焰色反应实验创新

焰色反应实验创新（精选8篇）

篇1：焰色反应实验创新

《焰色反应实验的改进》教学反思

本节实验课是我在化学教学中对实验探究课的初步尝试，得到了领导的肯定，同行的认可，教学的成功之处在于让学生动手参与课堂演示实验的改进，激发学生学习化学的兴趣，使学生们获得成功的体验，以促进学生产生好好学习化学的愿望。

在备课过程中有以下几点体会

一、实验探究课的教学对教师的要求更高，课前准备过程耗费大量的精力，查阅资料，收集改进方法，归纳改进焦点，准备实验器材和药品。需要我们做教师的加强自身的业务学习，提高我们的教学水平。

二、学生固有的学习观念和方法，阻碍了探究实验的开展。任务布置下去之后，只有一小部分同学热情比较高，积极查阅资料；也有一部分成绩好的同学，习惯于“灌输”式教育，对这种探究方式不感兴趣；更大的一部分同学是基础知识差，喜欢上实验课，但是抱着“玩”的心态，没有课前的预习。需要我们做教师的在平时教学过程中，注重学习方法的指导，学科思想的渗透，让学生学会用化学学科的思维方法处理化学问题。

三、班额过大，开展探究性实验不易管理，因为是公开课，有校领导听课，还有同学科的教师指导身边的学生，如果是普通的实验课，感觉课堂容易失去控制。如果有可能，尽量将班额过大的班级分开在两个实验室上课，教师倾听和观察得更细致，发现各组的真知灼见，寻找共性问题；及时纠正偏差，引导学生围绕目标进行合作，避免随意性，保证高效性；及时对各组同学的实验进行点拨、引导，促进学生思维深化；关注成绩差的同学的参与情况，让每一个学生都成为真正的参与者，而不是旁观者。

教学过程中还存在一些遗憾，学生的准备时间不足，还有个别同学课堂上不知道自己要做什么。教师在课堂上不能对每个小组的实验都照顾到，不能及时的加以指导。

在今后的教学中，尽管有各种各样的困难，我会加强教育教学理论的学习，大胆的进行探究式教学的尝试，真正提高学生学习的兴趣，变被动学习为主动学习，使我们的学生从繁重的课业负担重解脱也使我们的教师从繁重的体力劳动中解脱出来。

篇2：焰色反应实验创新

一、反应原理：

Na + 2 H2O == 2 NaOH + H2 ↑

二、实验装置如右图（高一化学教材P171）：

三、实验步骤：

1、先切一小块钠（绿豆大），用刺了小孔的铝箔包好；

2、用镊子夹住，放在图中的试管口下(试管已装满水)；

3、等试管集满气体时，用大拇指堵住试管口并从溶液中取出，向下移近酒精灯点燃；

4、最后向烧杯中滴加无色的酚酞试液。

四、实验现象：

1、反应过程中，有气泡逸出；

2、试管中的气体点燃时能听到尖锐的爆鸣声；

3、滴加酚酞溶液时，溶液呈红色。

五、结论

金属Na与H2O反应，生成了H2和NaOH。

六、分析

本实验的成功率还可以，优点就在于当检验生成的气体（H2）时，能听到尖锐的爆鸣声，学生容易观察（听）到，现象较明显；但在实验过程中还存在着一些弊端：

首先，该实验的最大缺点就在于它的操作，该实验的操作较复杂，学生很难独立完成；其次，由于钠与水反应生成的氢氧化钠是强碱，有很强的腐蚀性，而在试管集满气体后，我们必须

把手伸进NaOH溶液中，用拇指堵住试管口，把试管从溶液中移出，此时NaOH对我们的皮肤会产生一定的腐蚀，虽然当时感觉不到，但终究还是影响我们的身体健康。再者，当在酒精灯上点燃H2时，产生尖锐的爆鸣声，相当一部分学生不敢操作，且如果环境较吵闹时，容易产生干扰。所以，要很好地完成这一实验是有一定的难度的，且具有一定的危险性和不可靠性，因此很有必要对其作出改进。

<实验改进一>实验装置如下图（课本P29）

具体操作步骤如下：

1、在一个空塑料瓶中装入约3／4体积的水,用手挤压瓶子,使水面上升至近瓶口,排走瓶中的大部分空气。

2、在胶塞上固定一根大头针,用针扎起一块黄豆粒大小的金属钠,迅速塞住挤瘪的瓶口,倒置(如上图)并不断摇动塑料瓶。

3、待反应完全后,反应产生的气体,使挤瘪的瓶子复原,取下塞子,迅速用拇指堵住瓶口,并将瓶口移近火焰,检验钠与水反应所生成的气体。

4、最后向瓶中的溶液滴加酚酞溶液。

在这个实验中作出的改进的地方有：①用废旧的塑料瓶充当反应的容器,②用带有大头针的胶塞来固定金属钠;同原来的实验装置及操作相比较要简单得多,而且还能轻易地收集到反应后生成的气体，现象明显，成功率高。

