對“燃燒條件演示實驗”的評析及創新設計

潘國榮+白顯圣

摘要：燃燒的條件實驗是初中化學重要的課堂演示和學生實驗，對比全國現行多種版本的教科書，其實驗設計各有千秋，但均有一些不足。新設計的實驗，補充了可燃物與非可燃物的對比，使用身邊的物質做實驗，使學生產生親切感，并讓實驗在封閉的環境里進行，消除了實驗污染對師生健康的危害，使實驗能夠用于學生的課堂探究活動。

關鍵詞：燃燒條件；演示實驗；實驗探究；創新設計

文章編號：1005–6629（2015）7–0061–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

“燃燒的條件實驗”是《義務教育化學課程標準（2011年版）》中一個重要的演示實驗，也是一個學生必做的基礎實驗。因此，一個設計合理、科學的實驗對學生深刻認識“物質的燃燒一般需要同時滿足三個條件”這一個問題具有重要的意義。

1 教科書演示實驗設計

在現行各版本《義務教育課程標準實驗教科書·化學》教材中“燃燒的條件實驗”的設計不盡相同。有的是用“燒不壞的手帕”[1]做演示實驗，有的設計了“學生實驗活動”[2]卻沒有具體的演示實驗，有的只講滅火的原理[3]而沒有燃燒的條件實驗。其他版本教科書中比較典型的“可燃物燃燒條件實驗”設計有以下兩種：

1.1 人教版教科書的實驗設計[4]

在500mL燒杯中加入300mL熱水，底部放用硬紙圈圈住的一小塊白磷。在燒杯口上蓋一薄銅片，銅片上一端放一小堆干燥的紅磷，另一端放一小塊干燥的白磷（如圖1-a），觀察現象。用導管對準上述燒杯底部的白磷，通入少量氧氣（或空氣，如圖1-b），觀察現象。

1.2 仁愛版教科書的實驗設計[5]

取少量干燥的紅磷和白磷分別置于如圖2所示的薄銅片上，用酒精燈對準薄銅片加熱，觀察現象。在500mL燒杯中加入300mL沸水，投入一小塊白磷（如圖3所示），觀察現象，鼓入空氣，再觀察現象。

2 教科書演示實驗設計的不足

教科書演示實驗設計的不足主要是：

（1）這些實驗都是在敞開的環境中進行的，容易造成環境污染，從而影響師生的身體健康。

（2）這些實驗只能用于教師的演示實驗而不能用于學生的課堂探究活動。

（3）實驗藥品與物品用量偏大，一些藥品甚至沒有說明用量，不好控制。

（4）“白磷在水中燃燒”實驗，不管是鼓入空氣，還是通入氧氣，其操作都比較復雜，耗費時間長，且不容易做成功。

3 可燃物燃燒條件的實驗改進綜述

可燃物燃燒條件實驗改進在許多書刊上已經有很多成果發表，這些成果雖然各有特色，但是，這些改進還存在一些不足：物品用量多，程序復雜，課前準備用時長，操作不簡便等。下面就兩個實驗的改進進行簡述。

3.1 紅磷與白磷燃燒對比實驗改進簡述

蘇翰老師[6]認為小試管氧氣不足，不能支持燃燒，他“將紅磷和白磷分別放在兩個大試管中，在試管口各套一個癟氣球，用橡皮筋固定。然后將兩支大試管同時浸在盛有熱水的燒杯中”。王西甫老師[7]是“取黃豆粒大小的紅磷和白磷迅速放入盛滿CO2的大試管中，塞上帶氣唧的雙孔橡皮塞……將放有白磷和紅磷的大試管放入熱水中……同時用氣唧向兩支試管中鼓入空氣”。胡媛媛老師[8]是“將白磷與紅磷用橡皮塞密封在大試管中，并放于熱水里”。韓程明老師[9]的改進是“在A、B、C（C里盛CO2）3支試管中放入綠豆粒大小的紅磷、白磷、白磷，塞好橡皮塞，將3支試管同時放入熱水中”。張艷琴等老師[10]的改進是“將紅磷、白磷分別放入兩試管中，用帶玻璃導管的橡皮塞塞住試管口，玻璃管的外端固定一氣球，保證試管內有較多的空氣，完全封閉后再將兩試管同時浸入熱水中進行實驗”。其他的一些改進比較復雜，不再例舉。

