·68·化学教育2010年第11期
硅胶制备的趣味化设计及其原理分析。
景泽雯龙琪”朱子丰王冬黎
(南京晓庄学院教师教育学院江苏南京211171)
摘要硅胶制备实验的难点在于控制不好溶液的酸度和温度这2个关键条件。本研究经
过实验探索发现了最佳制备方法，不仅极大程度地提高了硅胶制备实验的成功率，而且还
增加了趣味性。
关键词硅胶制备紫甘蓝汁缓冲溶液温度魄味化学实验
按照高中必修教材和有关文献上提供的方法和
步骤制备硅胶[1]，成功率比较低。为此，对硅胶制
备的实验进行了探究，发现该实验的关键点在于控
制好反应的酸度和温度这2个条件。于是采用紫甘
蓝汁和缓冲溶液来控制pH，用沸水配制溶液来控
制反应温度，所用的药品都从原装瓶中取出加以配
制，以维持药品的稳定性，提高本实验的可重
复性。
由于定量地控制了反应条件，所以提高了硅胶
制备实验的成功率。并且，由于紫甘蓝汁的丰富色
彩以及硅胶的固体状态，使得本实验具有一定的趣
味性。
1彩色“果冻"的趣味化设计
硅胶的形状看似果冻，加入紫甘蓝汁可以显现
红、黄、蓝、绿、紫等颜色，丰富的色彩使得硅胶
更像“果冻”。水浴加热条件下可以提高成功率达
到90％以上。
1．1实验药品
(1)指示剂的制备
取少量新鲜紫甘蓝叶片，剪碎后于研钵中研成
泥状，加入少量蒸馏水，浸取紫甘蓝汁备用。
(2)HCl溶液及H。P04溶液的制备
用量筒量取lomL浓HCl于250mL烧杯中，
加热水稀释到100mL，静置备用。同理用量筒量
取10mL浓H。P04于250mL的烧杯中，加热水
稀释到100mL，静置备用。
(3)热饱和硅酸钠的制备
向100mL沸水中加入3角匙Na2Si03·
9H。O，玻璃棒搅拌溶解，得到饱和硅酸钠热溶液
(少量硅酸钠晶体不再溶解)。
1．2彩色硅胶的制备
裹l彩色硅胶的制备方法
硅胶制备方法
1．向lO滴热的饱和硅酸钠和5滴紫甘蓝汁的混合液中滴加26滴H3P04，将试管至于50～60℃水浴中30s，生成粉红
色硅胶。
红色z．向10滴HCl和4滴紫甘蓝汁的混合液中滴加热的饱和硅酸钠溶液至蓝色(大约6滴)，将试管置于50～60℃水浴中
硅胶30s，生成蓝色硅胶，向蓝色硅胶中加1滴HCI，振荡片刻成红色硅胶。
3．向10滴HCl和4滴甲基橙的混合液中滴热的饱和硅酸钠溶液至橙色(大约8滴)，将试管置于50～60℃水浴中20s，
生成橙色硅胶，再加l滴Ha，振荡片刻成红色硅胶。
1．向10滴Hcl和4滴甲基橙的混合液中滴热的饱和硅酸钠溶液至橙色(大约8滴)，将试管置于50～60℃水浴中20s，
橙色生成橙色硅胶。
硅胶2．向lo滴热的饱和硅酸钠溶液和4滴甲基橙的混合液中滴HCl至橙色(大约12滴)，将试管置于70～80℃水浴中lO
s，生成橙色硅胶。
1．向10滴HCl和4滴紫甘蓝汁的混合液中滴加热的饱和硅酸钠溶液至浅绿色(大约8滴，再返漓3滴Hcl)，将试管置
黄色于50～60℃水浴中20s，生成浅绿色硅胶，静置后变黄色。
硅胶2．向10滴热的饱和硅酸钠溶液和4滴紫甘蓝汁的混合液中滴6滴稀H3P04，将试管置于50～60℃水浴中至溶液成黄
色，再滴9滴稀H。P()t，振荡得到浅绿色硅胶，静置5rnjn后得到黄色硅胶。
-江苏省“十一五”教育规划课题“当代西方发达国家科学课程改革研究与启示”资助(D200801120)
”通讯联系人，E-mail：lqlqlq3@126．com
万方数据
2010年第11期化学教育·69·
1．向10滴HCl和4滴紫甘蓝汁的混合液中滴加热的饱和硅酸钠溶液至蓝绿色(大约7滴)后，将试管置于50～60℃水
绿色浴中2～3Tnjn，生成蓝色硅胶，静置后变墨绿色。
硅胶2．向10滴热的饱和硅酸钠溶液和4滴紫甘蓝汁的混合液中加26滴HCl，无需振荡直接得到浅绿色硅胶。
3．向10滴稀H3P()4和3滴紫甘蓝汁的混合液中滴加热的饱和硅酸钠溶液至绿色(大约7滴)后，振荡得到绿色硅胶。
1．向10滴稀H3P04和3滴紫甘蓝汁的混合液中滴热的饱和硅酸钠溶液至蓝色(大约5滴)后，将试管置于50～60℃
蓝色水浴中10s，生成蓝色硅胶。
硅胶2．向lo滴Hcl和4滴紫甘蓝汁的混合液中滴加热的饱和硅酸钠溶液至蓝色(大约6滴)后，将试管置于50～60℃水浴
中30s，生成蓝色硅胶。
紫色
硅胶
1．向10滴Hcl和4滴紫甘蓝汁的混合液中滴加热的饱和硅酸钠溶液至紫色(大约5滴)，再返滴1滴Hcl，将试管置于
50～60℃水浴中2～3rnjn，生成紫色硅胶。