但是，用废旧塑料瓶代替实验室的玻璃反应容器,同样存在一定的弊端,因为用废旧塑料瓶充当反应容器,只考虑到了收集气体的方便性，却忽略了实验操作过程,挤瘪一个塑料瓶对于男生来说是轻而易举的,但对于一些女生来说，要挤瘪一个塑料瓶就就比较困难了;其次，在反应的过程中还隐藏着另一个问题（这也是由第一个弊端引起的），假设在挤瘪塑料瓶时挤压的程度不够，塑料瓶中还存在着大量的空气，由于该反应是放热反应，生成的H2在瓶中就会与空气混合发生剧烈爆炸（另外:当挤压的程度不够，而取用金属钠的量又太多时，在反应过程中同样会产生爆炸；这两弊端在学生实验中已得到证实）；最后，当点燃塑料瓶内的气体时，必须把塑料瓶倾斜，这样有可能使瓶内的液体流出，而把酒精灯浇灭。

显然，本改进实验还存在相当多的不足之处，它仍有待改进。

既然是用检验H2纯度的方法来验证生成的气体,那么如果能让H2在空气中安静地燃烧，则一切问题不就都解决了？

<实验改进二>实验装置如右图所示:

本实验的操作步骤，与上一实验基本一样，只是要先往水里滴入无色酚酞，再与金属钠反应；在最后检验生成的气体时的操作如下：

1、待反应完后，用手挤压右边橡皮管（内有一颗小玻璃珠，结构与碱式滴定管的滴管口构造相同）。

2、在导管口把气体点燃。

通过现象可发现，U形管右边（用作反应的的一端）的液面会下降，而左端（不用作反应的一端）的液体将从漏斗口流进漏斗，这是因为钠与水反应生成的气体难溶于水，则右边的气压增大，液面也随之下降，而根据联通器原理知道：不用作反应的左边的液面将升高（装在U形管上的胶塞与漏斗就起了防止U形管内的液体溢出装置的作用），显而易见：这证明反应中有气体生成；而U形管内的液体呈现红色，说明生成了NaOH（在反应前滴加了酚酞试液）。

该改进实验现象明显，操作也较简单，也避免了因H2不纯点燃而产生爆炸的现象，成功率相当高；但由于U形管是一种比较易碎的玻璃仪器，所以本实验仍存在着它的不足之处，怎么办？ <实验改进三>实验装置如下图所示:

用玻璃管和导管代替U形管，本实验的操作步骤及反应现象与上一实验基本相同，不过该实验更有趣，因为用玻璃管与细长导管代替U形管，管中的液体在反应过程中能从右边细长的导管与漏斗连接处喷出来，这样就可以形成一个美丽的喷泉（红色），增加实验的趣味性。

用玻璃管代替U形管就解决了U形管易碎的缺点，而且增加了实验的趣味性，同时上一实验所具备的优点，在这一实验中都能得到体现，所以用它作为演示实验或学生实验是比较合适的。

篇3：焰色反应创新实验设计方案

一、实验原理

1.当金属或其盐在火焰上灼烧时,原子中的电子被激发,电子接受能量从较低的能级跃迁到较高的能级,但处在较高能级的电子很不稳定,又很快跃迁回较低能级,这时就将多余的能量以光的形式释放。原子的结构不同,就发出不同波长的光,因此光的颜色不同。

2.利用喷壶喷出的含有酒精的盐溶液雾化后的充分燃烧,替代原来铂丝蘸取的盐溶液灼烧。

二、实验仪器

蜡烛、喷壶、火柴、乙醇、蒸馏水、碳酸钠、氯化钾。

三、解决的重难点

1.传统的方法做焰色反应实验时操作复杂,耗时较长;由于铂丝蘸取的盐溶液的量较少,因此色斑较小,持续时间较短,实验的可见度和观赏性都较差,因而实验效果并不明显,且白天光线较强,晚上做这个实验效果会更好一些。

