浅谈中职化学焰色反应的探究性试验思政元素挖掘与融入

赵建勋

(天津市第一商业学校，天津市 300180)

日常生活中五颜六色的烟花、烟火的制作方法就是利用了焰色反应的原理。焰色反应是一种非常实用且古老的定性实验的分析法。最早记载于我国南北朝时期的著名炼丹家和医药大师陶弘景(456-563)所著的《本草经集注》中。“以火烧之，紫青烟起，云是真硝石也”。这就说明了我国人民在很早的时候就知道利用焰色反应来鉴别硝酸钾。在现实生活、工作和学习中我们也经常接触到焰色反应的现象。例如在家里做饭的时候，不小心将食盐、纯碱等调料播撒到煤气灶的火焰上就会看到耀眼的黄光。又如，中职制冷专业的铜管焊接技能操作中，当铜焊条经过乙炔焰进行钎焊焊接时也会发现火焰呈现出绿色，这些都说明钠及钠的化合物的焰色反应呈黄色，铜及铜的化合物的焰色反应呈绿色。因此，焰色反应在当代化学教育中的作用和地位是毋庸置疑的，它是一种有趣而引人入胜的演示实验，常给学生留下深刻的印象，对提高学生学习化学的兴趣起到了积极的促进作用。

一、传统焰色反应实验方法及不足分析

在各种化学教材中，传统的焰色反应的实验用品和操作步骤均基本相同。本文提到的传统的焰色反应实验是依据中等职业教育课程改革国家规划新教材《化学(通用类)》(第三版)第四章重要的金属及其化合物，第三节重要金属离子的检验中的内容。

(一)传统焰色反应实验方法

1.实验仪器：焊在玻璃棒上的铂丝(或用光洁无锈的铁丝)、酒精灯(或煤气灯)、蓝色钴玻璃、烧杯

2.实验药品：碳酸钠溶液或固体、碳酸钾溶液或固体、稀盐酸溶液

3.实验步骤

(1)把焊在玻璃棒上的铂丝(或用光洁无锈的铁丝)放在酒精灯(最好用煤气灯)的外焰里灼烧，至与原来的火焰颜色相同时为止。用铂丝(或铁丝)蘸取氯化钠溶液，在外焰上灼烧，观察火焰焰色。

(2)将铂丝(或铁丝)用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至没有颜色时，再蘸取氯化钾溶液做同样的实验，此时要透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色。

(3)重复(2)步骤可以蘸取其他化学药品观察焰色反应的现象。

实验结论：通过观察可知，钠及钠的化合物的颜色反应为黄色、钾及钾的化合物焰色反应为紫色。常见金属的颜色反应如表1所示。

表1 常见金属的焰色反应

(二)传统焰色反应实验的不足

传统焰色反应方法的不足主要体现在：

第一，实验现象不明显甚至无现象。由于酒精灯的灯芯经常含有杂质，因此本应该呈现出酒精燃烧的蓝色火焰中往往存在着黄光，因此不能判断出钠的化合物焰色反应呈现的黄光是药品本身的焰色反应还是酒精灯火焰中的焰色。

第二，实验过程烦琐。为了滤去钾的化合物中因为存在着少量钠盐杂质产所生的黄光，观察钾的化合物的颜色反应时要透过蓝色钴玻璃，这造成了实验过程的烦琐，同时钴玻璃本身颜色较深且呈现蓝色，因此观察的现象也不太明显。

基于以上传统焰色反应实验的方法和不足，笔者根据10多年来的教学经验总结并借鉴其他教师的创新试验方法开展多种探究性试验，通过分析各种探究性试验的优缺点，选择出更好的试验方法，以期简化实验步骤，强化实验效果，达到实验探究的目的。

