对“燃烧条件演示实验”的评析及创新设计

潘国荣+白显圣

摘要：燃烧的条件实验是初中化学重要的课堂演示和学生实验，对比全国现行多种版本的教科书，其实验设计各有千秋，但均有一些不足。新设计的实验，补充了可燃物与非可燃物的对比，使用身边的物质做实验，使学生产生亲切感，并让实验在封闭的环境里进行，消除了实验污染对师生健康的危害，使实验能够用于学生的课堂探究活动。

关键词：燃烧条件；演示实验；实验探究；创新设计

文章编号：1005–6629（2015）7–0061–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

“燃烧的条件实验”是《义务教育化学课程标准（2011年版）》中一个重要的演示实验，也是一个学生必做的基础实验。因此，一个设计合理、科学的实验对学生深刻认识“物质的燃烧一般需要同时满足三个条件”这一个问题具有重要的意义。

1 教科书演示实验设计

在现行各版本《义务教育课程标准实验教科书·化学》教材中“燃烧的条件实验”的设计不尽相同。有的是用“烧不坏的手帕”[1]做演示实验，有的设计了“学生实验活动”[2]却没有具体的演示实验，有的只讲灭火的原理[3]而没有燃烧的条件实验。其他版本教科书中比较典型的“可燃物燃烧条件实验”设计有以下两种：

1.1 人教版教科书的实验设计[4]

在500mL烧杯中加入300mL热水，底部放用硬纸圈圈住的一小块白磷。在烧杯口上盖一薄铜片，铜片上一端放一小堆干燥的红磷，另一端放一小块干燥的白磷（如图1-a），观察现象。用导管对准上述烧杯底部的白磷，通入少量氧气（或空气，如图1-b），观察现象。

1.2 仁爱版教科书的实验设计[5]

取少量干燥的红磷和白磷分别置于如图2所示的薄铜片上，用酒精灯对准薄铜片加热，观察现象。在500mL烧杯中加入300mL沸水，投入一小块白磷（如图3所示），观察现象，鼓入空气，再观察现象。

2 教科书演示实验设计的不足

教科书演示实验设计的不足主要是：

（1）这些实验都是在敞开的环境中进行的，容易造成环境污染，从而影响师生的身体健康。

（2）这些实验只能用于教师的演示实验而不能用于学生的课堂探究活动。

（3）实验药品与物品用量偏大，一些药品甚至没有说明用量，不好控制。

（4）“白磷在水中燃烧”实验，不管是鼓入空气，还是通入氧气，其操作都比较复杂，耗费时间长，且不容易做成功。

3 可燃物燃烧条件的实验改进综述

可燃物燃烧条件实验改进在许多书刊上已经有很多成果发表，这些成果虽然各有特色，但是，这些改进还存在一些不足：物品用量多，程序复杂，课前准备用时长，操作不简便等。下面就两个实验的改进进行简述。

3.1 红磷与白磷燃烧对比实验改进简述

苏翰老师[6]认为小试管氧气不足，不能支持燃烧，他“将红磷和白磷分别放在两个大试管中，在试管口各套一个瘪气球，用橡皮筋固定。然后将两支大试管同时浸在盛有热水的烧杯中”。王西甫老师[7]是“取黄豆粒大小的红磷和白磷迅速放入盛满CO2的大试管中，塞上带气唧的双孔橡皮塞……将放有白磷和红磷的大试管放入热水中……同时用气唧向两支试管中鼓入空气”。胡媛媛老师[8]是“将白磷与红磷用橡皮塞密封在大试管中，并放于热水里”。韩程明老师[9]的改进是“在A、B、C（C里盛CO2）3支试管中放入绿豆粒大小的红磷、白磷、白磷，塞好橡皮塞，将3支试管同时放入热水中”。张艳琴等老师[10]的改进是“将红磷、白磷分别放入两试管中，用带玻璃导管的橡皮塞塞住试管口，玻璃管的外端固定一气球，保证试管内有较多的空气，完全封闭后再将两试管同时浸入热水中进行实验”。其他的一些改进比较复杂，不再例举。

3.2 水里白磷燃烧实验改进简述

苏翰老师[11]的改进是“用矿泉水瓶收集一瓶氧气配单孔塞连接一个小漏斗，侧着插入水下，盖在热水中的白磷上面，轻挤水瓶，使氧气与白磷接触”。胡媛媛老师[12]的改进是“将一只大试管罩住热水中铜圈内的白磷，用大试管中的空气排开白磷周围的水，使热水下的白磷与空气接触”。张艳琴等老师[13]的改进是“在烧杯中放一金属圆柱体（金属圆柱体上端固定一螺丝帽），注入适量热水浸没金属圆柱体，在圆柱体上端的螺丝帽中放一小块白磷。用一空试管向下罩住水中的金属圆柱体（白磷）”。吴国权老师[14]的改进方案是“用25mm×200mm的大试管（内充满氧气并用塞子塞住）及400mL烧杯各1只，开水（烧杯内水位高度约为大试管的1/2）……将粗铜丝环平放在烧杯中间，烧杯中加开水约300mL后……取半粒黄豆大的白磷……放入螺母的中央……拿内部充满氧气的大试管口朝下迅速将白磷罩住”。钱胜等老师[15]的改进方案是“在烧杯中装入约2/3体积的热水，在烧杯底部放入绿豆大小的一块白磷。先用一只烧杯收集满氧气，再把试管迅速倒插入热水中并罩住白磷”。其他的一些改进比较复杂，不再例举。