2.酒精灯黄色背景火焰对钠的焰色反应的干扰、对钾紫色焰色的观察需要蓝色的钴玻璃。

四、实验创新点

1.实验操作简便、省时、重复性好;多数实验仪器可就地(实验室)取材,喷壶等装置能够较长时间的设置且多次反复使用。

2.能形成彩色火球,焰色反应时间也得到延长,现象十分明显,具有很强的观赏性。

3.用蜡烛代替酒精灯,防治不慎将酒精灯吹灭,安全性更高。

4.材料容易获取,可适合于学生家庭小实验,增强学生学习化学的兴趣。

五、实验过程

1.配制10%的碳酸钠溶液和10%的氯化钾溶液。

2.将备好的各种盐溶液与乙醇以体积比1∶3混合,振荡,使其充分混合。

3.取上层清液,分别加到喷瓶中。

4.向蜡烛的外焰上方喷射盐的混合溶液,产生火球,可观察到明显的焰色反应。

5.火球消失后,可重复喷射几次,使火球再现。

六、实验效果

1.现象更清晰、持续时间长。

2.钾的焰色不再需要透过蓝色的钴玻璃。

七、实验反思

成功之处:

1.学生可以通过焰色反应的学习体悟化学现象的美。

2.仅把蜡烛(酒精灯)当作火源使用,巧妙地避开了处理黄色光源的问题。

3.子曰:“学而不思则罔,思而不学则殆。”做到了实验来源于课本、又高于课本。对课本实验的不足之处提出质疑,在思考的基础之上做出改进,激发学生的思维与创新相结合的潜能。

不足之处:

1.使用喷壶喷洒,存在着一定的药品浪费问题。

2.喷雾的喷洒量,喷洒部位不能精确控制。有可能将蜡烛火焰吹灭,造成实验失败;或者火球太大,对实验者存在着一定的危险性。

3.两种盐溶液+酒精的配置需要参考文献,并反复实验才能得到最佳效果。

作为一名新课改背景下合格的化学教师,应紧跟时代步伐,将新课改的理念和精神应用于日常教学中,才能真正使学生体验到新奇和乐趣,增加学生学习化学学科的兴趣,挖掘出学生内心深处学好化学能够更好地造福人类、服务社会的使命感。

篇4：焰色反应的实验改进

关键词：焰色反应；琼脂；固体酒精；接触面积；实验改进

文章编号：1005–6629（2016）12–0059–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题提出

焰色反应是指某些金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现特殊颜色的反应，是检验金属元素的重要方法。但是在实际操作中按照教材的实验方法很难得到良好的演示效果，其主要原因有以下几点：（1）使用酒精灯灼烧时，产生的火焰呈现黄色，在客观上会对其他金属离子的检验造成干扰；（2）观察钾元素焰色需要通过蓝色钴玻璃，而且观察的视线需要一定的角度；（3）用铂丝或铁丝蘸取的金属盐溶液量少，金属离子的焰色持续时间短；（4）该实验操作复杂，实验前后铂丝都要进行清洗，而且铂丝的价格相对昂贵[1]。

针对以上的不足，近年来许多文献提出了焰色反应的实验改进。通过对文献资料进行筛选整合，选取其中几种方法进行试验，发现都取得较好的实验效果，但是这些改进实验仍或多或少存在一些不足，现将其整理如表1所示。

综合教材的实验和上述几种改进实验的分析，火源对于焰色反应的效果有很大的影響，因此，制备一种无毒、环保、易于保存且火焰颜色接近无色的火源对实验十分重要。

2 无色火焰的制取

2.1 固体酒精的改进——琼脂固体酒精

固体酒精是一种常见的燃料，由于其使用方便、无污染、无烟等优点，因此被广泛用于餐饮业、旅游业和野外作业等场合。

固体酒精的种类和制作方法有很多种，但是不能直接选用市场上购买的固体酒精，因为市面上的固体酒精主要分为两类：（1）以硬脂酸、氢氧化钠和石蜡等物质为原材料进行制备。该固体酒精含有的钠元素对火焰颜色造成干扰，无法使用。（2）以硝化纤维为原材料进行制备。由于硝化纤维具有一定的危险性，因此不推荐使用[6]。

实验室常见制备固体酒精的方法是使用醋酸钙作为固化剂，利用醋酸钙在酒精和水中溶解度不同的原理进行制备，如李明立等[7]曾使用这种固体酒精，但是醋酸钙制备的固体酒精中含有钙元素，对其他元素的焰色造成一定的干扰。因此，我们应当选择一种对火焰颜色无影响且绿色环保的固化剂来代替醋酸钙。琼脂就是一种很好的选择。

琼脂是一种常见的食品增加剂，由于其具有凝固性和稳定性，常被用作凝固剂、稳定剂和保鲜剂，因此，琼脂可以代替醋酸钙作为固化剂。由于琼脂很难燃烧，制成的琼脂固体酒精在燃烧时不会有颜色干扰[8]，并且琼脂固体酒精在燃烧时不冒黑烟，没有异味，是一种环保型的固体酒精。