二、探究性试验方法及其优缺点分析

(一)铁丝蘸药法

1.实验步骤

(1)取一条细铁丝，一端用砂纸擦净，弯成一个小圈再在酒精灯外焰上灼烧至无黄色火焰。

(2)用该端铁丝蘸一下水，再蘸一些待鉴定的药品粉末。

(3)点燃一盏新的酒精灯(灯头灯芯要干净、酒精要纯净)

(4)把沾有药品粉末的铁丝放到外焰尖上灼烧，这时外焰尖上就会出现焰色反应。

2.优缺点分析

(1)优点：本方法观察实验现象较为明显，与传统方法类似，适合教师进行演示实验的展示。

(2)缺点：本方法要求实验的条件比较严格，例如铁丝必须经过砂纸打磨、擦净；酒精灯灯芯和灯头必须是新的，酒精必须纯净避免带有杂质等。使用该方法时，教师演示实验较易做到，但学生实验因大多数酒精灯的灯头灯芯都不太干净而很难看到焰尖，因此在学生实验时教师应指导学生将沾有药品粉末的铁丝放在外焰中任意蓝色火焰的部位灼烧，只要能看到与蓝色不同的颜色就为金属的焰色反应。

(二)棉花蘸药法

1.实验步骤

(1)用镊子取一小团脱脂棉，吸收少量酒精(95%乙醇)，将棉花上的酒精挤干，至没有多余的酒精滴落为止。

(2)用该吸收酒精的棉花蘸一些待鉴定的药品粉末。鉴定不同的药品粉末应当取用不同的酒精棉花。

(3)将沾有药品的酒精棉花在酒精灯上引燃，观察实验现象，能够观察到不同金属的焰色反应。

2.优缺点分析

(1)优点：本方法运用脱脂棉吸收酒精后蘸取药品粉末进行试验，实验效果较为明显，同时操作简单易行。

(2)缺点：本实验的现象持续时间短。由于运用棉花吸收酒精，务必将棉花上多余的酒精挤干，避免多余的酒精在酒精灯上灼烧时滴落造成安全隐患。棉花在酒精灯灼烧时避免时间过长，否则棉花燃烧起来，会呈现出黄色火焰，影响实验效果。

(三)点滴板实验法

1.实验步骤

(1)用钥匙取少量待鉴定的药品粉末放入到点滴板的孔穴内。不同的待鉴定药品加入不同的孔穴内。

(2)向每一个孔穴内滴加1mL左右的酒精，酒精的高度以低于点滴板的孔穴边缘为宜，防止乙醇流入旁边的孔穴内。

(3)点燃酒精观察实验现象，同时可以用洁净的铂丝和铁丝进行不断的搅动。以便待鉴定的药品充分反应。

2.优缺点分析

(1)优点：本方法运用酒精在点滴板上燃烧进行焰色反应试验，实验效果较为明显，同时操作简单易行，适用于学生的分组实验。用铂丝或铁丝进行不断搅动可以明显地看到焰色反应，尤其是酒精快烧完时现象更为明显。

(2)缺点：本实验的现象持续时间较短。由于点滴板孔穴比较小，该方法不适用于教师的演示实验，比较适用于学生的分组实验。学生在实验过程中教师应进行指导，避免酒精灯燃烧时带来安全隐患。同时，避免酒精流入旁边的孔穴中防止金属离子混合，影响实验效果。

(四)酒精棉条法

1.实验步骤

(1)在两个铁架台之间固定一根长约30厘米的玻璃棒。

(2)将脱脂棉制成长30cm、宽3cm的长条并用酒精浸润。

(3)将浸有酒精的棉花条按照一定的顺序依次缠绕在玻璃棒上。

(4)配置待鉴定的金属盐饱和溶液，将饱和溶液滴加在棉花条上，点燃棉花条，观察实验现象。

2.优缺点分析

(1)优点：本实验能同时观察到多种金属的焰色反应，便于学生加以对比，更直观地了解和掌握几种常见金属的焰色反应现象，起到了加深和巩固的作用。同时本方法操作简便，材料易取，如果没有脱脂棉可以用浸润酒精的卫生纸来代替，也能取得较好的实验效果。此装置能够较长时间放置并可以多次反复使用，使用时只需将酒精滴加在棉花条上使棉花条浸透即可开始实验。

