论文部分内容阅读
摘要：通过文献研究、方案设计和实验探究对人教版必修一焰色反应的实验进行了两个创新改进，取得了很好的实验效果，大大激发了学生的探究积极性、培养了学生的创造性思维，从而为创新的种子生根发芽提供了适宜的环境和隐形的滋养。
关键词：焰色反应；多孔材料；氢气球；创新实验
文章编号：1008-0546（2016）05-0092-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.035
一、实验背景
2012年10月6日，美国苹果公司前CEO乔布斯逝世，引发了全世界范围的震动。中国媒体纷纷发出“苹果”之问：中国的乔布斯在哪里？中国的创新人才如何培养？的确，“创新”一词再一次激烈挑动着中国教育的神经。如何在基础教育阶段培养学生的创新意识和创新能力，是我们中学一线化学教师面临的非常紧迫的任务。而中学化学实验是培养学生创新能力的最佳舞台之一。如何将书本上一个个看似简单的实验变得异彩纷呈，不仅要求教师自身具有较高的实验素养，更要求教师能最大限度地激发学生的探究积极性、引导学生的创造性思维，从而为创新的种子生根发芽提供适宜的环境和隐形的滋养。
高一化学焰色反应以其操作简便、现象明显，常常给学生留下深刻印象。但人教版“必修一”采用铂丝蘸取少量溶液灼烧的方法很难看到明显现象[1]，很多文献提出了改进焰色反应实验的方法[2]，如喷洒固体式[3]、双焰酒精法[4]、针筒喷射法[5]、喷壶喷射法[6]、氢气燃烧法[7]等。笔者让学生组成合作探究小组，通过实验上述方法，讨论并分析这些方法的利弊，最终结合实际提出自己合理的设想和改进方案。其中有两种方案设计新颖、原料易得、操作简便、现象明显、对环境污染很小，取得了良好的教学探究效果。
二、实验用品
甲醇（AR）、LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、CuCl2·H2O、蒸馏水、酒精灯、普通海绵、脱脂棉花、魔力擦擦净（意邦牌）、顽垢擦擦净（微力达牌）、擦擦克林（克林莱牌）、神奇魔力擦（飞达牌）、坩埚钳、烧杯（500mL）、氢气球（直径约15cm）、蜡烛、喷壶、木棍（长约1.5m）、绳子。
三、探究方案
1. 多孔吸水材料探究
学生用棉花条、焦炭做焰色反应时，发现会产生明显的黄色钠焰干扰。接着又尝试餐巾纸、滤纸、软木、吸水布条和普通海绵，发现都会产生上述问题。一位学生建议用市面上卖的一种无需清洁剂只需用水的魔力擦擦净（意邦牌，见图1）来试验，结果收到了非常好的效果，基本不产生黄色钠焰干扰。学生又试用了其他品牌的魔力擦，如顽垢擦擦净（微力达牌）、擦擦克林（克林莱牌）、飞达神奇魔力擦，效果都非常好，都能消除黄色钠焰的干扰。具体实验步骤如下：
①配制LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、CuCl2·H2O（各100mg）的甲醇溶液（20mL），密闭保存在锥形瓶中待用。为防止取用时试剂互相污染，每种溶液各配一个坩埚钳；
②将魔力擦擦净剪成2×2×4cm小块，分别放于盐溶液中浸泡一个小时；
③将教室窗帘拉上（光线暗效果更佳），用坩埚钳取出魔力擦擦净，将溶液挤干（防止滴下来），塞好塞子将试剂瓶拿开。靠近酒精灯点燃，即可看到明显的焰色反应；
④在甲醇燃烧完之前（半分钟左右），立即将其浸入事先准备的一烧杯水中，否则一旦甲醇烧完火焰就会变为黄色，魔力擦擦净小块也会被烧焦；
⑤将烧杯中的魔力擦擦净小块取出，挤干水分，还可重新用于同一种盐溶液。
2. 氢气球燃烧探究
许多学生初三时都看过氢气球燃烧的实验，有同学突发奇想：在氢气球表面喷上盐溶液，点燃氢气球后能否有明显的焰色反应呢？因为该实验存在一定的危险性，所以我们选择在室外、无风的情况下，由笔者亲自实验。具体实验步骤如下：
①用一个钥匙坠于氢气球绳子下端，将氢气球固定；
②用喷壶向氢气球上喷洒配好的盐的甲醇溶液；
③带上护目镜，将蜡烛用绳子绑在木棍一段，点燃蜡烛；