综合上述的分析，琼脂固体酒精是作为焰色反应的一种理想火源。

2.2 固体酒精燃烧方式的改进

固体酒精在燃烧时需要放置在表面皿等仪器中。经文献研究，一般盛放固体酒精的仪器分为三大类：（1）玻璃制品，如表面皿、玻璃片等。这些仪器含有钠元素，对火焰颜色会造成干扰。（2）陶瓷制品，如蒸发皿、坩埚等。这些仪器同样含有钠元素。（3）石棉网。石棉网是由石棉纤维制作而成的，含有钙元素，对火焰颜色也造成影响。为了排除这些载体对琼脂固体酒精的干扰，在实验操作过程中直接使用固体酒精灼烧金属盐粉末，如图1所示。

金属盐粉末放置在下层，琼脂固体酒精放置在金属盐表面进行燃烧。这样操作有以下3个优点：（1）金属盐粉末将琼脂固体酒精与表面皿进行隔离，可以排除载体仪器对火焰的影响。（2）固体酒精燃烧后是块状的，所以实验结束后可以用镊子将燃烧后的固体酒精取走，剩余的金属盐可以反复地进行实验，体现绿色化学的思想。（3）由于是直接用火焰燃烧金属盐，所以金属元素的焰色特别深，效果明显。

3 焰色反应的改进实验

3.1 实验仪器与试剂

仪器：三角架、石棉网、酒精灯、火柴、表面皿、10mL量筒、镊子、托盘天平、药匙、玻璃棒、烧杯

试剂：蒸馏水、琼脂、无水乙醇、碳酸锂、氯化钠、溴化钾、氯化钙、氯化钡、氯化锶、氯化铜

3.2 琼脂固体酒精的制备

（1）用托盘天平称量0.2g的琼脂，并将称量的琼脂倒入烧杯中。

（2）用量筒量取10mL的蒸馏水，并倒入到装有琼脂的烧杯中。

（3）将装有琼脂和蒸馏水的烧杯置于石棉网上加热，至琼脂完全熔化。

（4）用量筒量取10mL无水乙醇，并倒入到熔化的琼脂中。

（5）停止加热，冷却一段时间后，即可得到固体酒精。

乙醇的火焰理论上应当是淡蓝色的，但是酒精灯的火焰却是呈黄色的，其原因是由于碳粒子激发出黄色光。那么为了得到淡蓝色的火焰，就要消除温度较高的碳粒子所激发的黄光。因此，在制备琼脂固体酒精时要加入一定量的蒸馏水来减少乙醇在单位时间内的燃烧量，从而避免碳粒子在高温区出现[9]。

蒸馏水和乙醇的比例多少才适宜？如果当蒸馏水与乙醇的比例较高时固体酒精无法点燃，当比例较低时乙醇的火焰对金属的焰色又造成干扰。为了达到最好的效果，通过制备不同体积比的琼脂固体酒精进行比较，如表2所示。

从表2的数据可以看出，当蒸馏水与乙醇的体积比为1：1或1.25：1的时候，火焰的焰色为淡蓝色。因此，本文在制备琼脂固体酒精时分别加入10mL蒸馏水和10mL无水乙醇（水醇比为1：1）。

3.3 焰色反应的操作

（1）取适量的溴化钾固体置于表面皿中，并在溴化钾固体的表面加入适量的琼脂固体酒精。

（2）点燃固体酒精。观察到琼脂固体酒精燃烧时，火焰与溴化钾固体接触面积较大，在不需要通过蓝色钴玻璃的情况下也能很清楚地观察到火焰颜色为紫色。

（3）更换其他的金属盐，重复上述实验，并记录各种金属元素的焰色。

4 总结与评价

琼脂固体酒精是一种环保型的固体酒精，使用它进行焰色反应实验具有以下几点优点：（1）不需要昂贵的铂丝，实验成本较低；（2）琼脂固体酒精燃烧时，火焰呈淡蓝色，可见度高，焰色反应面积大；（3）不用透过蓝色钴玻璃片即可很好地观察钾元素的焰色反应；（4）教师可以提前制备好固体酒精（固体酒精在密封的条件下可以保存较长的时间），在做演示实验时直接取出使用，简化实验操作；（5）固体酒精完全燃烧后，可用镊子直接取出，剩余的金属盐可以直接回收重复利用（因为焰色反应是由于金属元素的电子发生跃迁而产生的，是元素的物理性质，并非发生化学变化），体现出绿色化学的思想；（6）琼脂是生活中常见的凝固剂，广泛用于制造果冻、冰淇淋、糕点、软糖、凉拌食品等食品。使用琼脂作为实验材料，体现了从生活中学习化学，用化学指导生活的思想；（7）琼脂固体酒精的配方中，原料组分少，工艺制作简单，原材料来源广泛、造价低，而且一次性制取后，密封保存可以多次使用。

参考文献：

[1][3]林绮玲.“焰色反應”的创新实验研究[J].中学化学教学参考，2010，（6）：47～49.

