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“焰色酒精燈” ——焰色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

 GXF360 2019-11-27

一、提出問(wèn)題

焰色反應(yīng)是指金屬或它們?cè)谧茻龝r(shí)火焰所呈現(xiàn)出的特殊顏色[1]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法是采用金屬鉑絲或無(wú)銹的鐵絲蘸取金屬鹽溶液或挑取少量固體在酒精燈外焰進(jìn)行灼燒。但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中存在如下問(wèn)題:(1)使用酒精燈灼燒時(shí),產(chǎn)生的火焰呈現(xiàn)黃色,在客觀上會(huì)對(duì)其他金屬離子的檢驗(yàn)造成干擾。(2)觀察鉀元素焰色需要通過(guò)藍(lán)色鈷玻璃,而且觀察的視線需要一定的角度。(3)用鉑絲或鐵絲蘸取的金屬鹽溶液量少,金屬離子的焰色持續(xù)時(shí)間短。(4)該實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜,實(shí)驗(yàn)前后鉑絲都要進(jìn)行清洗,而且鉑絲的價(jià)格相對(duì)昂貴[2]。(5)若用鐵絲完成實(shí)驗(yàn)在長(zhǎng)時(shí)間灼燒后會(huì)被氧化發(fā)黑甚至熔化。

二、已有實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

近些年來(lái),許多一線教師在不斷改進(jìn)焰色反應(yīng)這一實(shí)驗(yàn),針對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料中涉及的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法進(jìn)行了整理,作者認(rèn)為這些實(shí)驗(yàn)中雖有可取之處但仍存在不足,現(xiàn)將其整理如表1所示。

上述改進(jìn)方法都沒(méi)有辦法完全遵循實(shí)驗(yàn)方便、易行、綠色、安全的原則,故筆者利用口服液瓶、廢舊的易拉罐、無(wú)水乙醇以及金屬鹽的飽和溶液制作了“焰色酒精燈”。

三、實(shí)驗(yàn)器材和藥品

1.實(shí)驗(yàn)器材

口服液瓶、廢舊的易拉罐、棉線(可自制)、火柴、膠頭滴管、燒杯。

2.實(shí)驗(yàn)藥品

表1 各改進(jìn)方法的優(yōu)點(diǎn)和不足

實(shí)驗(yàn)方法撒粉法[3]噴霧法[4]甲醇法[5]氫氣法[6]固體酒精法[7]優(yōu)點(diǎn)固體顆粒中離子含量高,現(xiàn)象明顯火焰明顯且火焰較大甲醇燃燒火焰顏色無(wú)干擾,現(xiàn)象較為明顯氫氣燃燒火焰顏色無(wú)干擾,現(xiàn)象較為明顯燃燒面積大,顏色可見(jiàn)度高不足持續(xù)時(shí)間短,固體藥品灼燒不充分,浪費(fèi)藥品持續(xù)時(shí)間短,藥品浪費(fèi)嚴(yán)重甲醇易揮發(fā),且進(jìn)入人體后有一定毒性氫氣難于儲(chǔ)存,點(diǎn)燃?xì)錃馇靶枰?yàn)純,否則容易發(fā)生爆炸固體酒精制備較為復(fù)雜

無(wú)水乙醇、金屬(Na、Cu、K)的飽和鹽酸鹽溶液、其他可溶性金屬的飽和鹽酸鹽溶液。

四、實(shí)驗(yàn)裝置及步驟

圖1 焰色酒精燈

口服液瓶中盛裝可溶性金屬的飽和鹽酸鹽溶液和無(wú)水乙醇;易拉罐外殼打卷將棉線夾在中間負(fù)責(zé)固定棉線,此外鋁沒(méi)有焰色;棉線事先浸泡在可溶性金屬的飽和鹽酸鹽溶液和無(wú)水乙醇的混合溶液中,有助于燃燒。具體步驟如下:

