“燃燒條件”實驗的再改進

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1問題提出

“燃燒條件”實驗是初中化學經典的探究實驗之一，現行多版九年級化學教材多采用對比實驗的方式，通過觀察對比紅磷、白磷的燃燒情況，幫助學生領悟燃燒條件、轉變已有認知、感悟科學方法。針對教材實驗存在不環保、不可控、不通用等問題，進行了實驗改進[1]。后續因為白磷屬于管制試劑，難以購買，于是再對該實驗進行研究，以期能更好地服務教學。

氣），觀察到“水火相容”的現象，再次說明燃燒需要氧氣（或空氣)。那么除了白磷，是否還有其他滿足這一實驗需求的可燃物嗎？還有什么物質也可營造無氧環境？

（3）達到燃燒所需的最低溫度（著火點）。教材實驗使用熱水來提供熱量，觀察到銅片上的紅磷不燃燒，而白磷燃燒，從而說明燃燒需要達到可燃物燃燒所需的最低溫度。那么燃燒發生的最低溫度，除了可以通過加熱、點燃等方式達到，還有什么方式嗎？特別是在無氧環境中采用哪種方式合適呢？

2 實驗分析

針對目前該實驗存在的問題反思：難道該實驗只能使用白磷、紅磷才能完成嗎？是否能找到學生熟悉、容易獲取的物品來設計實驗？由此對教材實驗作如下分析。

（1）可燃物。教材實驗使用白磷、紅磷作為可燃物，但沒有針對可燃物來設計對比實驗，可能是編者認為“可燃物是燃燒發生的條件之一”是生活中的常識，沒有必要。

（2）氧氣或空氣。教材實驗使用水來營造無氧環境，通過水中白磷不燃燒、空氣中白磷燃燒，來說明燃燒需要氧氣(或空氣）；隨后向水中白磷通入氧氣（或空

通過查閱相關文獻[2.3]，發現很多研究者提出了改進方案，但仔細分析，依然發現以下不足：如裝置復雜、操作繁瑣、結論存議、違背教材設計意圖等。為此我們在實驗中吸取他們的優缺點，通過實踐與總結，最終形成如下改進方案。

3 實驗改進

3.1實驗改進方案I

3.1.1 實驗用品

500mL 燒杯、二氧化碳發生裝置、打火機、沙子、硬紙板、護目鏡、大理石、稀鹽酸等

3.1.2實驗操作

（1）取兩個一次性打火機，一個打火機中有燃料丁烷，一個沒有，分別按壓打火機按鈕，觀察到有燃料的打火機燃燒，另一個沒有燃料的打火機沒有燃燒，由此說明“燃燒需要可燃物”。

（2）取兩個一次性打火機，一個打火機中壓電點火器(俗稱電麻母)能正常產生電火花，另一個不能。分別按壓打火機按鈕，觀察到能產生電火花的打火機被點燃，另一個沒被點燃，由此說明“燃燒需要達到可燃物燃燒所需的最低溫度”。

（3）取一個正常使用的打火機，用沙子將打火機固定在 500mL 燒杯中（如圖1所示），按壓打火機按鈕，觀察到打火機被點燃，有火焰。然后向燒杯中通入二氧化碳氣體，蓋上硬紙板，大約15s左右，輕輕拿走硬紙板，再按壓按鈕，觀察到點火器雖能正常打出電火花，但打火機沒被點燃，由此說明“燃燒需要氧氣（或空氣）”。隨后用硬紙板向燒杯中煽入空氣，再按壓按鈕，打火機被正常點燃，再次說明“燃燒需要氧氣（或空氣）”。

（4）實驗結束后整理實驗用品。

3.1.3 改進說明

（1）實驗中使用 500mL 燒杯，是因為中等大小的燒杯具有合適的空間，既便于打火機處于無氧環境中，又可以節約二氧化碳用量，還方便按壓打火機按鈕。

（2）二氧化碳的來源采用學生熟悉的實驗室方法制取。為了節約氣體用量，打火機采用沙子固定方式。

（3）如果一時找不到不能正常點火的打火機，可以將打火機的金屬罩和按鈕取下，將點火器的點火導線換個方向，使用完后恢復原位即可。

3.2 實驗改進方案Ⅱ

3.2.1 實驗用品

250mL 的燒杯、酒精燈、玻璃棒、二氧化碳發生裝

置、硬紙板、護目鏡、水、酒精、大理石、稀鹽酸、高錳酸鉀、濃硫酸等

3.2.2實驗操作

（1）取兩只空的酒精燈，一只加入水，一只加入酒精（分別將燈芯浸潤水和酒精），用打火機（或火柴）去“點”，觀察到加水的“酒精燈\"沒有燃燒，加酒精的酒精燈燃燒，由此說明“燃燒需要可燃物”。

（2）取兩只裝有酒精的酒精燈，用打火機（或火柴)去“點”其中一只，觀察到被“點”的酒精燈燃燒起來；另一只酒精燈沒用打火機去“點”，因而沒有燃燒，由此說明\"燃燒需要達到可燃物燃燒所需的最低溫度”。

