潘國榮 陳正美

摘要：為了增強實驗的對比性，提高實驗的教學效果，對木炭在空氣和氧氣中的燃燒實驗進行了重新設(shè)計。新實驗在封閉條件下進行，木炭燃燒非常劇烈，發(fā)出強烈的白光；瓶內(nèi)澄清石灰水變渾濁，實驗現(xiàn)象非常明顯。新實驗簡單方便、安全可靠、成功率高，師生均可操作，城市和鄉(xiāng)村學校都可推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：木炭；燃燒實驗；封閉化；創(chuàng)新設(shè)計

文章編號：1005–6629（2016）8–0057–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

木炭在空氣和氧氣中燃燒實驗是現(xiàn)行全國初中各種版本化學教科書用以說明氧氣化學性質(zhì)的重要實驗。按照教科書的實驗設(shè)計和方法，有些操作不太簡易，需要的時間相對較長；有的實驗物品被遮擋了一部分，不太方便觀察現(xiàn)象；敞開瓶口進行實驗效果不太理想，現(xiàn)象的對比性也不是很強。一些改進實驗雖然使現(xiàn)象明顯了，但是操作比較復雜，對提高課堂教學效果幫助不大。為此我們進行了改進，無論是用于教師的演示實驗還是學生的探究實驗活動，都非常適用。

1 教科書的實驗設(shè)計

1.1 木炭放在燃燒匙里加熱和燃燒

把一小塊木炭放在燃燒匙里，伸進盛有氧氣的集氣瓶里，觀察木炭是否燃燒。再把木炭加熱到發(fā)紅，觀察它在空氣里的燃燒情況。然后將木炭和燃燒匙一起伸進盛有氧氣的集氣瓶里，觀察木炭燃燒時發(fā)生的現(xiàn)象[1]。

1.2 用坩堝鉗夾木炭加熱和燃燒

用坩堝鉗夾取一小塊木炭，在酒精燈火焰上加熱，觀察木炭在空氣里燃燒時產(chǎn)生的現(xiàn)象。然后將燃著的木炭伸進充滿氧氣的集氣瓶里，再觀察木炭在氧氣里燃燒時產(chǎn)生的現(xiàn)象[2]。

1.3 用坩堝鉗或鑷子夾木炭點燃放在燃燒匙中燃燒

用坩堝鉗夾住木炭，在空氣中點燃后，再將點燃的木炭放入燃燒匙，由上而下緩慢伸入集滿氧氣的集氣瓶中[3]。

2 教科書實驗設(shè)計的不足

教科書實驗設(shè)計的不足主要是：

（1）木炭放在燃燒匙里點燃，需要的時間較長。

（2）木炭放在燃燒匙里燃燒，作為演示實驗，如果木炭小了，燃燒匙擋住了一部分木炭，影響了學生對實驗現(xiàn)象的觀察。

（3）木炭放在燃燒匙里燃燒，由于燃燒匙的吸熱與傳熱以及由于接觸使燃燒面積減少，木炭燃燒的劇烈程度受到影響。

（4）用坩堝鉗夾木炭點燃是快了，但是從教科書的圖示來看，都是夾在木炭的中間而不是一端，同樣由于坩堝鉗的吸熱與傳熱以及燃燒面積的減少，使木炭在氧氣中的燃燒劇烈程度受到影響。

（5）用坩堝鉗夾木炭在氧氣里燃燒，作為演示實驗，用250mL集氣瓶進行操作，由于瓶口敞開大，氧氣很快逸散了，效果不好。而學生實驗用的是125mL集氣瓶，瓶口小，很難操作，效果更差。

（6）實驗設(shè)計中木炭在氧氣中燃燒時，基本上是在敞口的情況下進行的，區(qū)別只是敞開的口子大小不同而已?？谧映ㄩ_了，氧氣就很容易逸散而減少，燃燒劇烈程度的降低是不可避免的。

3 已發(fā)表的部分實驗改進述評

楊慶老師[4]利用錐形瓶、分液漏斗、橡皮塞、玻璃管、空調(diào)塑料軟管、注射液瓶、硅膠干燥劑、玻璃棉、二氧化錳、過氧化氫溶液等儀器裝置和藥品進行氧氣制取與木炭在氧氣里燃燒的實驗。木炭在空氣和氧氣里燃燒的實驗僅是幾個氧氣性質(zhì)實驗之一。其改進讓小木炭塊封閉在粗玻璃管內(nèi)進行燃燒，有二氧化碳的檢驗、產(chǎn)生的效果準確明顯等優(yōu)點，但存在的不足是課前實驗準備和課堂實驗操作都比較復雜，隔著玻璃給木炭點燃也需要較長時間。

高潤華老師[5]采用氧氣制取與性質(zhì)實驗一體化裝置實驗，去底集氣瓶倒過來用帶玻璃彎管（供通氧氣）和直導管（供排石灰水）的橡皮塞塞住后里面放石灰水代替集氣瓶做反應(yīng)容器。把帶尖的鐵絲彎個鉤，把木炭插在尖端固定好，點燃后插入瓶中。該改進的演示效果比教科書好。不足的是，鐵絲尖端不容易插入木炭中固定好，需要的木炭塊比較大，點燃木炭塊容易掉落，操作不容易成功。

