借助長柄U形玻璃管進行物質燃燒實驗

江蘇省徐州市西苑中學(221000) 李德前 張 羿

江蘇省徐州市第二十九中學(221000) 魏 海

通過熱熔操作將一根直玻璃管的一端彎曲成U形，即得長柄U形玻璃管，如圖1所示，其中玻璃管外徑、直管(柄)長度及U形管大小視具體實驗而選擇尺寸。在化學實驗教學中，我們借助長柄U形玻璃管進行物質燃燒實驗，提高了實驗教學的有效性。

圖1 長柄U形玻璃管的構造

1 借助長柄U形玻璃管進行木炭燃燒實驗

現行初中化學教科書中木炭燃燒實驗的操作雖然簡便(操作流程如圖2所示)，但是木炭燃燒的時間短暫，不利于學生觀察實驗現象。筆者利用直角玻璃管對這個實驗進行了改進。

圖2 初中化學教科書中木炭燃燒實驗流程

1.1 實驗用品

長柄U形玻璃管、配套的單孔橡皮塞、鐵架臺、酒精燈、鑷子、玻璃棒、火柴、木炭、石灰水、罐裝氧氣(或袋裝氧氣)等。

1.2 實驗裝置

借助長柄U形玻璃管設計的新實驗，其裝置如圖3所示(夾持裝置略)。

圖3 借助長柄U形玻璃管進行木炭燃燒實驗

1.3 操作步驟

(1)取1個長柄U形玻璃管(外徑為16 mm，容積約為50 mL)，將其固定到鐵架臺上。

(2)向長柄U形玻璃管的U形管內注入約15 mL澄清石灰水，在其直管的中部放置4～5塊細小的木炭，然后按圖3所示連好整個實驗裝置。

(3)點燃酒精燈，加熱木炭，稍后木炭發紅，并伴隨微弱的紅光；立即打開氧氣罐上的旋鈕，向長柄U形玻璃管中通入氧氣，觀察到木炭劇烈燃燒起來(此時停止加熱)，并伴隨明亮的白光，石灰水也明顯變渾。該實驗現象足以說明，木炭在氧氣中燃燒比在空氣中燃燒劇烈，燃燒的產物是二氧化碳氣體。

(4)關閉氧氣罐上的旋鈕，木炭即刻停止燃燒；再次打開氧氣罐上的旋鈕通入氧氣(無需另外加熱)，灼熱的木炭再次燃燒。如此反復幾次，玻璃管內隨機呈現“一滅一亮”的起伏變化，非常有趣，直至木炭燃盡為止。

(5)實驗結束，整理實驗用品，引導學生完成實驗報告。

2 借助長柄U形玻璃管進行硫粉燃燒實驗

現行初中化學教科書中編排的硫粉燃燒實驗(裝置如圖4所示)，均沒有對尾氣進行吸收處理，因而實驗過程對環境不夠友好。我們借助長柄U形玻璃管對該實驗進行優化，既消除了環境污染，又使實驗現象更加直觀、有趣。

圖4 初中化學教科書中硫粉燃燒實驗裝置

2.1 實驗用品

長柄U形玻璃管、配套的單孔橡皮塞、鐵架臺、酒精燈、藥匙、火柴、脫脂棉、硫粉、罐裝氧氣(或袋裝氧氣)、燒堿溶液、高錳酸鉀溶液等。

2.2 實驗裝置

借助長柄U形玻璃管設計的新實驗，其裝置如圖5所示(夾持裝置略)。

圖5 借助長柄U形玻璃管進行硫粉燃燒實驗

2.3 操作步驟

(1)取1個長柄U形玻璃管(外徑為15 mm，容積約為45 mL)，將其固定到鐵架臺上。

(2)向長柄U形玻璃管的U形管內注入約20 mL的高錳酸鉀溶液，在其直管的中部放置一藥匙硫粉，再按圖5所示連好整個實驗裝置。

(3)點燃酒精燈，加熱硫粉，一會兒硫粉緩慢燃燒，產生微弱而不明顯的淡藍色火焰；隨即通入氧氣，硫粉立即劇烈燃燒起來(此時停止加熱)，其火焰明亮且呈現漂亮的藍紫色，同時高錳酸鉀溶液逐漸褪為肉色。該實驗現象充分說明，硫粉在氧氣中燃燒比在空氣中燃燒劇烈，燃燒的產物是二氧化硫氣體。

(4)關閉氧氣罐上的旋鈕，停止通氧，硫粉立即停止燃燒；再次通入氧氣(無需另外加熱)，灼熱的硫粉又快速燃燒起來。如此反復幾次，玻璃管內藍紫色火焰因此“一閃一滅”，甚是好看，直至硫粉燃盡為止。

