李小紅

摘要：鋁在空氣中易氧化形成表面氧化膜，影響鋁在空氣中加熱實驗的效果。針對這一問題，通過改變實驗條件的探究，得出了4種可行的改進實驗的方法。改進實驗可明顯觀察到鋁在空氣中劇烈燃燒并發(fā)出耀眼白光的現(xiàn)象，增強了實驗的效果，有利于啟發(fā)學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

關鍵詞：金屬鋁；空氣；加熱實驗；探索；燃燒

文章編號：1005–6629（2014）2–0045–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題提出

人教版化學必修1第48頁科學探究，首先用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔，在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動，發(fā)現(xiàn)鋁箔發(fā)紅卷縮，變暗失去光澤，熔化不落下（表面有氧化膜，阻止鋁與空氣中的氧氣接觸，因此不能燃燒）。再取一塊鋁箔，用砂紙仔細打磨（或在酸中處理后，用水洗凈），除去表面的氧化膜，在酒精燈火焰上加熱至熔化，發(fā)現(xiàn)鋁箔也卷縮，變暗失去光澤，熔化不落下（打磨后鋁箔表面又很快形成氧化膜，阻止了鋁的燃燒）[1]。

鋁是一種十分常見的金屬，它的化學性質(zhì)很活潑，可是日常生活中的鋁制品在空氣中卻十分穩(wěn)定。如何理解這一現(xiàn)象是我們中學化學教學中必須幫助學生弄清楚的一個重要知識點。教材設置的科學探究，僅僅停留在發(fā)紅、卷縮、熔化這樣一些物理變化的層面，對化學反應的現(xiàn)象和實質(zhì)沒有作進一步的分析，不利于學生化學知識的形成。能否創(chuàng)造一定的條件使鋁與空氣中的氧氣發(fā)生劇烈反應呢？許多老師對此已經(jīng)進行了研究并取得了一定成績，有些學術雜志中也有相關內(nèi)容。例如，有的教師利用乙炔焰升高溫度使鋁箔在空氣中燃燒，改變了人們對鋁在空氣中不能燃燒的傳統(tǒng)認識，同時解決了Al若在空氣中燃燒首先須將Al點燃或引燃的關鍵問題[2]。但是乙炔焰一般是工業(yè)生產(chǎn)中才能用到，中學化學實驗室中很難見到；有的老師對不同長度、寬度、厚度的鋁在空氣中加熱變紅所耗時間作了詳細研究，解決了哪種規(guī)格的鋁經(jīng)過短時間加熱后內(nèi)部熔化的鋁在氧化膜內(nèi)流動現(xiàn)象最明顯，最適合于教師在課堂上做演示實驗或?qū)W生分組探究型實驗[3]，但沒有創(chuàng)設條件使鋁在空氣中燃燒起來。這些老師的研究很有價值，但總覺得余味未盡，筆者集一些教師優(yōu)質(zhì)課中的實驗創(chuàng)新，再經(jīng)過反復研究、融合和探索，對人教版必修1第48頁的科學探究實驗1進行了一些改進，通過反復多次的實驗，均取得明顯現(xiàn)象。

2 實驗改進及優(yōu)點

改進實驗1：將少量的鋁粉放在一小張濾紙上，包好后用坩堝鉗夾住，在酒精燈上點燃，可觀察到鋁粉在空氣中劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光。（實驗前先做濾紙在酒精燈上點燃的對照試驗，請學生注意觀察現(xiàn)象。）

優(yōu)點：濾紙是學生在實驗室常見的材料，它雖然也能燃燒，但濾紙燃燒的現(xiàn)象不能掩蓋和干擾鋁粉燃燒的現(xiàn)象，用濾紙作為載體，讓學生感覺到親切，更能吸引學生的眼球。

改進實驗2：用一稍長的吸管吸取少量鋁粉，然后對準一正在燃燒的酒精燈的外焰擠噴，鋁粉迅速燃燒，發(fā)出耀眼的光芒。擠噴時教師要側(cè)身，使噴出的火焰與講臺水平，防止火焰燒傷或嚇到前排的學生。