韋會紅老師[6]用氣球裝氧氣，在鐵架臺固定的球型干燥管的球型部裝木炭做燃燒實驗，尾氣通入燒杯中的石灰水里。此改進雖然排除了一些干擾，說明了燃燒的現(xiàn)象、產(chǎn)物以及燃燒的條件，具有一定特色。但是，氣球裝氧氣排放不好控制，隔著玻璃給木炭點燃，需要時間也比較長。

陳現(xiàn)福、畢青老師[7]采用氧氣制取與性質(zhì)實驗一體化裝置實驗，用250mL吸濾瓶注入200mL石灰水作為反應(yīng)容器，氧氣通過吸嘴進入瓶內(nèi)。其余的實驗方法均按照教科書方法進行。此改進的優(yōu)點是課前不需要制備氧氣，利用空間比較小的吸濾瓶上部作為反應(yīng)容器，可以減少藥品用量等。但存在的問題是，采用固體加熱制取氧氣，不容易控制反應(yīng)速度，課堂操作不方便，很容易造成重新裝藥品制取氧氣的麻煩。

許紀芬老師[8]采用氧氣制取與性質(zhì)實驗一體化裝置實驗，過氧化氫溶液制取的氧氣通過干燥管中的無水氯化鈣干燥后再通入作為反應(yīng)容器的硬質(zhì)玻璃管中。其優(yōu)點是消除了一些干擾因素，實驗效果明顯了；木炭先在空氣中燃燒，再在氧氣中燃燒，有對比性；實驗封閉化，有二氧化碳的檢驗。存在的不足是，裝置比較復雜，操作非常麻煩；需要攜帶兩個比較笨重的鐵架臺，不方便。

4 創(chuàng)新設(shè)計的思路

木炭燃燒時，燃燒部位不與其他物品接觸；木炭燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象不要被其他物品遮擋；在氧氣中燃燒時，使其封閉化，防止氧氣逸散，影響燃燒效果；要有生成物的檢驗，效果明顯。

5 新設(shè)計的實驗

5.1 實驗裝置制作

選擇一個適當大小能夠塞住125～250mL規(guī)格集氣瓶口的橡皮塞，取一塊大約2～2.5cm的長條形干燥木炭，用鐵絲或者銅絲把一端系緊，鐵（或銅）絲的另一端插入橡皮塞中，固定在橡皮塞上，將橡皮塞塞入集氣瓶口時，木炭塊下端位于集氣瓶內(nèi)石灰水的液面上方，如圖1、圖4所示。

5.2 實驗操作方法

取125～250mL集氣瓶，放入10～15mL石灰水，采用向上排空氣法收集氧氣，密封待用。將橡皮塞上鐵（或銅）絲系住的木炭的另一端在酒精燈火焰上點燃，觀察木炭在空氣中的燃燒情況，如圖2所示。

把上述已經(jīng)在空氣中燃燒的木炭塊迅速插入盛有石灰水和氧氣的集氣瓶中，并塞住橡皮塞（不要塞得太緊），觀察木炭在氧氣中燃燒的現(xiàn)象，如圖3所示。

5.3 創(chuàng)新實驗的效果

可以看到：點燃被系住木炭的一端在空氣中燃燒，發(fā)出紅光，如圖2所示。木炭封閉在氧氣里燃燒，發(fā)出耀眼的白光，如圖3所示，有時還會產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象，燃燒的時間比較長；燃燒停止后，集氣瓶內(nèi)的澄清石灰水變渾濁了，如圖4所示。封閉燃燒的方法同樣可以用于鐵絲在氧氣中燃燒。

6 新設(shè)計實驗的優(yōu)點

（1）實驗用品是常規(guī)的，實驗裝置制作簡便，學生都能獨立制作。

（2）實驗操作簡約方便，安全性強，學生都能順利完成操作。

（3）木炭燃燒充分，不受到干擾，成功率高，現(xiàn)象完整、明顯、對比性強、效果好。

（4）課堂演示時實驗現(xiàn)象沒有被遮擋，使木炭燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象能夠讓學生全面而準確地觀察。

（5）實驗氧氣逸散少，使木炭燃燒劇烈而時間又長，實驗現(xiàn)象展現(xiàn)比較充分、準確。

（6）由于事前有澄清石灰水吸收二氧化碳，在封閉情況下，也不會造成氣體受熱膨脹而讓橡皮塞沖出的問題出現(xiàn)，使實驗既環(huán)保又安全。

（7）新設(shè)計的實驗，不僅適用于教師的演示實驗，同樣適用于學生的探究實驗活動。

參考文獻：

[1]人民教育出版社化學室編.初級中學課本·化學（全一冊）[M].北京：人民教育出版社，1987：92～95.

[2]王晶，鄭長龍主編.義務(wù)教育教科書·化學（九年級）（上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012：34.

[3]王祖浩，王磊主編.義務(wù)教育教科書·化學（九年級）（上冊）[M].上海：上海教育出版社，2012：31～32.

[4]楊慶.木炭在氧氣中燃燒實驗的改進[J].實驗教學與儀器，2010，（5）：30.

[5]高潤華.氧氣化學性質(zhì)實驗的改進[J].化學教學，1989，（3）：21～22.

[6]韋會紅.氧氣性質(zhì)實驗的改進二則[J].化學教學，1992，（5）：18.

[7]陳現(xiàn)福，畢青.氧氣性質(zhì)演示實驗的改進[J].化學教學，1995，（5）：9.

[8]許紀芬.氧氣的性質(zhì)實驗改進[J].化學教學，2009，（9）：19.