“燃燒的條件”實驗再改進

姜跟華

摘要： 針對“燃燒的條件”實驗存在的不足，通過分析文獻和探索實踐，提出新的改進方案。新方案遵循教材原型實驗教學意圖，利用燃燒匙、集氣瓶、導管、氣球、橡膠塞等物品，進行改進設計。改進后的實驗具有裝置簡約、操作簡便、效果顯著等優點，同時結合實際對實驗進行拓展探究，提出了比表面積、閃點等對物質燃燒有影響的因素，以幫助學生提升對燃燒知識的認識。

關鍵詞： 燃燒條件； 實驗改進； 實驗拓展探究； 影響燃燒因素

文章編號： 1005-6629（2023）09-0081-03???中圖分類號： G633.8???文獻標識碼： B

1? 問題提出

“燃燒的條件”是初中化學一個經典的、非常重要的探究實驗。人教版初中《化學》上冊128頁實驗7-1（如圖1所示）如是描述：“在500mL燒杯中加入300mL熱水，并放入用硬紙圈圈住的一小塊白磷。在燒杯上蓋一片薄銅片，銅片上一端放一小堆干燥的紅磷，另一端放一小塊已用濾紙吸去表面水分的白磷，觀察現象；用導管對準上述燒杯中的白磷，通入少量氧氣，觀察現象。”該實驗對幫助學生學習對比分析方法、領悟控制變量思想、轉變已有認識等具有非常重要的意義。然而筆者在實際教學時卻發現了一些問題：（1）白磷燃燒產生大量白煙，釋放到環境中，會造成污染；（2）通入氧氣后水中白磷容易四處“游蕩”，操作難???以控制且現象會曇花一現；（3）適合教師演示實驗，但不適用于學生的課堂探究活動。為此筆者決定對該實驗進行改進，使之能更好地服務于教學。

查閱相關文獻［1～5］，很多一線教師對“燃燒的條件”實驗進行了創新設計與改進，在環保性、對比性和趣味性等方面取得了較好的效果，令人欣喜。但筆者依然發現有的改進實驗存在操作繁瑣，不夠簡約，影響觀察；有的改進實驗結論存在爭議（如紙張與木炭對比實驗），影響其推廣使用;還有的改進實驗違背原教材意圖，沒有很好地發揮原型實驗的教學功能等。筆者認為本實驗改進的主要關鍵點應是裝置密封避免污染、白磷聚集避免“游蕩”等。為此筆者吸取上述改進實驗的優缺點，不斷實踐與總結，最終形成了如下的改進方案。

2? 實驗部分

2.1? 實驗用品

500mL集氣瓶（或廣口瓶）、橡膠塞、玻璃管、氣球、燃燒匙、鋼釘、小鐵錘、紅磷、白磷、約80℃的熱水（溶有適量氫氧化鈉）等

2.2? 實驗操作

（1） 取一支燃燒匙，用小鐵錘敲擊銅質小勺外側底部，使之形成一個向內略凸的小平臺，然后使用鋼釘和小鐵錘在平臺四周打若干小孔（如圖2所示），備用。

（2） 將打孔燃燒匙和未打孔燃燒匙插入帶有玻璃管（玻璃管上套氣球）的橡膠塞上。在打孔燃燒匙長柄鐵絲上涂抹少量凡士林，并將鐵絲末端做成彎曲狀。

（3） 將橡膠塞塞緊集氣瓶，調節兩個燃燒匙高度并使打孔燃燒匙處于下方（如圖3所示）。

（4） 取下橡膠塞，向集氣瓶中加入80℃左右的熱水（溶有適量氫氧化鈉）至標記處。在上方燃燒匙中加入少量紅磷，將白磷放在打孔燃燒匙的平臺上，并伸入集氣瓶熱水中，塞緊橡膠塞，觀察到瓶中紅磷、白磷都沒有燃燒。

（5） 將打孔燃燒匙輕輕向上提起，白磷露出水面，觀察到白磷燃燒，產生大量白煙。通過白磷前后現象對比可得出燃燒需要空氣（或氧氣），通過水面上的白磷與紅磷現象對比可得出燃燒需要溫度達到可燃物的著火點。

（6） 實驗結束后整理、清洗實驗用品。

2.3? 幾點說明

（1） 在燃燒匙上打孔和敲一個小平臺，目的是盡可能減少燃燒匙內水的量，使白磷與空氣充分接觸，促使其能順利燃燒。在燃燒匙長柄鐵絲上涂抹凡士林和末端彎曲，目的是方便將燃燒匙提起或放下。

