對九年級化學幾個實驗疑點的再探究

陸春華

摘要：對九年級化學教學中的4個實驗疑點作了實驗探究：（1）稀釋濃硫酸是否一定要將濃硫酸注入水中？（2）鐵絲燃燒實驗中為何需事先把鐵絲繞成螺旋狀？（3）用海水制堿為何要先通入氨氣？（4）為何用扇子一扇就能熄滅蠟燭的火焰？結合實驗對上述問題進行了論證和解釋，旨在與同行交流以及促進九年級化學實驗教學的發(fā)展。

關鍵詞：濃硫酸稀釋；鐵絲燃燒；海水制堿；蠟燭熄滅；實驗疑點

文章編號：1005–6629（2016）6–0076–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 稀釋濃硫酸一定要將濃硫酸注入水中嗎

人教版九年級化學教材下冊第52頁介紹了幾種常見的酸，以及濃硫酸的稀釋方法。由于這個知識點是學習的重點，所以，教學時筆者設計了以下幾個問題：

（1）實驗室中，我們一般用稀硫酸來做實驗，但是，我們從藥品店里買到的都是濃硫酸，如何把濃硫酸稀釋成稀硫酸呢？學生非常爽快地回答：加水（學生根據平時的生活經驗很容易想到這點）。

（2）在稀釋濃硫酸的時候，能否把水注入濃硫酸中呢？學生思考片刻，有些學生說行，有些學生說不行，再看了教材后統(tǒng)一回答不行。

學生在查閱教材獲知：稀釋濃硫酸的時候，一定要把濃硫酸沿器壁緩緩注入水里，并不斷攪拌，切不可把水倒入濃硫酸中。

筆者翻閱了大量資料，資料中顯示：濃硫酸的密度為1.98 g/cm3，而水的密度為1 g/cm3，如果把水倒入濃硫酸中，由于水的密度較小，所以水就浮在濃硫酸的表面，濃硫酸溶于水放出的大量的熱量會造成硫酸液滴飛濺，事實果真如此嗎？

學生進行分組討論，從安全的角度去選擇儀器，設計了如圖1所示的Ⅰ、Ⅱ兩套裝置。

實驗器材：錐形瓶、雙孔橡皮塞、長頸漏斗、燒杯、水槽、鐘罩、玻璃棒、濃硫酸、蒸餾水等

實驗操作過程及現象：把蒸餾水從長頸漏斗中慢慢注入濃硫酸中，濃硫酸和水出現分層現象，水浮在濃硫酸上面，不一會兒，錐形瓶內壁和鐘罩內壁出現大量水霧，偶有大的液滴飛濺。

分析：也許是沒有用玻璃棒攪拌。師生討論后把裝置Ⅱ改為裝置Ⅲ。

實驗操作過程及現象：把蒸餾水從長頸漏斗中慢慢注入濃硫酸中，并用玻璃棒不斷攪拌，鐘罩內壁出現水霧，但燒杯中沒有出現液滴飛濺。

結論：稀釋濃硫酸時，通常情況下，教材上的操作要求是規(guī)范合理的。但如果滴加水的速度很緩慢，用玻璃棒不斷進行攪拌，并且做好一定的防護措施，實驗還是可行的。當然，稀釋大量濃硫酸時還是采用規(guī)范操作為好。

2 鐵絲燃燒為何事先要把鐵絲繞成螺旋狀

在人教版九年級化學教材第二單元課題2“氧氣”一節(jié)中，做鐵絲在氧氣中燃燒實驗時，要求把鐵絲繞成螺旋狀，這是為什么呢？筆者查閱了相關資料，資料顯示：增大和氧氣的接觸面積或對未燃燒部分進行預熱，究竟哪種回答更為準確呢？根據日常生活中火柴棒的擺放方式不同導致燃燒的現象也不同，筆者設計了如下實驗：