(2)缺点：本实验由于需将棉花条进行浸润因此对酒精的消耗量较多。滴加待鉴定物质饱和溶液的时候应每隔2-3cm滴加一种，以便于学生观察不同种金属盐溶液所表现出的不同的焰色反应。如果滴加两种待鉴定物质饱和溶液间距较近，会造成两种金属焰色反应之间的干扰。同时长期使用本装置时，随着酒精浸透次数增多，由于酒精的浸润作用会使棉花条上的金属离子混合，降低实验现象的效果。

(五)药品播撒法

1.实验步骤

(1)向干净的蒸发皿中倒入约10mL酒精点燃，此时能看到蒸发皿中的酒精燃烧呈现出淡蓝色火焰。

(2)用钥匙分别取研细后碳酸钾、碳酸钠固体粉末向酒精灯火焰上进行播撒，观察实验现象。

(3)注意药品播撒的前后顺序，焰色反应现象不明显的药品先进行播撒、焰色反应明显的药品后进行播撒，以便于实验现象的观察。例如：观察钾的焰色反应和钠的焰色反应时应先播撒钾的化合物固体粉末，再播撒钠的化合物固体粉末，以便于观察现象。

2.优缺点分析

(1)优点：操作简便，不用使用过多的实验仪器，只需要蒸发皿即可；现象明显，由于使用酒精在蒸发皿中燃烧，使火焰成为淡蓝色便于实验观察。在播撒钾的化合物固体粉末时不需要焰色反应即可观察到紫色火焰，现象明显。在进行钠的化合物固体粉末播撒时也能看到明显的黄色火焰，没有受到前面实验药品的干扰。

(2)缺点：本实验方法唯一的缺点就是药品使用量比较大，不仅酒精使用量较多，试验药品在播撒过程中也造成大量的浪费。同时，反应后的蒸发皿中的药品无法区分、回收和利用，增加了试验成本。

(六)乙醇喷雾法

1.实验步骤

(1)本实验中使用化妆品的喷瓶进行实验，最好选用新购买的化妆品喷瓶，避免瓶内有其他杂质。

(2)将待鉴定的固体药品粉末配制成饱和水溶液，将药品饱和溶液与无水乙醇(95%的乙醇也可以，但应适当提高药品饱和水溶液的比例)按体积比为1:9的比例先后注入至烧杯中。

(3)待乙醇注入烧杯后混合溶液会变浑浊，此时应使用玻璃棒进行搅拌，使混合溶液混合均匀，静置一段时间后将上层清液倒入喷瓶中。

(4)将喷瓶在酒精灯火焰上进行喷射，观察实验现象。

2.优缺点分析

(1)优点：操作简便，不需要专用化学仪器，实验现象明显，易于学生观察，在观察钾的化合物的焰色反应时不需要透过蓝色钴玻璃即可观察到明显的紫色。喷射出来的火焰具有强烈的震撼感和视觉冲击，能够提高学生的学习兴趣，并能够使学生终生牢记。并且喷瓶密封性较好，且专瓶专用。能够将混合溶液长时间存放，便于多次使用。

(2)缺点：喷瓶应新购置，增加了试验成本，但是喷瓶是专瓶专用且能够重复使用。该方法不适用学生的分组实验，如学生喷射方向不当容易发生意外事故。

3.注意事项

(1)必须用药品饱和水溶液与乙醇配置成混合溶液进行实验，不得将固体药品粉末与乙醇混合制取溶液，由于盐类均不易溶于乙醇，因此药品在乙醇溶液中含量过少，实验效果不明显。

(2)当时间紧迫时，可将药品饱和水溶液与乙醇按比例直接倒入至喷瓶中，经充分摇匀震荡后也可以开展实验，实验效果尚可，但会存在过量的药品粉末堵塞喷瓶，使药液无法喷出的情况。

