钾的焰色反应(【视频绛中】焰色反应)

钾的焰色反应

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浅谈高中化学实验改进和创新

绛县高级中学   侯峰

已故我国著名化学家傅鹰教授讲过:“作研究最宝贵的是经验,因为那是有钱也买不来的”。在教学过程中也莫过如此。我的体会是:所谓“经”,就是经历,经过;所谓“验”,就是感悟,就是亲身经历后的体会,它是印在脑海里,落实在行为上的一种神韵。许多化学教师反映:教材上相当一部分课堂演示实验难度大,难以成功,经常出现意外的实验现象,于是不得不根据实际的实验现象解释一番以自圆其说,在学生听来很勉强。因此许多教师往往就不安排实验,甚至落下了一碰演示实验心里就发慌的心理毛病。但我认为有些实验看起来很难,但要是真正动脑筋去想、去做,几经反复,那难做的实验恰恰能从实践中获得了经验而变得容易起来。例如:
  (1)高一化学(必修一,2015年人教版)第47页实验【实验3-2图3-5】钠在空气中的燃烧。按此图示去做,结果金属钠的融化过程及表面白色的氧化钠的形成很难观察清楚,生成的过氧化钠外观往往发黑,主要原因是钠表面的煤油未吸干净,煤油未充分燃烧生成炭黑所致。因此对于该实验若将钠表面煤油擦干净后置于破损的蒸发皿(相信每个实验室都有)上直接加热,金属钠的整个燃烧过程清晰可见,生成的Na2O2外观非常美观,能给学生留下较深的印象。另外,该实验的改进节约了资源,减少了石棉网的损耗。

(2)高一化学(人教版)49页实验【实验3-3】钠与水反应的实验。学生要按书上操作想很好地完成这一实验是有一定危险性和不可靠性的,因此很有必要对其实验作出改进。 我认为具体操作步骤如下: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。 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,并验证其产物比较现象明显,成功率也高。③降低了钠和水反应因反应容器不干净或者所取钠的量过多然后放热不均不容易及时散发导致的着火或反应容器炸裂的危险性,安全系数大幅度提高。
  
(3)高一化学(必修一,2015年人教版)第56页【科学探究】Na2CO3和NaHCO3对热稳定性的比较。教材上先做Na2CO3的热稳定性实验,而后做NaHCO3的热稳定性实验。该实验操作相当容易,但在实际教学中,整个操作过程花费时间较长,很难保证完成教学任务(本节要求是一课时);再者,学生对这两种钠盐的热稳定性对比实验的认识不够深刻。那么能不能将这两个实验合并起来一起做呢?答案是肯定的。其装置如右图所示。取一支大试管(常用300mm×210mm)和一支小试管(常用15mm×150mm),双孔橡皮塞和单孔橡皮塞各一个,一长一短玻璃导管各一根,
按图搭好装置。

在小试管中装入适量的NaHCO3,大试管中装入适量的Na2CO3,加热后可观察到最右边的小试管中澄清的石灰水出现白色混浊。通过改进,学生更好地理解Na2CO3很稳定而NaHCO3很不稳定,同时也培养了学生的观察能力和分析能力。
  
(4)高一化学(必修一,2015年人教版)第57页【实验3-6】焰色反应。对钾的焰色反应教材上用硝酸钾、氯化钾等溶液作试验,并且要透过蓝色钴玻璃去观察。实际上在课堂上绝大部分学生无法透过远距离看起来黑黑的这么一小块玻璃片去看清楚钾的焰色反应。因此我通过分析和实验,认为上述溶液中钾离子浓度不够高,附着在镍铬丝上钾离子的量不足,以至于紫色火焰不明显,所以我直接用镍铬丝沾取氯化钾等固体放在酒精灯火焰外焰边上灼烧,结果产生的紫色火焰较明显,完全没必要使用蓝色钴玻璃片。另外,做铜的焰色反应时,可先将氯化铜溶解在酒精中,然后装入注射器中,将注射器针头对准酒精灯火焰,慢慢推进活塞,可以看到产生很鲜艳的绿色火焰。

   (5)用苯或四氯化碳萃取用新制氯水(或溴水)从KI溶液中置换I2 的实验应当有这样的经验:①KI溶液的浓度宜低不宜高;②新制氯水(或溴水)的用量要把握好。否则,KI溶液量多浓度高,新制氯水(或溴水)少,生成的I2会跟KI反应生成棕黄色的KI3,很难被苯或四氯化碳萃取,致使萃取后的水层仍显橙黄色。同样,如果用四氯化碳萃取溴水或碘水中的溴或碘,所用溶液的浓度要稀一点。

  (6)高一化学(必修二,2015年人教版)第41页【实验图2-9】原电池示意图。按【图2-9】的要求实验室很容易做成原电池,产生的实验现象正如教材上所说的铜片上有气泡产生。但实际上锌片上也有气泡产生。难道该图画错了?不是的,该图表示在理想条件下Cu-Zn原电池的反应情况。那么能不能改进实验得到最佳效果呢?我分析了锌片上之所以也产生H2的原因,主要有三点:①实验所用的锌片不纯,整片锌浸入稀硫酸中时其表面已形成许许多多的原电池;②Zn片和Cu片之间电阻较大,Zn上的电子难以转移到Cu片上;③所用的硫酸溶液浓度可能过高。针对这三个原因,我选用了刚买的锌片(也可以用锉刀磨掉表面发黑的锌片),浓度为0.1mol·L-1的稀硫酸,在用砂纸打磨光亮的铜片上粘上一小块金属锌,按原电池示意图连接好装置,结果电流计的指针发生偏转,锌片上几乎观察不到有气泡产生,而铜片上却产生大量的气泡,实验效果非常明显。
   (7)高一化学(必修二,2014年人教版)第38页【实验2-2】苯不能使高锰酸钾酸性溶液褪色,而甲苯、二甲苯却能使溶液的紫色褪去。一些教师抱怨苯的同系物使KMnO4酸性溶液褪色较慢,短时间内现象不是很明显。原因是这些有机物不溶于水,所以该反应是在液体界面处反应,反应速率较小。要加快褪色速率,可采取的措施之一是增大苯的同系物在水中的溶解性,于是想到使用表面活性剂。哪有表面活性剂呢?实际上平时所用的洗衣粉或洗洁精中就含有表面活性剂。在滴入KMnO4酸性溶液前,先往甲苯和二甲苯中分别滴1~2滴洗洁精,这样褪色速率明显加快了,反应现象更加明显。值得注意的是,该试验中使用的苯最好用分析纯级的,因为化学纯级的苯中含有苯的同系物,它同样也能使KMnO4酸性溶液褪色,容易使学生产生苯也能使KMnO4酸性溶液褪色的错误认识。 

   
 以上几个实验都是我多年的实验教学总结出来的经验,应该说经验也是一种来之不易的收获。不论是看起来容易做起来难的事,还是看起来难做起来易如反掌的事,没有那种亲身经历的过程又谈何收获,谈何经验。中国有句丑陋的古话:“劳心者治人,劳力者治于人”,这种落后思想是我们这个民族的历史文化根源,致使我们的许多学生和一部分教师习惯津津乐道于纸上谈兵,甚至想方设法地避免实验工作。我想通过这些司空见惯,习以为常的一些实验说明:没有过程的经验是不存在的;经验是体现教师素质的一种智慧的表现,也是教师教学的一种艺术展示。
 

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