探究一：是為了增加鐵絲與氧氣的接觸面積

實驗器材：粗細、長度一樣的細鐵絲（10cm）、250mL的集氣瓶3只（瓶中盛有一定量等體積的水并且收集滿氧氣）

實驗操作過程及現象：①把細鐵絲全部伸入到集氣瓶中，保證細鐵絲和氧氣的接觸面積相同；②把一根細鐵絲拉直，另兩根繞成粗細不同的螺旋狀（如圖2所示）；③在細鐵絲的末端系一根火柴梗，等火柴只剩1/4時，伸入盛有氧氣的集氣瓶中。

猜想：把三根細鐵絲全部伸入到集氣瓶中，這是因為表面積固定，所以和氧氣的接觸面積一定，如果三根細鐵絲都能燃燒，則說明和氧氣的接觸面積無關。

實驗現象：三根鐵絲都能和氧氣發(fā)生劇烈的反應，火星四射，放出大量的熱，同時生成黑色固體。實驗Ⅱ、Ⅲ與實驗Ⅰ相比，劇烈程度更強一些。

分析：影響反應現象的原因有物質的性質、反應物的濃度與接觸面積。上述三個實驗中，物質的性質、氧氣的濃度以及反應物的接觸面積都相同，所以，實驗中把鐵絲繞成螺旋狀與增大反應物的接觸面積無關。

探究二：對未燃燒部分進行預熱

實驗器材：粗細、長度一樣的細鐵絲（10cm）、250mL的集氣瓶2只（瓶中盛有一定量等體積的水并且收集滿氧氣）。

實驗操作過程及現象：①把細鐵絲全部伸入到集氣瓶中，保證細鐵絲和氧氣的接觸面積相同；②把其中的一根細鐵絲拉直，另一根繞成螺旋狀（如圖3所示）；③在細鐵絲的末端系一根火柴梗，等火柴只剩1/4時，伸入盛有氧氣的集氣瓶中。

實驗現象：兩根鐵絲都沒有燃燒。（重復4次，現象相同）

分析：可燃物燃燒的條件是與氧氣接觸，且溫度達到著火點。實驗Ⅰ與Ⅳ、Ⅱ與Ⅴ中，氧氣的濃度和鐵絲都相同，但現象明顯不一樣，仔細觀察可以看到金屬彎曲的方式不一樣。在Ⅳ與Ⅴ中由于火柴燃燒火焰以及空氣對流的原因，熱量向上流失，沒有對下面的金屬進行預熱，因此，溫度沒有達到鐵絲的著火點，所以，鐵絲不能正常燃燒。

結論：細鐵絲繞成螺旋狀是為了對未燃燒部分的鐵絲進行預熱，在燃燒過程中，燃燒部分的熱量可以傳遞給即將燃燒的那部分鐵絲，這樣就達到了提高局部溫度的效果，起到預熱未燃燒部分的作用，使燃燒更容易進行。

3 海水制純堿為什么要先通氨氣呢

在魯教版九年級化學教材第二單元第3節(jié)“海水制堿”一課中，先把氨氣通入飽和食鹽水制成飽和氨鹽水，然后在加壓的條件下通入二氧化碳。為什么要先通入氨氣，再通二氧化碳呢？相關資料顯示：氨氣極易溶于水，一體積的水大約能溶解700體積的氨氣；二氧化碳也能溶于水，一體積的水約能溶解一體積的二氧化碳。相同條件下，氣體體積比等于分子個數比。

猜想：通氣體的先后順序是由二氧化碳和氨氣的溶解性決定的。

實驗器材（如圖4所示）：帶刻度的儲氣罐兩個（一個存放氨氣、一個存放二氧化碳）、導氣管、橡膠導管、125mL的集氣瓶兩只（瓶中分別盛放40毫升的飽和食鹽水）、量筒、托盤天平等

