姜跟華

摘要： 針對“燃燒的條件”實(shí)驗(yàn)存在的不足，通過分析文獻(xiàn)和探索實(shí)踐，提出新的改進(jìn)方案。新方案遵循教材原型實(shí)驗(yàn)教學(xué)意圖，利用燃燒匙、集氣瓶、導(dǎo)管、氣球、橡膠塞等物品，進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)具有裝置簡約、操作簡便、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，同時結(jié)合實(shí)際對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展探究，提出了比表面積、閃點(diǎn)等對物質(zhì)燃燒有影響的因素，以幫助學(xué)生提升對燃燒知識的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞： 燃燒條件； 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)； 實(shí)驗(yàn)拓展探究； 影響燃燒因素

文章編號： 1005-6629（2023）09-0081-03???中圖分類號： G633.8???文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

1? 問題提出

“燃燒的條件”是初中化學(xué)一個經(jīng)典的、非常重要的探究實(shí)驗(yàn)。人教版初中《化學(xué)》上冊128頁實(shí)驗(yàn)7-1（如圖1所示）如是描述：“在500mL燒杯中加入300mL熱水，并放入用硬紙圈圈住的一小塊白磷。在燒杯上蓋一片薄銅片，銅片上一端放一小堆干燥的紅磷，另一端放一小塊已用濾紙吸去表面水分的白磷，觀察現(xiàn)象；用導(dǎo)管對準(zhǔn)上述燒杯中的白磷，通入少量氧氣，觀察現(xiàn)象?！痹搶?shí)驗(yàn)對幫助學(xué)生學(xué)習(xí)對比分析方法、領(lǐng)悟控制變量思想、轉(zhuǎn)變已有認(rèn)識等具有非常重要的意義。然而筆者在實(shí)際教學(xué)時卻發(fā)現(xiàn)了一些問題：（1）白磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，釋放到環(huán)境中，會造成污染；（2）通入氧氣后水中白磷容易四處“游蕩”，操作難???以控制且現(xiàn)象會曇花一現(xiàn)；（3）適合教師演示實(shí)驗(yàn)，但不適用于學(xué)生的課堂探究活動。為此筆者決定對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使之能更好地服務(wù)于教學(xué)。

查閱相關(guān)文獻(xiàn)［1～5］，很多一線教師對“燃燒的條件”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計與改進(jìn)，在環(huán)保性、對比性和趣味性等方面取得了較好的效果，令人欣喜。但筆者依然發(fā)現(xiàn)有的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)存在操作繁瑣，不夠簡約，影響觀察；有的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論存在爭議（如紙張與木炭對比實(shí)驗(yàn)），影響其推廣使用;還有的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)違背原教材意圖，沒有很好地發(fā)揮原型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能等。筆者認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的主要關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)是裝置密封避免污染、白磷聚集避免“游蕩”等。為此筆者吸取上述改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)，不斷實(shí)踐與總結(jié)，最終形成了如下的改進(jìn)方案。

2? 實(shí)驗(yàn)部分

2.1? 實(shí)驗(yàn)用品

500mL集氣瓶（或廣口瓶）、橡膠塞、玻璃管、氣球、燃燒匙、鋼釘、小鐵錘、紅磷、白磷、約80℃的熱水（溶有適量氫氧化鈉）等

2.2? 實(shí)驗(yàn)操作

（1） 取一支燃燒匙，用小鐵錘敲擊銅質(zhì)小勺外側(cè)底部，使之形成一個向內(nèi)略凸的小平臺，然后使用鋼釘和小鐵錘在平臺四周打若干小孔（如圖2所示），備用。

（2） 將打孔燃燒匙和未打孔燃燒匙插入帶有玻璃管（玻璃管上套氣球）的橡膠塞上。在打孔燃燒匙長柄鐵絲上涂抹少量凡士林，并將鐵絲末端做成彎曲狀。

（3） 將橡膠塞塞緊集氣瓶，調(diào)節(jié)兩個燃燒匙高度并使打孔燃燒匙處于下方（如圖3所示）。

（4） 取下橡膠塞，向集氣瓶中加入80℃左右的熱水（溶有適量氫氧化鈉）至標(biāo)記處。在上方燃燒匙中加入少量紅磷，將白磷放在打孔燃燒匙的平臺上，并伸入集氣瓶熱水中，塞緊橡膠塞，觀察到瓶中紅磷、白磷都沒有燃燒。

（5） 將打孔燃燒匙輕輕向上提起，白磷露出水面，觀察到白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙。通過白磷前后現(xiàn)象對比可得出燃燒需要空氣（或氧氣），通過水面上的白磷與紅磷現(xiàn)象對比可得出燃燒需要溫度達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)。

（6） 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后整理、清洗實(shí)驗(yàn)用品。

2.3? 幾點(diǎn)說明

（1） 在燃燒匙上打孔和敲一個小平臺，目的是盡可能減少燃燒匙內(nèi)水的量，使白磷與空氣充分接觸，促使其能順利燃燒。在燃燒匙長柄鐵絲上涂抹凡士林和末端彎曲，目的是方便將燃燒匙提起或放下。

