摘要：证明海带中存在碘元素实验无论是对学生实验能力的发展，还是科学精神的培养都有重要的意义。本文在大量查阅文献、进行实验和反思的基础上，不仅提出证明海带中存在碘元素的多种实验改进方案和改进实验的使用建议，还分析了如何想到这些方法，以期引起教师关注并发掘利用好这个素材将培养学生科学精神落到实处。
关键词：海带 碘元素 实验改进 教学反思
一、问题的提出
人教版化学2中采用灼烧法来证明海带中存在碘，海带灼烧灰化过程烟尘大、气味浓烈、耗时长，不适于课堂演示，有没有更好的灰化海带的方法？有没有替代灼烧法的检验方法？《化学教育》2009年第6期提到浸泡法，中华人民共和国水产品检测标准中也明确提供了灼烧法和浸泡法来检测海产品中碘元素的含量。如何让学生由灼烧法想到浸泡法？还有哪些方法适合中学化学中用于证明海带中含有碘元素？证明海带中含有碘元素无论是从培养学生解决问题的能力，还是提高学生的实验动手能力方面都是一个难得的好素材。化学2、化学6中均使用了该实验，循着如何发掘这个素材的教育功能，提高学生的科学素养，笔者进行了一定研究。
既然灼烧法能证明海带中存在碘离子，教材中也提示“海带灼烧后的灰烬中碘元素以I- 形式存在”。由此不难提出：
问题1：海带灰中的I- 是海带原本就存在的I- ？还是灼烧灰化过程中生成的I- ？
问题2：为什么灼烧过程中碘元素还能以I- 形式存在？
问题3：海带在空气中灼烧成灰烬，必定涉及一些变化，那么最直接的证明海带中存在碘元素的方法是什么？
二、海带中存在碘元素的实验证明方法
方法一：灼烧法
1．实验过程与现象
（1）取样
随机购买市售干海带两种，作为实验用海带。如图：分别命名为样品Ⅰ和样品Ⅱ。
样品一 样品二
分别取少许海带样品Ⅰ、样品Ⅱ，用刷子刷净表面的附着物，再用剪刀剪碎。称取 3 g 干海带样品。
（2）灼烧灰化
将海带样品Ⅰ、样品Ⅱ分别放入蒸发皿中，用酒精润湿，点燃酒精灯，灼烧 6 min。灼烧过程中用玻璃棒搅动海带，直至完全变黑。
（3）海带灰滤液获取方法
将海带灰转移到小烧杯中，加入 15 mL 蒸馏水，搅拌、煮沸2~3 min ，过滤。
（4）I- 检验
在滤液中加入在滤液中滴入几滴 3 mol/L 稀硫酸，再加入 1 mL 5% H2O2。溶液呈浅褐色。然后分成两份于试管中，分别加入淀粉溶液和CCl4 ，前者溶液呈现蓝色，后者CCl4 层为紫色
2．实验结论：干海带中确实存在碘元素。
3．进一步思考：海带灰中的I- 是海带原本就存在的I- ，还是灼烧灰化过程中生成的I- 存在于海带灰中？
催生新想法：假设海带中存在碘离子，那么就可以用浸泡的方法浸出海带中的碘离子即可进行检验，以证实碘元素的存在。
方法二：浸泡法证明海带中碘元素存在的实验
1．实验过程与现象
（1）海带的浸泡：将样品Ⅰ 和样品Ⅱ 分别取 3 g ，各取6份。分别放入锥形瓶中，均加入25 mL 蒸馏水，分别浸泡2 h 、1 h 、30 min 、10 min 、5 min 、1 min 。过滤。
（2）海带中碘元素检验：分别在试管中取样品Ⅰ 和样品Ⅱ浸泡2 h 、1 h 、30 min 、10 min 、5 min 、1 min 的滤液各 1 mL 。
检验方法1：在滤液中滴入几滴 3 mol/L 稀硫酸，再加入 1 mL 5% H2O2，将I- 氧化后，滴加1~2滴淀粉溶液，出现特征蓝色，样品间现象没有明显区别。
检验方法2：在滤液中滴入几滴 3 mol/L 稀硫酸，再加入
1 mL 5% H2O2，将I- 氧化后，加入10 滴CCl4 。CCl4 层为（浅）紫色，但水层与CCl4 层界面不够清晰。样品浸泡5 mim 及1 min 的CCl4 层为浅紫色，其余几组为紫色且没有明显区别。
2．实验结论
海带样品浸泡后过滤、酸化、加入 5% H2O2和稀硫酸氧化后，加入淀粉液均能呈现出特征蓝色。说明浸泡法能证明海带中存在碘元素。
3．进一步思考
（1）由于浸泡法不需要灼烧，避免了难闻的气味、缩短了实验时间，现象明显，且能直接证明海带中存在碘离子，因此浸泡法是证明海带中存在碘元素的理想实验，尤其是浸泡1分钟就可以得到明显的实验现象，最适合课堂演示。
（2）浸取液氧化后，加入CCl4萃取均能观察到有机层为紫红色，但是界面不如灼烧法清晰，可能与浸泡中一些易溶于水的有机物进入CCl4层有关。
催生新想法1：浸泡法能说明海带中存在碘离子，是不是可以直接在浸泡液中加入硝酸银和稀硝酸来证明海带中存在碘元素呢？立即用试管取来不同浸泡时间的浸取液，分别滴加几滴 AgNO3 溶液，再加几滴稀HNO3 ，均有不溶于稀硝酸的浅黄白色沉淀生成，现象没有明显区别。不呈现黄色，深入研究发现：因为海带浸取液中有氯离子、溴离子的存在，干扰了碘离子的检验。
