“焰色酒精燈”——焰色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

竇金雨

摘要：焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是人教版高中化學(xué)必修1中必做的演示實(shí)驗(yàn)之一;其原理是金屬元素的原子在接受火焰提供的能量時(shí)，其外層電子將會(huì)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(huì)產(chǎn)生不同的波長(zhǎng)的電磁波，如果在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，就可觀察到各種顏色而出現(xiàn)焰色反應(yīng)。許多文獻(xiàn)針對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，但仍有不足，“焰色酒精燈”是能夠簡(jiǎn)單、易行且避免干擾的焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：焰色反應(yīng);實(shí)驗(yàn)改進(jìn);綠色化學(xué);酒精燈

文章編號(hào)：1008-0546（ 2019）09-0078-02

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.09.024

一、提出問(wèn)題

焰色反應(yīng)是指金屬或它們?cè)谧茻龝r(shí)火焰所呈現(xiàn)出的特殊顏色[1]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法是采用金屬鉑絲或無(wú)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(jìn)行灼燒。但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中存在如下問(wèn)題：（1）使用酒精燈灼燒時(shí)，產(chǎn)生的火焰呈現(xiàn)黃色，在客觀上會(huì)對(duì)其他金屬離子的檢驗(yàn)造成干擾。（2）觀察鉀元素焰色需要通過(guò)藍(lán)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(shí)間短。（4）該實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)前后鉑絲都要進(jìn)行清洗，而且鉑絲的價(jià)格相對(duì)昂貴[2]。（5）若用鐵絲完成實(shí)驗(yàn)在長(zhǎng)時(shí)間灼燒后會(huì)被氧化發(fā)黑甚至熔化。

二、已有實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

近些年來(lái)，許多一線教師在不斷改進(jìn)焰色反應(yīng)這一實(shí)驗(yàn)，針對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料中涉及的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法進(jìn)行了整理，作者認(rèn)為這些實(shí)驗(yàn)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(jìn)方法都沒(méi)有辦法完全遵循實(shí)驗(yàn)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(wú)水乙醇以及金屬鹽的飽和溶液制作了“焰色酒精燈”。

三、實(shí)驗(yàn)器材和藥品

1.實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)藥品

無(wú)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(shí)驗(yàn)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(wú)水乙醇;易拉罐外殼打卷將棉線夾在中間負(fù)責(zé)固定棉線，此外鋁沒(méi)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(wú)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(wú)水乙醇按照3：7比例混合（筆者嘗試的最佳比例），在混合過(guò)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(wú)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(zhǔn)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(diǎn)燃“酒精燈”

用火柴點(diǎn)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(cè)。五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與評(píng)價(jià)本實(shí)驗(yàn)中采用自制“焰色酒精燈”有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）實(shí)驗(yàn)裝置與酒精燈類(lèi)似，便于教師在授課時(shí)攜帶。

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

（3）擺脫傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中金屬絲的束縛，無(wú)論是鉑絲的價(jià)格昂貴不易獲得還是鐵絲的易氧化，都可以解決。

（4）將實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比可以突顯用此法不用藍(lán)色鈷玻璃，加深學(xué)生記憶。

（5）此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中充分地體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)藥品的利用率還是制作過(guò)程中選擇的廢舊易拉罐以及口服液瓶。

（6）制作簡(jiǎn)單，安全環(huán)保，教師可將演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生充分體會(huì)化學(xué)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。

參考文獻(xiàn)

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