（2） 500mL集氣瓶可以提供較多的空氣（相對于250mL），從而使白磷燃燒更持久、現(xiàn)象更明顯，學(xué)生觀察更清晰。

（3） 橡膠塞上連接玻璃管與氣球，其不僅可以緩沖瓶內(nèi)氣壓，防止瓶塞被頂出，而且還可以形成密封裝置，防止白煙釋放到空氣中。

（4） 在熱水中溶解適量氫氧化鈉，其目的是更快、更充分地吸收白煙，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

P2O5+6NaOH2Na3PO4+3H2O；

如果還有少量白磷殘留，可以借助硫酸銅溶液或酸性高錳酸鉀進(jìn)行處理［6］，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

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

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

2.4? 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

（1） 裝置簡約，操作方便。使用實(shí)驗(yàn)室常見的儀器，搭建簡單的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行便捷的實(shí)驗(yàn)操作，取得非常好的實(shí)驗(yàn)效果，同時繼承了原教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計簡單、裝置簡約、容易觀察等優(yōu)點(diǎn)。

（2） 效果顯著，服務(wù)教學(xué)。經(jīng)過改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)效果非常顯著，不僅解決了原教材實(shí)驗(yàn)不環(huán)保、不可控、不嚴(yán)謹(jǐn)、不通用等問題，而且還具有安全可靠、現(xiàn)象明顯、節(jié)約時間、一次制作長期使用等優(yōu)點(diǎn)，能很好地服務(wù)于教學(xué)。

3? 拓展探究

實(shí)驗(yàn)的成功改進(jìn)給了我們一定的驚喜與啟示，查閱高中與大學(xué)的化學(xué)教材，發(fā)現(xiàn)均無專門介紹燃燒學(xué)的知識內(nèi)容，也就是說初中關(guān)于燃燒學(xué)的內(nèi)容，既是開始也是“結(jié)束”。因此有必要呼吁應(yīng)對該實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)研究，以此引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。筆者提出：若燃燒的三個條件都滿足了，燃燒一定就能發(fā)生嗎？如果不能，還與哪些因素有關(guān)呢？基于此，我們設(shè)計了如下的拓展實(shí)驗(yàn)。

3.1? “仙女散花”實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)操作：灼燒粗鐵絲，發(fā)現(xiàn)鐵絲沒有燃燒。取少量鐵絲絨，平鋪開，用坩堝鉗夾住，放在酒精燈火焰上，發(fā)現(xiàn)鐵絲絨發(fā)生劇烈燃燒，火星四射，像“仙女散花”一般（如圖4所示）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：像粗鐵絲這種“表面燃燒”的物質(zhì)，除了要滿足基本條件外，還需要有合適的“比表面積”［7］。

3.2? “一閃即滅”實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)操作：分別用燃著的木條去加熱固態(tài)和液態(tài)石蠟，發(fā)現(xiàn)都沒有被點(diǎn)燃。用酒精燈加熱石蠟，使產(chǎn)生石蠟蒸氣，發(fā)現(xiàn)石蠟蒸氣能燃燒，但開始時會“一閃即滅”，此時引起閃燃時液體的最低溫度稱為閃點(diǎn)［8］。持續(xù)加熱石蠟，再點(diǎn)石蠟蒸氣，發(fā)現(xiàn)石蠟蒸氣能持續(xù)燃燒，此時引發(fā)可燃物蒸氣持續(xù)燃燒的最低溫度稱為著火點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：像石蠟這種“蒸發(fā)燃燒”的物質(zhì)，自身溫度只要超過了閃點(diǎn)，就可被點(diǎn)燃。

3.3? “推波助瀾”實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)操作：使用坩堝鉗夾住方糖，放在酒精燈上灼燒，發(fā)現(xiàn)方糖熔化、變焦，但很難燃燒。另取一塊方糖，表面蘸一點(diǎn)二氧化錳，再放在酒精燈火焰上灼燒，發(fā)現(xiàn)能很快燃燒起來（如圖5所示）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：像蔗糖這種“分解燃燒”的物質(zhì)，除了與燃燒三要素有關(guān)外，還可能與某些金屬氧化物有關(guān)［9］。

4? 結(jié)語

本文從實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的真實(shí)問題出發(fā)，對“燃燒的條件”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行拓展探究，幫助學(xué)生進(jìn)一步了解燃燒的條件和控制燃燒反應(yīng)有重要意義，同時也為其他化學(xué)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供新的參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］張儀軒. “燃燒條件”探究實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計［J］. 化學(xué)教學(xué)， 2016， （11）： 76～77， 96.

［2］李德前， 魏海， 張羿. 將白磷包裹在鐵絲絨內(nèi)進(jìn)行水中燃燒實(shí)驗(yàn)［J］. 化學(xué)教學(xué)， 2021， （12）： 72～74.

［3］［6］胡海銘. “燃燒條件”實(shí)驗(yàn)的綠色化改進(jìn)［J］. 化學(xué)教學(xué)， 2015， （10）： 71～72.

［4］程明銀. “探究燃燒條件”的教學(xué)反思與創(chuàng)新設(shè)計［J］. 中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備， 2014， （5）： 34～35.

［5］王春. “燃燒條件”實(shí)驗(yàn)探究一體化創(chuàng)新設(shè)計［J］. 教育與裝備研究， 2019， （8）： 31～33.

［7］［8］王程杰. 燃燒條件3+1［J］. 化學(xué)教學(xué)， 2016，（1）： 49～55.

［9］劉立新. 燃燒條件之我見［J］. 化學(xué)教學(xué)， 2017，（1）： 87～92.