焰色反應(yīng)演示實驗的創(chuàng)新與改進(jìn)

趙敏哲 蔡珊珊

摘 要：針對蘇教版化學(xué)必修1“焰色反應(yīng)”實驗存在的不足，通過自制實驗裝置、選擇合適的含鉀化合物、改變?nèi)紵绞降鹊膭?chuàng)新與改進(jìn)，增強了實驗的趣味性，有效解決了鉀元素紫色火焰難以觀察的問題。

關(guān)鍵詞：焰色反應(yīng)；實驗創(chuàng)新；實驗改進(jìn)

一、教材實驗的不足及原因分析

蘇教版化學(xué)必修1焰色反應(yīng)演示實驗的操作方法是：取一根鉑絲（或細(xì)鐵絲），放在酒精燈（或煤氣噴燈）火焰上灼燒至無色。用鉑絲蘸取少量KCl溶液，置于火焰上灼燒，透過藍(lán)色鈷玻璃觀察火焰顏色。再用稀鹽酸洗凈鉑絲，并在火焰上灼燒至無色，蘸取少量K2SO4溶液，重復(fù)上述操作。

教材實驗存在的不足是鉀離子焰色反應(yīng)紫色火焰的觀察不清晰，甚至觀察不到，究其原因，主要有試劑不純（實際使用的鉀化合物含有極少量鈉的化合物），鉀化合物含鉀量偏低，玻璃或陶瓷材質(zhì)的酒精燈本身含有鈉的化合物等。

二、焰色反應(yīng)實驗的改進(jìn)

針對焰色反應(yīng)實驗的具體環(huán)節(jié)，筆者從含鉀化合物及其狀態(tài)、實驗裝置、燃燒方式三個方面對實驗進(jìn)行了研究和改進(jìn)，形成了焰色反應(yīng)實驗的新方案。

1.含鉀化合物及其狀態(tài)的選擇

中學(xué)化學(xué)實驗室含鉀化合物主要有：KOH、KCl、K2CO3、K2SO4等，這些化合物中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下表所示：

用教材實驗方法對以上含鉀化合物從固體和飽和溶液兩個方面逐一進(jìn)行實驗，實驗結(jié)果表明：固體狀態(tài)下觀察到的火焰顏色比溶液現(xiàn)象明顯；KOH、K2CO3的實驗現(xiàn)象比其他幾種化合物明顯，考慮到KOH的強腐蝕性，相對安全的K2CO3是最佳的選擇。

2.燃燒方式的改進(jìn)

教材實驗是鉑絲（或細(xì)鐵絲）蘸固體或溶液在酒精燈外焰上燃燒，而酒精燈的燈頭是瓷質(zhì)材料，其含有的鈉元素對實驗有干擾，若改用不銹鋼燈頭做實驗，火焰的顏色和用瓷做燈頭的顏色基本一致，原因可能是燈芯含有鈉元素（無法查到具體原因），因此需要改變?nèi)紵绞?，直接用酒精在不銹鋼蒸發(fā)皿中燃燒，如下圖所示：

其實驗效果比原有燃燒方式要明顯得多。

3.實驗裝置的改進(jìn)

改進(jìn)后的實驗裝置如下圖所示：

（1）黑色背景臺

用耐高溫材料（如鐵）制作，起到擋風(fēng)，穩(wěn)定火焰、突出火焰顏色的效果。

（2）藥品的放置

把不銹鋼蒸發(fā)皿的上半部，用砂輪打磨，把上半部分做得非常毛糙，如下圖所示：

便于藥品附著在上面，實現(xiàn)增加藥品用量，使實驗現(xiàn)象更加明顯。

具體操作時，不銹鋼容器上半部分用水濕潤，通過紙槽把藥品較為均勻地附著在不銹鋼蒸發(fā)皿上部。

4.實驗器材與試劑

器材：自制的不銹鋼蒸發(fā)皿、石棉網(wǎng)、火柴、自制焰色反應(yīng)背景臺、紙槽、大燒杯、藥匙、小木條

藥品：K2CO3固體、燈用酒精、蒸餾水

5.改進(jìn)實驗的具體操作

先用蒸餾水浸潤不銹鋼蒸發(fā)皿上半部分，再用紙槽將固體

K2CO3輕輕撒在不銹鋼蒸發(fā)皿上半部分，同時不斷轉(zhuǎn)動不銹鋼蒸發(fā)皿能使藥品比較均勻地附著在不銹鋼蒸發(fā)皿上半部分，向不銹鋼蒸發(fā)皿中倒入5ml燈用酒精，再向另外一只不銹鋼蒸發(fā)皿倒入相同量的燈用酒精，全部點燃，用坩堝鉗將兩個不銹鋼蒸發(fā)皿放到黑色背景臺上，可以看到非常明顯的紫色火焰和純酒精的藍(lán)色火焰，而且是持續(xù)燃燒的，如果需要多個元素的焰色反應(yīng)，只要增加適當(dāng)?shù)牟讳P鋼蒸發(fā)皿即可。

6.改進(jìn)實驗的優(yōu)點

與教材實驗相比，改進(jìn)后的實驗具有如下優(yōu)點：

（1）現(xiàn)象穩(wěn)定、明顯，持續(xù)時間長，便于學(xué)生觀察；

（2）成功率高，高中學(xué)生接觸到的可以焰色反應(yīng)的元素，基本都可以；

（3）操作不復(fù)雜，便于操作。

參考文獻(xiàn)：

王祖浩.化學(xué)1（必修）[M].江蘇鳳凰教育出版社，2014.

編輯 高 瓊