◆山東省青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院2020級環(huán)境監(jiān)測與控制技術(shù)專業(yè) 曹雨晴

溶洞是喀斯特地貌中的地下空間，是由石灰?guī)r中難溶性的碳酸鈣在水和二氧化碳長期作用下轉(zhuǎn)換成的可溶性的碳酸氫鈣，可溶性的碳酸氫鈣受熱分解成難溶的碳酸鈣。

作為大自然的鬼斧神工之作，溶洞美麗又神奇，特別是在燈光的照射下流光溢彩，讓人流連忘返。但它們的形成速度太慢，人們難以觀察其形成過程。不過，在實驗室，我們可以利用化學(xué)方法，快速動手制作一個美麗的“化學(xué)溶洞”。

一、實驗用品

磷酸三鈉溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%～10%），氯化銅、三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鎂、硫酸鋁鉀、硫酸鋅等晶體。

透明玻璃容器（如魚缸）、厚度在10毫米以下的塑料泡沫板、穿孔器（可以用尖銳的中性筆尖或小刀代替）。

二、制作過程

1.根據(jù)容器大小將塑料泡沫板裁剪成稍小于透明玻璃容器內(nèi)徑的形狀，并在上面戳若干個小孔，如圖1。

圖1 在裁剪好的塑料泡沫板上戳若干個小孔

2.將磷酸三鈉溶液倒入容器后靜置，再將穿好孔的塑料泡沫板置于磷酸三鈉溶液的上方。

3.分別取5g左右的氯化銅、三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鎂、硫酸鋁鉀、硫酸鋅等晶體置于塑料泡沫板上。

圖2 色彩鮮艷的難溶鹽

4.在重力的作用下，遇到磷酸三鈉溶液的晶體慢慢下落，在這一過程中形成色彩鮮艷的難溶鹽，宛若鐘乳石和石筍。若在容器一側(cè)打開燈光觀看，效果更佳。

三、實驗原理

以磷酸三鈉與硫酸銅為例，其反應(yīng)方程式為2Na3PO4+3CuSO4=Cu3(PO4)2↓+3Na2SO4。

生成的Cu3(PO4)2為難溶的半透膜結(jié)構(gòu)，該半透膜允許水分子往晶體表面滲透，滲入的水再溶解晶體鹽，溶解液在重力的作用下流向生長點，又與磷酸三鈉反應(yīng)生成新的半透膜。這一過程不斷重復(fù)，晶體鹽在磷酸三鈉溶液中形成五光十色的鐘乳石、石柱和石筍，宛如自然界的奇觀——溶洞。

四、注意事項

1.若沒有磷酸三鈉溶液，可用磷酸和氫氧化鈉反應(yīng)配制。

2.上述反應(yīng)半小時左右就能形成溶洞，注意在這一過程中容器要保持靜止。

圖3 在家也可以欣賞五光十色的“溶洞”哦