[2][9]张帮程.用“喷雾法”在“废旧石棉网”上演示焰色反应实验[J].化学教学，2009，（6）：20～21.

[4]高凤梅，于清江，武剑.钾元素焰色反应的新方法[J].中学化学教学参考，2007，（1）：65.

[5]张喜恒.焰色反应实验的改进[J].中学化学教学参考，2015，（6）：23.

[6]张忠诚.固体酒精制备工艺的研究[J].山东工业大学学报，2000，30（6）：263～268.

[7][8]李明立，曹广雪.利用固体酒精进行的焰色反应[J].教学仪器与实验，2013，（12）：29.

篇5：焰色反应指示灯

我向老师提出这个想法后,他很高兴,对我网开一面,开放实验室。于是我就利用课外活动的时间,到实验室或老师的办公室去做探究性的试验。

我先仿照酒精灯的样式设计了一个焰色灯,使用的材料是墨水瓶加小青霉素瓶。灯做好了,接下来就是配置溶液。要说配置某元素的酒精溶液,看似简单,其实却花费了我大量的时间和精力。因为好多物质易溶于水但不易溶于酒精。

在做钠元素的小灯时,我试验了氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠、硫酸钠等,效果都不好。那时候,我几乎要放弃这项研究了。在一次化学课上,老师演示制氨气的实验,用浓氨水滴到氢氧化钠固体上,就有大量的气泡翻腾,从而获取大量的氨气,于是我就想氢氧化钠也含有钠元素,如果它能溶于酒精,这个问题不就迎刃而解了吗?我又去找老师,把这一猜想告诉他,问他氢氧化钠固体是否溶于酒精?他没有直接告诉我答案,鼓励我试一试不就知道啦!我就把氢氧化钠放在酒精里,当天点燃效果不明显,第二天我再去试验,点燃后焰色反应效果很好,看来氢氧化钠溶于酒精需要时间。

这一意外成功使我真的感到有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的喜悦。通过这个试验,我体会到科学的研究有时可能就是再坚持一下就成功了,也了解人的定势思维在发明创造中的负面影响。

就这样,我又陆续配制了钡元素、锶元素、铜元素、钾元素的酒精溶液,,制作了相应的焰色反应小灯。

完成后,我请化学老师来试用,征求她的意见,她提出最好是把这些瓶子集中到一个收纳箱中,那样携带就方便许多。这个建议很好,我就找来厨房里的食品调味盒,把制作的焰色灯放进去,四周用废纸塞紧。后来觉得废纸易燃又改用沙子,但沙子太重,清洁起来很麻烦,最后采用聚苯乙烯泡沫替代。

但是这套装置还是有不理想之处,墨水瓶太大,太重了,于是我又去收集各种材料,有小塑料瓶、小玻璃瓶、铁片、聚苯乙烯泡沫塑料、棉纱线、玻璃管等材料,进行了第三次的改进。

这还不算完,之后我又进行了第四次改进。我先选择了一大块的塑料泡沫,把灯底部加热后直接插进塑料泡沫内,这样较牢固、不晃动,也容易取下;为防止酒精挥发,我选择了胶头的上半截剪下套在装有灯芯的玻璃管上,就能起到酒精灯的灯帽作用;再有就是为保证每次点燃有最好的效果,在每个焰色灯的边上放置一瓶含该元素的酒精溶液,要做实验时先在这个灯的灯芯上滴几滴这种液体再点燃,火焰蹿得很高,方便观察,直观呈现效果好。

这套焰色反应指示灯的创新点在于,1.化繁为简,原来实验用铂丝蘸取某溶液在酒精灯上灼烧,步骤多,干扰大;2.比铂丝灼烧的火焰大,时间长,现象明显,气场良好;3.既可单个演示又可一起点燃,方便观察焰色对比,易于记忆;4.制作材料简单,成本低,性价比高,利用废旧塑料,节约环保。

