрасывать в колбу с аммиаком. При этом образуется красивый сноп искр. Объяснение. Происходит каталитическое окисление аммиака на поверхности раскаленной окиси хрома: 4NH3 + 5O2 = 2NO + 6H2O

71. КАК ЗАЖЕЧЬ САХАР ОДНОЙ СПИЧКОЙ Методика выполнения. Если кусочек сахара поместить в пламя горелки, он плавится не загораясь. Если же на него стряхнуть пепел папиросы и поднести зажженную спичку – загорается синим пламенем. Объяснение. Пепел от папиросы содержит соли лития, являющиеся катализатором процесса горения сахара.

72. ФЕЙЕРВЕРК НА СТОЛЕ. Методика выполнения. На лист бумаги насыпать 10,5 г порошка алюминия и 1 г порошка серы. Тщательно перемешать. Полученную смесь насыпать горкой на асбестовую сетку. Поставить на треножник. Смесь нагреть. Произойдет бурная реакция с разбрасыванием искр. (Опыт лучше делать под тягой). Объяснение. Сера обладает окислительными свойствами. Происходит реакция: 2Al + 3S = Al2S3

73. ПРЕВРАЩЕНИЕ БЕСЦВЕТНОГО ГАЗА В БУРЫЙ Методика выполнения. В пробирку (желательно в большую) набрать способом вытеснения воды бесцветный газ –NO, который 40

можно получить взаимодействием меди с разбавленной азотной кислотой.

3 Cu + 8 HNO3 = Cu (NO3)2 + 2 NO + 4H2O Объяснение. Закрыв под водой отверстие пробирки стеклянной пластинкой вынуть ее из воды. Удалить пластинку. Газ становится бурым. Окись азота (бесцветный газ) взаимодействует с кислородом воздуха, образует двуокись азота (бурый газ). Двуокись азота растворяется в воде и «вода» поднимается в цилиндре. Уравнения реакций: 2NO + O2 = 2NO2

74. ТАЙНАЯ РУКОПИСЬ Приготовить сильно разбавленный раствор кристаллогидрата хлорида кобальта CoCl2 *6 H2O.Он имеет бледно-розовый цвет. этим раствором с помощью стеклянной палочки написать на листке бумаги слово. Высушить этот листок. После высыхания слово почти незаметно, так как кристаллогидрат имеет бледно-розовый цвет. Затем листок подогреть, Слово, проявится синим цветом, образуется CoCl2. если же на листочек подышать или подержать егот над паром надпись исчезнет, та как вновь образуется CoCl2 * 6H2O.

75. ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ СОЛЕЙ Для начала получим кристалл медного купороса – CuSO4 * 5H2O. Для этого потребуется около 200 г. соли. В стеклянную посуду ( большой химический стакан) нальем горячей воды ( но не кипятка) и будем в ней постепенно присыпать маленькими порциями растворять соль, взбалтывая раствор, чтобы соль растворилась. Делаем это до тех пор пока соль не перестанет растворятся, на дне будет виден нерастворившейся медный купорос. Банку с раствором поставим на 2–3 часа для медленного остывания. При этом заметим, что на дне осадка стало больше. Осторожно сольем раствор соли с осадка в кристаллизатор. Таким образом мы получим насыщенный раствор медного купороса. Раствор прозрачный голубого цвета .

