激光手電、納米鐵粉在初中化學實驗中的應用

摘要：激光手電（5W左右）發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、驗證質量守恒定律等。

關鍵詞：激光手電；納米鐵粉；密閉容器；環保；精確

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

激光手電（5W左右）發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，激光手電發出的激光絢麗多姿，會瞬間抓住學生的眼球，激發學生學習的激情。

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

人教版教材中用紅磷燃燒來測定空氣中氧氣的體積分數（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） 用紅磷燃燒驗證質量守恒定律

人教版教材中用磷燃燒驗證質量守恒定律（如下圖3），該實驗中用被灼燒紅熱的玻璃導管引燃紅磷，實驗不易成功，紅磷燃燒現象也不明顯。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，一些教師和學生由此可能就放棄此實驗。在教學中可以用納米鐵粉（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，實驗現象如下圖5。因實驗簡單、安全、環保，現象有趣，在教學中可以極大地激發學生的學習激情。（此設計已獲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，同學們會驚奇地發現白磷燃燒了。從這個簡單、有趣的探究實驗中，學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燃燒所需要的氧氣的最低濃度是不一樣的。（此設計已獲2017亳州市青少年科技創新二等獎）

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，實驗過程中不會產生污染，實驗數據也更加地精確；同時讓學生接觸納米鐵粉、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的學生使用激光手電，不能對著人照射，并且使用后立即收回，確保安全。

參考文獻：

[1]鄭長龍.化學實驗教學新視野[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]王祖浩.化學實驗[M].南京：江蘇教育出版社，2009.

[3]張少文.巧用化學小實驗提升課堂教學效率[J].中學化學教學參考，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。