总体来说,它的结构简单,方便实用,造价低廉,解决了化学教学中焰色反应实验费时费力的问题。如能作为教具广泛应用在中学化学实验室,相信会受师生欢迎。

“触摸科学”征稿启事

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篇6：焰色反应实验创新

摘要：针对学生通常易将焰色反应与燃烧分属物理变化和化学变化的概念混淆，从化学反应原理、反应现象等方面阐述了二者的本质区别。同时，设计了焰色反应的“魔灯”实验，探讨了焰色反应实验的相关特点。

关键词：焰色反应；燃烧；概念辨析；趣味实验设计

文章编号：1005–6629（2016）6–0057–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

人们利用焰色反应有意识地在烟花、礼花中加入特定的金属元素使焰火更加绚丽多彩，也让我们的生活更加丰富多彩。西方化学史记载了德国化学家马格拉夫在一次实验中将碳酸钠和碳酸钾粉末分别撒在酒精灯火焰上，火焰迅速染成了黄色和紫色。而我国药学家陶弘景早在1400多年前就明确指出：“以火烧之紫青烟起，云是真消石也。”其中消石的主要成分是硝酸钾。后来人们逐渐将某金属或其化合物在无色火焰中燃烧时呈现特征焰色的反应称为“焰色反应”、“焰色测试”或“焰色试验”。

焰色反应是中学化学中的一个重要实验，其原理是某些金属在火焰中灼烧时能使火焰呈现特征颜色。在教学中，教师常通过演示焰色反应实验帮助学生理解检验金属元素的特殊方法，同时实验中新奇的现象也激发了学生对化学学习的兴趣。值得思考的是：焰色反应为什么会带来如此美妙的焰火？其生色原理是什么？与一般的燃烧有怎样的不同？是否有简便而有趣的实验来展示焰色反应？本文将带着这些问题进行细致的探讨。

1 焰色反应与燃烧的概念辨析

由于焰色反应和燃烧均与火有关，因此学生极易将这两个概念混淆，其原因在于不能从本质上认识到焰色反应属于物理变化。因此，有必要对焰色反应和燃烧作一个较为详细的区分，具体如表1所示[1]。

从上表可以看出，无论是反应物、反应条件，反应原理和反应现象等，焰色反应均与一般燃烧都有着显著的区别。因此在课堂教学中，教师可以基于学生不同的认知水平从不同的角度引导学生将二者予以区分，以避免对其错误的认识。

2 焰色反应的原理阐释

样品物质在火焰中加热形成气态金属原子，各种原子间运动速度加快，发生非弹性碰撞，外层电子获得能量从基态跃迁至激发态，也有可能获得能量先失去最外层电子变成离子，离子再从基态跃迁至激发态。激发态不稳定，电子又跃迁回基态或低能态，多余的能量以光的形式释放出来。焰色反应中发生电子跃迁的主要是金属原子还是金属离子呢？

由于气态金属原子从基态跃迁至第一激发态所需的能量（可近似用轨道能级差估算）要比金属原子失去一个电子成+1价阳离子所需的能量（第一电离能）要低，火焰加热又为热激发，能量不是很高，因而处于激发态的原子数目要比处于激发态的离子多。这一点可从热力学角度进行分析证明。

以碱金属卤化物为例，从基态气态原子到基态气态离子过程的吉布斯自由能变ΔG可以通过如下公式得到：

ΔG=ΔH-TΔS=[I1+（-EA）]-T[S（M+，g，基态）+ S（X-，g，基态）-S（M，g，基态）-S（X，g，基态）]

式中I1为碱金属第一电离能，EA为卤素电子亲和能；S（M，g，基态）、S（M+，g，基态）、S（X，g，基态）和S（X-，g，基态）分别为基态气态金属原子和金属离子以及基态气态卤素原子和卤素离子的熵。由于气态金属原子失去一个电子成为气态金属离子是混乱度增加过程，而气态卤素原子得到一个电子变为气态卤素离子是混乱度减小过程，两个过程熵变可以大致相互抵消。因此，总熵变ΔS很小，在吉布斯自由能变ΔG中起主要作用的应该是焓变ΔH。理论计算得，ΔH>0，则ΔG>0，说明气态原子较气态离子稳定，碱金属卤化物主要分解为气态原子。

由于金属的原子结构不同，电子跃迁时能量的变化就不相同，从而发出不同波长的光。事实上，肉眼所观察到的焰色是可见光范围内不同波长的光的综合结果。在光谱学上，不同波长的光表现出一系列的谱线，每种元素都有其特殊的谱线，而与原子的化合状态及物质的聚集状态无关。像镁、铝和银等元素因在可见光区没有谱线而展现出无特征的焰色[2]。不同焰色对应波长可根据λ=hc/ΔE（其中h为普朗克常数，c为光速，λ为光的波长）计算而得。我们可以据此计算出常见金属原子对应的可见光区谱线波长及所呈焰色，如表2所示。

