“自动化烟花”科普实验装置的制作

万香琴 杨宇 高和军 廖运文

摘要：基于绿色化学与生活化学的理念，在实验本质不变的前提下，从安全性、观赏性和环保的角度出发，利用实验室常见的仪器以及生活用品、废品为中学化学铁燃烧实验、焰色反应制作“自动化烟花”科普实验装置。通过直观明显、震撼人心的现象，营造积极活跃的课堂氛围，调动学生学习化学的积极性。

关键词：铁燃烧;科普教具;中学化学;焰色反应

文章编号：1008-0546（2022）04x-0092-02

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04x.026

一、問题的提出

《普通高中化学课程标准（2017年版）》提出重视开展“素养为本”的教学，倡导开展以化学实验为主的多种探究活动，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力[1]。燃烧实验在中学化学实验中占比很大。从探究蜡烛燃烧开始，继续探究木碳、红磷、铁丝、镁条等与氧气的反应，再到金属及其化合物的焰色反应。我们发现，有许多反应不能直接与空气中的氧气反应，课堂演示实验需要提前制备氧气，过程略显复杂。因此笔者针对铁燃烧反应和焰色反应制作“自动化烟花”科普实验装置。它是基于在课堂教学中发现的问题，充分利用生活中的常见物品，基于科学性、实用性、绿色化的原则，设计实验和实践活动，能清晰呈现实验现象[2]。

二“、自动化烟花”科普实验装置的制作

1.实验仪器和药品

铁架台、分液漏斗、铁三环、塑料管、矿泉水瓶、十字夹、小风扇、橡皮筋、易拉罐、蒸发皿、大烧杯、白色托盘、橡胶管、酒精、还原铁粉。

2.装置

“自动化烟花”实验装置见图1。“自动化烟花”实验效果见图2。

3.装置制作与实验步骤

（1）塑料管的一端打一个孔，孔径大小与分液漏斗尖端大小相符。

（2）矿泉水瓶盖打洞，洞径大小与塑料管口径大小相符。再将矿泉水瓶从中部剪为两部分。

（3）利用铁三环、十字夹、橡皮筋分别将分液漏斗、塑料管、矿泉水瓶和小风扇固定在铁架台上。橡胶管一端与分液漏斗尖端连接，另一端插入塑料管孔。塑料管插入矿泉水瓶盖的洞里。塑料管坡度在30°至45°之间，保证铁粉能够自由滑下。

（4）在贴近铁架台的位置放置一个白色托盘，托盘里放置一个大烧杯，距离铁架台15cm左右。将易拉罐倒扣在大烧杯中，上面放置一个盛有1/3体积酒精的蒸发皿。

（5）向分液漏斗中加入铁粉。

（6）点燃蒸发皿中的酒精，打开小风扇，旋转分液漏斗活塞，铁粉从分液漏斗经塑料管自动滑进火焰。

4.几点说明

（1）矿泉水瓶：聚风。

（2）橡皮筋：固定小风扇。

（3）橡胶管：软管便于塑料管调整角度。

（4）大烧杯：使火焰聚集，燃烧剧烈，并减少黑色固体飞溅。

（5）易拉罐：调节蒸发皿的高度，确保铁粉精准地滑进火焰。

（6）蒸发皿：盛酒精;广口大，燃烧火焰旺。

（7）分液漏斗：控制反应的开始、结束以及反应速率。

（8）小风扇：使铁粉分散开，燃烧更剧烈;改变火焰形状，烟花更美丽。

5.装置的优点

（1）绿色环保，贴近生活

该装置中的矿泉水瓶、小风扇和易拉罐等，都取于生活中常见物品、废品，紧贴绿色化学和生活化学的理念。

（2）自动化装置，观赏性强利用分液漏斗、矿泉水瓶、塑料管和小风扇简单的组合，使铁粉均匀自由下滑;利用实验室常见的分液漏斗控制实验的开始、结束和反应速率，使实验实现自动化，现象持久且连续，极具观赏性。这一优点很符合生活烟花点燃后自动燃放的特点。

（3）用途广，科普性强组装好装置，将铁粉、钠盐和铁粉混合物、铜盐和铁粉混合物、锶盐和铁粉混合物等按顺序加入分液漏斗，点燃酒精，旋转分液漏斗活塞，铁粉和金属盐粉末滑向火焰。实验过程中火星四射，火焰依次出现黄色、绿色、红色等现象，像烟花绽放般灿烂绚丽。在中学化学教学阶段可以开拓学生眼界，激发学生学习化学的兴趣，是一个很好的兴趣启蒙教具和科普教具。

三、总结与反思

该装置适用于教师演示实验以及科普实验。给学生讲解铁燃烧实验的同时，普及焰色反应实验，给学生贯彻学以致用的理念。

实验装置的制作和改进须基于实验本质不变的原则和前提。这是一个循序渐进、充满意外惊喜的过程，在不断尝试中可能会有不一样的发现。最开始使用漏斗、橡胶管、长尾夹的组合来控制反应的开始、结束以及反应速率，使用过程中发现长尾夹开关不是很方便，忽而想到分液漏斗与其功能相似，经过尝试后，发现可行。于是换为分液漏斗与橡胶管的组合，橡胶管的作用从而变为调节塑料管的角度。实验装置的制作和改进过程中，从目的出发，谨记基本理念，紧抓实验本质，自然而然会有好的想法可以实现。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]田琪.一种可进行多项实验革新的简易实验装置[J].化学教与学，2021（09）：90-91，21.