“焰色酒精燈”——焰色反應的實驗改進

竇金雨

摘要：焰色反應實驗是人教版高中化學必修1中必做的演示實驗之一;其原理是金屬元素的原子在接受火焰提供的能量時，其外層電子將會被激發(fā)到能量較高的激發(fā)態(tài)。但不穩(wěn)定，又要躍遷到能量較低的基態(tài)。就會產(chǎn)生不同的波長的電磁波，如果在可見光波長范圍內(nèi)，就可觀察到各種顏色而出現(xiàn)焰色反應。許多文獻針對教材實驗進行了改進，但仍有不足，“焰色酒精燈”是能夠簡單、易行且避免干擾的焰色反應實驗。

關(guān)鍵詞：焰色反應;實驗改進;綠色化學;酒精燈

文章編號：1008-0546（ 2019）09-0078-02

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.09.024

一、提出問題

焰色反應是指金屬或它們在灼燒時火焰所呈現(xiàn)出的特殊顏色[1]。傳統(tǒng)的實驗方法是采用金屬鉑絲或無銹的鐵絲蘸取金屬鹽溶液或挑取少量固體在酒精燈外焰進行灼燒。但是在實際實驗中存在如下問題：（1）使用酒精燈灼燒時，產(chǎn)生的火焰呈現(xiàn)黃色，在客觀上會對其他金屬離子的檢驗造成干擾。（2）觀察鉀元素焰色需要通過藍色鈷玻璃，而且觀察的視線需要一定的角度。（3）用鉑絲或鐵絲蘸取的金屬鹽溶液量少，金屬離子的焰色持續(xù)時間短。（4）該實驗操作復雜，實驗前后鉑絲都要進行清洗，而且鉑絲的價格相對昂貴[2]。（5）若用鐵絲完成實驗在長時間灼燒后會被氧化發(fā)黑甚至熔化。

二、已有實驗改進

近些年來，許多一線教師在不斷改進焰色反應這一實驗，針對現(xiàn)有文獻資料中涉及的實驗改進方法進行了整理，作者認為這些實驗中雖有可取之處但仍存在不足，現(xiàn)將其整理如表1所示。

上述改進方法都沒有辦法完全遵循實驗方便、易行、綠色、安全的原則，故筆者利用口服液瓶、廢舊的易拉罐、無水乙醇以及金屬鹽的飽和溶液制作了“焰色酒精燈”。

三、實驗器材和藥品

1.實驗器材

口服液瓶、廢舊的易拉罐、棉線（可自制）、火柴、膠頭滴管、燒杯。

2.實驗藥品

無水乙醇、金屬（Na、Cu、K）的飽和鹽酸鹽溶液、其他可溶性金屬的飽和鹽酸鹽溶液。

四、實驗裝置及步驟

口服液瓶中盛裝可溶性金屬的飽和鹽酸鹽溶液和無水乙醇;易拉罐外殼打卷將棉線夾在中間負責固定棉線，此外鋁沒有焰色;棉線事先浸泡在可溶性金屬的飽和鹽酸鹽溶液和無水乙醇的混合溶液中，有助于燃燒。具體步驟如下：

1.配制燃料

將可溶性金屬的飽和鹽酸鹽溶液和無水乙醇按照3：7比例混合（筆者嘗試的最佳比例），在混合過程中可能由于金屬鹽不易溶于乙醇而出現(xiàn)白色渾濁，可用膠頭滴管繼續(xù)滴加無水乙醇至白色渾濁消失。

2.“酒精燈”灌裝

將（1）中混合后的液體燃料倒人事先準備好的口服液瓶中，倒人約口服液瓶體積的2/3即可。將棉線浸泡在裝有“燃料”的燒杯中。

3.制作成品

在鋁制易拉罐上剪下一塊鋁皮，將棉線從燒杯中拿出，并用鋁皮包裹至可以固定在口服液瓶口即可。

4.點燃“酒精燈”

用火柴點燃制作好的酒精燈，可觀察到如圖2火焰。焰色明顯，且均可直接用肉眼觀測。五、實驗總結(jié)與評價本實驗中采用自制“焰色酒精燈”有以下優(yōu)點：

（1）實驗裝置與酒精燈類似，便于教師在授課時攜帶。

（2）火焰持續(xù)時間長，可自主控制焰色時間，便于觀察（可以替換更大容器）。

（3）擺脫傳統(tǒng)實驗中金屬絲的束縛，無論是鉑絲的價格昂貴不易獲得還是鐵絲的易氧化，都可以解決。

（4）將實驗與傳統(tǒng)實驗進行對比可以突顯用此法不用藍色鈷玻璃，加深學生記憶。

（5）此實驗過程中充分地體現(xiàn)了綠色化學的思想，無論是實驗藥品的利用率還是制作過程中選擇的廢舊易拉罐以及口服液瓶。

（6）制作簡單，安全環(huán)保，教師可將演示實驗轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生分組實驗，讓學生充分體會化學學習的樂趣。

參考文獻

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