焰色反應實驗的創新與探究

高雪琴

摘要：化學教學肩負著培養學生創新與研析，科學探究的主要任務。高中化學實驗“焰色反應”的學習可以使學生感悟化學之美。在上課做演示實驗時，作者卻沒有演示出“美麗的焰色反應”現象，帶著這個問題，作者查閱資料，同時對該實驗進行創新與探究，提出了創新性的改進。

關鍵詞：焰色反應;實驗;探究;創新

一、焰色反應的原理

金屬中的電子在跳躍到較高能級時需要能量，若需要的能量恰好落在了可見光范圍，這些金屬就表現出了各自的焰色。很多金屬或它們的化合物在灼燒時都會使火焰呈現出特殊的顏色，這在化學上叫作焰色反應。

二、傳統焰色反應實驗的弊端

（一）高中化學必修1中金屬焰色反應試驗的方法

1.實驗用品：鉑絲，酒精燈（或煤氣燈），濃鹽酸，藍色鈷玻璃（檢驗鉀時用）。

2.操作過程：

（1）將鉑絲蘸濃鹽酸在酒精燈火焰上灼燒至無色。

（2）蘸取試樣在無色火焰上灼燒，觀察火焰顏色（若檢驗鉀要透過藍色鈷玻璃觀察）。

（3）將鉑絲再蘸濃鹽酸灼燒至無色。

（二）此法做焰色反應實驗常存在以下問題

1.儀器損壞率大，污染嚴重。焰色反應實驗的主要儀器是鉑絲（或鎳鉻絲），在檢定某種元素前，均需將鉑絲蘸濃鹽酸在氧化焰中反復灼燒至無色，方可進行實驗。由于鉑絲（或鎳鉻絲）在氧化焰中反復灼燒，易從鑲結的棒上脫落或折斷。操作中由于濃鹽酸的高揮發性，加之在氧化焰中反復灼燒，空氣污染嚴重，對師生的身體危害亦很大。

2.鉑絲價格昂貴。在一般普通中學根本沒有，常用無銹鐵絲代替，但鐵絲蘸取溶液很少，焰色反應很快消失，學生不易看清楚。

3.鉀元素的紫色焰色現象不明顯。現教材觀察時要透過鈷玻璃，以消除鈉的干擾。由于鈷玻璃是深藍色，無法判斷觀察到是藍色還是紫色。

4.光線干擾，火焰顏色干擾。焰色強度低、持續時間短;實驗操作過程繁雜，費時費力。

三、改進后的問題及反思

（一）網上許多改進的優點是操作簡單，實驗現象明顯，存在的主要問題是：

第一，試劑用量大，污染嚴重。比如撒粉法，試劑用量大，鹽分解產生有害物質影響師生健康。坩堝、表面皿、燒杯中作混合物燃燒法實驗，容易引發火災，安全性差，酒精和試劑的用量同樣很大，不符合綠色化學的環保理念。實驗不該僅僅追求實驗現象的明顯，還應綜合考慮綠色環保、經濟實用等問題。第二，實驗過程中容易污染酒精燈等無色或藍色火源，影響后面實驗焰色的觀察。比如噴霧法，噴出來的液體撒得實驗臺面上到處都是，撒到酒精燈燈芯上，火焰變成了“美麗的焰色”，后面的實驗怎么做，實驗后要換燈芯，否則下次很難點燃，并且小噴壺難以找到，試劑保存難度大。第三，沒有對照實驗，對是火焰的焰色還是焰色反應有爭議。

（二）通過操作發現本實驗成功的關鍵

1.無色或藍色火焰的選擇;防止試劑相互污染對實驗現象的影響。

2.增強實驗的安全性、可操控性，節約時間。

3.防止藥品、燃料的浪費，減少環境的污染。

4.作對比實驗，使現象明顯，通過對比，加深印象和實驗效果。

5.采用價廉、安全的實驗材料，降低實驗成本。

6.減少實驗的試劑用量，增強實驗效果。

7.采用黑色遮光板和暗室制作，使強光下的焰色反應現象的觀察成為可能。

四、我對實驗的研究創新

（一）一次性注射器代替鉑絲做傳統的焰色反應實驗

1.實驗用品：一次性注射器若干支，酒精燈（或煤氣燈）或打火機，藍色鈷玻璃（檢驗鉀時用），各種待檢試液。

2.操作過程：（1）給一次性注射器粘貼試劑標簽進行標記，吸取待試驗溶液。（2）選擇藍色火焰，煤氣灶、打火機火焰，或酒精噴燈做實驗火源。用一次性注射器擠出一滴待檢溶液使其懸掛在不銹鋼針尖部位，將針尖移近無色或藍色火焰上灼燒，即可觀察到火焰顏色（若檢驗鉀要透過鈷玻璃觀察）并記錄。若焰色變淺，還有學生觀察不到現象時，可再擠出一滴，重復試驗，可節省時間，實驗現象明顯，效果好。（3）一支注射器只吸取一種待實驗溶液。注意作對比對照實驗，增強實驗的科學性和說服力。

3.我們實驗與傳統試驗相比的優點：（1）實驗用品易得，解決了傳統實驗中鉑絲價格昂貴，數量少的缺點，和鉑絲上面掛液量少，持續時間短，現象不明顯的弊端。（2）操作簡單，解決了洗燒、蘸洗燒等大量費時間的環節，節省時間。（3）實驗安全，環保，試劑用量少。（4）更好的是注射器取用液體方便，快捷，易清洗，好保存，造價低。這樣學生產生濃厚興趣，就會喜歡做實驗。

（二）啤酒瓶蓋加脫脂棉滴酒精滴待試液點燃法

1.實驗操作：將寫好的試劑標簽貼在瓷磚上，將啤酒（或汽水）瓶蓋放在瓷磚標簽相應位置上，給瓶蓋中放一小團棉花，用滴管吸取酒精滴在棉花上，使酒精剛好潤濕棉花（或用鑷子取出廣口瓶里酒精浸泡小棉球分別放到五個瓶蓋內），給棉花上再滴2～3待試液，點燃后即可同時明顯地觀察到幾種的焰色反應的現象，實驗效果顯著。

2.改進后實驗的優點：（1）實驗材料簡便易取，操作簡單，實驗安全性好。（2）現象美觀，燃燒火焰面積大，持續時間長，火焰顏色清晰，方便學生觀察，極大地提高了學生的學習興趣。激發學生思考，進而進行創新。（3）可同時做幾種鹽的焰色反應便于對比，同時在檢驗K+時，不用鈷玻璃遮光也可清楚地看到紫色火焰。

（三）排除其他干擾方面的改進

焰色反應實驗改進的方法很多，研究創新的主要目的是使實驗操作更簡單，現象更清晰、持續時間更長，觀察更明了，實驗更加節能環保，符合綠色化學理念。通過研究重在節能減排，提高效率，注重可控性，可操作性，更加便捷直觀，培養學生嚴謹的科學態度、情感價值觀，懂得生活中的材料可以很好地利用到化學學習和探究實驗中，重在激發同學們的環境意識、節能減排、污染防治等科學化學理念的建立，培養具有探究精神和創新精神的一代新人。

（責編? 張 欣）

參考文獻：

[1] 李秀紅.高中化學教學中應用范例教學的作用探討[J].赤子（上中旬），2015（21）.