④手拿木棍另一端，将蜡烛移近氢气球点燃（如图2），即可看到明显的焰色反应。
四、探究反思
1. 新方法让焰色反应更加精彩。
据笔者了解，大部分高一课堂焰色反应演示实验均采用喷洒法。此法操作简单、现象明显，但也存在很多缺点：试剂用量大；喷壶易堵、易损坏；甲醇溶液易燃有危险；对空气有污染等。而探究方案一采用多孔材料——神奇魔力擦则可以避免喷洒法的缺点。整个实验现象明显、操作简单、安全、试剂用量少、对环境污染小且材料可以重复使用。探究方案二采用氢气球燃烧则适宜于户外趣味实验，存在一定的危险性，最好老师演示。
2. 新思维让创新种子生根发芽。
学生创新思维的培养是当今时代面临的巨大挑战。我们一线教师必须明白学生的创新精神和创新意识不是单靠做题培养出来的，它如同深埋地下的种子，需要适宜的温度、湿度和阳光才能破土而出、茁壮成长。焰色反应的创新实验探究让学生将已学的许多化学名词和符号转化为思维和探索的专业工具，让其学会用批判性的眼光去审视熟悉的事物，独立查找信息，独立评估方案，最终顺利解决问题。未来世界充满了新兴技术和变革，这就要求我们教师能设置个性化的问题情境引发学生思考、采用灵活的教学方式启迪学生思维，真正让学生感受到创新带来的乐趣，真正让学生认识和体验到自然科学的独特魅力[8]。
参考文献
[1] 岳晓明.焰色反应小史及其局限性[J]. 化学教育，2003，（3）：48
[2] 袁环，白林.焰色反应实验的研究进展[J].甘肃高师学报，2001，（2）：38-41
[3] 刘继郁，范炳成.焰色反应实验的改进[J].实验教学与仪器，2000，（12）：11
[4] 周永文.焰色反应实验的改进[J].化学教学，2000，（1）：6-8
[5] 乐菁.焰色反应的实验改进[J]. 中学化学教学参考，2003，（5）：41
[6] 徐惠，马宏佳.具有观赏性的焰色反应演示实验[J].中学化学教学参考，2004，（3）：38
[7] 林绮玲.“焰色反应”的创新实验研究[J].中学化学教学参考，2010，（6）：47-49
[8] 宋心琦.化学实验教学问题[J].中学化学教学参考，2011，（11）：3-6
关键词：焰色反应；多孔材料；氢气球；创新实验
文章编号：1008-0546（2016）05-0092-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.035
一、实验背景
2012年10月6日，美国苹果公司前CEO乔布斯逝世，引发了全世界范围的震动。中国媒体纷纷发出“苹果”之问：中国的乔布斯在哪里？中国的创新人才如何培养？的确，“创新”一词再一次激烈挑动着中国教育的神经。如何在基础教育阶段培养学生的创新意识和创新能力，是我们中学一线化学教师面临的非常紧迫的任务。而中学化学实验是培养学生创新能力的最佳舞台之一。如何将书本上一个个看似简单的实验变得异彩纷呈，不仅要求教师自身具有较高的实验素养，更要求教师能最大限度地激发学生的探究积极性、引导学生的创造性思维，从而为创新的种子生根发芽提供适宜的环境和隐形的滋养。
高一化学焰色反应以其操作简便、现象明显，常常给学生留下深刻印象。但人教版“必修一”采用铂丝蘸取少量溶液灼烧的方法很难看到明显现象[1]，很多文献提出了改进焰色反应实验的方法[2]，如喷洒固体式[3]、双焰酒精法[4]、针筒喷射法[5]、喷壶喷射法[6]、氢气燃烧法[7]等。笔者让学生组成合作探究小组，通过实验上述方法，讨论并分析这些方法的利弊，最终结合实际提出自己合理的设想和改进方案。其中有两种方案设计新颖、原料易得、操作简便、现象明显、对环境污染很小，取得了良好的教学探究效果。
二、实验用品
甲醇（AR）、LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、CuCl2·H2O、蒸馏水、酒精灯、普通海绵、脱脂棉花、魔力擦擦净（意邦牌）、顽垢擦擦净（微力达牌）、擦擦克林（克林莱牌）、神奇魔力擦（飞达牌）、坩埚钳、烧杯（500mL）、氢气球（直径约15cm）、蜡烛、喷壶、木棍（长约1.5m）、绳子。