（2） 500mL集氣瓶可以提供較多的空氣（相對于250mL），從而使白磷燃燒更持久、現象更明顯，學生觀察更清晰。

（3） 橡膠塞上連接玻璃管與氣球，其不僅可以緩沖瓶內氣壓，防止瓶塞被頂出，而且還可以形成密封裝置，防止白煙釋放到空氣中。

（4） 在熱水中溶解適量氫氧化鈉，其目的是更快、更充分地吸收白煙，有關反應的化學方程式為：

P2O5+6NaOH2Na3PO4+3H2O；

如果還有少量白磷殘留，可以借助硫酸銅溶液或酸性高錳酸鉀進行處理［6］，有關反應的化學方程式為：

11P+5CuSO4+24H2O5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4

2P+3H2SO4+2KMnO4K2SO4+2H3PO4+2MnSO4

2.4? 實驗改進的優點

（1） 裝置簡約，操作方便。使用實驗室常見的儀器，搭建簡單的實驗裝置，進行便捷的實驗操作，取得非常好的實驗效果，同時繼承了原教材實驗設計簡單、裝置簡約、容易觀察等優點。

（2） 效果顯著，服務教學。經過改進，實驗效果非常顯著，不僅解決了原教材實驗不環保、不可控、不嚴謹、不通用等問題，而且還具有安全可靠、現象明顯、節約時間、一次制作長期使用等優點，能很好地服務于教學。

3? 拓展探究

實驗的成功改進給了我們一定的驚喜與啟示，查閱高中與大學的化學教材，發現均無專門介紹燃燒學的知識內容，也就是說初中關于燃燒學的內容，既是開始也是“結束”。因此有必要呼吁應對該實驗加強研究，以此引領學生進行深度學習。筆者提出：若燃燒的三個條件都滿足了，燃燒一定就能發生嗎？如果不能，還與哪些因素有關呢？基于此，我們設計了如下的拓展實驗。

3.1? “仙女散花”實驗

實驗操作：灼燒粗鐵絲，發現鐵絲沒有燃燒。取少量鐵絲絨，平鋪開，用坩堝鉗夾住，放在酒精燈火焰上，發現鐵絲絨發生劇烈燃燒，火星四射，像“仙女散花”一般（如圖4所示）。

實驗結論：像粗鐵絲這種“表面燃燒”的物質，除了要滿足基本條件外，還需要有合適的“比表面積”［7］。

3.2? “一閃即滅”實驗

實驗操作：分別用燃著的木條去加熱固態和液態石蠟，發現都沒有被點燃。用酒精燈加熱石蠟，使產生石蠟蒸氣，發現石蠟蒸氣能燃燒，但開始時會“一閃即滅”，此時引起閃燃時液體的最低溫度稱為閃點［8］。持續加熱石蠟，再點石蠟蒸氣，發現石蠟蒸氣能持續燃燒，此時引發可燃物蒸氣持續燃燒的最低溫度稱為著火點。

實驗結論：像石蠟這種“蒸發燃燒”的物質，自身溫度只要超過了閃點，就可被點燃。

3.3? “推波助瀾”實驗

實驗操作：使用坩堝鉗夾住方糖，放在酒精燈上灼燒，發現方糖熔化、變焦，但很難燃燒。另取一塊方糖，表面蘸一點二氧化錳，再放在酒精燈火焰上灼燒，發現能很快燃燒起來（如圖5所示）。

實驗結論：像蔗糖這種“分解燃燒”的物質，除了與燃燒三要素有關外，還可能與某些金屬氧化物有關［9］。

4? 結語

本文從實驗教學中發現的真實問題出發，對“燃燒的條件”實驗進行再改進，在此基礎上又進行拓展探究，幫助學生進一步了解燃燒的條件和控制燃燒反應有重要意義，同時也為其他化學教師進行實驗教學提供新的參考。

參考文獻：

［1］張儀軒. “燃燒條件”探究實驗的創新設計［J］. 化學教學， 2016， （11）： 76～77， 96.

［2］李德前， 魏海， 張羿. 將白磷包裹在鐵絲絨內進行水中燃燒實驗［J］. 化學教學， 2021， （12）： 72～74.

［3］［6］胡海銘. “燃燒條件”實驗的綠色化改進［J］. 化學教學， 2015， （10）： 71～72.

［4］程明銀. “探究燃燒條件”的教學反思與創新設計［J］. 中小學實驗與裝備， 2014， （5）： 34～35.

［5］王春. “燃燒條件”實驗探究一體化創新設計［J］. 教育與裝備研究， 2019， （8）： 31～33.

［7］［8］王程杰. 燃燒條件3+1［J］. 化學教學， 2016，（1）： 49～55.

［9］劉立新. 燃燒條件之我見［J］. 化學教學， 2017，（1）： 87～92.