3.2 水里白磷燃燒實驗改進簡述

蘇翰老師[11]的改進是“用礦泉水瓶收集一瓶氧氣配單孔塞連接一個小漏斗，側著插入水下，蓋在熱水中的白磷上面，輕擠水瓶，使氧氣與白磷接觸”。胡媛媛老師[12]的改進是“將一只大試管罩住熱水中銅圈內的白磷，用大試管中的空氣排開白磷周圍的水，使熱水下的白磷與空氣接觸”。張艷琴等老師[13]的改進是“在燒杯中放一金屬圓柱體（金屬圓柱體上端固定一螺絲帽），注入適量熱水浸沒金屬圓柱體，在圓柱體上端的螺絲帽中放一小塊白磷。用一空試管向下罩住水中的金屬圓柱體（白磷）”。吳國權老師[14]的改進方案是“用25mm×200mm的大試管（內充滿氧氣并用塞子塞住）及400mL燒杯各1只，開水（燒杯內水位高度約為大試管的1/2）……將粗銅絲環平放在燒杯中間，燒杯中加開水約300mL后……取半粒黃豆大的白磷……放入螺母的中央……拿內部充滿氧氣的大試管口朝下迅速將白磷罩住”。錢勝等老師[15]的改進方案是“在燒杯中裝入約2/3體積的熱水，在燒杯底部放入綠豆大小的一塊白磷。先用一只燒杯收集滿氧氣，再把試管迅速倒插入熱水中并罩住白磷”。其他的一些改進比較復雜，不再例舉。

3 燃燒的條件演示實驗創新設計

實驗1 用坩堝鉗（或鑷子）分別夾一小塊石頭（瓦片、磚頭片、玻璃片等）與木塊在酒精燈火焰上加熱，或者分別拿一根木條與一根玻璃棒（或玻璃長條等）在酒精燈火焰上加熱，觀察現象。

實驗2 用坩堝鉗（或鑷子）分別夾住一小塊無煙煤與木炭在酒精燈火焰上加熱，觀察現象。

實驗3 （1）在兩個250mL燒杯中分別加入大約125mL 75℃左右的熱水和室溫水，把事先已經將小的一端輕鑿了一個小圓形淺凹槽的3號橡皮塞放入燒杯的熱水中。

（2）將一小撮（綠豆量）干燥紅磷放入20×200mm規格的干燥試管里，用小氣球套住試管口后，放入燒杯的熱水中。

（3）將兩粒“米粒樣”大小的白磷先用濾紙吸去表面上水分后分別放入兩支20×200mm規格的干燥試管里，用小氣球套住試管口后，一支先放入盛室溫水的燒杯中，另一支再放入上述（2）燒杯的熱水中。

觀察（2）與（3）三支試管中產生的現象。

（4）取出兩支試管后，將“米粒樣”大小的白磷放入燒杯熱水中橡皮塞小端的凹槽里，觀察現象；再用一支20×200mm規格的干燥試管垂直倒插入燒杯里的橡皮塞中塞緊罩住白磷，觀察現象。

（5）把（2）中裝干燥紅磷的試管外壁擦干，取出小氣球，用帶干燥管（內裝吸有氫氧化鈉溶液的紗布）的橡皮塞塞緊試管口，將試管底部的紅磷抖動聚集到試管的中下部后，在酒精燈火焰上對準紅磷加熱，觀察現象。

4 創新實驗設計的實驗效果

實驗1中，只有木塊或木條能夠燃燒。這個實驗說明“物質具有可燃性才能燃燒”。

實驗2中，木炭燃燒而無煙煤不燃燒。在相同的短時間內加熱，酒精燈火焰沒點燃煤塊。這個實驗說明“可燃物燃燒需要達到一定的溫度”。溫度沒有到達可燃物的著火點，它就不能燃燒。

實驗3中，（2）先放進熱水的紅磷不燃燒（黑色部位），（3）后放進熱水的白磷燃燒了，看到了明亮的火光，如圖4所示。實驗說明“可燃物燃燒需要一定的溫度”，“不同的可燃物燃燒時需要的溫度不一樣”。