(3)喷瓶在酒精灯火焰上喷射火焰时切不可对着他人或易燃的物质，以防止发生伤人、火灾等安全隐患。

(七)实验探究结论

综上所述，通过探究性试验和综合分析，在以上各种方法中，乙醇喷雾法是最适合进行焰色反应演示和代替传统的焰色反应的方法。

三、焰色反应探究性试验在“课程思政”中的作用

教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》指出：深入推进思政课程与课程思政在实施“五育并举”上同向同行，实现德智体美劳的统一。焰色反应及其探究性试验能够从提升学生的创新意识、职业素养、环保理念等多方面对学生进行中职化学课程思政教育，进而为学生学习其他公共基础课程、专业课程以及思政课程提供支持与保障，确保“课程思政”与“思政课程”同向同行。

(一)焰色反应探究性试验培养学生创新意识

教师带领学生探究焰色反应实验，首先分析传统的焰色反应实验及操作步骤，剖析实验过程中存在的不足，然后组织学生开展探究性试验，分别总结出铁丝蘸药法、棉花蘸药法、点滴板实验法、酒精棉条法、药品播撒法、乙醇喷雾法等。教师指导学生分析各种方法的优缺点，进而寻找出最优的焰色反应实验方法，使学生在实验探究的过程中体会学习的乐趣，培养学生创新意识，为将来提高学习和工作效率发挥积极作用。

(二)焰色反应探究性试验提升学生职业素养

根据《中等职业学校化学课程标准(2020年)》，中等职业学校化学课是医药卫生类、农林牧渔类、加工制造类等相关专业学生的必修课程。对于加工制造专业大类中的制冷和空调设备运行与维修专业的学生，在进行制冷维修专业课程的学习过程中会接触到焊接铜管的实训操作。教师引导学生回忆焊接铜管实训操作时火焰颜色由黄色变为绿色，使学生意识到这就是职业中的焰色反应，即铜和铜的化合物颜色反应为绿色。进而，教师在教学过程中提醒学生在焊接铜管的过程中要注意穿着工服，佩戴护目镜和焊接手套，并准备好灭火器以防意外发生，以帮助学生养成注重职业规范和职业安全的意识。

(三)焰色反应探究性实验增强学生环保理念

根据《天津市烟花爆竹安全管理办法》相关规定，天津市已经全面禁止燃放烟花爆竹。教师在讲授焰色反应实验的时候，都会介绍五光十色的焰火是利用了焰色反应的原理。通过教师介绍和引导，使学生理解燃放烟花爆竹不仅会造成大气污染，更会引发火灾和烧伤炸伤等恶性伤人事故。因此，天津市全面禁止燃放烟花爆竹，不仅是为了人身安全，更是为了国家生态文明建设做贡献，进而体现出“绿水青山就是金山银山”的环保理念。同时，教师提醒学生们如果想看五颜六色的烟花，就可以尝试着做一下焰色反应的实验。通过教师的言传身教，使学生在学习焰色反应知识的同时，增强环保理念。

四、后记

焰色反应实验改进的方法很多，探究的主要目的是使实验操作更加简单、现象更加清晰、效果更加明显。教师在准备演示实验过程中，可以多准备几组实验材料，并选用多种方法。在教学过程中应采取演示实验与学生分组实验相结合的方法，既有利于学生掌握知识、形成技能，又能给学生提供不同的改变方式，培养学生的发散思维和创新能力。通过探究性试验的设计，可以进一步提高教师的知识水平和技能水平，达到教学相长的目的。同时，利用焰色反应探究性实验以及焰色反应相关知识，可以培养学生的创新意识、提升职业素养、增强环保理念，促进中职化学课程思政建设，使“思政课程”与“课程思政”同向同行，促进学生德智体美劳“五育并举”全面发展。