在第三階段和第四階段中,筆者先將藥品臨床應(yīng)用劃分為處方開(kāi)具、分配、管理和監(jiān)測(cè)4個(gè)階段,再應(yīng)用因果分析法對(duì)藥品調(diào)劑錯(cuò)誤的表現(xiàn)形式和原因進(jìn)行分析,形成4個(gè)階段的大要因,具體原因包括涉及藥品調(diào)劑過(guò)程中,接觸到藥品的人員,如醫(yī)師、藥師、護(hù)士、患者;醫(yī)院的環(huán)境因素,如工作制度、工作環(huán)境、工作量、機(jī)器設(shè)備等中要因,再通過(guò)魚(yú)骨圖進(jìn)一步梳理出各個(gè)小要因。

1.配制燃料

將可溶性金屬的飽和鹽酸鹽溶液和無(wú)水乙醇按照3:7比例混合(筆者嘗試的最佳比例),在混合過(guò)程中可能由于金屬鹽不易溶于乙醇而出現(xiàn)白色渾濁,可用膠頭滴管繼續(xù)滴加無(wú)水乙醇至白色渾濁消失。

式中:xe為單元設(shè)計(jì)變量(即相對(duì)密度);p為懲罰指數(shù);Ee為單元設(shè)計(jì)變量對(duì)應(yīng)的單元彈性模量;E0為原始材料彈性模量;Emin為空洞材料彈性模量.

2.“酒精燈”灌裝

將(1)中混合后的液體燃料倒入事先準(zhǔn)備好的口服液瓶中,倒入約口服液瓶體積的2/3即可。將棉線浸泡在裝有“燃料”的燒杯中。

3.制作成品

在鋁制易拉罐上剪下一塊鋁皮,將棉線從燒杯中拿出,并用鋁皮包裹至可以固定在口服液瓶口即可。

東研究區(qū)內(nèi)主要礦化體集中分布在華力西期花崗閃長(zhǎng)巖與下石炭統(tǒng)大干溝組大理巖外接觸帶上。礦(化)體形態(tài)多呈透鏡狀、脈狀或橢圓狀,規(guī)模較小,礦(化)體產(chǎn)狀與接觸帶產(chǎn)狀一致,說(shuō)明巖體控礦作用明顯。礦體分布與矽卡巖密切相關(guān),顯示礦床成因類型為矽卡巖型。

4.點(diǎn)燃“酒精燈”

用火柴點(diǎn)燃制作好的酒精燈,可觀察到如圖2火焰。焰色明顯,且均可直接用肉眼觀測(cè)。

圖2 點(diǎn)燃“焰色酒精燈”

五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與評(píng)價(jià)

本實(shí)驗(yàn)中采用自制“焰色酒精燈”有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)實(shí)驗(yàn)裝置與酒精燈類似,便于教師在授課時(shí)攜帶。

(2)火焰持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),可自主控制焰色時(shí)間,便于觀察(可以替換更大容器)。

針對(duì)考試大綱側(cè)重內(nèi)容,依據(jù)學(xué)情、導(dǎo)游職業(yè)素養(yǎng)能力要求及考試題型,廣泛收集資料,選取多種教學(xué)素材,進(jìn)行課前、課中、課后整個(gè)教學(xué)過(guò)程的教學(xué)資源準(zhǔn)備與課件設(shè)計(jì),并將其上傳到智慧課堂網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),以供教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)與保存。

(3)擺脫傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中金屬絲的束縛,無(wú)論是鉑絲的價(jià)格昂貴不易獲得還是鐵絲的易氧化,都可以解決。

(4)將實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比可以突顯用此法不用藍(lán)色鈷玻璃,加深學(xué)生記憶。

(5)此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中充分地體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想,無(wú)論是實(shí)驗(yàn)藥品的利用率還是制作過(guò)程中選擇的廢舊易拉罐以及口服液瓶。

(6)制作簡(jiǎn)單,安全環(huán)保,教師可將演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生分組實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生充分體會(huì)化學(xué)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。

從以上數(shù)據(jù)可看出,MFAC-PID算法能更好地克服虛假水位現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響,在調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量等方面的控制性能要優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制。

參考文獻(xiàn)

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