2011国际化学年全国趣味化学实验设计大赛 入围决赛30项new

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1、设计编号01-173题目奇妙的化学“溶洞”原料磷酸三钠（晶体）、三氯化铁（晶体）、氯化铜（晶体）、胆矾（晶体）、明矾（晶体）、硫酸镁（晶体）、蒸馏水等。仪器设备标本瓶或一次性透明水杯或烧杯、EPE珍珠棉泡沫、粗铜丝、塑料吸管、美工刀、直尺、胶水、牙签、镊子、塑料烧杯（1000mL）、玻璃棒、药匙等。原理采用“水中花园”的形成过程原理。5%磷酸三钠溶液能与多种晶体盐表面形成具有半透膜性质的难溶盐，将晶体放在瓶中生长液的顶端，在重力的作用下使晶体表面的难溶盐从上往下生长。操作步骤1、将配制好的5%磷酸三钠溶液倒入标本瓶内静置

2、，备用。2、将固定有晶体的支架，轻轻放在步骤1标本瓶的液面上方，观察奇妙的实验现象。注：晶体固定方式多种，仪器为：标本瓶、烧杯、一次性透明塑料水杯等。实验现象描述晶体盐与5%磷酸三钠溶液接触，晶体表面溶解液与磷酸三钠溶液反应生成的难溶盐，沉积在晶体表面成为倒挂的钟乳石、“顶天立地”的“石柱”、“石笋”。几分钟能观察到奇妙无比的实验现象。1、三氯化铁晶体在5%磷酸三钠溶液中的生长过程照片：2、三氯化铁晶体、明矾晶体、氯化铜和硫酸镁混合晶体，在5%磷酸三钠溶液中的生长过程照片：1实验结果选用多种晶体盐在不同磷酸三钠溶液中进行

3、生长快慢探究，最后确定磷酸三钠溶液的最佳浓度为5%左右。本实验方案提供了多种实验装置供大家选用，让师生有更多的机会体验钟乳石、石柱和石笋的形成过程。注意事项及其他1、实验装置设计巧妙，实验现象千姿百态，有利于激发中小学学生学习化学的兴趣，让学生更加热爱化学，热爱大自然。2、“石头”悬挂在生长液的顶部，有的只需几秒钟就能长出五彩缤纷的‘钟乳石’，几分钟就能形成“顶天立地”的“石柱”，‘石头’的生长速度极其迅速。3、此实验既安全又简单,实验材料很容易找到,并且节约试剂,降低了实验成本。4、该实验设计具有可操作性和重复性，绿色

4、环保和节约资源。5、可批量生产教师演示用（大型装置）和学生科学探究用（微型装置）的两种教具，还可批量生产多种一定规格大小的晶体盐，具有推广价值。九、添加相关实验附件：1、实验装置及晶体固定支架的制作说明方法一：将粗铜丝绕成螺旋漏斗型，固定在EPE珍珠棉泡沫上，晶体盐放入铜丝漏斗型内，放在相应的生长瓶或生长杯上。铜丝间的距离可以调节，因此这种装置可以固定大晶体和小晶体。在如下图所示。方法二：在一次性巴斯德塑料吸管上用打孔器打若干个小孔，剪去细管部分。选取与容器上口匹配的EPE珍珠棉泡沫一块，用打孔器打若干个与前面塑料吸管匹

5、配的孔，孔与孔之间的距离可以任意排列，然后将有孔的塑料吸管嵌入EPE珍珠棉泡沫上。将晶体盐放入带泡沫的塑料吸管内，备用。这种装置一般用于固定小晶体，如氯化铜晶体、硫酸镁晶体等。如下图所示。2方法三：将薄泡沫板加工成与盛装生长液容器上口匹配的小方块，在小方块泡沫的一面涂上少量胶水，将取一药匙小晶体盐（或几种盐）与胶水混合，小方块泡沫翻转时晶体盐不下落为最佳。如下图所示。2、生长液的配制根据生长液的需用量进行配制，称取120g磷酸三钠晶体于1000mL的塑料烧杯中，加蒸馏水溶解，稀释至1000mL，约为5%磷酸三钠溶液。3、

6、几种晶体盐在不同实验装置、5%磷酸三钠生长液中的生长过程照片34、设计意图由于远古时期的地壳运动，大自然形成了千姿百态的世界溶洞奇观。畅游世界各地溶洞景观，感受宇宙万物的斗转星移，岁月的轮回与变迁，一物一景，如雕如缕，如诗如画，形态各异，顶天立地，顶天不立地……有的只可意会不可言传，就像读到一首首优美的历史长诗，也像欣赏到一幅幅立体的美丽的历史画卷。石头能生长，不能不说是神奇的，但人们又怎能感到或觉察到钟乳石和石笋的发育生长呢？它的成长过程相当缓慢，时间相当漫长，正是洞中长一点，世上已千年，人非神仙，要说能看见钟乳石和石

7、笋在生长，乃天方夜谭。（冀教版）五年级科学下册“溶洞里的钟乳石”，在教学条件好的学校，老师利用多媒体展示钟乳石景观的照片和视频。有的老师也按教材要求安排了“自制钟乳石”的科学探究活动，该模拟实4验所用的实验时间大约一周。这样的实验，老师无法在课堂上演示，而学生在家进行探究活动，由于时间太长，实验条件的限制，学生很难坚持，因此在家自主探究活动也就变成一句“空话”。有的商家已看到了商机，研制了“神奇的水中花园”在“西安奇趣百货”进行销售，该商品其他名称为：会变化的神奇石头、魔术生长石头等。彩色的小石头放入杯中3分钟左右后就会

8、开始生长，大约2小时左右生长完成。城市学生家长只需5元就能买到心怡的实验材料，完成“水中花园”趣味化学实验。这些商品对小学生很有吸引力，石头的生长方向都是从杯底往上生长的。水中花园的生长液为大于15%Na2SiO3溶液，溶液浓度大，Na2SiO3用量大，成本高。用水中花园的形成原理，我们能否让石头往下生长，以模拟大自