激光手電、納米鐵粉在初中化學(xué)實驗中的應(yīng)用

摘要：激光手電（5W左右）發(fā)出的激光可以不接觸物體而隔空點燃火柴、納米鐵粉（100nm）等，這讓一些需要在密閉容器中燃燒的實驗所面臨的問題迎刃而解，如測量空氣中氧氣的體積分數(shù)、驗證質(zhì)量守恒定律等。

關(guān)鍵詞：激光手電；納米鐵粉；密閉容器；環(huán)保；精確

化學(xué)作為一門自然科學(xué)的最鮮明的特點就是以實驗為基礎(chǔ)。化學(xué)知識趣味之中充滿哲理，平淡之中蘊含神奇，在化學(xué)實驗中學(xué)生可以充分領(lǐng)略化學(xué)學(xué)科的特殊魅力。初中化學(xué)教材中安排了很多的演示實驗和學(xué)生實驗，以此來展示一些實驗現(xiàn)象，驗證或探究一些理論，并培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗操作技能，讓學(xué)生形成良好的科學(xué)素養(yǎng)。激光手電和納米鐵粉的使用會讓一些課內(nèi)、外實驗操作起來更加地簡單、安全，得出的實驗結(jié)論也更加地精確。

激光手電（5W左右）發(fā)出的激光可以不接觸物體而隔空點燃火柴、納米鐵粉（100nm）等，這讓一些需要在密閉容器中燃燒的實驗所面臨的問題迎刃而解。不僅如此，激光手電發(fā)出的激光絢麗多姿，會瞬間抓住學(xué)生的眼球，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的激情。

100nm級鐵粉在空氣中不自燃，稍微加熱即可燃燒，燃燒的產(chǎn)物為黑色固體四氧化三鐵，沒有煙等任何污染。100nm級鐵粉在實驗中可以代替有劇毒的白磷，讓一些實驗更加安全、環(huán)保，如下面的幾個實驗。

一、 用于教材中的實驗改進

（一） 測量空氣中的體積分數(shù)

人教版教材中用紅磷燃燒來測定空氣中氧氣的體積分數(shù)（如下圖1），該實驗因為要在廣口瓶外用酒精燈引燃紅磷，然后再插入瓶中塞緊瓶塞。這樣就會使得實驗誤差較大且污染空氣，平時教學(xué)效果很不理想。如果用納米鐵粉（100nm）代替紅磷，用激光手電（5W）在廣口瓶外照射燃燒匙中的納米鐵粉（如下圖2），這樣就能很好地避免了教材實驗中的不足。

（二） 用紅磷燃燒驗證質(zhì)量守恒定律

人教版教材中用磷燃燒驗證質(zhì)量守恒定律（如下圖3），該實驗中用被灼燒紅熱的玻璃導(dǎo)管引燃紅磷，實驗不易成功，紅磷燃燒現(xiàn)象也不明顯。一些改進實驗中，用更易燃燒的白磷代替紅磷有好的實驗效果，但是白磷有毒性，一些教師和學(xué)生由此可能就放棄此實驗。在教學(xué)中可以用納米鐵粉（100nm）代替紅磷，用激光手電（5W）在錐形瓶外照射燃燒匙中的納米鐵粉（如下圖4），為了使現(xiàn)象更加地絢麗、抓人眼球，可在納米鐵粉中加入少量的氯酸鉀和二氧化錳，實驗現(xiàn)象如下圖5。因?qū)嶒灪唵巍踩h(huán)保，現(xiàn)象有趣，在教學(xué)中可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情。（此設(shè)計已獲2015年安徽省實驗說課一等獎）

二、 用于一些探究實驗

如探究燃燒的木條在集氣瓶中熄滅是否是因為耗盡瓶中的氧氣時（如圖6）。可以按如圖連接裝置，先用激光手電發(fā)出的激光引燃火柴，待燃著的火柴熄滅并冷卻后再用激光照射燃燒匙中的白磷，同學(xué)們會驚奇地發(fā)現(xiàn)白磷燃燒了。從這個簡單、有趣的探究實驗中，學(xué)生很容易理解燃著的本條熄滅的原因是氧氣的濃度變小，并且也知道了不同物質(zhì)燃燒所需要的氧氣的最低濃度是不一樣的。（此設(shè)計已獲2017亳州市青少年科技創(chuàng)新二等獎）

激光手電、納米鐵粉不僅讓一些實驗操作變得更加地簡單、可行，實驗過程中不會產(chǎn)生污染，實驗數(shù)據(jù)也更加地精確；同時讓學(xué)生接觸納米鐵粉、激光手電最前沿、最先進的科技，從而感受高科技的魅力。不過，教師一定要做好安全教育工作。在實驗過程中讓沉穩(wěn)的學(xué)生使用激光手電，不能對著人照射，并且使用后立即收回，確保安全。

參考文獻：

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[3]張少文.巧用化學(xué)小實驗提升課堂教學(xué)效率[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2015（1-2）.

作者簡介：

王影，安徽省亳州市，安徽省亳州市利辛二中。