檢驗蠟燭燃燒產物的實驗改進

陸麗萍

摘要：按照教材方法對蠟燭燃燒產物進行檢驗，實驗成功率偏低。在分析其原因的基礎上，吸取已有改進的優缺點，不斷實踐，形成了新的實驗改進方案，取得了非常好的實驗效果。

關鍵詞：蠟燭;燃燒產物;改進

文章編號：1008-0546（2022）05-0093-02中圖分類號：G632.41文獻標識碼： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.05.020

一、問題提出

“對蠟燭及其燃燒的探究”是學生進入初三遇到的第一個探究性活動，它對學生開啟化學學習之門、體驗化學學科實驗屬性等方面有著重要的意義。其中人教版九年級化學上冊12頁提出：“取一個干燥燒杯和一個用澄清石灰水濕潤內壁的燒杯，先后罩在火焰上方，仔細觀察燒杯壁上有什么現象發生”（如圖1 所示）。看似這樣一個非常簡單的探究活動，卻在實踐操作時出現了一些問題，例如：（1）將燒杯罩在火焰上，經常會感覺到燒杯非常燙，讓人難以忍受;（2）經常會看到燒杯內壁有黑煙，影響學生觀察現象;（3）很難觀察到燒杯內壁有水霧、石灰水變渾濁的現象等。究其原因，可能有天氣原因（如該實驗教學是在炎熱的9月，不利于水蒸氣液化成水霧），可能有實驗裝置的原因（如燒杯口部較寬，水蒸氣和二氧化碳很容易飄散出去），也可能有實驗者的操作經驗原因等等。為此筆者決定研究該實驗，以期能提高實驗教學效果。

二、已有研究

針對該實驗存在的問題和可能的原因，檢索了大量相關文獻，發現很多研究者提出了實驗改進方案，真是創新迭出，令人回味，但概括起來可分為下列幾種方法：

1.夾持方式改進

教材中用手拿著玻璃容器罩在火焰上，成為該實驗最大的安全隱患，為此有研究者對夾持方式做了改進。例如：許麗丹等[1]用試管夾夾住具塞錐形瓶瓶口，罩在火焰上方，10 s后，用玻璃塞塞住瓶口，冷卻后倒入石灰水振蕩（如圖2-a）;潘國榮和白顯圣[2]用鐵架臺上的鐵夾來固定去底塑料瓶罩在火焰上，并連接兩個彎尾干燥管，一個用來檢驗二氧化碳，另一個用作冷卻水蒸氣（如圖2-b）。

2.縮小容器口改進

燒杯是直筒型的儀器，口部較寬，收集的氣體很容易飄散出去，為此有的研究者用容器口較小的玻璃儀器來代替燒杯，以此來減少氣體外逸，提高實驗成功率。例如：王寶權[3]用集氣瓶罩在蠟燭火焰上，當看到水霧后，蓋上玻璃片，倒入適量石灰水，其整個過程氣體都不會外逸（如圖3-a）;劉桂軍和荊嘯海[4]將分液漏斗倒置并罩在火焰上方，在探究完水后，關閉活塞，取下分液漏斗，加入澄清的石灰水（如圖3-b）。

3.抽取氣體改進

為了能收集到更多的氣體，使實驗現象更明顯，有些研究者在實驗過程中增加輔助用品，改“收集”為“抽取”，使大量的氣體被迫通過檢驗裝置，這也是目前實驗改進的一個方向。例如：王胤琪[5]在球形干燥管內塞入蘸有無水CuSO4粉末的棉花，具支試管內盛有石灰水，將漏斗罩于火焰上方，拉動注射器活塞，使氣流通過裝置，從而實現檢驗蠟燭燃燒產物的目的（如圖4）。

4.置于容器內改進

傳統的操作是將容器罩在蠟燭火焰上，大多數的實驗改進也是這樣的思路，然而有些作者卻突破固定思維，采用逆向操作，將燃著的蠟燭放置于容器內，使燃燒產物自然地留存在容器中。例如：童四姐[6]在一支燃著的短蠟燭附近放一只盛有石灰水的小燒杯，然后用玻璃鐘罩把它們完全罩住（如圖5-a）;熊言林等[7]在2個泡狀容器中加入澄清石灰水和無水硫酸銅粉末，將容器放在特制的托盤上，然后將托盤擺放到長分別為9.5 cm、6.5 cm 的2支蠟燭之間，點燃2支蠟燭，立即用干燥的800 mL燒杯罩住，觀察現象（如圖5-b）。

