借助长柄U形玻璃管进行物质燃烧实验

江苏省徐州市西苑中学(221000) 李德前 张 羿

江苏省徐州市第二十九中学(221000) 魏 海

通过热熔操作将一根直玻璃管的一端弯曲成U形，即得长柄U形玻璃管，如图1所示，其中玻璃管外径、直管(柄)长度及U形管大小视具体实验而选择尺寸。在化学实验教学中，我们借助长柄U形玻璃管进行物质燃烧实验，提高了实验教学的有效性。

图1 长柄U形玻璃管的构造

1 借助长柄U形玻璃管进行木炭燃烧实验

现行初中化学教科书中木炭燃烧实验的操作虽然简便(操作流程如图2所示)，但是木炭燃烧的时间短暂，不利于学生观察实验现象。笔者利用直角玻璃管对这个实验进行了改进。

图2 初中化学教科书中木炭燃烧实验流程

1.1 实验用品

长柄U形玻璃管、配套的单孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、镊子、玻璃棒、火柴、木炭、石灰水、罐装氧气(或袋装氧气)等。

1.2 实验装置

借助长柄U形玻璃管设计的新实验，其装置如图3所示(夹持装置略)。

图3 借助长柄U形玻璃管进行木炭燃烧实验

1.3 操作步骤

(1)取1个长柄U形玻璃管(外径为16 mm，容积约为50 mL)，将其固定到铁架台上。

(2)向长柄U形玻璃管的U形管内注入约15 mL澄清石灰水，在其直管的中部放置4～5块细小的木炭，然后按图3所示连好整个实验装置。

(3)点燃酒精灯，加热木炭，稍后木炭发红，并伴随微弱的红光；立即打开氧气罐上的旋钮，向长柄U形玻璃管中通入氧气，观察到木炭剧烈燃烧起来(此时停止加热)，并伴随明亮的白光，石灰水也明显变浑。该实验现象足以说明，木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈，燃烧的产物是二氧化碳气体。

(4)关闭氧气罐上的旋钮，木炭即刻停止燃烧；再次打开氧气罐上的旋钮通入氧气(无需另外加热)，灼热的木炭再次燃烧。如此反复几次，玻璃管内随机呈现“一灭一亮”的起伏变化，非常有趣，直至木炭燃尽为止。

(5)实验结束，整理实验用品，引导学生完成实验报告。

2 借助长柄U形玻璃管进行硫粉燃烧实验

现行初中化学教科书中编排的硫粉燃烧实验(装置如图4所示)，均没有对尾气进行吸收处理，因而实验过程对环境不够友好。我们借助长柄U形玻璃管对该实验进行优化，既消除了环境污染，又使实验现象更加直观、有趣。

图4 初中化学教科书中硫粉燃烧实验装置

2.1 实验用品

长柄U形玻璃管、配套的单孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、药匙、火柴、脱脂棉、硫粉、罐装氧气(或袋装氧气)、烧碱溶液、高锰酸钾溶液等。

2.2 实验装置

借助长柄U形玻璃管设计的新实验，其装置如图5所示(夹持装置略)。

图5 借助长柄U形玻璃管进行硫粉燃烧实验

2.3 操作步骤

(1)取1个长柄U形玻璃管(外径为15 mm，容积约为45 mL)，将其固定到铁架台上。

(2)向长柄U形玻璃管的U形管内注入约20 mL的高锰酸钾溶液，在其直管的中部放置一药匙硫粉，再按图5所示连好整个实验装置。

(3)点燃酒精灯，加热硫粉，一会儿硫粉缓慢燃烧，产生微弱而不明显的淡蓝色火焰；随即通入氧气，硫粉立即剧烈燃烧起来(此时停止加热)，其火焰明亮且呈现漂亮的蓝紫色，同时高锰酸钾溶液逐渐褪为肉色。该实验现象充分说明，硫粉在氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈，燃烧的产物是二氧化硫气体。

(4)关闭氧气罐上的旋钮，停止通氧，硫粉立即停止燃烧；再次通入氧气(无需另外加热)，灼热的硫粉又快速燃烧起来。如此反复几次，玻璃管内蓝紫色火焰因此“一闪一灭”，甚是好看，直至硫粉燃尽为止。

