趙建勛

(天津市第一商業(yè)學校，天津市 300180)

日常生活中五顏六色的煙花、煙火的制作方法就是利用了焰色反應的原理。焰色反應是一種非常實用且古老的定性實驗的分析法。最早記載于我國南北朝時期的著名煉丹家和醫(yī)藥大師陶弘景(456-563)所著的《本草經集注》中?！耙曰馃锨酂熎?，云是真硝石也”。這就說明了我國人民在很早的時候就知道利用焰色反應來鑒別硝酸鉀。在現(xiàn)實生活、工作和學習中我們也經常接觸到焰色反應的現(xiàn)象。例如在家里做飯的時候，不小心將食鹽、純堿等調料播撒到煤氣灶的火焰上就會看到耀眼的黃光。又如，中職制冷專業(yè)的銅管焊接技能操作中，當銅焊條經過乙炔焰進行釬焊焊接時也會發(fā)現(xiàn)火焰呈現(xiàn)出綠色，這些都說明鈉及鈉的化合物的焰色反應呈黃色，銅及銅的化合物的焰色反應呈綠色。因此，焰色反應在當代化學教育中的作用和地位是毋庸置疑的，它是一種有趣而引人入勝的演示實驗，常給學生留下深刻的印象，對提高學生學習化學的興趣起到了積極的促進作用。

一、傳統(tǒng)焰色反應實驗方法及不足分析

在各種化學教材中，傳統(tǒng)的焰色反應的實驗用品和操作步驟均基本相同。本文提到的傳統(tǒng)的焰色反應實驗是依據(jù)中等職業(yè)教育課程改革國家規(guī)劃新教材《化學(通用類)》(第三版)第四章重要的金屬及其化合物，第三節(jié)重要金屬離子的檢驗中的內容。

(一)傳統(tǒng)焰色反應實驗方法

1.實驗儀器：焊在玻璃棒上的鉑絲(或用光潔無銹的鐵絲)、酒精燈(或煤氣燈)、藍色鈷玻璃、燒杯

2.實驗藥品：碳酸鈉溶液或固體、碳酸鉀溶液或固體、稀鹽酸溶液

3.實驗步驟

(1)把焊在玻璃棒上的鉑絲(或用光潔無銹的鐵絲)放在酒精燈(最好用煤氣燈)的外焰里灼燒，至與原來的火焰顏色相同時為止。用鉑絲(或鐵絲)蘸取氯化鈉溶液，在外焰上灼燒，觀察火焰焰色。

(2)將鉑絲(或鐵絲)用鹽酸洗凈后，在外焰上灼燒至沒有顏色時，再蘸取氯化鉀溶液做同樣的實驗，此時要透過藍色鈷玻璃觀察火焰的顏色。

(3)重復(2)步驟可以蘸取其他化學藥品觀察焰色反應的現(xiàn)象。

實驗結論：通過觀察可知，鈉及鈉的化合物的顏色反應為黃色、鉀及鉀的化合物焰色反應為紫色。常見金屬的顏色反應如表1所示。

表1 常見金屬的焰色反應

(二)傳統(tǒng)焰色反應實驗的不足

傳統(tǒng)焰色反應方法的不足主要體現(xiàn)在：

第一，實驗現(xiàn)象不明顯甚至無現(xiàn)象。由于酒精燈的燈芯經常含有雜質，因此本應該呈現(xiàn)出酒精燃燒的藍色火焰中往往存在著黃光，因此不能判斷出鈉的化合物焰色反應呈現(xiàn)的黃光是藥品本身的焰色反應還是酒精燈火焰中的焰色。

第二，實驗過程煩瑣。為了濾去鉀的化合物中因為存在著少量鈉鹽雜質產所生的黃光，觀察鉀的化合物的顏色反應時要透過藍色鈷玻璃，這造成了實驗過程的煩瑣，同時鈷玻璃本身顏色較深且呈現(xiàn)藍色，因此觀察的現(xiàn)象也不太明顯。

基于以上傳統(tǒng)焰色反應實驗的方法和不足，筆者根據(jù)10多年來的教學經驗總結并借鑒其他教師的創(chuàng)新試驗方法開展多種探究性試驗，通過分析各種探究性試驗的優(yōu)缺點，選擇出更好的試驗方法，以期簡化實驗步驟，強化實驗效果，達到實驗探究的目的。

