《从焰色反应到察“焰”观色》说课稿(全国化学实验说课大赛获奖案例)

《从焰色反应到察“焰”观色》说课稿

一、使用教材

焰色反应来自于人教版高中化学必修一第三章第二节实验3-6，它是几种重要的金属化合物中钠的重要化合物之下引入的知识。

二、实验器材

（一）改进后的焰色发生装置：胶头滴管、注射器针头、铁夹、本生灯或酒精灯。

（二）自制分光镜：线槽盒、美工刀片、砂纸、502胶水、黑色卡纸、直尺、双面胶。（三）其他：手机或摄像头、手机夹子、护目镜。

（四）试剂：5%硝酸锶溶液、5%硝酸锂溶液、5%溴化钾溶液、5%氯化钠溶液、5%硫酸铜溶液、5%氯化钡溶液。

三、实验创新要点

（一）对课本原实验的剖析

在传统教学中，焰色反应实验是这样开展的（如图1）：先用一根干净的铂（铁）丝放在火上灼烧，然后再用铂（铁）丝蘸取少量的盐溶液放在酒精灯的外焰灼烧，观察火焰焰色。灼烧完后，将铂（铁）丝插入盛有浓盐酸的瓶中清洗，并再放在酒精灯上灼烧直至与原火焰焰色相同为止，再继续实验。

图1

（二）原实验方法存在的不足

1．焰色不持久，无法同时比较不同金属元素的焰色。

2．焰色不稳定，焰色时有时无，易受原火焰焰色干扰。

3．需要反复蘸取待测试剂才能完成观察。

然而，最大的问题是焰色反应呈现出来的火焰颜色是混合光，跟焰色反应的实质缺乏必然的相关性，这使焰色反应的原理成为一个教学难点，因为这个原因，不少老师会在课堂教学中避开这个知识点，使该知识点成为一个教学盲点。学生只是知其然，而不知其所以然。（三）实验的改进与创新

为了克服原实验方案存在的不足，更好的推进课堂教学，我设计并制作了原子发射光谱观察及拍摄装置。装置（如图2）由三个部分组成，分别是：焰色发生装置、分光镜、摄像头（手机）。

图2

1. 改进与创新

（1）焰色发生装置的创新之处。

它主要由一个胶头滴管和一个注射器针头组成，先在胶头开一小孔；实验开始前，胶头滴管平放，里面的待测液体不会流出（图3a）；实验开始时，胶头滴管往下倾斜大约十度，里面的液体在重力作用下会持续缓慢渗出，渗出液被灼烧后形成稳定的带色火焰（图3b）。

（2）实验操作步骤。

①用改造后的滴管吸取大约2ml待测溶液。

②把滴管平置于铁架台上，根据本生灯的高度调节滴管的高低。

③确定本生灯及滴管的位置后，调节自制分光镜的高低，使分光镜的窄缝正对火焰中间位置。

④将滴管倾斜一定角度，使滴管中的待测溶液缓慢流下，点燃本生灯。

⑤灼烧片刻，得到稳定焰色后，点击手机上的拍摄键，摄录待测原子的发射光谱。

（3）创新实验装置的优点。

①实现了待测试剂的自动添加，能得到持久、稳定的带色火焰。

②实验操作简单，一次操作即可进行连续观察。

③不单能观看到焰色，而且能拍摄到原子的发射光谱。

显然，改进后的实验装置更便于学生寻找证据，找到焰色反应宏观现象与微观实质之间的联系，提高学生的思维品质。

四、实验原理及设计思路

（一）原子发射光谱观察及拍摄实验原理

自制原子发射光谱观察及拍摄装置所采用的原理是：利用本生灯（或酒精灯）的高温使

样品中各元素从液态气化并被激发而发射出各元素的特征波长光线，光线通过窄缝，用光栅分光后，成为按波长排列的“光谱”，得到的“光谱”可以通过眼睛直接观察，也可以利用相机或者手机进行拍摄。

（二）实验设计思路

光谱分析是对焰色反应进行微观探析的重要环节（如图4）。要拍摄原子发射光谱，关键在制作出一个高分辨率的分光镜，分光镜的窄缝越细分辨率越高，但通光量却越低，这是一个技术上的难点，在通光量低的情况下要获取清晰的光谱，就要延长曝光时间，这就要求我们要先设计出一个能产生持久稳定焰色的反应装置。

图4

五、实验教学目标及重点难点

新课标给我们构建了新课程体系，发展学生的化学核心素养成为我们课堂教学的重要目标。这节课的教学设计就是以实验探究为载体，让学生动手设计及制作分光镜寻找证据，并利用证据进行推理，从宏观、微观相结合的视角理解焰色反应的微观实质。让学生在解决实际问题当中培养创新意识及科学精神。为了充分发挥这套装置的作用，我设计了如下教学目标及重点难点。

（一）教学目标

1.了解焰色反应的概念，能够说出几种常见金属元素的焰色。

2.掌握根据焰色检验某种金属元素存在的实验技能，通过实验发现利用焰色检验金属原子的局限性，了解相近的焰色可能是单色光，也可能是多种颜色的复色光。

3.学生通过查阅文献设计制作分光镜，培养创新精神和设计能力。

4.观察及拍摄原子的发射光谱，利用光谱进行证据推理，了解焰色反应原理的微观实质。（二）教学的重点和难点

1. 通过实验发现利用焰色检验金属原子的局限性，经由学生熟悉的色彩混合原理得出猜想：颜色相近的焰色可能是单色光，也可能是多种颜色的复色光。

2. 观察及拍摄原子的发射光谱，利用光谱进行证据推理，了解焰色反应原理的微观实质，体会利用宏观的光谱信息研究微观的不可见的核外电子运动规律这一重要的研究方法。六、实验教学内容

（一）利用创新的焰色反应装置观察不同金属元素的焰色反应，发现不同元素的焰色会出现焰色接近的情况，启发猜想和质疑。

（二）通过查阅文献，设计并制作分光镜。

（三）利用自制分光镜观察不同元素的原子发射光谱。

（四）通过分析光谱的谱线从微观的角度去理解焰色反应的实验原理。

七、实验教学过程

本课将从四个环节展开教学，第一步是实验验证，植入概念；第二步是发现问题，质疑猜想；第三步寻找证据、解决问题；第四步是宏微结合，揭示本质。

（一）实验验证，植入概念

引导学生利用创新实验装置进行焰色反应实验、观察几种金属化合物的焰色，获取焰色反应概念。

（二）发现问题，质疑猜想

学生在试图应用焰色反应来证实某金属存在时，发现某些金属元素的焰色非常接近，难以辨别，从而产生了认知冲突。(图5) 为什么会这样呢？