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焰色反应指示灯

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在学习高中化学(苏教版)必修1的《物质的检验》这部分内容时,老师给我们示范如何做焰色反应实验,要用铂丝蘸取含有某种金属元素的溶液在酒精灯上灼烧,观察火焰的不同颜色。这样做实验步骤繁琐,如果铂丝没有洗净,燃烧时火焰颜色有干扰,于是,我想能否把这个实验改进一下,给每种元素单独做一个灯,还可以同时点燃进行对比观察,效果更好。

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。