焰色反应实验的创新与探究

□甘肃省定西市渭源县第一中学 高雪琴

一、焰色反应的原理

金属中的电子在跳跃到较高能级时需要能量，若需要的能量恰好落在了可见光范围，这些金属就表现出了各自的焰色。很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，这在化学上叫作焰色反应。

二、传统焰色反应实验的弊端

（一）高中化学必修1中金属焰色反应试验的方法

1.实验用品：铂丝,酒精灯（或煤气灯）,浓盐酸,蓝色钴玻璃（检验钾时用）。

2.操作过程：

（1）将铂丝蘸浓盐酸在酒精灯火焰上灼烧至无色。

（2）蘸取试样在无色火焰上灼烧,观察火焰颜色（若检验钾要透过蓝色钴玻璃观察）。

（3）将铂丝再蘸浓盐酸灼烧至无色。

（二）此法做焰色反应实验常存在以下问题

1.仪器损坏率大，污染严重。焰色反应实验的主要仪器是铂丝（或镍铬丝），在检定某种元素前，均需将铂丝蘸浓盐酸在氧化焰中反复灼烧至无色，方可进行实验。由于铂丝（或镍铬丝）在氧化焰中反复灼烧，易从镶结的棒上脱落或折断。操作中由于浓盐酸的高挥发性，加之在氧化焰中反复灼烧，空气污染严重，对师生的身体危害亦很大。

2.铂丝价格昂贵。在一般普通中学根本没有，常用无锈铁丝代替，但铁丝蘸取溶液很少，焰色反应很快消失，学生不易看清楚。

3.钾元素的紫色焰色现象不明显。现教材观察时要透过钴玻璃，以消除钠的干扰。由于钴玻璃是深蓝色，无法判断观察到是蓝色还是紫色。

4.光线干扰，火焰颜色干扰。焰色强度低、持续时间短；实验操作过程繁杂，费时费力。

三、改进后的问题及反思

（一）网上许多改进的优点是操作简单，实验现象明显，存在的主要问题是：

第一，试剂用量大，污染严重。比如撒粉法，试剂用量大，盐分解产生有害物质影响师生健康。坩埚、表面皿、烧杯中作混合物燃烧法实验，容易引发火灾，安全性差，酒精和试剂的用量同样很大，不符合绿色化学的环保理念。实验不该仅仅追求实验现象的明显，还应综合考虑绿色环保、经济实用等问题。第二，实验过程中容易污染酒精灯等无色或蓝色火源，影响后面实验焰色的观察。比如喷雾法，喷出来的液体撒得实验台面上到处都是，撒到酒精灯灯芯上，火焰变成了“美丽的焰色”,后面的实验怎么做，实验后要换灯芯，否则下次很难点燃，并且小喷壶难以找到，试剂保存难度大。第三，没有对照实验，对是火焰的焰色还是焰色反应有争议。

（二）通过操作发现本实验成功的关键

1.无色或蓝色火焰的选择；防止试剂相互污染对实验现象的影响。

2.增强实验的安全性、可操控性，节约时间。

3.防止药品、燃料的浪费，减少环境的污染。

4.作对比实验，使现象明显，通过对比，加深印象和实验效果。

5.采用价廉、安全的实验材料，降低实验成本。

6.减少实验的试剂用量，增强实验效果。

7.采用黑色遮光板和暗室制作，使强光下的焰色反应现象的观察成为可能。

四、我对实验的研究创新

（一）一次性注射器代替铂丝做传统的焰色反应实验

1.实验用品：一次性注射器若干支，酒精灯(或煤气灯)或打火机,蓝色钴玻璃(检验钾时用)，各种待检试液。

2.操作过程：（1）给一次性注射器粘贴试剂标签进行标记，吸取待试验溶液。（2）选择蓝色火焰，煤气灶、打火机火焰，或酒精喷灯做实验火源。用一次性注射器挤出一滴待检溶液使其悬挂在不锈钢针尖部位，将针尖移近无色或蓝色火焰上灼烧,即可观察到火焰颜色（若检验钾要透过钴玻璃观察）并记录。若焰色变浅，还有学生观察不到现象时，可再挤出一滴，重复试验，可节省时间，实验现象明显，效果好。（3）一支注射器只吸取一种待实验溶液。注意作对比对照实验，增强实验的科学性和说服力。

3.我们实验与传统试验相比的优点：（1）实验用品易得，解决了传统实验中铂丝价格昂贵，数量少的缺点，和铂丝上面挂液量少，持续时间短，现象不明显的弊端。（2）操作简单，解决了洗烧、蘸洗烧等大量费时间的环节，节省时间。（3）实验安全，环保，试剂用量少。（4）更好的是注射器取用液体方便，快捷，易清洗，好保存，造价低。这样学生产生浓厚兴趣，就会喜欢做实验。

（二）啤酒瓶盖加脱脂棉滴酒精滴待试液点燃法

1.实验操作：将写好的试剂标签贴在瓷砖上，将啤酒（或汽水）瓶盖放在瓷砖标签相应位置上,给瓶盖中放一小团棉花，用滴管吸取酒精滴在棉花上，使酒精刚好润湿棉花（或用镊子取出广口瓶里酒精浸泡小棉球分别放到五个瓶盖内），给棉花上再滴2～3待试液，点燃后即可同时明显地观察到几种的焰色反应的现象,实验效果显著。

2.改进后实验的优点：（1）实验材料简便易取，操作简单，实验安全性好。（2）现象美观，燃烧火焰面积大，持续时间长，火焰颜色清晰，方便学生观察，极大地提高了学生的学习兴趣。激发学生思考，进而进行创新。（3）可同时做几种盐的焰色反应便于对比，同时在检验K+时，不用钴玻璃遮光也可清楚地看到紫色火焰。

（三）排除其他干扰方面的改进

焰色反应实验改进的方法很多，研究创新的主要目的是使实验操作更简单，现象更清晰、持续时间更长，观察更明了，实验更加节能环保，符合绿色化学理念。通过研究重在节能减排，提高效率，注重可控性，可操作性，更加便捷直观，培养学生严谨的科学态度、情感价值观，懂得生活中的材料可以很好地利用到化学学习和探究实验中，重在激发同学们的环境意识、节能减排、污染防治等科学化学理念的建立，培养具有探究精神和创新精神的一代新人。