检验蜡烛燃烧产物的实验改进

陆丽萍

摘要：按照教材方法对蜡烛燃烧产物进行检验，实验成功率偏低。在分析其原因的基础上，吸取已有改进的优缺点，不断实践，形成了新的实验改进方案，取得了非常好的实验效果。

关键词：蜡烛;燃烧产物;改进

文章编号：1008-0546（2022）05-0093-02中图分类号：G632.41文献标识码： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.05.020

一、问题提出

“对蜡烛及其燃烧的探究”是学生进入初三遇到的第一个探究性活动，它对学生开启化学学习之门、体验化学学科实验属性等方面有着重要的意义。其中人教版九年级化学上册12页提出：“取一个干燥烧杯和一个用澄清石灰水湿润内壁的烧杯，先后罩在火焰上方，仔细观察烧杯壁上有什么现象发生”（如图1 所示）。看似这样一个非常简单的探究活动，却在实践操作时出现了一些问题，例如：（1）将烧杯罩在火焰上，经常会感觉到烧杯非常烫，让人难以忍受;（2）经常会看到烧杯内壁有黑烟，影响学生观察现象;（3）很难观察到烧杯内壁有水雾、石灰水变浑浊的现象等。究其原因，可能有天气原因（如该实验教学是在炎热的9月，不利于水蒸气液化成水雾），可能有实验装置的原因（如烧杯口部较宽，水蒸气和二氧化碳很容易飘散出去），也可能有实验者的操作经验原因等等。为此笔者决定研究该实验，以期能提高实验教学效果。

二、已有研究

针对该实验存在的问题和可能的原因，检索了大量相关文献，发现很多研究者提出了实验改进方案，真是创新迭出，令人回味，但概括起来可分为下列几种方法：

1.夹持方式改进

教材中用手拿着玻璃容器罩在火焰上，成为该实验最大的安全隐患，为此有研究者对夹持方式做了改进。例如：许丽丹等[1]用试管夹夹住具塞锥形瓶瓶口，罩在火焰上方，10 s后，用玻璃塞塞住瓶口，冷却后倒入石灰水振荡（如图2-a）;潘国荣和白显圣[2]用铁架台上的铁夹来固定去底塑料瓶罩在火焰上，并连接两个弯尾干燥管，一个用来检验二氧化碳，另一个用作冷却水蒸气（如图2-b）。

2.缩小容器口改进

烧杯是直筒型的仪器，口部较宽，收集的气體很容易飘散出去，为此有的研究者用容器口较小的玻璃仪器来代替烧杯，以此来减少气体外逸，提高实验成功率。例如：王宝权[3]用集气瓶罩在蜡烛火焰上，当看到水雾后，盖上玻璃片，倒入适量石灰水，其整个过程气体都不会外逸（如图3-a）;刘桂军和荆啸海[4]将分液漏斗倒置并罩在火焰上方，在探究完水后，关闭活塞，取下分液漏斗，加入澄清的石灰水（如图3-b）。

3.抽取气体改进

为了能收集到更多的气体，使实验现象更明显，有些研究者在实验过程中增加辅助用品，改“收集”为“抽取”，使大量的气体被迫通过检验装置，这也是目前实验改进的一个方向。例如：王胤琪[5]在球形干燥管内塞入蘸有无水CuSO4粉末的棉花，具支试管内盛有石灰水，将漏斗罩于火焰上方，拉动注射器活塞，使气流通过装置，从而实现检验蜡烛燃烧产物的目的（如图4）。

4.置于容器内改进

传统的操作是将容器罩在蜡烛火焰上，大多数的实验改进也是这样的思路，然而有些作者却突破固定思维，采用逆向操作，将燃着的蜡烛放置于容器内，使燃烧产物自然地留存在容器中。例如：童四姐[6]在一支燃着的短蜡烛附近放一只盛有石灰水的小烧杯，然后用玻璃钟罩把它们完全罩住（如图5-a）;熊言林等[7]在2个泡状容器中加入澄清石灰水和无水硫酸铜粉末，将容器放在特制的托盘上，然后将托盘摆放到长分别为9.5 cm、6.5 cm 的2支蜡烛之间，点燃2支蜡烛，立即用干燥的800 mL烧杯罩住，观察现象（如图5-b）。

