“燃烧的条件”实验再改进

2023-11-03姜跟华

化学教学 2023年9期

姜跟华

摘要：针对“燃烧的条件”实验存在的不足，通过分析文献和探索实践，提出新的改进方案。新方案遵循教材原型实验教学意图，利用燃烧匙、集气瓶、导管、气球、橡胶塞等物品，进行改进设计。改进后的实验具有装置简约、操作简便、效果显著等优点，同时结合实际对实验进行拓展探究，提出了比表面积、闪点等对物质燃烧有影响的因素，以帮助学生提升对燃烧知识的认识。

关键词：燃烧条件；实验改进；实验拓展探究；影响燃烧因素

文章编号： 1005-6629（2023）09-0081-03 中图分类号： G633.8 文献标识码： B

1 问题提出

“燃烧的条件”是初中化学一个经典的、非常重要的探究实验。人教版初中《化学》上册128页实验7-1（如图1所示）如是描述：“在500mL烧杯中加入300mL热水，并放入用硬纸圈圈住的一小块白磷。在烧杯上盖一片薄铜片，铜片上一端放一小堆干燥的红磷，另一端放一小块已用滤纸吸去表面水分的白磷，观察现象；用导管对准上述烧杯中的白磷，通入少量氧气，观察现象。”该实验对帮助学生学习对比分析方法、领悟控制变量思想、转变已有认识等具有非常重要的意义。然而笔者在实际教学时却发现了一些问题：（1）白磷燃烧产生大量白烟，释放到环境中，会造成污染；（2）通入氧气后水中白磷容易四处“游荡”，操作难以控制且现象会昙花一现；（3）适合教师演示实验，但不适用于学生的课堂探究活动。为此笔者决定对该实验进行改进，使之能更好地服务于教学。

查阅相关文献［1～5］，很多一线教师对“燃烧的条件”实验进行了创新设计与改进，在环保性、对比性和趣味性等方面取得了较好的效果，令人欣喜。但笔者依然发现有的改进实验存在操作繁琐，不够简约，影响观察；有的改进实验结论存在争议（如纸张与木炭对比实验），影响其推广使用;还有的改进实验违背原教材意图，没有很好地发挥原型实验的教学功能等。笔者认为本实验改进的主要关键点应是装置密封避免污染、白磷聚集避免“游荡”等。为此笔者吸取上述改进实验的优缺点，不断实践与总结，最终形成了如下的改进方案。

2 实验部分

2.1 实验用品

500mL集气瓶（或广口瓶）、橡胶塞、玻璃管、气球、燃烧匙、钢钉、小铁锤、红磷、白磷、约80℃的热水（溶有适量氢氧化钠）等

2.2 实验操作

（1）取一支燃烧匙，用小铁锤敲击铜质小勺外侧底部，使之形成一个向内略凸的小平台，然后使用钢钉和小铁锤在平台四周打若干小孔（如图2所示），备用。

（2）将打孔燃烧匙和未打孔燃烧匙插入带有玻璃管（玻璃管上套气球）的橡胶塞上。在打孔燃烧匙长柄铁丝上涂抹少量凡士林，并将铁丝末端做成弯曲状。

（3）将橡胶塞塞紧集气瓶，调节两个燃烧匙高度并使打孔燃烧匙处于下方（如图3所示）。

（4）取下橡胶塞，向集气瓶中加入80℃左右的热水（溶有适量氢氧化钠）至标记处。在上方燃烧匙中加入少量红磷，将白磷放在打孔燃烧匙的平台上，并伸入集气瓶热水中，塞紧橡胶塞，观察到瓶中红磷、白磷都没有燃烧。

（5）将打孔燃烧匙轻轻向上提起，白磷露出水面，观察到白磷燃烧，产生大量白烟。通过白磷前后现象对比可得出燃烧需要空气（或氧气），通过水面上的白磷与红磷现象对比可得出燃烧需要温度达到可燃物的着火点。