(5)實驗結束，整理實驗用品，引導學生完成實驗報告。

3 借助長柄U形玻璃管進行面粉燃燒實驗

現行初中化學教科書中均編排了“面粉爆炸”實驗，有的版本教材還安排了“灼燒面粉”實驗，但所有版本教材都沒有設計“面粉燃燒”實驗，而學生在日常生活中很難見到面粉的燃燒。為了增強教學的直觀性，幫助學生了解面粉的組成，認識粉塵爆炸的緣由，我們借助長柄U形玻璃管增補了面粉燃燒實驗。

3.1 實驗用品

長柄U形玻璃管、配套的單孔橡皮塞、鐵架臺、酒精燈、藥匙、火柴、面粉、罐裝氧氣(或袋裝氧氣)、石灰水等。

3.2 實驗裝置

借助長柄U形玻璃管設計的新實驗，其裝置如圖6所示(夾持裝置略)。

圖6 借助長柄U形玻璃管進行面粉燃燒實驗

3.3 操作步驟

(1)取1個長柄U形玻璃管(外徑為15 mm，容積約為45 mL)，將其固定到鐵架臺上。

(2)向長柄U形玻璃管的U形管內注入12～15 mL澄清石灰水，在其直管的中部放置兩藥匙面粉，再按圖6所示連好整個實驗裝置。

(3)點燃酒精燈，用其外焰加熱面粉至焦黃狀態，隨后停止加熱、同時通入氧氣，面粉立即燃燒起來；剛開始燃燒發出淡紅色火焰，接著面粉發生劇烈燃燒，產生白色火焰，同時石灰水變渾濁。

(4)通過氧氣罐上的旋鈕控制通入氧氣的流量大小，則面粉燃燒的火焰呈現“白色→紅色”的起伏變化，直至面粉燒盡為止。待面粉燃燒結束，還觀察到長柄U形玻璃管的直管內壁出現明顯的水霧。

(5)上述實驗現象說明，面粉在氧氣中可以燃燒，燃燒的產物有水和二氧化碳(進而說明面粉中含有碳元素、氫元素)。

(6)實驗結束，整理實驗藥品，并引導學生完成實驗報告。

4 借助長柄U形玻璃管進行可燃性氣體燃燒實驗

現行初中化學教科書中編排的氫氣、一氧化碳、天然氣等可燃性氣體的燃燒實驗，為確保安全，均設計了驗純操作(如圖7所示)。即便如此，可燃性氣體在燃燒時仍存在爆炸隱患。我們借助石英材質的長柄U形玻璃管，將可燃性氣體的驗純與燃燒合為一體，不僅實驗安全而且操作簡便，還能排除普通玻璃中鈉元素對火焰顏色的干擾。

圖7 初中化學教科書中氫氣驗純操作

4.1 實驗用品

石英材質的長柄U形玻璃管、單孔橡皮塞、鐵架臺、酒精燈、干冷小燒杯、火柴、充有燃氣的儲氣囊、水、石灰水等。

4.2 實驗裝置

借助長柄U形玻璃管設計的新實驗，其裝置如圖8所示(夾持裝置略)。

圖8 借助長柄U形玻璃管進行可燃性氣體燃燒實驗

4.3 操作步驟

(1)取1個石英材質的長柄U形玻璃管(管徑為12 mm，容積約35 mL)，將其固定到鐵架臺上。

(2)向長柄U形玻璃管的U形管內倒入適量的水(以水面略微超過U形管底部為宜)，然后按圖8所示連好整個實驗裝置(要確保裝置氣密性良好)。

(3)打開燃氣儲氣囊的旋塞，緩緩通入可燃性氣體；稍后，直接用火柴在U形管管口點燃氣體(無需單獨對氣體進行驗純)。

(4)若氣體安靜燃燒(說明氣體純凈)，再借助干冷的小燒杯、石灰水等驗證氣體燃燒產物。

(5)若發生爆鳴(說明氣體不純)，由于U形管內水的阻隔，回火立即熄滅，爆炸在可控范圍內僅會發生1次，絕不會引爆儲氣裝置；稍后(待不純氣體排出)，再次點燃氣體，當氣體安靜燃燒后檢驗燃燒的產物。

(6)實驗結束，整理實驗用品，引導學生完成實驗報告。

5 結束語

長柄U形玻璃管的構造簡單，既可以自制，也可以網購。它的特殊結構，使其具備了“一器多用”的實驗功能，為化學教師開發實驗教學資源提供了裝備保障。

借助長柄U形玻璃管設計的系列物質燃燒實驗，不僅安全可靠，而且豐富了實驗現象，方便了學生對實驗的觀察與分析，也拓展了學生的化學視野、培養了學生的理性思維能力。