實驗探究細鐵絲在氧氣中的燃燒

細鐵絲在氧氣中燃燒的實驗，是學習氧氣化學性質(zhì)時的一個重要的實驗，是很有代表性的一個實驗，該實驗的教學讓學生認識這樣幾個問題：（1）某些在空氣中不能燃燒的物質(zhì)可以在氧氣中燃燒；（2）某些物質(zhì)燃燒的點燃方法比較特殊；（3）有些物質(zhì)燃燒時沒有火焰出現(xiàn)；（4）由于燃燒放出熱量大，生成物是高溫的物質(zhì)會下落到瓶底，所以實驗前需要在瓶底放一些水或細沙，防止瓶底炸裂。

該實驗一般是需要把鐵絲繞成螺旋狀，并在下端系一根火柴，讓火柴先燃燒給鐵絲加熱，使鐵絲達到著火點。關(guān)于鐵絲繞成螺旋狀的原因，很多資料都說是為了增大鐵絲與氧氣的接觸面積，也有說是為了使鐵絲變短，便于加熱達到著火點。這兩種解釋的道理毫不相關(guān)，是不是都正確呢？

為了驗證這兩種解釋，我利用實驗進行了探究。要驗證的問題有兩個：一是繞成螺旋狀是不是使鐵絲燃燒的必要條件；二是鐵絲燃燒前是否需要把它全部或大部分加熱。為此，我設(shè)計的實驗及準備的材料是：

1.鐵絲是從石棉網(wǎng)上拆下來的，經(jīng)過砂紙打磨，鐵絲長度約12 cm，直徑約近0.4 mm。

2.集氣瓶容積約162 mL，集氣后剩余水約15～17 mL，所以瓶中所盛氧氣約145 mL，理論上足夠鐵絲燃燒。

3.氧氣為加熱高錳酸鉀制取，并用排水法收集氧氣。

4.下表中的五個實驗中的每個實驗重復做四次。

鐵絲處理及點燃方法如下表的五種：

五個實驗的現(xiàn)象分別為：

（1）鐵絲在集氣瓶中劇烈燃燒，火星四射，一根鐵絲燃燒有時不能持續(xù)地出現(xiàn)火星，燃燒到后半部分時，有時不出現(xiàn)火星四射現(xiàn)象，鐵絲下端有個紅白色小球越來越大，鐵絲變短。有的鐵絲不能全部燃燒，剩余一段鐵絲，下端形成一個直徑約2～3 mm的小球。繞在火柴梗上的部分鐵絲有的不能燃燒，直接落到瓶底。鐵絲燃燒時間一般持續(xù)8～10秒。

（2）與（5）鐵絲不能燃燒，鐵絲紅熱狀態(tài)很快消失。

（3）與（4）鐵絲能夠燃燒，燃燒現(xiàn)象與實驗（1）基本相同，區(qū)別是鐵絲是從前端開始燃燒的，前端沒有剩余。

實驗分析與結(jié)論：

1.實驗（2）與（5）的現(xiàn)象說明，鐵絲用酒精燈火焰加熱離火后會立刻降溫，達不到著火點。用火柴點燃是鐵絲燃燒的必要條件，因為能保持鐵絲持續(xù)的紅熱。

2.實驗（1）（3）（4）的燃燒現(xiàn)象基本相同，說明繞成螺旋狀不是燃燒的必要條件，繞成螺旋狀也并沒有使鐵絲燃燒時更劇烈。繞成螺旋狀只是使鐵絲相對變短，便于伸入集氣瓶內(nèi)。直的細鐵絲在實驗中會顫動，不利于點燃和伸入集氣瓶中，影響實驗操作。火柴的火焰給鐵絲加熱的長度也不能明顯地影響燃燒的現(xiàn)象，鐵絲加熱到紅熱部分更長的，燃燒沒有更快，紅熱部分也沒有同時燃燒，燃燒還是從一端開始進行的。鐵絲多數(shù)不能完全燃燒，會剩下一小段，可能是因為集氣瓶容積相對較小，氧氣含量不足或不能保持足夠的質(zhì)量分數(shù)。

此實驗使我更深入地理解到鐵絲燃燒的有關(guān)知識，對物質(zhì)燃燒條件有了更清楚的認識。此實驗中可能還有一些值得探討和研究的地方，希望我的研究能起到拋磚引玉的作用。

（作者單位 吉林省長春市第一五二中學）

編輯 謝尾合