焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新與探究

高雪琴

摘要：化學(xué)教學(xué)肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新與研析，科學(xué)探究的主要任務(wù)。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)“焰色反應(yīng)”的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生感悟化學(xué)之美。在上課做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，作者卻沒(méi)有演示出“美麗的焰色反應(yīng)”現(xiàn)象，帶著這個(gè)問(wèn)題，作者查閱資料，同時(shí)對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新與探究，提出了創(chuàng)新性的改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：焰色反應(yīng);實(shí)驗(yàn);探究;創(chuàng)新

一、焰色反應(yīng)的原理

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

二、傳統(tǒng)焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的弊端

（一）高中化學(xué)必修1中金屬焰色反應(yīng)試驗(yàn)的方法

1.實(shí)驗(yàn)用品：鉑絲，酒精燈（或煤氣燈），濃鹽酸，藍(lán)色鈷玻璃（檢驗(yàn)鉀時(shí)用）。

2.操作過(guò)程：

（1）將鉑絲蘸濃鹽酸在酒精燈火焰上灼燒至無(wú)色。

（2）蘸取試樣在無(wú)色火焰上灼燒，觀察火焰顏色（若檢驗(yàn)鉀要透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀察）。

（3）將鉑絲再蘸濃鹽酸灼燒至無(wú)色。

（二）此法做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)常存在以下問(wèn)題

1.儀器損壞率大，污染嚴(yán)重。焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(fù)灼燒至無(wú)色，方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由于鉑絲（或鎳鉻絲）在氧化焰中反復(fù)灼燒，易從鑲結(jié)的棒上脫落或折斷。操作中由于濃鹽酸的高揮發(fā)性，加之在氧化焰中反復(fù)灼燒，空氣污染嚴(yán)重，對(duì)師生的身體危害亦很大。

2.鉑絲價(jià)格昂貴。在一般普通中學(xué)根本沒(méi)有，常用無(wú)銹鐵絲代替，但鐵絲蘸取溶液很少，焰色反應(yīng)很快消失，學(xué)生不易看清楚。

3.鉀元素的紫色焰色現(xiàn)象不明顯。現(xiàn)教材觀察時(shí)要透過(guò)鈷玻璃，以消除鈉的干擾。由于鈷玻璃是深藍(lán)色，無(wú)法判斷觀察到是藍(lán)色還是紫色。

4.光線干擾，火焰顏色干擾。焰色強(qiáng)度低、持續(xù)時(shí)間短;實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程繁雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

三、改進(jìn)后的問(wèn)題及反思

（一）網(wǎng)上許多改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，存在的主要問(wèn)題是：

第一，試劑用量大，污染嚴(yán)重。比如撒粉法，試劑用量大，鹽分解產(chǎn)生有害物質(zhì)影響師生健康。坩堝、表面皿、燒杯中作混合物燃燒法實(shí)驗(yàn)，容易引發(fā)火災(zāi)，安全性差，酒精和試劑的用量同樣很大，不符合綠色化學(xué)的環(huán)保理念。實(shí)驗(yàn)不該僅僅追求實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的明顯，還應(yīng)綜合考慮綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等問(wèn)題。第二，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易污染酒精燈等無(wú)色或藍(lán)色火源，影響后面實(shí)驗(yàn)焰色的觀察。比如噴霧法，噴出來(lái)的液體撒得實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(shí)驗(yàn)怎么做，實(shí)驗(yàn)后要換燈芯，否則下次很難點(diǎn)燃，并且小噴壺難以找到，試劑保存難度大。第三，沒(méi)有對(duì)照實(shí)驗(yàn)，對(duì)是火焰的焰色還是焰色反應(yīng)有爭(zhēng)議。

（二）通過(guò)操作發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵

1.無(wú)色或藍(lán)色火焰的選擇;防止試劑相互污染對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響。

2.增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的安全性、可操控性，節(jié)約時(shí)間。

3.防止藥品、燃料的浪費(fèi)，減少環(huán)境的污染。

4.作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，使現(xiàn)象明顯，通過(guò)對(duì)比，加深印象和實(shí)驗(yàn)效果。