（4）把白磷放到燒杯熱水中橡皮塞小端的凹槽上，白磷熔化后像一個白色的珍珠，如圖5所示，沒有燃燒。插入試管后，橡皮塞小端凹槽上的白磷燃燒起來了，看到了明亮的火光，如圖6所示。實驗說明“可燃物燃燒需要與氧氣或空氣接觸”。

（5）給上述聚集到試管中下部的紅磷加熱一段時間后，試管里的紅磷燃燒起來了，將試管移動離開火焰后，看到明亮的火光，如圖7所示。實驗同時說明“溫度達到可燃物的著火點，它才能夠燃燒”，“具有可燃性的物質才能夠燃燒”。

5 創新實驗設計在教學中的應用

實驗1與實驗2可用于學生探究活動，這能夠培養學生的探究、合作精神。實驗探究是學生“通過實驗學化學”的最佳方法，能夠幫助學生很好地認識“燃燒的條件”，對基礎薄弱的學生來說很有意義。

實驗3的準備與操作難度相對大了一些，建議由教師演示。如果學生基礎比較好，動手能力比較強，也可以由學生操作。需要注意的是：（1）帶干燥管（內裝吸有氫氧化鈉溶液的紗布）的橡皮塞。（2）小的一端輕鑿了一個小圓形淺凹槽的3號橡皮塞（圓形淺凹槽的寬度約為6mm，深度約為3mm）。（3）將一小撮（綠豆量）干燥紅磷放入20×200mm規格的干燥試管里。（4）將一粒“米粒樣”大小的白磷先用濾紙吸去表面上水分后放入 20×200mm規格的干燥試管里。這四個制作與操作，前面三個必須由教師指導學生在課前準備好，以節約探究時間，第四個操作分發白磷由教師把關發放，以保證實驗的安全與成功。

6 創新實驗設計的優點

（1）實驗設計簡單合理，操作方便，現象明顯，快速高效，既可以用于教師的課堂演示，也可以用于學生的探究實驗活動。

（2）通過學生的實驗探究或教師的實驗演示，在完成了三個實驗后，學生很自然地推出和理解了“燃燒的條件”是三個，實現了新課程讓學生“通過實驗學化學”的理念。

（3）實驗用品簡單易得，使用試管和燒杯小、用水量和藥品量少，既節約又環保。

（4）磷的燃燒實驗是在封閉的環境中進行的，有效防止了產生的污染物在實驗環境中擴散，保護了環境，維護了師生的安全和健康。

（5）實驗1與實驗2使用了學生身邊熟悉的物質進行實驗探究，讓學生產生一種親切感，促使學生進一步關注身邊的化學物質和發生的化學變化。

（6）水中白磷燃燒實驗，不必事前制取氧氣，也不用氣唧鼓入空氣，白磷液珠固定在橡皮塞的凹槽里不會滾動，讓實驗變得簡捷，成功率高。從而可以用于學生的操作探究，增加學生動手實驗的機會，提高課堂教學效果。

參考資料：

[1]王祖浩，王磊主編.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級）（上冊）[M].上海：上海教育出版社，2012：93.

[2]江琳才主編.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級）（上冊）[M].北京：科學出版社、廣東教育出版社（廣州），2012：80～81.

[3]畢華林，盧巍主編.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級）（上冊）[M].濟南：山東教育出版社，2012：118～119.

[4]王晶，鄭長龍主編.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級）（上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012：128～129.

[5]沈怡文，陳德余主編.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級）（上冊）[M].北京：科學普及出版社，2012：82～83.

[6][11]蘇翰.對物質燃燒條件實驗的改進[J].河北理科教學研究，2012，（2）：40.

[7]王西甫.燃燒條件的探究實驗設計[J].化學教學，2010，（5）：18～19.

[8][12]胡媛媛.探究燃燒的條件和滅火的方法[J].化學教學，2010，（1）：47～48.

[9]韓程明.探究可燃物燃燒條件的實驗改進[J].化學教育，2010，（5）：69.

[10][13]張艷琴，史祥利.探究“燃燒的條件”實驗改進[J].濰坊教育學院學報，2012，25（4）：93～94.

[14]吳國權.白磷水下燃燒演示實驗的再研究[J].化學教育，2013，（3）：58～59.

[15]錢勝，馮紅霞.對“白磷在水下燃燒實驗”的多種改進[J].化學教學，2011，（3）：38～39.