對比課本實驗與已有改進實驗，不難看出課本實驗設計簡約，操作便捷，可惜實驗成功率偏低;已有的改進實驗在實驗現象可視、干擾排除、隱患解除、結論可信度等方面進行了有益的探索和改進，令人欣喜，

但也發現了一些問題：（1）有的改進實驗成功率還是偏低;（2）有的改進實驗使用了無水硫酸銅粉末來檢驗水，脫離了學生剛開始學習化學時的學情;（3）有的改進實驗將石灰水放在蠟燭邊上，會造成水和二氧化碳的檢驗存在爭議;（4）還有的改進實驗所使用的儀器需要特殊制作，不方便，如“彎尾干燥管”、特制托盤等等。為此筆者以教材中的實驗為基礎，吸取已有改進實驗的經驗，不斷實踐與總結，最終形成了下列改進方案。

三、實驗改進

1.實驗用品

U型管、橡膠塞、蠟燭、火柴、石灰水

2.實驗裝置

如圖6所示。

3.實驗操作

（1）點燃蠟燭，固定在桌面上（或放在小的集氣瓶中）;

（2）等蠟燭火焰穩定后，將 U 型管倒置，拿著一邊，將另一邊垂直罩在火焰上方1cm左右，片刻后，觀察到U型管內有大量水霧;

（3）觀察到水霧后，慢慢平移離開火焰，用兩個小的橡膠塞塞緊U 型管管口，再將 U 型管倒置過來，拿下一側的橡膠塞（手拿的那一側），倒入少量石灰水，再塞緊橡膠塞，晃動，即可觀察到石灰水變渾濁。

四、改進說明

1.U型管具有較長的“管道”，有利于水蒸氣液化;同時“管道”有彎道，可以減慢氣體流速，留存大量熱氣體，使實驗現象更明顯;

2.U型管有兩邊，拿著一邊，另一邊罩在火焰上，可以很好地將“罩在火焰上部位”與“手拿著部位”分開，徹底解決容器非常燙而讓人難以忍受的問題;

3.用橡膠塞塞緊U型管管口，是為了將二氧化碳留存在U型管中，防止倒置和晃動時氣體被大量甩出，造成二氧化碳檢驗時實驗失敗;

4.將U型管管口罩在火焰上方1cm左右，使火焰不接觸到U型管，目的是防止產生黑煙對實驗造成干擾，同時收集更多的水蒸氣和二氧化碳。

五、改進優點

1.立足教材，儀器常見。在教材原有實驗方法的基礎上，用學生熟悉的U型管（在初二學習液體壓強時見過）來代替燒杯，并增加兩個橡膠塞即可。

2.裝置簡約，操作簡單。立足于原型實驗，使用學生熟悉的儀器和藥品，完全不需要連接復雜裝置進行實驗，可以說完美地繼承了原有實驗裝置簡約、操作簡單的特點。

3.用時較短，效果顯著。整個實驗過程只需要1分15秒左右即可完成，但卻能非常好地解決教材原有實驗中存在的問題（如現象不明顯、燙傷隱患、黑煙干擾等等），提高了實驗成功率，完全符合課堂教學的需求。

參考文獻

[1]許麗丹，吳孝位，蠟燭及其燃燒探究實驗的改進[J].實驗教學與儀器，2019，36（Z1）：55—56.

[2]潘國榮，白顯圣.蠟燭燃燒產物檢驗實驗的改進[J].化學教育（中英文），2018，39（3）：60—62.

[3]王寶權.蠟燭燃燒實驗的探究與改進[J].化學教學，2013（12）：43-45.

[4]劉桂軍，荊嘯海.探究蠟燭燃燒產物實驗的改進[J].中國教育技術裝備，2014（3）：122—124.

[5]王胤琪.蠟燭燃燒產物探究實驗的新設計[J].教學儀器與實驗，2013，29（10）：28.

[6]童四姐，對蠟燭燃燒產物驗證實驗的改進[J].中學化學教學參考，2015（8）：63.

[7]熊言林，李曉龍，金海蓮，汪清，等，蠟燭燃燒產物二氧化碳非常規滅火原因的實驗探究[J].化學教育，2011，32（8）：48-50.