对于一些非金属元素如F、Cl、Br、I、C、N、O等，由于核外电子跃迁需要吸收较高的能量，在火焰中不易被激发，且非金属元素激发态原子的电子跃迁所产生的波长大多在200nm以下，位于远紫外区。因此，进行焰色反应实验时，F、Cl、Br、I、C、N、O等非金属元素不会对金属元素的鉴别产生干扰[3]。

3 趣味性焰色反应实验的设计

焰色反应中产生的多种焰色给化学实验带来了一抹清新的色彩。多年来，教师按照教科书中“铂丝蘸液酒精灯法”进行演示实验操作，但实验现象并不明显，效果不甚理想。对此，不少研究者从反应仪器、加热装置或实验操作上作相应改进，提出氢火焰喷壶法[4]、金属离子酒精灯法[5]等十几种方法，起到了一定的效果，但这些方法不是操作繁琐就是设备要求高。本研究采用常见的低成本的生活用品代替铂丝和酒精灯，制作燃烧装置来进行焰色反应，称之为“魔灯”实验。通过简单的实验装置进行焰色反应不仅现象明显、操作简便，而且安全高效，还能将各类金属燃烧时的焰色形成鲜明对比。

3.1 实验药品和仪器

药品：无水乙醇、蒸馏水、五水合硫酸铜晶体、氯化钠固体、氯化锶固体、硝酸钙粉末、八水合氢氧化钡晶体、硝酸钾固体、六水合氯化钴晶体

仪器：易拉罐（铝制的汽水瓶）、棉签（或化妆棉棒）

3.2 实验内容

（1）制作燃烧器。准备两个空的易拉罐，分别用剪刀沿横截面剪开，弃去上半部分，将易拉罐下半部分修剪成高约2.5cm的圆盘。将其中一个圆盘底部挖一个直径约4厘米的圆孔，且沿外边缘用剪刀刺穿一排孔洞（大约11个，如图1所示），然后将两圆盘对合扣压在一起，组装成简易的燃烧器。

图2为制作燃烧器过程的简笔图。

（2）配制乙醇溶液。用量筒量取化学纯的95%乙醇75mL，倒入洁净的250mL烧杯中，加水稀释至100mL（体积分数约为70%）备用。

（3）配制盐溶液。取上述新配制的体积分数为70%乙醇溶液10mL倒入50mL烧杯中，在玻璃棒搅拌下不断加入五水合硫酸铜晶体，直至晶体不再溶解，配制成饱和溶液（其他金属离子盐溶液配制方法同上）。

（4）实验环节。向图1所示的燃烧器中加入30mL 70%乙醇溶液，火柴伸入圆孔点燃。用干净棉签蘸取饱和CuSO4乙醇溶液后，放置火焰中部灼烧，观察现象。

点燃装置后，燃烧器中乙醇溶液的火焰近乎无色透明，当用蘸有饱和CuSO4乙醇溶液的棉签放入火焰中部时，火焰立刻呈现出一片蓝绿色火焰，持续时间约30秒。同法，收集的所有金属离子的焰色如图3所示。

3.3 实验分析讨论

（1）从焰色反应的原理看，热源的温度无需太高，本实验使用70%乙醇溶液作燃料燃烧时提供的能量完全能满足灼烧供给的需要。

（2）本装置中乙醇溶液燃烧火焰颜色极浅，可以排除酒精灯中钠等元素和杂质焰色的干扰。实验过程中火焰持续时间长（30秒以上），可见度大，并且可以进行对比及反复实验。

（3）铝制易拉罐燃烧器耐高温，火焰覆盖面大，确保金属原子被充分灼烧。棉签蘸取盐溶液时，吸附量比玻璃棒大得多，实验现象非常明显。

（4）实验燃烧装置是生活中废弃的易拉罐，成本低，清洗时能直接用水冲洗，操作简便安全，绿色环保，且可进行家庭实验。

参考文献：

[1]赵志国.燃烧本质、燃烧条件与火灾危险隐患的辨识[J].教育技术，2011，（5）：12～13.

[2]陈晓峰.浅析焰色反应[J].大学化学，2013，（10）：77～79.

[3]陆燕海，林肃浩.对焰色反应认识的补正[J].中学化学教学参考，2013，（5）：46～48.

[4]王美志.焰色反应的趣味性实验设计[J].化学教育，2013，（7）：80～83.

[5]李明立，曹广雪.利用固体酒精进行的焰色反应[J].教学仪器与实验，2013，（12）：28～29.

