趣味化学实验：冰与火中的绚丽色彩！

趣味化学实验：冰与火中的绚丽色彩！

化学变化多端、奥秘神奇。实验者精心设计的化学实验中出现的色彩斑斓现象，会使学习者产生无穷的遐想，能启迪他们的智慧，他们的思考，并让他们从实验中学到许多的化学知识和技能，学习兴趣也得到很好的培养。通过实验现象的观察，能够引发学习者化学思维方法的形成，进而应用化学思维方法去解决实验中的问题。介绍一个趣味化学实验——“变色冰火球”实验以及该实验的设计过程和方案，并对中学化学实验教学提出了几点思考。

实验原理

乙酸钙只溶于水而不溶于酒精；酒精和水能以任意比混溶。当饱和的乙酸钙溶液倒入含有酚酞的酒精中时，致使乙酸钙从酒精溶液中析出，呈半固态的无色半透明凝胶状物质——“冻胶”，又称固体酒精[2-3]，而凝胶网状结构的间隙中充满了酒精分子和酚酞分子。用手取出凝胶，挤压成无色的半透明“冰球”，点燃，酒精便燃烧起来，形成了一个“冰火球”。随着燃烧的进行，“冰火球”出现了一系列的颜色变化。出现的颜色有：白色、紫红色、黑色、灰色等。

实验用品

乙酸钙晶体（A.R）、灯用酒精(质量分数95%以上)、1%的酚酞溶液、自来水；托盘天平、药匙、烧杯、量筒、滴管、白瓷片、玻璃棒、火柴。

实验步骤

（1）称取3.5 g乙酸钙晶体，放入小烧杯中，再加入10 mL自来水，搅拌，溶解，制得饱和的乙酸钙溶液（室温11 ℃）。

（2）量取30 mL灯用酒精，倒入大烧杯中，滴入2滴1%的酚酞溶液，搅拌后，再慢慢加入6 mL上述饱和的乙酸钙溶液，用玻璃棒快速搅拌几圈，静置片刻，烧杯中的物质先浑浊，再变稠，后成为无色的半透明凝胶。

（3）取出凝胶，快速捏成球状，为无色的半透明“冰球”，放在白瓷片上点燃。“冰球”立即着火，并发出蓝色火焰，被视为无色的“冰火球”。观察现象。

趣味化学实验：冰与火中的绚丽色彩！

实验现象

随着燃烧的进行，无色的“冰火球”逐渐变成白色的“冰火球”；在约1.5 min时，白色的“冰火球”出现紫红色斑点，随着燃烧时间延长，紫红色的斑点越来越多，连接成片，成为紫红色球，颜色十分美丽；在约3.5 min时，紫红色的“冰火球”上出现黑色斑点； 随着燃烧继续进行，“冰火球” 出现白色、紫红色、黑色、灰色等斑点，成为彩色的“冰火球”； 在约15 min时，火焰熄灭，灯用酒精已被燃烧*，后成为近似灰黑色的球（见图1变色“冰火球”中所示）。

现象解释

（1）出现白色。随着“冰火球”的燃烧，温度升高，无色半透明凝胶中的酒精逐渐消耗，水分蒸发，生成白色(CH3COO)2Ca·H2O、无水乙酸钙粉末（乙酸钙晶体脱水）。

（2）出现紫红色。随着“冰火球”的燃烧，温度升高，凝胶中的乙酸钙溶液加速水解，同时生成乙酸挥发，其碱性增强，能使酚酞变成紫红色。为了证明升高温度有利于增强乙酸钙溶液的水解，便设计了如下的实验验证：在10 mL 10%的乙酸钙溶液中加入1滴1%的酚酞溶液，振荡，混合液仍然呈现无色，说明室温下乙酸钙溶液水解的碱性不能使酚酞变成紫红色。加热该混合液，约20 s后，溶液出现很淡的红色；加热到约62 s至沸腾后，都出现淡紫红色；冷却后，该混合液恢复到原来的无色。该验证实验，同时也说明水解反应是吸热反应。

（3）出现黑色。随着“冰火球”的燃烧，温度上升很高，水分蒸干，无水乙酸钙粉末发生炭化，生成黑色的炭黑。另外，红色酚酞受热，温度升高，直到炭化。

（4）出现灰色。随着“冰火球”的燃烧，温度升高，由于“冰火球”表面高低不平，表面局部温度也就高低不同，生成白色的无水乙酸钙粉末（还有白色的氧化钙粉末）和黑色的炭黑，黑白2种物质相互混合，呈现灰色。

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