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微型金属树实验
作者:端木守拙    文章来源:成长博客    点击数:    更新时间:2010-12-14

1)滤纸上的金属树

将一张圆形滤纸置于培养皿内,再准备同样的反应装置一份。分别在两个培养皿中滴加1mol·L1CuSO4SnCl2溶液(配制时应注意在浓盐酸中进行,以抑制Sn2的水解),使得滤纸处于浸润状态,溶液不宜太多,否则置换生成金属不宜在滤纸上附着成形。最好用吸管吸取溶液滴在滤纸的中央,让溶液扩散至滤纸边缘。此时要特别注意,滤纸与培养皿之间不能留有空气。将锌粒(约如米粒大)在两张滤纸中央各放置一个,盖好培养皿。

“锡树”生长特别迅速,一分钟内即有大量形似松针的锡金属以辐射状生成,半小时即可长成枝叶繁茂的银白色锡树。为了让其颜色更加明显,我们用紫甘蓝汁提前浸泡了用来生长锡树的滤纸,使其在浸润SnCl2(含少量盐酸)后呈现紫红色,从而更好地反衬锡树的银白。

“铜树”生长特别迅速比较缓慢,长达六小时后我们才在滤纸上观察到红色的铜树,宛如参天苍松,虬枝伸展,形态美观。

相比较而言,“锡树”生长耗时短,在滤纸上拓展范围宽,适宜在课堂演示,让学生自己动手制作也非常方便;由于滤纸上硫酸铜溶液用量较少,所以“铜树”耗时较长。滤纸上的微型实验耗费金属盐类药品较少,采用锌粒可以进行处理回收,所以非常符合绿色化学理念,成本低、污染小。采用类似方法,可以生长“银树”和“铅树”,但硝酸银和硝酸铅溶液毒性较大,在一般化学实验中应该尽量避免。

2)粉笔上的金属树

粉笔具有与滤纸类似的毛细现象,经常用来作为微型化学实验的反应载体。我们采用两段白色粉笔分别横置于培养皿中,分别滴加1mol·L1CuSO4SnCl2溶液使其充分浸润,粉笔的侧面各放置一颗锌粒。用这种方法得到的铜树印在粉笔上,呈现红褐色,但拓展范围比较小;锡树生长仍然迅速,在粉笔侧面伸展出银光灿灿的枝干宛如圣诞树一般。

3)滤纸上的“硫酸铜”盐树——意外的发现

我们在制作滤纸上的铜树时,意外地发现原本浸润滤纸上的硫酸铜溶液由于水分蒸发,结晶出来,呈现美丽的松针形辐射状蓝色花纹,与铜树相比,这棵硫酸铜盐树的形态也不遑多让。为什么一般硫酸铜溶液不会在滤纸上呈现这样的结晶呢?我们猜想可能是滤纸上形成Zn-Cu原电池导致离子移动的结果,值得我们进一步探究。
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