关于铝在空气中燃烧实验的再探索

李小红

摘要：铝在空气中易氧化形成表面氧化膜，影响铝在空气中加热实验的效果。针对这一问题，通过改变实验条件的探究，得出了4种可行的改进实验的方法。改进实验可明显观察到铝在空气中剧烈燃烧并发出耀眼白光的现象，增强了实验的效果，有利于启发学生创新思维的培养。

关键词：金属铝；空气；加热实验；探索；燃烧

文章编号：1005–6629（2014）2–0045–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题提出

人教版化学必修1第48页科学探究，首先用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，发现铝箔发红卷缩，变暗失去光泽，熔化不落下（表面有氧化膜，阻止铝与空气中的氧气接触，因此不能燃烧）。再取一块铝箔，用砂纸仔细打磨（或在酸中处理后，用水洗净），除去表面的氧化膜，在酒精灯火焰上加热至熔化，发现铝箔也卷缩，变暗失去光泽，熔化不落下（打磨后铝箔表面又很快形成氧化膜，阻止了铝的燃烧）[1]。

铝是一种十分常见的金属，它的化学性质很活泼，可是日常生活中的铝制品在空气中却十分稳定。如何理解这一现象是我们中学化学教学中必须帮助学生弄清楚的一个重要知识点。教材设置的科学探究，仅仅停留在发红、卷缩、熔化这样一些物理变化的层面，对化学反应的现象和实质没有作进一步的分析，不利于学生化学知识的形成。能否创造一定的条件使铝与空气中的氧气发生剧烈反应呢？许多老师对此已经进行了研究并取得了一定成绩，有些学术杂志中也有相关内容。例如，有的教师利用乙炔焰升高温度使铝箔在空气中燃烧，改变了人们对铝在空气中不能燃烧的传统认识，同时解决了Al若在空气中燃烧首先须将Al点燃或引燃的关键问题[2]。但是乙炔焰一般是工业生产中才能用到，中学化学实验室中很难见到；有的老师对不同长度、宽度、厚度的铝在空气中加热变红所耗时间作了详细研究，解决了哪种规格的铝经过短时间加热后内部熔化的铝在氧化膜内流动现象最明显，最适合于教师在课堂上做演示实验或学生分组探究型实验[3]，但没有创设条件使铝在空气中燃烧起来。这些老师的研究很有价值，但总觉得余味未尽，笔者集一些教师优质课中的实验创新，再经过反复研究、融合和探索，对人教版必修1第48页的科学探究实验1进行了一些改进，通过反复多次的实验，均取得明显现象。

2 实验改进及优点

改进实验1：将少量的铝粉放在一小张滤纸上，包好后用坩埚钳夹住，在酒精灯上点燃，可观察到铝粉在空气中剧烈燃烧，发出耀眼白光。（实验前先做滤纸在酒精灯上点燃的对照试验，请学生注意观察现象。）

优点：滤纸是学生在实验室常见的材料，它虽然也能燃烧，但滤纸燃烧的现象不能掩盖和干扰铝粉燃烧的现象，用滤纸作为载体，让学生感觉到亲切，更能吸引学生的眼球。

改进实验2：用一稍长的吸管吸取少量铝粉，然后对准一正在燃烧的酒精灯的外焰挤喷，铝粉迅速燃烧，发出耀眼的光芒。挤喷时教师要侧身，使喷出的火焰与讲台水平，防止火焰烧伤或吓到前排的学生。

优点：用吸管直接向灯焰上挤喷铝粉，方便快捷，操作简单，还缩短了演示实验的时间。老师犹如魔术大师一样的表演，课堂效果更为精彩！

改进实验3：将铝粉装入盖子上面有针孔的小药瓶中，然后将小药瓶倒过来，向酒精灯的火焰上喷洒铝粉，铝粉剧烈燃烧。

优点：用小药瓶直接向火焰上喷洒铝粉，可以通过控制针孔的大小以及喷洒的快慢来调控铝粉燃烧所形成的火焰大小以及演示时间的长短。还可以重复实验多次，适合多个班级，实验现象让学生感觉更直观，充分调动了学生学习化学的热情和积极性。

改进实验4：用铝箔在酒精灯的外焰上加热，等铝箔变红变软时，用镊子撕破变红的部位，这时候可以清楚地看到撕破的部位发生短暂的燃烧。也可以用铝条代替铝箔，酒精喷灯替代酒精灯，把打磨过的铝条在酒精喷灯上加热，待铝条熔化发红的时候用一根洁净的细铁丝刺进熔化的铝层中（如图1所示），这时可看到被刺破部位的铝发生迅速而短暂的剧烈燃烧。然后小心地抽出铁丝，这时铝条受热现象与铁丝刺进之前完全一样。

优点：用铝条替代铝箔，增加了铝的厚度，便于用铁丝刺破铝层操作的顺利进行。被刺破（或撕破）的部位发生迅速而短暂的燃烧，确证了氧化物保护膜的存在，也进一步证实了铝在空气中很快又会形成氧化膜，阻止燃烧的进一步进行。这样学生就能深刻理解为什么铝箔在加热过程中只熔化而不发生滴落的现象，也理解了活泼的铝为什么可以制成多种多样的日常生活用品。

3 上述实验现象发生原因的分析

以上四个改进后的实验结果，既展示了金属铝的活泼性，同时又展示了铝表面确实存在氧化膜阻止化学反应的进一步进行，铝制品才有可能成为人们生活中的常见物品。可是，通过几个改进后的实验与课本探究实验的现象有很大的不同，从而激发了学生的兴趣，引发了进一步的思考。

铝粉表面肯定也存在氧化膜，为什么铝粉在空气中加热可以燃烧，铝箔却不能燃烧呢？是不是相互矛盾？

笔者认为这些现象之间不但不矛盾，而且是紧密相联，都充分体现了金属铝的活泼性。铝粉在空气中之所以能够剧烈燃烧可能是因为铝粉接触空气的表面积比铝箔大得多，其次是铝粉因为颗粒小，铝粉的表面也不如铝箔光滑，在铝粉表面形成的氧化膜不如铝箔表面形成的氧化膜致密，所以在受热时由于铝熔化膨胀从而胀破铝粉外表的氧化膜，大量的铝直接跟空气中氧气接触发生反应，从而发生了剧烈的燃烧现象。

总之，通过上述改进后的演示实验，让学生充分认识到条件的改变就可能导致实验发生不一样的现象，真正体会到量变可能引起质变的科学规律。化学教学就应该紧紧扣牢实验这一学科基石，着力启发学生的创新意识，培养学生的创新精神，以求更好地扩大实验教学的内涵和外延，极大地激发学生学习的积极性、主动性。促进实验教学过程由观察、运用向创造性思维方向发展，有效地培养学生的创新能力和创造能力。

参考文献：

[1]普通高中课程标准实验教科书.化学必修1教师教学用书[M].北京：人民教育出版社，2007：41.

[2]丁伟.铝箔在空气中的燃烧之实验分析[J].数理化学习，2011，（7）：106～107.

[3]龙威，徐文媛.加热铝箔实验的不足与探究[J].化学教育，2010，（8）：69～70.