(3）將 25mL 規格的酒精燈放入 250mL 的燒杯中，用玻璃棒蘸取高錳酸鉀與濃硫酸的混合物，接觸燈芯（如圖2所示），可觀察到酒精燈迅速燃燒起來。熄滅后通入二氧化碳氣體，蓋上硬紙板，過一會兒，再用蘸取上述混合物的玻璃棒接觸燈芯，發現酒精燈燈芯處會閃光，但酒精燈并沒有燃燒起來，由此說明“燃燒需要氧氣(或空氣)”。用硬紙板煽入空氣，再用上述玻璃棒接觸燈芯，酒精燈又能燃燒起來，再次說明“燃燒需要氧氣(或空氣)”。

（4）實驗結束后整理實驗用品。

3.2.3 改進說明

（1） 25mL 規格的酒精燈，可以存放在較小的250mL 燒杯中，這樣可以節省二氧化碳氣體用量，便于酒精燈處于無氧環境中。

（2）高錳酸鉀中滴入幾滴濃硫酸，用玻璃棒攪拌混勻，在此過程中高錳酸鉀與濃硫酸反應生成氧化性極強的七氧化二錳［有關反應式為 2KMnO₄+ H₂S0₄ （濃） Ω=K₂SO₄+H₂O+Mn₂O₇] ，酒精蒸氣遇到它時，會使酒精氧化（ 2Mn₂O₇+C₂H₅OH=4MnO₂+

3H₂O+2CO₂↑ )，放出大量的熱量;同時部分七氧化二錳會爆炸性分解生成少量氧氣（含有臭氧）（有關反應為 3Mn₂O₇=6MnO₂+3O₂↑+O₃↑)^[4] ，于是在二氧化碳氛圍中出現閃光現象，但不能引發酒精燈燃燒。

（3）要注意接觸過燈芯的玻璃棒不可再直接接觸高錳酸鉀與濃硫酸的混合物，否則會發生反應并放熱，產生大量棕黃色油狀物，漂浮在空氣中，造成環境污染，建議清洗、擦干后再接觸。

3.3 實驗改進方案Ⅲ

3.3.1 實驗用品

250mL 燒杯、二氧化碳發生裝置、火柴、小石塊、沙子、硬紙板、護目鏡、大理石、稀鹽酸等

3.3.2實驗操作

（1）取一根火柴，用火柴頭摩擦火柴盒側面，觀察到火柴燃燒；再取一個小石塊，也去摩擦火柴盒側面，發現石塊沒有燃燒，由此說明“燃燒需要可燃物”。

（2）取一根火柴，將火柴頭只是輕輕擦一下火柴盒側面，火柴沒有燃燒。然后將火柴頭快速用力地摩擦火柴盒側面，觀察到火柴燃燒起來，由此說明“燃燒需要達到可燃物燃燒所需的最低溫度”。

（3）用沙子將火柴盒側立固定在 250mL 燒杯中（如圖3所示），用火柴頭快速、有力地摩擦火柴盒側面，可觀察到火柴桿迅速被點燃。通入二氧化碳氣體，蓋上硬紙板，過一會兒，再用火柴頭用力摩擦火柴盒側面，觀察到火柴頭“滋滋”地發光，隨后迅速熄滅，火柴桿并沒有被引燃，由此說明“燃燒需要氧氣（或空氣）”。煽入空氣，再劃火柴，觀察到火柴桿又能迅速燃燒起來，再次說明“燃燒需要氧氣（或空氣)”。

（4）實驗結束后整理實驗用品。

3.3.3 改進說明

(1) 250mL 燒杯具有大小合適的空間，方便于劃火柴操作還可節省二氧化碳氣體用量。

（2）火柴頭中有氯酸鉀、二氧化錳和硫等成分，火柴盒側面有紅磷等成分，當兩者摩擦時，由于摩擦做功產生熱量，氯酸鉀分解生成極少量氧氣，助燃了硫、磷等易燃物，所以會觀察到火柴頭能“滋滋”地發光，但由于氧氣量極少，周圍全是二氧化碳，才會迅速熄滅，最終沒能引燃火柴桿。

4改進優點

（1）儀器常用，操作簡易。使用打火機、酒精燈、火柴、燒杯等常用儀器，進行簡單操作，就可實現顯著的實驗效果，保留了教材實驗設計簡單、裝置簡約、操作簡易的優點。

（2）效果顯著，服務教學。本次改進實驗完美解決了學校無試劑（白磷)可用的問題，同時還降低了實驗的操作難度，培養了創新意識，體現了環保理念，加強了化學與生活的聯系，提升了實驗教學效果，具有很高的實用價值。

參考文獻：

［1］姜跟華．“燃燒的條件”實驗再改進［J]．化學教學，2023，(9):81\\~83.

［2］李清．燃燒條件實驗改進設計[J]．化學教學，2024，(9):80\\~81，86.

[3」薛昊.燃燒條件探究實驗的改進[J]．中小學實驗與裝備，2021，31(2):47\\~49.

［4］周瑞萼，魏啟河．魔棒點燈［J]．中學化學教學參考，1997，(4):37.