二、探究性試驗方法及其優(yōu)缺點分析

(一)鐵絲蘸藥法

1.實驗步驟

(1)取一條細鐵絲，一端用砂紙擦凈，彎成一個小圈再在酒精燈外焰上灼燒至無黃色火焰。

(2)用該端鐵絲蘸一下水，再蘸一些待鑒定的藥品粉末。

(3)點燃一盞新的酒精燈(燈頭燈芯要干凈、酒精要純凈)

(4)把沾有藥品粉末的鐵絲放到外焰尖上灼燒，這時外焰尖上就會出現(xiàn)焰色反應。

2.優(yōu)缺點分析

(1)優(yōu)點：本方法觀察實驗現(xiàn)象較為明顯，與傳統(tǒng)方法類似，適合教師進行演示實驗的展示。

(2)缺點：本方法要求實驗的條件比較嚴格，例如鐵絲必須經過砂紙打磨、擦凈；酒精燈燈芯和燈頭必須是新的，酒精必須純凈避免帶有雜質等。使用該方法時，教師演示實驗較易做到，但學生實驗因大多數(shù)酒精燈的燈頭燈芯都不太干凈而很難看到焰尖，因此在學生實驗時教師應指導學生將沾有藥品粉末的鐵絲放在外焰中任意藍色火焰的部位灼燒，只要能看到與藍色不同的顏色就為金屬的焰色反應。

(二)棉花蘸藥法

1.實驗步驟

(1)用鑷子取一小團脫脂棉，吸收少量酒精(95%乙醇)，將棉花上的酒精擠干，至沒有多余的酒精滴落為止。

(2)用該吸收酒精的棉花蘸一些待鑒定的藥品粉末。鑒定不同的藥品粉末應當取用不同的酒精棉花。

(3)將沾有藥品的酒精棉花在酒精燈上引燃，觀察實驗現(xiàn)象，能夠觀察到不同金屬的焰色反應。

2.優(yōu)缺點分析

(1)優(yōu)點：本方法運用脫脂棉吸收酒精后蘸取藥品粉末進行試驗，實驗效果較為明顯，同時操作簡單易行。

(2)缺點：本實驗的現(xiàn)象持續(xù)時間短。由于運用棉花吸收酒精，務必將棉花上多余的酒精擠干，避免多余的酒精在酒精燈上灼燒時滴落造成安全隱患。棉花在酒精燈灼燒時避免時間過長，否則棉花燃燒起來，會呈現(xiàn)出黃色火焰，影響實驗效果。

(三)點滴板實驗法

1.實驗步驟

(1)用鑰匙取少量待鑒定的藥品粉末放入到點滴板的孔穴內。不同的待鑒定藥品加入不同的孔穴內。

(2)向每一個孔穴內滴加1mL左右的酒精，酒精的高度以低于點滴板的孔穴邊緣為宜，防止乙醇流入旁邊的孔穴內。

(3)點燃酒精觀察實驗現(xiàn)象，同時可以用潔凈的鉑絲和鐵絲進行不斷的攪動。以便待鑒定的藥品充分反應。

2.優(yōu)缺點分析

(1)優(yōu)點：本方法運用酒精在點滴板上燃燒進行焰色反應試驗，實驗效果較為明顯，同時操作簡單易行，適用于學生的分組實驗。用鉑絲或鐵絲進行不斷攪動可以明顯地看到焰色反應，尤其是酒精快燒完時現(xiàn)象更為明顯。

(2)缺點：本實驗的現(xiàn)象持續(xù)時間較短。由于點滴板孔穴比較小，該方法不適用于教師的演示實驗，比較適用于學生的分組實驗。學生在實驗過程中教師應進行指導，避免酒精燈燃燒時帶來安全隱患。同時，避免酒精流入旁邊的孔穴中防止金屬離子混合，影響實驗效果。

(四)酒精棉條法

1.實驗步驟

(1)在兩個鐵架臺之間固定一根長約30厘米的玻璃棒。

(2)將脫脂棉制成長30cm、寬3cm的長條并用酒精浸潤。

(3)將浸有酒精的棉花條按照一定的順序依次纏繞在玻璃棒上。

(4)配置待鑒定的金屬鹽飽和溶液，將飽和溶液滴加在棉花條上，點燃棉花條，觀察實驗現(xiàn)象。

2.優(yōu)缺點分析

(1)優(yōu)點：本實驗能同時觀察到多種金屬的焰色反應，便于學生加以對比，更直觀地了解和掌握幾種常見金屬的焰色反應現(xiàn)象，起到了加深和鞏固的作用。同時本方法操作簡便，材料易取，如果沒有脫脂棉可以用浸潤酒精的衛(wèi)生紙來代替，也能取得較好的實驗效果。此裝置能夠較長時間放置并可以多次反復使用，使用時只需將酒精滴加在棉花條上使棉花條浸透即可開始實驗。

