趣味化學(xué)實驗：冰與火中的絢麗色彩！

化學(xué)變化多端、奧秘神奇。實驗者精心設(shè)計的化學(xué)實驗中出現(xiàn)的色彩斑斕現(xiàn)象，會使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生無窮的遐想，能啟迪他們的智慧，他們的思考，并讓他們從實驗中學(xué)到許多的化學(xué)知識和技能，學(xué)習(xí)興趣也得到很好的培養(yǎng)。通過實驗現(xiàn)象的觀察，能夠引發(fā)學(xué)習(xí)者化學(xué)思維方法的形成，進而應(yīng)用化學(xué)思維方法去解決實驗中的問題。介紹一個趣味化學(xué)實驗——“變色冰火球”實驗以及該實驗的設(shè)計過程和方案，并對中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)提出了幾點思考。

實驗原理

乙酸鈣只溶于水而不溶于酒精；酒精和水能以任意比混溶。當(dāng)飽和的乙酸鈣溶液倒入含有酚酞的酒精中時，致使乙酸鈣從酒精溶液中析出，呈半固態(tài)的無色半透明凝膠狀物質(zhì)——“凍膠”，又稱固體酒精[2-3]，而凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的間隙中充滿了酒精分子和酚酞分子。用手取出凝膠，擠壓成無色的半透明“冰球”，點燃，酒精便燃燒起來，形成了一個“冰火球”。隨著燃燒的進行，“冰火球”出現(xiàn)了一系列的顏色變化。出現(xiàn)的顏色有：白色、紫紅色、黑色、灰色等。

實驗用品

乙酸鈣晶體（A.R）、燈用酒精(質(zhì)量分數(shù)95%以上)、1%的酚酞溶液、自來水；托盤天平、藥匙、燒杯、量筒、滴管、白瓷片、玻璃棒、火柴。

實驗步驟

（1）稱取3.5 g乙酸鈣晶體，放入小燒杯中，再加入10 mL自來水，攪拌，溶解，制得飽和的乙酸鈣溶液（室溫11 ℃）。

（2）量取30 mL燈用酒精，倒入大燒杯中，滴入2滴1%的酚酞溶液，攪拌后，再慢慢加入6 mL上述飽和的乙酸鈣溶液，用玻璃棒快速攪拌幾圈，靜置片刻，燒杯中的物質(zhì)先渾濁，再變稠，后成為無色的半透明凝膠。

（3）取出凝膠，快速捏成球狀，為無色的半透明“冰球”，放在白瓷片上點燃。“冰球”立即著火，并發(fā)出藍色火焰，被視為無色的“冰火球”。觀察現(xiàn)象。

趣味化學(xué)實驗：冰與火中的絢麗色彩！

實驗現(xiàn)象

隨著燃燒的進行，無色的“冰火球”逐漸變成白色的“冰火球”；在約1.5 min時，白色的“冰火球”出現(xiàn)紫紅色斑點，隨著燃燒時間延長，紫紅色的斑點越來越多，連接成片，成為紫紅色球，顏色十分美麗；在約3.5 min時，紫紅色的“冰火球”上出現(xiàn)黑色斑點； 隨著燃燒繼續(xù)進行，“冰火球” 出現(xiàn)白色、紫紅色、黑色、灰色等斑點，成為彩色的“冰火球”； 在約15 min時，火焰熄滅，燈用酒精已被燃燒*，后成為近似灰黑色的球（見圖1變色“冰火球”中所示）。

現(xiàn)象解釋

（1）出現(xiàn)白色。隨著“冰火球”的燃燒，溫度升高，無色半透明凝膠中的酒精逐漸消耗，水分蒸發(fā)，生成白色(CH3COO)2Ca·H2O、無水乙酸鈣粉末（乙酸鈣晶體脫水）。

（2）出現(xiàn)紫紅色。隨著“冰火球”的燃燒，溫度升高，凝膠中的乙酸鈣溶液加速水解，同時生成乙酸揮發(fā)，其堿性增強，能使酚酞變成紫紅色。為了證明升高溫度有利于增強乙酸鈣溶液的水解，便設(shè)計了如下的實驗驗證：在10 mL 10%的乙酸鈣溶液中加入1滴1%的酚酞溶液，振蕩，混合液仍然呈現(xiàn)無色，說明室溫下乙酸鈣溶液水解的堿性不能使酚酞變成紫紅色。加熱該混合液，約20 s后，溶液出現(xiàn)很淡的紅色；加熱到約62 s至沸騰后，都出現(xiàn)淡紫紅色；冷卻后，該混合液恢復(fù)到原來的無色。該驗證實驗，同時也說明水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。

（3）出現(xiàn)黑色。隨著“冰火球”的燃燒，溫度上升很高，水分蒸干，無水乙酸鈣粉末發(fā)生炭化，生成黑色的炭黑。另外，紅色酚酞受熱，溫度升高，直到炭化。

（4）出現(xiàn)灰色。隨著“冰火球”的燃燒，溫度升高，由于“冰火球”表面高低不平，表面局部溫度也就高低不同，生成白色的無水乙酸鈣粉末（還有白色的氧化鈣粉末）和黑色的炭黑，黑白2種物質(zhì)相互混合，呈現(xiàn)灰色。

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