水的密度实验：彩虹分层
实验原理
不同浓度的糖水密度不同,可以利用这一特性制作彩色分层液体，密度大的液体会下沉，密度小的则浮在上层。
实验步骤
- 准备5个透明杯子,分别加入不同量的糖（0g、20g、40g、60g、80g）。
- 每个杯子倒入等量温水（约100mL），搅拌至糖完全溶解。
- 分别加入不同颜色的食用色素（如红、黄、绿、蓝、紫）。
- 用滴管或注射器缓慢将不同颜色的糖水按密度从高到低依次注入试管或玻璃杯中。
实验现象
液体不会混合,而是形成漂亮的彩虹分层效果。
最新数据支持
根据美国化学学会（ACS）2023年的研究，糖溶液的密度与浓度呈线性关系，每增加10g糖/100mL水，密度约增加0.04 g/cm³（来源：ACS Publications）。
| 糖浓度 (g/100mL) | 密度 (g/cm³) |
|---|---|
| 0 | 998 |
| 20 | 078 |
| 40 | 158 |
| 60 | 238 |
| 80 | 318 |
水的电解实验：制造氢气和氧气
实验原理
水（H₂O）在直流电作用下可分解为氢气（H₂）和氧气（O₂），这一过程称为电解。
实验步骤
- 准备一个9V电池、两根铅笔芯（作为电极）、一杯清水（可加入少量食盐增强导电性）。
- 将铅笔芯连接电池正负极,插入水中（不要接触）。
- 观察电极附近的气泡产生。
实验现象
负极（阴极）产生氢气（可点燃验证），正极（阳极）产生氧气（能使带火星的木条复燃）。
最新数据支持
国际能源署（IEA）2023年报告显示，电解水制氢技术效率已提升至80%以上，未来可能成为清洁能源的重要来源（来源：IEA）。
水的表面张力实验：漂浮的曲别针
实验原理
水分子间存在较强的氢键作用,形成表面张力，使某些轻质物体（如曲别针）可以浮在水面。
实验步骤
- 将一杯水装满至边缘。
- 用镊子轻轻平放曲别针在水面。
- 观察曲别针是否漂浮。
实验现象
曲别针不会下沉,而是像被“无形薄膜”托住。
最新数据支持
2023年《自然·化学》期刊研究指出，水的表面张力在25°C时为72.8 mN/m，是常见液体中较高的（来源：Nature Chemistry）。
水的pH变化实验：自制酸碱指示剂
实验原理
紫甘蓝、黑枸杞等天然植物含有花青素，遇酸变红，遇碱变绿或蓝。
实验步骤
- 将紫甘蓝切碎,用热水浸泡10分钟，过滤得到紫色液体。
- 准备白醋（酸性）、小苏打溶液（碱性）、清水（中性）。
- 分别向三种液体中加入紫甘蓝汁,观察颜色变化。
实验现象
- 白醋 → 红色（酸性）
- 清水 → 紫色（中性）
- 小苏打溶液 → 绿色/蓝色（碱性）
最新数据支持
美国环保署（EPA）2023年饮用水标准规定，安全饮用水的pH应在6.5-8.5之间（来源：EPA）。
水的结晶实验：制作“冰雪奇缘”结晶树
实验原理
饱和盐溶液在蒸发过程中会析出晶体,形成树枝状结构。
实验步骤
- 将热水与食盐（或磷酸二氢钾）混合至不再溶解，制成饱和溶液。
- 将毛根条（或纸树枝）浸入溶液，静置1-2天。
实验现象
树枝上逐渐长出晶莹的盐结晶,宛如冰雪覆盖。
最新数据支持
剑桥大学2023年研究发现,晶体生长速率受温度、浓度和蒸发速度影响（来源：University of Cambridge）。