[6]王仪辉.焰色反应演示实验的改进[J].化学教与学，2014，（6）：96.

[7]李嘉.利用无纺布巧做焰色反应实验[J].化学教学，2013，（11）：71～72.

[8]陈军.焰色反应实验的改进[J].实验教学与仪器，2013，（6）：26.

篇7：有趣的焰色实验

1.用少许蒸馏水分别配制3种～6种质量分数为5%～10%的盐水溶液（如氯化钠、硫酸铜、碳酸钾、氯化锂、氯化锶、硝酸钡等）。

2.在上述各盐水溶液中分别注入一定量的乙醇，使各溶液中含70%～75%的乙醇。

3.因溶解度变小，大多数盐在乙醇中会析出细小晶粒，待晶粒沉淀后取上层清液装在空的喷雾器内，这时喷雾器内是70%～75%乙醇的各种饱和盐溶液。

二、现象

用打火机点燃酒精灯，将喷雾器的喷嘴远远地对准灯焰上方，连续挤压喷头，可见一团团各种颜色的火焰。

三、创新点

1.在几个焰色实验中，钾的焰色最不明显。选用碳酸钾配制水、乙醇混合液，可获得较高浓度钾盐溶液，使钾的焰色实验现象变明显。

用3克碳酸钾、3mL水、6mL乙醇混合后竟不见有晶粒析出，说明溶液中碳酸钾浓度较高。更有趣的是该溶液还会分层，可用实验证明上层为含少量水、较多碳酸钾的乙醇溶液。用该上层溶液做焰色实验，效果特别好。

2.用喷雾器喷洒酒精时，雾状的酒精更易被引燃而起火。用喷雾器喷出的酒精雾的体积较大，所以在空中产生的火团也较壮观、安全又有趣。

1.取几块新的细铁丝网，折成四层。每层细铁丝网浸入不同饱和盐的水溶液中，再取出晾干，待用。

2.另取一个较大的喷雾器，注入工业酒精。

3.用坩埚钳夹一块沾有盐的细铁丝网，放在灯焰上加热片刻。用喷雾器对准铁丝网喷工业酒精，立即产生比实验一更壮观、艳丽的火焰。

焰色实验原理

在温度极高的条件下，金属原子或金属离子中的电子吸收一定能量而被激发，跃迁到外层轨道上运动。当激发的电子重新回到原轨道上时，会释放出一定的能量，并转化为一定波长的光。

篇8：吸热反应实验创新设计

关键词：吸热反应；实验改进；学生家庭实验

文章编号：1005–6629（2015）4–0053–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

化学是实验科学，实验能力是学生科学素养的重要组成部分，以实验为基础展开化学教学已成为化学教学工作者的共识。只有不断改进和创新，化学实验才会充满生命和活力，保持其在化学教学中的独特魅力，最大限度地发挥实验的教育教学功能，使化学实验教学更切合教学改革的潮流，适应素质教育和创新教育的需求。

1 Ba（OH）2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应实验改进

1.1 教材中的实验设计

人教版必修2 第34页第二章第一节“化学能与热能”中有这样一个实验：

“将约20g Ba（OH）2·8H2O晶体研细后与约10g NH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片或小木板上，用玻璃棒快速搅拌，闻气味，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。”

1.2 存在问题

该实验虽然简单但还存在以下几点问题：

（1）Ba（OH）2·8H2O用量多、腐蚀性强，价格高；

（2）重金属钡离子有一定的毒性，处理不当易造成污染；

（3）敞开体系，氨气逸出，有明显的刺激性气味。

1.3 实验改进

为了解决以上问题，对实验进行了以下改进：

（1）将药品用量减半，取约10g Ba（OH）2·8H2O研细后装入50mL小锥形瓶中，再加入约5g NH4Cl，套上小气球以平衡气压（见图1）；

（2）请学生用手握住锥形瓶用力振荡；

（3）药品迅速变为糊状，锥形瓶外壁温度迅速降低，传递锥形瓶给每个学生感受温度的变化；

（4）实验结束后加入适量稀硫酸，吸收NH3，并使Ba2+沉淀。

该实验操作简便，现象明显，反应体系密闭，药品用量小，污染也小，便于学生亲身体验化学反应的热效应！

2 吸热反应实验创新设计

从教材设计及实验目的看，是为了使学生直观地感受常温下自发进行的吸热反应。为什么这个反应吸热明显？能不能开发一个类似的反应速率快、吸热现象明显、腐蚀性更小、无毒害的绿色实验？

为了解决这一问题，必须了解为何教材中要选择Ba（OH）2·8H2O。

2.1 探究1：为何选用Ba（OH）2·8H2O