对比课本实验与已有改进实验，不难看出课本实验设计简约，操作便捷，可惜实验成功率偏低;已有的改进实验在实验现象可视、干扰排除、隐患解除、结论可信度等方面进行了有益的探索和改进，令人欣喜，

但也发现了一些问题：（1）有的改进实验成功率还是偏低;（2）有的改进实验使用了无水硫酸铜粉末来检验水，脱离了学生刚开始学习化学时的学情;（3）有的改进实验将石灰水放在蜡烛边上，会造成水和二氧化碳的检验存在争议;（4）还有的改进实验所使用的仪器需要特殊制作，不方便，如“弯尾干燥管”、特制托盘等等。为此笔者以教材中的实验为基础，吸取已有改进实验的经验，不断实践与总结，最终形成了下列改进方案。

三、实验改进

1.实验用品

U型管、橡胶塞、蜡烛、火柴、石灰水

2.实验装置

如图6所示。

3.实验操作

（1）点燃蜡烛，固定在桌面上（或放在小的集气瓶中）;

（2）等蜡烛火焰稳定后，将 U 型管倒置，拿着一边，将另一边垂直罩在火焰上方1cm左右，片刻后，观察到U型管内有大量水雾;

（3）观察到水雾后，慢慢平移离开火焰，用两个小的橡胶塞塞紧U 型管管口，再将 U 型管倒置过来，拿下一侧的橡胶塞（手拿的那一侧），倒入少量石灰水，再塞紧橡胶塞，晃动，即可观察到石灰水变浑浊。

四、改进说明

1.U型管具有较长的“管道”，有利于水蒸气液化;同时“管道”有弯道，可以减慢气体流速，留存大量热气体，使实验现象更明显;

2.U型管有两边，拿着一边，另一边罩在火焰上，可以很好地将“罩在火焰上部位”与“手拿着部位”分开，彻底解决容器非常烫而让人难以忍受的问题;

3.用橡胶塞塞紧U型管管口，是为了将二氧化碳留存在U型管中，防止倒置和晃动时气体被大量甩出，造成二氧化碳检验时实验失败;

4.将U型管管口罩在火焰上方1cm左右，使火焰不接触到U型管，目的是防止产生黑烟对实验造成干扰，同时收集更多的水蒸气和二氧化碳。

五、改进优点

1.立足教材，仪器常见。在教材原有实验方法的基础上，用学生熟悉的U型管（在初二学习液体压强时见过）来代替烧杯，并增加两个橡胶塞即可。

2.装置简约，操作简单。立足于原型实验，使用学生熟悉的仪器和药品，完全不需要连接复杂装置进行实验，可以说完美地继承了原有实验装置简约、操作简单的特点。

3.用时较短，效果显著。整个实验过程只需要1分15秒左右即可完成，但却能非常好地解决教材原有实验中存在的问题（如现象不明显、烫伤隐患、黑烟干扰等等），提高了实验成功率，完全符合课堂教学的需求。

参考文献

[1]许丽丹，吴孝位，蜡烛及其燃烧探究实验的改进[J].实验教学与仪器，2019，36（Z1）：55—56.

[2]潘国荣，白显圣.蜡烛燃烧产物检验实验的改进[J].化学教育（中英文），2018，39（3）：60—62.

[3]王宝权.蜡烛燃烧实验的探究与改进[J].化学教学，2013（12）：43-45.

[4]刘桂军，荆啸海.探究蜡烛燃烧产物实验的改进[J].中国教育技术装备，2014（3）：122—124.

[5]王胤琪.蜡烛燃烧产物探究实验的新设计[J].教学仪器与实验，2013，29（10）：28.

[6]童四姐，对蜡烛燃烧产物验证实验的改进[J].中学化学教学参考，2015（8）：63.

[7]熊言林，李晓龙，金海莲，汪清，等，蜡烛燃烧产物二氧化碳非常规灭火原因的实验探究[J].化学教育，2011，32（8）：48-50.