结论：不适合用硝酸银法来证明海带浸泡液中含有碘离子。
催生新想法2：浸泡法能证明海带中存在碘离子，在灼烧过程中I- 会不会被氧化呢？在试管中加入0.5g KI ，加热，直至熔化，未见KI被氧化，依然为白色固体。为了与在蒸发皿中灼烧灰化法对比，继续实验，在蒸发皿中加入0.5g KI ，加热15 min ，KI 没有发生明显变化。海带碘含量测定的国家标准中，干海带需要在550℃~600℃灼烧40分钟，可见短时间内酒精灯灼烧海带不会将碘离子氧化。
结论：采用灰化法证明海带中存在碘元素时，短时间内灼烧不必担心不空气氧化的问题。KI 在空气中灼烧，未检出碘离子被氧化。因此国家水产行业标准中推荐灰化法为仲裁法。
4．建议：
演示实验用浸泡法证明海带中存在碘元素时，不宜采用直接在浸泡液中加入硝酸银和稀硝酸的沉淀法。最好将浸泡液中I- 氧化成 I2 后，滴加淀粉溶液检验。
催生新想法：浸泡法可以证明碘元素在海带中主要是以I- 形式存在，结合已掌握的氧化还原知识设计实验直接在干海带中加入浓硫酸，微热，应能将碘离子氧化，预计可观察到紫色碘蒸气的生成，从而证明海带中存在碘元素。
方法三：浓硫酸氧化法
1．实验过程及现象 分别取1 g样品Ⅰ、样品Ⅱ，剪碎后置于锥形瓶中，加入少量浓硫酸，微热。可观察到紫色碘蒸气弥漫在锥形瓶上方。
2．结论 在干海带中直接加入浓硫酸微热，能直接证明海带中存在碘元素。浓硫酸氧化法不需要灼烧海带也不需要浸泡，耗时比较少，现象明显有趣，但要用到浓硫酸，实验时要十分小心。这也是一个适合教师演示的方法。
三、 讨论与反思
1．讨论
如果仅仅是为了证明海带中存在碘元素，那么浸泡法或者是干海带中直接加入浓硫酸氧化法是最直接、最有说服力的实验方法。尤其是浸泡时间即使短到一分钟，也有十分明显的效果，很适合课堂演示。干海带中直接加入浓硫酸后加热也有十分明显的效果，趣味性强，也可用作演示实验。灰化法更具综合优势，能让学生练习灼烧、过滤等多个实验基本操作，只是耗时长、烟尘大、气味浓烈，不太适宜作为演示实验，可作为探究性实验或是研究性学习使用实验，还可以用微波炉灰化海带。
化学2实验4-2意图是“证明海带中存在碘元素” 突出的是实证，而在化学6实验化学模块第二单元课题一实验2-3从海带中提取碘中，突出的是“提出并取得”。因此，建议在化学2教学中，为了用实验证明海带中存在碘元素，除了进行实验4-2 外，建议加入演示浸泡法证明海带中存在碘元素实验，让学生明确并消除了误认为海带中的碘主要是有机碘的错误认识，而在选修6实验化学模块教学时，教师可引导学生在进行深入讨论时进行灰化法与浸泡法在碘含量测定时的差异比较实验并引导学生查阅资料进行佐证。
2．启示
让学生学会用多种方法来证明海带中存在碘元素固然重要，比掌握这些方法更重要的是提高学生的科学素养。让学生敢于质疑，能用严谨求实的态度讨论问题，不断创新实验方法，得到有事实支持的结论，然后形成自己的认识，从而培养学生的实验探究能力，更能体现出新课程的基本理念。浸泡一分钟证明海带中碘元素的存在就是笔者在实验中不断追问可不可以浸泡时间更短而依然能检出碘元素的情况下得出的。
尽管做了大量的实验和思考，也并未解决如何用实验证明海带中存在碘元素的所有问题。由于坩埚是有盖的、用于固态物质灼烧的仪器，海带灼烧灰化时，坩埚的盖盖灼烧和和不盖盖灼烧海带对实验结果为什么会有影响？（2）微波炉灰化海带效果与不加盖灼烧灰化海带效果差异很小的原因是什么？（3）国家水产行业标准中为什么推荐灰化法为仲裁法，而不是浸泡法？等等，还有待继续探索。
证明海带中存在碘元素只是一个很小的实验，但是经过深入挖掘，教师将质疑、实验论证等思想运用到不断寻求更好的证明海带含有碘元素的方法中，这样就能将提高教师自身和学生的科学素养落到实处。
参考文献
[1] 普通高中课程标准实验教科书·化学2（必修）．北京：人民教育出版社，91
[2] 马红勇，王笃年．检验海带中碘元素实验的改进[J] ．化学教育，2009，30（6）：60
[3] 海带中碘含量的测定，中华人民共和国水产行业标准，SC/T 3010—2001，2
[4] 海带中碘含量的测定，中华人民共和国水产行业标准，SC/T 3010—2001，2
[5] 普通高中课程标准实验教科书·实验化学（选修6）．北京：人民教育出版社，20
[6] 海带中碘含量的测定，中华人民共和国水产行业标准，SC/T 3010—2001，2
来源：人民教育出版社