實驗操作過程及現象：①用量筒量取40毫升飽和食鹽水，分別倒入集氣瓶中；②把瓶Ⅰ和瓶Ⅱ分別連接在氨氣和二氧化碳的儲氣罐上，不斷振蕩，直至儲氣罐的刻度不再改變?yōu)橹梗涗涀x數；③把瓶Ⅰ和瓶Ⅱ迅速交換連接，并振蕩，直至刻度不再改變?yōu)橹梗涗涀x數；④觀察瓶底部有多少晶體，過濾、稱量。

分析：瓶Ⅰ中吸收二氧化碳和氨氣的總量遠遠大于瓶Ⅱ中所吸收的氨氣與二氧化碳的總量，而且瓶Ⅰ中出現的晶體質量要遠遠大于瓶Ⅱ中的晶體。這個過程中發(fā)生了如下反應：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl。根據化學方程式可以判斷，參加反應的二氧化碳和氨氣的分子個數比為1：1，由于氨氣的溶解能力極強，所以瓶Ⅰ中的氨氣量多，當連接到盛放二氧化碳的儲氣罐的時候，參與反應的二氧化碳就多，這就很好地解釋了瓶Ⅰ消耗氣體的體積遠遠大于瓶Ⅱ的原因。瓶Ⅰ中有更多的產物生成以及消耗了大量的水，因此，飽和食鹽水中析出的實驗晶體要比瓶Ⅱ多。

結論：前面的猜想正確。

4 扇子扇蠟燭火焰，為什么一扇就滅

在人教版九年級化學教材上冊第135頁“練習與應用”中有這么一道題目“扇子扇蠟燭火焰，為什么一扇就滅？”。這是生活中我們經常遇到的一個現象，這個問題主要考查了滅火的原理和促進燃燒的方法，根據燃燒的條件，滅火主要有三種方法：①隔絕氧氣或空氣；②清除可燃物；③降溫至著火點以下。促進燃燒的主要方法有兩種：①增大氧氣的濃度；②增大可燃物與氧氣的接觸面積。筆者查閱了相關資料，大致的解釋內容相同：扇子一扇，帶走了蠟燭燃燒產生的熱量，從而使石蠟達不到著火點，所以蠟燭就熄滅了。然而有些資料顯示：石蠟的著火點大約190℃，蠟燭燃燒其實就是石蠟蒸氣在燃燒，扇子扇是單純的降溫，還是把石蠟蒸氣吹走了，清除了可燃物，從而使蠟燭火焰熄滅呢？為此，筆者設計了如下實驗。

做出猜想：“扇子一扇，蠟燭熄滅”是清除了可燃物，不僅僅是降溫。

實驗思路：用一股比石蠟著火點高的熱空氣吹蠟燭火焰，如果蠟燭熄滅了，則說明假設成立；否則假設不成立。

實驗器材：鐵質的易拉罐兩個（一個剪去頂部和底部，另一個剪去底部，把兩個易拉罐串聯(lián)起來）、自制金屬帶柄活塞、酒精燈兩盞（目的是增大加熱面積）、溫度計（量程500℃）、火柴、蠟燭、鐵架臺兩個。裝置如圖5所示。

實驗操作過程及現象：把溫度高于300℃的空氣迅速推出，蠟燭火焰立刻熄滅。

結論：扇子一扇，蠟燭火焰熄滅是因為清除了氣態(tài)可燃物，不僅僅是降溫。

上述所舉四個實驗案例僅是九年級化學實驗中類似例子的冰山一角，筆者只是對幾個實驗疑點進行了探討，撰寫此文的目的是希望能引起同行對相關問題的關注，使我們的實驗教學更加科學、合理。

參考文獻：

[1]莊曉松.對初中《化學》教材實驗內容的幾點思考[J].化學教學，2014，（11）：24～26.

[2]劉懷樂.純堿生產實驗的秘訣[J].化學教學，2011，（1）：48.

[3]劉懷樂著.中學化學實驗與教學研究[M].重慶：西南大學出版社，1996：48.

[4]王程杰.燃燒條件3+1 [J].化學教學，2016，（1）：49～54.