(2)缺點：本實驗由于需將棉花條進行浸潤因此對酒精的消耗量較多。滴加待鑒定物質飽和溶液的時候應每隔2-3cm滴加一種，以便于學生觀察不同種金屬鹽溶液所表現(xiàn)出的不同的焰色反應。如果滴加兩種待鑒定物質飽和溶液間距較近，會造成兩種金屬焰色反應之間的干擾。同時長期使用本裝置時，隨著酒精浸透次數(shù)增多，由于酒精的浸潤作用會使棉花條上的金屬離子混合，降低實驗現(xiàn)象的效果。

(五)藥品播撒法

1.實驗步驟

(1)向干凈的蒸發(fā)皿中倒入約10mL酒精點燃，此時能看到蒸發(fā)皿中的酒精燃燒呈現(xiàn)出淡藍色火焰。

(2)用鑰匙分別取研細后碳酸鉀、碳酸鈉固體粉末向酒精燈火焰上進行播撒，觀察實驗現(xiàn)象。

(3)注意藥品播撒的前后順序，焰色反應現(xiàn)象不明顯的藥品先進行播撒、焰色反應明顯的藥品后進行播撒，以便于實驗現(xiàn)象的觀察。例如：觀察鉀的焰色反應和鈉的焰色反應時應先播撒鉀的化合物固體粉末，再播撒鈉的化合物固體粉末，以便于觀察現(xiàn)象。

2.優(yōu)缺點分析

(1)優(yōu)點：操作簡便，不用使用過多的實驗儀器，只需要蒸發(fā)皿即可；現(xiàn)象明顯，由于使用酒精在蒸發(fā)皿中燃燒，使火焰成為淡藍色便于實驗觀察。在播撒鉀的化合物固體粉末時不需要焰色反應即可觀察到紫色火焰，現(xiàn)象明顯。在進行鈉的化合物固體粉末播撒時也能看到明顯的黃色火焰，沒有受到前面實驗藥品的干擾。

(2)缺點：本實驗方法唯一的缺點就是藥品使用量比較大，不僅酒精使用量較多，試驗藥品在播撒過程中也造成大量的浪費。同時，反應后的蒸發(fā)皿中的藥品無法區(qū)分、回收和利用，增加了試驗成本。

(六)乙醇噴霧法

1.實驗步驟

(1)本實驗中使用化妝品的噴瓶進行實驗，最好選用新購買的化妝品噴瓶，避免瓶內有其他雜質。

(2)將待鑒定的固體藥品粉末配制成飽和水溶液，將藥品飽和溶液與無水乙醇(95%的乙醇也可以，但應適當提高藥品飽和水溶液的比例)按體積比為1:9的比例先后注入至燒杯中。

(3)待乙醇注入燒杯后混合溶液會變渾濁，此時應使用玻璃棒進行攪拌，使混合溶液混合均勻，靜置一段時間后將上層清液倒入噴瓶中。

(4)將噴瓶在酒精燈火焰上進行噴射，觀察實驗現(xiàn)象。

2.優(yōu)缺點分析

(1)優(yōu)點：操作簡便，不需要專用化學儀器，實驗現(xiàn)象明顯，易于學生觀察，在觀察鉀的化合物的焰色反應時不需要透過藍色鈷玻璃即可觀察到明顯的紫色。噴射出來的火焰具有強烈的震撼感和視覺沖擊，能夠提高學生的學習興趣，并能夠使學生終生牢記。并且噴瓶密封性較好，且專瓶專用。能夠將混合溶液長時間存放，便于多次使用。

(2)缺點：噴瓶應新購置，增加了試驗成本，但是噴瓶是專瓶專用且能夠重復使用。該方法不適用學生的分組實驗，如學生噴射方向不當容易發(fā)生意外事故。

3.注意事項

(1)必須用藥品飽和水溶液與乙醇配置成混合溶液進行實驗，不得將固體藥品粉末與乙醇混合制取溶液，由于鹽類均不易溶于乙醇，因此藥品在乙醇溶液中含量過少，實驗效果不明顯。