41

Поставим кристаллизатор с раствором в укромное место, прикрыв его бумажкой до следующего дня. Среди них могут быть и некоторые побольше других. Осторожно сольем раствор в стакан и выберем щипчиками или пинцетом 3–4 более крупных кристалла. Положим их на мягкую промокательную бумагу, аккуратно вытрем их. Эти кристаллы будут затравкой для нашего опыта. Затем тщательно очистим кристаллизатор от всех кристаллов и хорошо промоем его. В абсолютно чистый кристаллизатор выльем из стаканов полученный нами насыщенный раствор и отобранные нами 3–4 кристалла, так , чтобы они не соприкосались друг с другом. Кристаллы будут служить заправкой при кристаллизации . Вновь закроем кристаллизатор бумажкой от пыли, поставим его в укровное место и будем следить. Почему надо закрывать кристаллизатор от пыли? Если попадет пыль в раствор, тот может произойти нежелательная кристаллизация. Уже через день будет заметно, что кристаллы немного выросли. И так изо дня в день они могут расти. Иногда можно заметить, что на большом кристалле будут видны маленькие кристаллики. Тогда следует слить раствор . все хорошо промыть, мелкие кристаллы осторожно убрать с больших кристаллов и снова опустить их в кристаллизатор с тем же раствором. Наши кристаллы лежащие на дне следует время от времени поворачивать на другой бок. Так мы каждый день будем следить за раствором наших кристаллов, пока не вырастет крупный кристалл. При этом надо набраться терпения. кристаллы можно выращивать дни, недели, и более. Иногда следует подливать охлажденный насыщенный раствор в кристаллизатор т. к. по мере испарения его количество может уменьшиться. Заранее подготовить насыщенный раствор как было описано выше. Если же заметили, что при росте кристалла где-то отломился его уголок, то ничего не следует делать, только опустить этот кристалл в раствор. Уголок заростет. Кристалл сам себя «вылечит». Можно выращивание кристалла сделать иначе. Получив и охладив насыщенный раствор соли опустить в него тонкую капроновую нить взятую из капронового чулка). На следующий день на нитке будут видны кристаллики разной величины. Убрать с нее мелкие, оставив 1–2 более крупных и продолжать опыт (см. рисунок).

42

Иногда посмотрев внимательно на медный купорос взятый для опыта можно в нем увидеть кристаллики соли, который уже может служить затравкой. Далее получить насыщенный раствор соли, охладить его, привязать на капроновую нить отобранный кристалл и опустить в раствор кристаллизатора. Подвешенный кристалл будет расти. Таким образом мы можем получить красивый голубой кристалл ромбической формы медного купороса. Одновременно в другой стеклянной посуде можно получить сроски – друзы, взяв для затравки сросшиеся кристаллы. В этом случае они могут ветвиться, образуя причудливые формы. Аналогично таким же способом можно получить различной окраски кристаллы квасцов: бесцветные кристаллы алюмокалиевых квасцов – KAl (SO4)2 *12 H2O, темно-фиолетовые, хромовокалиевые – KCr(SO4)2 *12 H2O, земные – железо – аммонийные – NH4Fe( SO4)2 *12 H2O. Кристаллы квасцов обычно имеют форму октаэдра. Замечание: размер кристаллов зависит от скорости охлаждения насыщенного раствора.

76. МОРОЗНЫЙ РИСУНОК НА СТЕКЛЕ Хлорид аммония – NH4Cl всыпать порциями помешивая в теплую воду, получив насыщенный раствор. Взять стеклянную пластинку или зеркало, вымыть тщательно и кисточкой нанести на нее приготовленный раствор. Пусть пластинка с раствором медленно охлаждается на воздухе. Чтобы на нее не попала пыль, лучше убрать ее в шкаф. Спустя несколько часов вода испариться и на стеке получиться узор, напоминающий морозный узор на зимнем стекле. Такой опыт ставят на Новый год. Тепло такому морозному узору не страшно, а от воды его надо держать подальше.

43

Публикуется в авторской редакции

Заведующий издательским отделом А. В. Андреев Технический редактор М. Н. Рязанова Подписано в печать 10.04.2015. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Times New Roman». Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,56. Тираж 100 экз. Заказ № 146. Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции ОК 005-93-953000 Издательство Ставропольского государственного аграрного университета «АГРУС», 355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12. Тел/факс: (8652) 35-06-94. Е-mail: agrus2007@mail.ru Отпечатано в типографии издательско-полиграфического комплекса СтГАУ «АГРУС», г. Ставрополь, ул. Пушкина, 15.