焰色反应演示实验的创新与改进

赵敏哲 蔡珊珊

摘 要：针对苏教版化学必修1“焰色反应”实验存在的不足，通过自制实验装置、选择合适的含钾化合物、改变燃烧方式等的创新与改进，增强了实验的趣味性，有效解决了钾元素紫色火焰难以观察的问题。

关键词：焰色反应；实验创新；实验改进

一、教材实验的不足及原因分析

苏教版化学必修1焰色反应演示实验的操作方法是：取一根铂丝（或细铁丝），放在酒精灯（或煤气喷灯）火焰上灼烧至无色。用铂丝蘸取少量KCl溶液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色。再用稀盐酸洗净铂丝，并在火焰上灼烧至无色，蘸取少量K2SO4溶液，重复上述操作。

教材实验存在的不足是钾离子焰色反应紫色火焰的观察不清晰，甚至观察不到，究其原因，主要有试剂不纯（实际使用的钾化合物含有极少量钠的化合物），钾化合物含钾量偏低，玻璃或陶瓷材质的酒精灯本身含有钠的化合物等。

二、焰色反应实验的改进

针对焰色反应实验的具体环节，笔者从含钾化合物及其状态、实验装置、燃烧方式三个方面对实验进行了研究和改进，形成了焰色反应实验的新方案。

1.含钾化合物及其状态的选择

中学化学实验室含钾化合物主要有：KOH、KCl、K2CO3、K2SO4等，这些化合物中钾元素的质量分数如下表所示：

用教材实验方法对以上含钾化合物从固体和饱和溶液两个方面逐一进行实验，实验结果表明：固体状态下观察到的火焰颜色比溶液现象明显；KOH、K2CO3的实验现象比其他几种化合物明显，考虑到KOH的强腐蚀性，相对安全的K2CO3是最佳的选择。

2.燃烧方式的改进

教材实验是铂丝（或细铁丝）蘸固体或溶液在酒精灯外焰上燃烧，而酒精灯的灯头是瓷质材料，其含有的钠元素对实验有干扰，若改用不锈钢灯头做实验，火焰的颜色和用瓷做灯头的颜色基本一致，原因可能是灯芯含有钠元素（无法查到具体原因），因此需要改变燃烧方式，直接用酒精在不锈钢蒸发皿中燃燒，如下图所示：

其实验效果比原有燃烧方式要明显得多。

3.实验装置的改进

改进后的实验装置如下图所示：

（1）黑色背景台

用耐高温材料（如铁）制作，起到挡风，稳定火焰、突出火焰颜色的效果。

（2）药品的放置

把不锈钢蒸发皿的上半部，用砂轮打磨，把上半部分做得非常毛糙，如下图所示：

便于药品附着在上面，实现增加药品用量，使实验现象更加明显。

具体操作时，不锈钢容器上半部分用水湿润，通过纸槽把药品较为均匀地附着在不锈钢蒸发皿上部。

4.实验器材与试剂

器材：自制的不锈钢蒸发皿、石棉网、火柴、自制焰色反应背景台、纸槽、大烧杯、药匙、小木条

药品：K2CO3固体、灯用酒精、蒸馏水

5.改进实验的具体操作

先用蒸馏水浸润不锈钢蒸发皿上半部分，再用纸槽将固体

K2CO3轻轻撒在不锈钢蒸发皿上半部分，同时不断转动不锈钢蒸发皿能使药品比较均匀地附着在不锈钢蒸发皿上半部分，向不锈钢蒸发皿中倒入5ml灯用酒精，再向另外一只不锈钢蒸发皿倒入相同量的灯用酒精，全部点燃，用坩埚钳将两个不锈钢蒸发皿放到黑色背景台上，可以看到非常明显的紫色火焰和纯酒精的蓝色火焰，而且是持续燃烧的，如果需要多个元素的焰色反应，只要增加适当的不锈钢蒸发皿即可。

6.改进实验的优点

与教材实验相比，改进后的实验具有如下优点：

（1）现象稳定、明显，持续时间长，便于学生观察；

（2）成功率高，高中学生接触到的可以焰色反应的元素，基本都可以；

（3）操作不复杂，便于操作。

参考文献：

王祖浩.化学1（必修）[M].江苏凤凰教育出版社，2014.

编辑 高 琼