（6）实验结束后整理、清洗实验用品。

2.3 几点说明

（1）在燃烧匙上打孔和敲一个小平台，目的是尽可能减少燃烧匙内水的量，使白磷与空气充分接触，促使其能顺利燃烧。在燃烧匙长柄铁丝上涂抹凡士林和末端弯曲，目的是方便将燃烧匙提起或放下。

（2） 500mL集气瓶可以提供较多的空气（相对于250mL），从而使白磷燃烧更持久、现象更明显，學生观察更清晰。

（3）橡胶塞上连接玻璃管与气球，其不仅可以缓冲瓶内气压，防止瓶塞被顶出，而且还可以形成密封装置，防止白烟释放到空气中。

（4）在热水中溶解适量氢氧化钠，其目的是更快、更充分地吸收白烟，有关反应的化学方程式为：

P2O5+6NaOH2Na3PO4+3H2O；

如果还有少量白磷残留，可以借助硫酸铜溶液或酸性高锰酸钾进行处理［6］，有关反应的化学方程式为：

11P+5CuSO4+24H2O5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4

2P+3H2SO4+2KMnO4K2SO4+2H3PO4+2MnSO4

2.4 实验改进的优点

（1）装置简约，操作方便。使用实验室常见的仪器，搭建简单的实验装置，进行便捷的实验操作，取得非常好的实验效果，同时继承了原教材实验设计简单、装置简约、容易观察等优点。

（2）效果显著，服务教学。经过改进，实验效果非常显著，不仅解决了原教材实验不环保、不可控、不严谨、不通用等问题，而且还具有安全可靠、现象明显、节约时间、一次制作长期使用等优点，能很好地服务于教学。

3 拓展探究

实验的成功改进给了我们一定的惊喜与启示，查阅高中与大学的化学教材，发现均无专门介绍燃烧学的知识内容，也就是说初中关于燃烧学的内容，既是开始也是“结束”。因此有必要呼吁应对该实验加强研究，以此引领学生进行深度学习。笔者提出：若燃烧的三个条件都满足了，燃烧一定就能发生吗？如果不能，还与哪些因素有关呢？基于此，我们设计了如下的拓展实验。

3.1 “仙女散花”实验

实验操作：灼烧粗铁丝，发现铁丝没有燃烧。取少量铁丝绒，平铺开，用坩埚钳夹住，放在酒精灯火焰上，发现铁丝绒发生剧烈燃烧，火星四射，像“仙女散花”一般（如图4所示）。

实验结论：像粗铁丝这种“表面燃烧”的物质，除了要满足基本条件外，还需要有合适的“比表面积”［7］。

3.2 “一闪即灭”实验

实验操作：分别用燃着的木条去加热固态和液态石蜡，发现都没有被点燃。用酒精灯加热石蜡，使产生石蜡蒸气，发现石蜡蒸气能燃烧，但开始时会“一闪即灭”，此时引起闪燃时液体的最低温度称为闪点［8］。持续加热石蜡，再点石蜡蒸气，发现石蜡蒸气能持续燃烧，此时引发可燃物蒸气持续燃烧的最低温度称为着火点。

实验结论：像石蜡这种“蒸发燃烧”的物质，自身温度只要超过了闪点，就可被点燃。

3.3 “推波助澜”实验

实验操作：使用坩堝钳夹住方糖，放在酒精灯上灼烧，发现方糖熔化、变焦，但很难燃烧。另取一块方糖，表面蘸一点二氧化锰，再放在酒精灯火焰上灼烧，发现能很快燃烧起来（如图5所示）。

实验结论：像蔗糖这种“分解燃烧”的物质，除了与燃烧三要素有关外，还可能与某些金属氧化物有关［9］。

4 结语

本文从实验教学中发现的真实问题出发，对“燃烧的条件”实验进行再改进，在此基础上又进行拓展探究，帮助学生进一步了解燃烧的条件和控制燃烧反应有重要意义，同时也为其他化学教师进行实验教学提供新的参考。

参考文献：