(2)當時間緊迫時，可將藥品飽和水溶液與乙醇按比例直接倒入至噴瓶中，經充分搖勻震蕩后也可以開展實驗，實驗效果尚可，但會存在過量的藥品粉末堵塞噴瓶，使藥液無法噴出的情況。

(3)噴瓶在酒精燈火焰上噴射火焰時切不可對著他人或易燃的物質，以防止發(fā)生傷人、火災等安全隱患。

(七)實驗探究結論

綜上所述，通過探究性試驗和綜合分析，在以上各種方法中，乙醇噴霧法是最適合進行焰色反應演示和代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焰色反應的方法。

三、焰色反應探究性試驗在“課程思政”中的作用

教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》指出：深入推進思政課程與課程思政在實施“五育并舉”上同向同行，實現(xiàn)德智體美勞的統(tǒng)一。焰色反應及其探究性試驗能夠從提升學生的創(chuàng)新意識、職業(yè)素養(yǎng)、環(huán)保理念等多方面對學生進行中職化學課程思政教育，進而為學生學習其他公共基礎課程、專業(yè)課程以及思政課程提供支持與保障，確?！罢n程思政”與“思政課程”同向同行。

(一)焰色反應探究性試驗培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識

教師帶領學生探究焰色反應實驗，首先分析傳統(tǒng)的焰色反應實驗及操作步驟，剖析實驗過程中存在的不足，然后組織學生開展探究性試驗，分別總結出鐵絲蘸藥法、棉花蘸藥法、點滴板實驗法、酒精棉條法、藥品播撒法、乙醇噴霧法等。教師指導學生分析各種方法的優(yōu)缺點，進而尋找出最優(yōu)的焰色反應實驗方法，使學生在實驗探究的過程中體會學習的樂趣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識，為將來提高學習和工作效率發(fā)揮積極作用。

(二)焰色反應探究性試驗提升學生職業(yè)素養(yǎng)

根據(jù)《中等職業(yè)學?；瘜W課程標準(2020年)》，中等職業(yè)學?；瘜W課是醫(yī)藥衛(wèi)生類、農林牧漁類、加工制造類等相關專業(yè)學生的必修課程。對于加工制造專業(yè)大類中的制冷和空調設備運行與維修專業(yè)的學生，在進行制冷維修專業(yè)課程的學習過程中會接觸到焊接銅管的實訓操作。教師引導學生回憶焊接銅管實訓操作時火焰顏色由黃色變?yōu)榫G色，使學生意識到這就是職業(yè)中的焰色反應，即銅和銅的化合物顏色反應為綠色。進而，教師在教學過程中提醒學生在焊接銅管的過程中要注意穿著工服，佩戴護目鏡和焊接手套，并準備好滅火器以防意外發(fā)生，以幫助學生養(yǎng)成注重職業(yè)規(guī)范和職業(yè)安全的意識。

(三)焰色反應探究性實驗增強學生環(huán)保理念

根據(jù)《天津市煙花爆竹安全管理辦法》相關規(guī)定，天津市已經全面禁止燃放煙花爆竹。教師在講授焰色反應實驗的時候，都會介紹五光十色的焰火是利用了焰色反應的原理。通過教師介紹和引導，使學生理解燃放煙花爆竹不僅會造成大氣污染，更會引發(fā)火災和燒傷炸傷等惡性傷人事故。因此，天津市全面禁止燃放煙花爆竹，不僅是為了人身安全，更是為了國家生態(tài)文明建設做貢獻，進而體現(xiàn)出“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保理念。同時，教師提醒學生們如果想看五顏六色的煙花，就可以嘗試著做一下焰色反應的實驗。通過教師的言傳身教，使學生在學習焰色反應知識的同時，增強環(huán)保理念。

四、后記

焰色反應實驗改進的方法很多，探究的主要目的是使實驗操作更加簡單、現(xiàn)象更加清晰、效果更加明顯。教師在準備演示實驗過程中，可以多準備幾組實驗材料，并選用多種方法。在教學過程中應采取演示實驗與學生分組實驗相結合的方法，既有利于學生掌握知識、形成技能，又能給學生提供不同的改變方式，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。通過探究性試驗的設計，可以進一步提高教師的知識水平和技能水平，達到教學相長的目的。同時，利用焰色反應探究性實驗以及焰色反應相關知識，可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、提升職業(yè)素養(yǎng)、增強環(huán)保理念，促進中職化學課程思政建設，使“思政課程”與“課程思政”同向同行，促進學生德智體美勞“五育并舉”全面發(fā)展。