2．向10滴稀H3P04和3滴紫甘蓝汁的混合液中滴热的饱和硅酸钠溶液至紫色(大约3滴)后，将试管置于50～60℃
水浴中20～30s，生成紫色硅胶。
2瞬间“速冻"的趣味化设计
水浴加热增加了彩色“果冻”实验的成功率，
但减少了实验表演现场的趣味性。瞬间“速冻”实
验通过振荡试管中的溶液，2～3s后即可生成固体
硅胶，突然倒置试管，硅胶掉不下来，产生“吓人
一跳”的惊人效果。
紫甘蓝汁、HCl溶液、H。P04溶液及饱和硅
酸钠热溶液的制备方法同上。运用这些试剂进行如
下几种操作均可产生瞬间“速冻”效果。
(1)向10滴热的饱和硅酸钠溶液和4滴紫甘
蓝汁的混合液中滴加盐酸至浅绿色(大约26滴)，
无需振荡直接生成浅绿色硅胶。
(2)向10滴HCl和4滴紫甘蓝汁的混合液中
滴加热的饱和硅酸钠溶液至蓝色(大约6滴，再返
滴1滴HCl)，振荡片刻生成蓝色硅胶。
(3)向12滴HCl和4滴紫甘蓝汁的混合溶液
中滴加热的饱和硅酸钠溶液至紫红色(大约4滴，
再返滴1．5滴HCl)，振荡片刻生成紫红色硅胶。
(4)向20滴HCl和3滴紫甘蓝汁的混合溶液
中滴加热的饱和硅酸钠溶液至紫色(大约6滴，再
返滴1滴HCl)，无需振荡直接生成紫色硅胶。
用磷酸代替盐酸做此实验，成功率会更高。如
下所示：
(1)取10滴H。P04和3滴紫甘蓝汁，摇匀后
滴加7滴热的饱和硅酸钠溶液，振荡后生成绿色
硅胶。
(2)取lo滴热的饱和硅酸钠溶液和5滴紫甘蓝
汁，摇匀后滴加16滴H3飚，振荡后生成浅绿色
硅胶。
3实验原理分析
硅酸是二元弱酸(Kal=2×10qo，Ka2=1×
10叫2)，酸性比碳酸还弱。在可溶性的硅酸盐(硅
酸钠、硅酸钾)溶液里加入强酸可得到硅酸。硅酸
的生成反应比较复杂，实验时溶液的浓度、温度、
酸度、试剂添加顺序(把硅酸钠溶液加入盐酸中还
是把盐酸加入硅酸钠溶液中)等，对产物都有很大
的影响。尤其是溶液的pH和温度影响最大。当溶
液pH为3．2～5．7加热可得到硅胶，pH为5．8～
10．6不加热即得到硅胶，pH为10．7～11．0加热可
得到硅胶L2j。
用盐酸与硅酸钠反应很难控制好溶液pH这个
重要条件。而改用磷酸与硅酸钠反应，溶液的pH
则能很好控制。因为磷酸与饱和硅酸钠混合会形成
3种缓冲对：H3P04一H2Pof，H2Pof—
HPOi一，HPOi一一P暖一。由磷酸的三级解离常数
(pKal—2．12，pKa2=7．20，pKa3=12．36L3J)可
知，3个缓冲对的缓冲范围分别为1．12～3．12、
6．20～8．20和11．36～13．36，并且在pH为2．12、
7．20和12．36时缓冲能力最强。其中，pH一
6．20～8．20正好落在不加热即能生成硅胶的5．8～
10．6这个pH范围内。其他2个缓冲范围与上文
给出的反应条件略有出入，但极为接近，所以这两
个反应条件还需要加热作为辅助。
紫甘蓝汁的妙处在于可以及时判断溶液的
pH。因为紫甘蓝汁的变色范围是：pH<6．5粉红
色，7．O～7．1紫色，7．5～8．5蓝色，8．5～12．0
绿色，>12．5黄色[4]。通过该指示剂，不仅可以
直观且更准确的判断溶液的酸度以控制硅胶制备的
最佳pH，提高实验的成功率，而且实验中生成的
五颜六色的硅胶还可以增加实验的趣味性。
参考文献
[1]蒯世定，刘怀乐．中学化学教学参考，2001，(4)：39—40
[2]瞿双清．高等函授学报，2000，(4)：57—60
[3]华中师范大学等．分析化学．第3版，北京：高等教育出版
社，2001：96
[4]米广春，马辉．化学教育，2008，29(3)：69—70
万方数据
硅胶制备的趣味化设计及其原理分析
作者：景泽雯，龙琪，朱子丰，王冬黎，JINGZewen，LONGQi，ZHUZifeng，WANG
Dongli
作者单位：南京晓庄学院教师教育学院,江苏南京,211171
刊名：化学教育
英文刊名：CHINESEJOURNALOFCHEMICALEDUCATION
年，卷(期)：2010,31(11)
参考文献(4条)
1.米广春;马辉紫甘蓝色素作为酸碱指示剂的应用[期刊论文]-化学教育2008(03)
2.华中师范大学分析化学2001
3.瞿双清查看详情2000(04)
4.蒯世定;刘怀乐查看详情2001(04)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hxjy201011023.aspx
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