彭建君

【内容摘要】“纯净的氢气在空气中安静燃烧，发出淡蓝色火焰。”这是初中化学教材中对氢气燃烧火焰颜色的表述。但实际操作中，往往很难达到。为观察到火焰的淡蓝色 ，同时要使实验简单方便、安全可行，本文从反应药品、导出气体的仪器以及装置的安全性三个方面进行分析，最终设计出了一套能明显观察到氢气燃烧发出淡蓝色火焰的实验装置。

【关键词】氢气燃烧 火焰颜色 实验装置

一、实验改进的目的

初中化学实验“氢气在空气里燃烧”，教参上表述的火焰颜色为淡蓝色。刘知新在《基础化学实验大全》中也认为氢气燃烧产生淡蓝色火焰[1]。而实际操作中，在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察到火焰的颜色是黄色。学生观察实验现象后总会有一种“眼见不实”的疑惑。另一方面，氢气为可燃性气体，在点燃之前需要先验纯。为方便实验操作，并且观察到明显的淡蓝色火焰，笔者反复进行研究与尝试，最终设计出了一套实验装置，操作简单、现象明显，教学效果良好。

二、实验改进的思路

1.反应药品的选择

为使实验现象更加明显，需要得到平稳、持续且较大的氢气流。经过反复实验，最终确定：

（1）使用浓度为1：4的稀硫酸。

（2）事先对锌粒进行处理。用稀硫酸浸泡锌粒，并向其中加入少量硫酸亚铁，直至锌粒表面变成黑色，再洗净备用[2]。此操作目的在于除去表面的氧化膜，同时形成原电池， 从而能得到理想的氢气流。

2.导出气体的仪器选择

对于“在带尖嘴的玻璃导管口点燃纯净的氢气”观察到的黄色火焰，普遍的解释为受玻璃中钠元素焰色反应的干扰。也有研究认为是氢气燃烧生成的水或者空气中氮气与氧气生成的二氧化氮受热辐射放出其他颜色的光，与氢气的淡蓝色光加和的结果[3]。还有研究认为是氢气燃烧过程产生了氢原子，不同能量的氢原子发射的光谱复合而成黄色[4]。究竟是哪一种因素或多种因素导致的，目前还没有权威的解释。但上述不同观点有一个共同之处，就是火焰温度达到一定的程度使得粒子被激发。因此，笔者猜测，通过改变导气的方式和控制火焰温度可排除黄色火焰的干扰。笔者尝试在氢气流强度相同（用等量的锌粒等质量等浓度的稀硫酸，相同的发生装置）的情况下，分别用玻璃导管、不锈钢管、玻璃尖嘴管、石英尖嘴管、圆珠笔和自动铅笔的金属头以及漏斗来导出气体并点燃，其中用玻璃导管和不锈钢管几乎看不到火焰;用玻璃尖嘴管和石英尖嘴管都产生黄色火焰，用圆珠笔和自动铅笔的金属头，氢气燃烧的火焰不大，能在火焰下部分观察到一点点的蓝色;而用漏斗导气，在漏斗的玻璃管顶部能明显地观察到淡蓝色火焰。

笔者分析认为，一方面漏斗能使氢气聚集而不至于立即逸散开来;另一方面漏斗的玻璃管直径比尖嘴管大很多，这样有较多的氢气燃烧，火焰较大;第三方面漏斗口的喇叭状能使空气形成很好的对流，在散热的同时又能及时补充新鲜空气，这几个因素都为更好地观察氢气的淡蓝色火焰创造了条件。另外，笔者通过实验还发现，由于生产工艺的不同，使用不同的漏斗实验效果不一样。选择透光性强、斗体较薄且玻璃管和斗体之间接缝较小的漏斗，实验现象更明显。再者，在光线较暗的条件下或者在深色背景下，氢气燃烧的淡蓝色火焰也更加明显。

3.装置安全性的考虑

由于不纯的氢气点燃会发生爆炸，因此氢气的发生装置尽量选择空间较小的，以便较快地排尽空气;为了操作方便，选择能实现固液分离型的。基于以上两个因素的考虑，本实验使用简易的启普发生器。另外为了方便验纯和点燃，在导管处使用三通管，导出气体并验纯后，在另一边漏斗口就可以安全地點燃氢气了。

三、实验装置及操作步骤

1.实验装置图如下：

2.操作步骤：

（1）按上图组装好装置，将处理过的锌粒装入简易启普发生器，塞好橡胶塞。

（2）向长颈漏斗内加入适量的稀硫酸，关闭止水夹A，打开止水夹B，用试管收集氢气并验纯。

（3）待氢气纯净后，关闭止水夹B，打开止水夹A，点燃漏斗口内的氢气，即可观察到氢气燃烧的淡蓝色火焰。若在漏斗后面放一张黑色的纸做背景，火焰的淡蓝色更加明显。

三、实验改进的意义

1.改进后的装置最大的优点是实验现象明显。排除了其他因素的干扰，能明显地观察到氢气燃烧时火焰呈淡蓝色，较好地解决了“眼见不实”的问题。

2.改进后的装置简单方便、安全、易操作。

【参考文献】

[1]刘知新.基础化学实验大全（上册）[M].北京：北京教育出版社，1991：405.

[2]张娟，鲍正荣，黄治香.如何明显观察到氢气燃烧的淡蓝色火焰[J].实验教学与仪器，2011，28（11）：29.

[3]陈云生，赖辉煌.氢气燃烧火焰颜色的探讨[J].化学教育，1987（3）：50-52.

[4]叶永庚.对氢气燃烧实验的探讨[J].化学教学，1995（6）：41-42.

（作者单位：广东省深圳市南山实验教育集团南海中学）