5.采用價(jià)廉、安全的實(shí)驗(yàn)材料，降低實(shí)驗(yàn)成本。

6.減少實(shí)驗(yàn)的試劑用量，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。

7.采用黑色遮光板和暗室制作，使強(qiáng)光下的焰色反應(yīng)現(xiàn)象的觀察成為可能。

四、我對(duì)實(shí)驗(yàn)的研究創(chuàng)新

（一）一次性注射器代替鉑絲做傳統(tǒng)的焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)用品：一次性注射器若干支，酒精燈（或煤氣燈）或打火機(jī)，藍(lán)色鈷玻璃（檢驗(yàn)鉀時(shí)用），各種待檢試液。

2.操作過(guò)程：（1）給一次性注射器粘貼試劑標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)記，吸取待試驗(yàn)溶液。（2）選擇藍(lán)色火焰，煤氣灶、打火機(jī)火焰，或酒精噴燈做實(shí)驗(yàn)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(wú)色或藍(lán)色火焰上灼燒，即可觀察到火焰顏色（若檢驗(yàn)鉀要透過(guò)鈷玻璃觀察）并記錄。若焰色變淺，還有學(xué)生觀察不到現(xiàn)象時(shí)，可再擠出一滴，重復(fù)試驗(yàn)，可節(jié)省時(shí)間，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，效果好。（3）一支注射器只吸取一種待實(shí)驗(yàn)溶液。注意作對(duì)比對(duì)照實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和說(shuō)服力。

3.我們實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)試驗(yàn)相比的優(yōu)點(diǎn)：（1）實(shí)驗(yàn)用品易得，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中鉑絲價(jià)格昂貴，數(shù)量少的缺點(diǎn)，和鉑絲上面掛液量少，持續(xù)時(shí)間短，現(xiàn)象不明顯的弊端。（2）操作簡(jiǎn)單，解決了洗燒、蘸洗燒等大量費(fèi)時(shí)間的環(huán)節(jié)，節(jié)省時(shí)間。（3）實(shí)驗(yàn)安全，環(huán)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(jià)低。這樣學(xué)生產(chǎn)生濃厚興趣，就會(huì)喜歡做實(shí)驗(yàn)。

（二）啤酒瓶蓋加脫脂棉滴酒精滴待試液點(diǎn)燃法

1.實(shí)驗(yàn)操作：將寫(xiě)好的試劑標(biāo)簽貼在瓷磚上，將啤酒（或汽水）瓶蓋放在瓷磚標(biāo)簽相應(yīng)位置上，給瓶蓋中放一小團(tuán)棉花，用滴管吸取酒精滴在棉花上，使酒精剛好潤(rùn)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(gè)瓶蓋內(nèi)），給棉花上再滴2～3待試液，點(diǎn)燃后即可同時(shí)明顯地觀察到幾種的焰色反應(yīng)的現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)效果顯著。

2.改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：（1）實(shí)驗(yàn)材料簡(jiǎn)便易取，操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)安全性好。（2）現(xiàn)象美觀，燃燒火焰面積大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，火焰顏色清晰，方便學(xué)生觀察，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。激發(fā)學(xué)生思考，進(jìn)而進(jìn)行創(chuàng)新。（3）可同時(shí)做幾種鹽的焰色反應(yīng)便于對(duì)比，同時(shí)在檢驗(yàn)K+時(shí)，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(jìn)

焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方法很多，研究創(chuàng)新的主要目的是使實(shí)驗(yàn)操作更簡(jiǎn)單，現(xiàn)象更清晰、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，觀察更明了，實(shí)驗(yàn)更加節(jié)能環(huán)保，符合綠色化學(xué)理念。通過(guò)研究重在節(jié)能減排，提高效率，注重可控性，可操作性，更加便捷直觀，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、情感價(jià)值觀，懂得生活中的材料可以很好地利用到化學(xué)學(xué)習(xí)和探究實(shí)驗(yàn)中，重在激發(fā)同學(xué)們的環(huán)境意識(shí)、節(jié)能減排、污染防治等科學(xué)化學(xué)理念的建立，培養(yǎng)具有探究精神和創(chuàng)新精神的一代新人。

（責(zé)編? 張 欣）

參考文獻(xiàn)：

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