“鐵和鋁在空氣中燃燒”實驗教學的改進

〔關鍵詞〕 化學教學；實驗；鐵；鋁；空氣；燃燒；研究

〔中圖分類號〕 G633.8 〔文獻標識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463（2013）13—0093—01

“活潑金屬鐵和鋁在氧氣中的燃燒實驗”是中學化學教材中重要的演示實驗，也是近年來許多化學教師改進的重點實驗之一。現行幾種化學教材中，都涉及到“鐵絲、鋁片在氧氣中燃燒”實驗，若將教材中的演示方法運用到課堂教學中時，往往成功率較低。一般認為其原因主要有以下幾點：鐵絲粗細，鋁片薄厚難以確定；鐵絲、鋁片表面有氧化膜；在酒精燈上并沒有點燃，即沒有達到燃點；與氧氣接觸面積小或氧氣濃度低。那么，究竟是不是這些原因導致了實驗失敗呢？針對這些問題，我從以下幾方面進行了探究：（1）將鐵絲、鋁片表面氧化物除去，或使用不純的鐵、鋁做實驗。（2）使用引燃之物，增加金屬燃燒時的溫度。（3）補充氧氣，在燃燒時流動注入。（4）擴大金屬與氧氣的接觸面積，使用鐵粉、鋁粉替代鐵絲或鋁片進行燃燒實驗。這些改進方法取得了良好的演示和教學效果，其中使用鐵粉、鋁粉進行燃燒實驗的效果尤為明顯。但教師在實驗前須將鐵粉沾在膠布或鋁粉沾在濾紙條上，晾干后剪成條狀以備實驗時用。

根據已提到的“焰色反應”實驗方法，使用鐵粉、鋁粉替代鐵絲或鋁片在空氣中進行燃燒實驗，取得了良好的效果。改進后的實驗方法符合綠色化學實驗思想：在空氣中燃燒，減少了制取氧氣的實驗環節，實驗者可以在任何場合下進行演示實驗；實驗具有科學性和重復性，實驗方法簡單、操作性強、現象明顯。該實驗方法在激發學生的實驗興趣、培養創新思維方面具有重要意義。

1.實驗原理

3Fe+2O2 Fe3O4 4Al+3O2 2Al2O3

2.實驗材料

鐵粉（化學純）、鋁粉（化學純）、酒精、氧氣，脫脂棉、表面皿、膠頭滴管、酒精燈、玻璃棒、集氣瓶、毛玻片、藥匙。

3.實驗方法

將脫脂棉撕成小片，在潔凈的玻璃棒一端纏成球狀。用藥匙在表面皿上均勻地撒上一層鐵粉，備用。在玻璃棒纏有脫脂棉處滴3～4滴酒精，然后輕輕地轉動玻璃棒，使之均勻黏附表面皿上的鐵粉。在酒精燈上點燃，立即出現火星四射的現象。移出酒精燈，火星依然持續四射。實驗現象如圖1所示。采用同樣的方法進行“鋁粉在空氣中的燃燒實驗”，實驗現象如圖2示。

4.結果與建議

鐵粉在空氣中的燃燒現象十分明顯，可以出現教材中鐵絲在氧氣中劇烈燃燒、火星四射的現象。鋁粉在空氣中燃燒的現象雖然沒有鐵粉的“壯觀”，但足以觀察其燃燒現象。若要得到更明顯的現象，可將黏附鋁粉的玻璃棒（纏脫脂棉）引燃后伸進盛有氧氣的集氣瓶中，鋁粉會發生劇烈的燃燒，發出明亮耀眼的白光，并生成白煙，實驗現象如圖3示。在演示實驗和學生分組實驗中應注意以下幾點：

（1）將滴有酒精的脫脂棉點燃，呈淡藍色火焰，對實驗現象無干擾。酒精起助燃作用。

（2）實驗時應將酒精燈、燃燒的玻璃棒（纏脫脂棉）置于石棉網上，以免操作不慎損壞實驗臺面。

（3）脫脂棉球狀的大小、酒精滴加的量、金屬粉末黏附的多少對實驗現象有顯著的影響，劇烈、壯觀的實驗現象只適于教師演示。學生分組實驗中指導教師應控制藥品用量。

？笙 編輯：張 昀