三、探究方案
1. 多孔吸水材料探究
学生用棉花条、焦炭做焰色反应时，发现会产生明显的黄色钠焰干扰。接着又尝试餐巾纸、滤纸、软木、吸水布条和普通海绵，发现都会产生上述问题。一位学生建议用市面上卖的一种无需清洁剂只需用水的魔力擦擦净（意邦牌，见图1）来试验，结果收到了非常好的效果，基本不产生黄色钠焰干扰。学生又试用了其他品牌的魔力擦，如顽垢擦擦净（微力达牌）、擦擦克林（克林莱牌）、飞达神奇魔力擦，效果都非常好，都能消除黄色钠焰的干扰。具体实验步骤如下：
①配制LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、CuCl2·H2O（各100mg）的甲醇溶液（20mL），密闭保存在锥形瓶中待用。为防止取用时试剂互相污染，每种溶液各配一个坩埚钳；
②将魔力擦擦净剪成2×2×4cm小块，分别放于盐溶液中浸泡一个小时；
③将教室窗帘拉上（光线暗效果更佳），用坩埚钳取出魔力擦擦净，将溶液挤干（防止滴下来），塞好塞子将试剂瓶拿开。靠近酒精灯点燃，即可看到明显的焰色反应；
④在甲醇燃烧完之前（半分钟左右），立即将其浸入事先准备的一烧杯水中，否则一旦甲醇烧完火焰就会变为黄色，魔力擦擦净小块也会被烧焦；
⑤将烧杯中的魔力擦擦净小块取出，挤干水分，还可重新用于同一种盐溶液。
2. 氢气球燃烧探究
许多学生初三时都看过氢气球燃烧的实验，有同学突发奇想：在氢气球表面喷上盐溶液，点燃氢气球后能否有明显的焰色反应呢？因为该实验存在一定的危险性，所以我们选择在室外、无风的情况下，由笔者亲自实验。具体实验步骤如下：
①用一个钥匙坠于氢气球绳子下端，将氢气球固定；
②用喷壶向氢气球上喷洒配好的盐的甲醇溶液；
③带上护目镜，将蜡烛用绳子绑在木棍一段，点燃蜡烛；
④手拿木棍另一端，将蜡烛移近氢气球点燃（如图2），即可看到明显的焰色反应。
四、探究反思
1. 新方法让焰色反应更加精彩。
据笔者了解，大部分高一课堂焰色反应演示实验均采用喷洒法。此法操作简单、现象明显，但也存在很多缺点：试剂用量大；喷壶易堵、易损坏；甲醇溶液易燃有危险；对空气有污染等。而探究方案一采用多孔材料——神奇魔力擦则可以避免喷洒法的缺点。整个实验现象明显、操作简单、安全、试剂用量少、对环境污染小且材料可以重复使用。探究方案二采用氢气球燃烧则适宜于户外趣味实验，存在一定的危险性，最好老师演示。
2. 新思维让创新种子生根发芽。
学生创新思维的培养是当今时代面临的巨大挑战。我们一线教师必须明白学生的创新精神和创新意识不是单靠做题培养出来的，它如同深埋地下的种子，需要适宜的温度、湿度和阳光才能破土而出、茁壮成长。焰色反应的创新实验探究让学生将已学的许多化学名词和符号转化为思维和探索的专业工具，让其学会用批判性的眼光去审视熟悉的事物，独立查找信息，独立评估方案，最终顺利解决问题。未来世界充满了新兴技术和变革，这就要求我们教师能设置个性化的问题情境引发学生思考、采用灵活的教学方式启迪学生思维，真正让学生感受到创新带来的乐趣，真正让学生认识和体验到自然科学的独特魅力[8]。
参考文献
[1] 岳晓明.焰色反应小史及其局限性[J]. 化学教育，2003，（3）：48
[2] 袁环，白林.焰色反应实验的研究进展[J].甘肃高师学报，2001，（2）：38-41
[3] 刘继郁，范炳成.焰色反应实验的改进[J].实验教学与仪器，2000，（12）：11
[4] 周永文.焰色反应实验的改进[J].化学教学，2000，（1）：6-8
[5] 乐菁.焰色反应的实验改进[J]. 中学化学教学参考，2003，（5）：41
[6] 徐惠，马宏佳.具有观赏性的焰色反应演示实验[J].中学化学教学参考，2004，（3）：38
[7] 林绮玲.“焰色反应”的创新实验研究[J].中学化学教学参考，2010，（6）：47-49
[8] 宋心琦.化学实验教学问题[J].中学化学教学参考，2011，（11）：3-6