(5)实验结束，整理实验用品，引导学生完成实验报告。

3 借助长柄U形玻璃管进行面粉燃烧实验

现行初中化学教科书中均编排了“面粉爆炸”实验，有的版本教材还安排了“灼烧面粉”实验，但所有版本教材都没有设计“面粉燃烧”实验，而学生在日常生活中很难见到面粉的燃烧。为了增强教学的直观性，帮助学生了解面粉的组成，认识粉尘爆炸的缘由，我们借助长柄U形玻璃管增补了面粉燃烧实验。

3.1 实验用品

长柄U形玻璃管、配套的单孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、药匙、火柴、面粉、罐装氧气(或袋装氧气)、石灰水等。

3.2 实验装置

借助长柄U形玻璃管设计的新实验，其装置如图6所示(夹持装置略)。

图6 借助长柄U形玻璃管进行面粉燃烧实验

3.3 操作步骤

(1)取1个长柄U形玻璃管(外径为15 mm，容积约为45 mL)，将其固定到铁架台上。

(2)向长柄U形玻璃管的U形管内注入12～15 mL澄清石灰水，在其直管的中部放置两药匙面粉，再按图6所示连好整个实验装置。

(3)点燃酒精灯，用其外焰加热面粉至焦黄状态，随后停止加热、同时通入氧气，面粉立即燃烧起来；刚开始燃烧发出淡红色火焰，接着面粉发生剧烈燃烧，产生白色火焰，同时石灰水变浑浊。

(4)通过氧气罐上的旋钮控制通入氧气的流量大小，则面粉燃烧的火焰呈现“白色→红色”的起伏变化，直至面粉烧尽为止。待面粉燃烧结束，还观察到长柄U形玻璃管的直管内壁出现明显的水雾。

(5)上述实验现象说明，面粉在氧气中可以燃烧，燃烧的产物有水和二氧化碳(进而说明面粉中含有碳元素、氢元素)。

(6)实验结束，整理实验药品，并引导学生完成实验报告。

4 借助长柄U形玻璃管进行可燃性气体燃烧实验

现行初中化学教科书中编排的氢气、一氧化碳、天然气等可燃性气体的燃烧实验，为确保安全，均设计了验纯操作(如图7所示)。即便如此，可燃性气体在燃烧时仍存在爆炸隐患。我们借助石英材质的长柄U形玻璃管，将可燃性气体的验纯与燃烧合为一体，不仅实验安全而且操作简便，还能排除普通玻璃中钠元素对火焰颜色的干扰。

图7 初中化学教科书中氢气验纯操作

4.1 实验用品

石英材质的长柄U形玻璃管、单孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、干冷小烧杯、火柴、充有燃气的储气囊、水、石灰水等。

4.2 实验装置

借助长柄U形玻璃管设计的新实验，其装置如图8所示(夹持装置略)。

图8 借助长柄U形玻璃管进行可燃性气体燃烧实验

4.3 操作步骤

(1)取1个石英材质的长柄U形玻璃管(管径为12 mm，容积约35 mL)，将其固定到铁架台上。

(2)向长柄U形玻璃管的U形管内倒入适量的水(以水面略微超过U形管底部为宜)，然后按图8所示连好整个实验装置(要确保装置气密性良好)。

(3)打开燃气储气囊的旋塞，缓缓通入可燃性气体；稍后，直接用火柴在U形管管口点燃气体(无需单独对气体进行验纯)。

(4)若气体安静燃烧(说明气体纯净)，再借助干冷的小烧杯、石灰水等验证气体燃烧产物。

(5)若发生爆鸣(说明气体不纯)，由于U形管内水的阻隔，回火立即熄灭，爆炸在可控范围内仅会发生1次，绝不会引爆储气装置；稍后(待不纯气体排出)，再次点燃气体，当气体安静燃烧后检验燃烧的产物。

(6)实验结束，整理实验用品，引导学生完成实验报告。

5 结束语

长柄U形玻璃管的构造简单，既可以自制，也可以网购。它的特殊结构，使其具备了“一器多用”的实验功能，为化学教师开发实验教学资源提供了装备保障。

借助长柄U形玻璃管设计的系列物质燃烧实验，不仅安全可靠，而且丰富了实验现象，方便了学生对实验的观察与分析，也拓展了学生的化学视野、培养了学生的理性思维能力。