本文发表于《中学化学教学参考》2008年第4期

制作“金属树”的微型趣味实验

陈凯*，陈昌云，张丽娜

南京晓庄学院化学系江苏 南京 210017

九年级化学教材《金属与金属材料》有一个现象明显的经典演示实验：利用铁与硫酸铜的置换反应，在硫酸铜溶液中的铁丝长出红色的铜树。漂亮的铜树深深吸引了同学们，也吸引了很多化学教师投入到金属树实验的改进研究中去^[1][2][3][4]。其实1982年大森春弘在日本《化学教育》杂志就已经介绍了一种在滤纸上生长金属树的方法，我们在重复该实验的基础上，进行了改进。

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·L^－1的CuSO₄和SnCl₂溶液（配制时应注意在浓盐酸中进行，以抑制Sn^2＋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，但这是九年级化学经典反应，树形更加美观，值得学生对“铜树”生长因素进一步实验探究，例如采用不同活泼性的金属来置换铜，比较探究制作铜树的最佳金属材料。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，在九年级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·L^－1的CuSO₄和SnCl₂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，呈现美丽的松针形蓝色花纹，与铜树相比，这棵“硫酸铜”盐树的形态也不遑多让。