優(yōu)點：用吸管直接向燈焰上擠噴鋁粉，方便快捷，操作簡單，還縮短了演示實驗的時間。老師猶如魔術大師一樣的表演，課堂效果更為精彩！

改進實驗3：將鋁粉裝入蓋子上面有針孔的小藥瓶中，然后將小藥瓶倒過來，向酒精燈的火焰上噴灑鋁粉，鋁粉劇烈燃燒。

優(yōu)點：用小藥瓶直接向火焰上噴灑鋁粉，可以通過控制針孔的大小以及噴灑的快慢來調(diào)控鋁粉燃燒所形成的火焰大小以及演示時間的長短。還可以重復實驗多次，適合多個班級，實驗現(xiàn)象讓學生感覺更直觀，充分調(diào)動了學生學習化學的熱情和積極性。

改進實驗4：用鋁箔在酒精燈的外焰上加熱，等鋁箔變紅變軟時，用鑷子撕破變紅的部位，這時候可以清楚地看到撕破的部位發(fā)生短暫的燃燒。也可以用鋁條代替鋁箔，酒精噴燈替代酒精燈，把打磨過的鋁條在酒精噴燈上加熱，待鋁條熔化發(fā)紅的時候用一根潔凈的細鐵絲刺進熔化的鋁層中（如圖1所示），這時可看到被刺破部位的鋁發(fā)生迅速而短暫的劇烈燃燒。然后小心地抽出鐵絲，這時鋁條受熱現(xiàn)象與鐵絲刺進之前完全一樣。

優(yōu)點：用鋁條替代鋁箔，增加了鋁的厚度，便于用鐵絲刺破鋁層操作的順利進行。被刺破（或撕破）的部位發(fā)生迅速而短暫的燃燒，確證了氧化物保護膜的存在，也進一步證實了鋁在空氣中很快又會形成氧化膜，阻止燃燒的進一步進行。這樣學生就能深刻理解為什么鋁箔在加熱過程中只熔化而不發(fā)生滴落的現(xiàn)象，也理解了活潑的鋁為什么可以制成多種多樣的日常生活用品。

3 上述實驗現(xiàn)象發(fā)生原因的分析

以上四個改進后的實驗結(jié)果，既展示了金屬鋁的活潑性，同時又展示了鋁表面確實存在氧化膜阻止化學反應的進一步進行，鋁制品才有可能成為人們生活中的常見物品。可是，通過幾個改進后的實驗與課本探究實驗的現(xiàn)象有很大的不同，從而激發(fā)了學生的興趣，引發(fā)了進一步的思考。

鋁粉表面肯定也存在氧化膜，為什么鋁粉在空氣中加熱可以燃燒，鋁箔卻不能燃燒呢？是不是相互矛盾？

筆者認為這些現(xiàn)象之間不但不矛盾，而且是緊密相聯(lián)，都充分體現(xiàn)了金屬鋁的活潑性。鋁粉在空氣中之所以能夠劇烈燃燒可能是因為鋁粉接觸空氣的表面積比鋁箔大得多，其次是鋁粉因為顆粒小，鋁粉的表面也不如鋁箔光滑，在鋁粉表面形成的氧化膜不如鋁箔表面形成的氧化膜致密，所以在受熱時由于鋁熔化膨脹從而脹破鋁粉外表的氧化膜，大量的鋁直接跟空氣中氧氣接觸發(fā)生反應，從而發(fā)生了劇烈的燃燒現(xiàn)象。

總之，通過上述改進后的演示實驗，讓學生充分認識到條件的改變就可能導致實驗發(fā)生不一樣的現(xiàn)象，真正體會到量變可能引起質(zhì)變的科學規(guī)律?；瘜W教學就應該緊緊扣牢實驗這一學科基石，著力啟發(fā)學生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，以求更好地擴大實驗教學的內(nèi)涵和外延，極大地激發(fā)學生學習的積極性、主動性。促進實驗教學過程由觀察、運用向創(chuàng)造性思維方向發(fā)展，有效地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力。

參考文獻：

[1]普通高中課程標準實驗教科書.化學必修1教師教學用書[M].北京：人民教育出版社，2007：41.

[2]丁偉.鋁箔在空氣中的燃燒之實驗分析[J].數(shù)理化學習，2011，（7）：106～107.

[3]龍威，徐文媛.加熱鋁箔實驗的不足與探究[J].化學教育，2010，（8）：69～70.