3 燃烧的条件演示实验创新设计

实验1 用坩埚钳（或镊子）分别夹一小块石头（瓦片、砖头片、玻璃片等）与木块在酒精灯火焰上加热，或者分别拿一根木条与一根玻璃棒（或玻璃长条等）在酒精灯火焰上加热，观察现象。

实验2 用坩埚钳（或镊子）分别夹住一小块无烟煤与木炭在酒精灯火焰上加热，观察现象。

实验3 （1）在两个250mL烧杯中分别加入大约125mL 75℃左右的热水和室温水，把事先已经将小的一端轻凿了一个小圆形浅凹槽的3号橡皮塞放入烧杯的热水中。

（2）将一小撮（绿豆量）干燥红磷放入20×200mm规格的干燥试管里，用小气球套住试管口后，放入烧杯的热水中。

（3）将两粒“米粒样”大小的白磷先用滤纸吸去表面上水分后分别放入两支20×200mm规格的干燥试管里，用小气球套住试管口后，一支先放入盛室温水的烧杯中，另一支再放入上述（2）烧杯的热水中。

观察（2）与（3）三支试管中产生的现象。

（4）取出两支试管后，将“米粒样”大小的白磷放入烧杯热水中橡皮塞小端的凹槽里，观察现象；再用一支20×200mm规格的干燥试管垂直倒插入烧杯里的橡皮塞中塞紧罩住白磷，观察现象。

（5）把（2）中装干燥红磷的试管外壁擦干，取出小气球，用带干燥管（内装吸有氢氧化钠溶液的纱布）的橡皮塞塞紧试管口，将试管底部的红磷抖动聚集到试管的中下部后，在酒精灯火焰上对准红磷加热，观察现象。

4 创新实验设计的实验效果

实验1中，只有木块或木条能够燃烧。这个实验说明“物质具有可燃性才能燃烧”。

实验2中，木炭燃烧而无烟煤不燃烧。在相同的短时间内加热，酒精灯火焰没点燃煤块。这个实验说明“可燃物燃烧需要达到一定的温度”。温度没有到达可燃物的着火点，它就不能燃烧。

实验3中，（2）先放进热水的红磷不燃烧（黑色部位），（3）后放进热水的白磷燃烧了，看到了明亮的火光，如图4所示。实验说明“可燃物燃烧需要一定的温度”，“不同的可燃物燃烧时需要的温度不一样”。

（4）把白磷放到烧杯热水中橡皮塞小端的凹槽上，白磷熔化后像一个白色的珍珠，如图5所示，没有燃烧。插入试管后，橡皮塞小端凹槽上的白磷燃烧起来了，看到了明亮的火光，如图6所示。实验说明“可燃物燃烧需要与氧气或空气接触”。

（5）给上述聚集到试管中下部的红磷加热一段时间后，试管里的红磷燃烧起来了，将试管移动离开火焰后，看到明亮的火光，如图7所示。实验同时说明“温度达到可燃物的着火点，它才能够燃烧”，“具有可燃性的物质才能够燃烧”。

5 创新实验设计在教学中的应用

实验1与实验2可用于学生探究活动，这能够培养学生的探究、合作精神。实验探究是学生“通过实验学化学”的最佳方法，能够帮助学生很好地认识“燃烧的条件”，对基础薄弱的学生来说很有意义。

实验3的准备与操作难度相对大了一些，建议由教师演示。如果学生基础比较好，动手能力比较强，也可以由学生操作。需要注意的是：（1）带干燥管（内装吸有氢氧化钠溶液的纱布）的橡皮塞。（2）小的一端轻凿了一个小圆形浅凹槽的3号橡皮塞（圆形浅凹槽的宽度约为6mm，深度约为3mm）。（3）将一小撮（绿豆量）干燥红磷放入20×200mm规格的干燥试管里。（4）将一粒“米粒样”大小的白磷先用滤纸吸去表面上水分后放入 20×200mm规格的干燥试管里。这四个制作与操作，前面三个必须由教师指导学生在课前准备好，以节约探究时间，第四个操作分发白磷由教师把关发放，以保证实验的安全与成功。

6 创新实验设计的优点

（1）实验设计简单合理，操作方便，现象明显，快速高效，既可以用于教师的课堂演示，也可以用于学生的探究实验活动。

（2）通过学生的实验探究或教师的实验演示，在完成了三个实验后，学生很自然地推出和理解了“燃烧的条件”是三个，实现了新课程让学生“通过实验学化学”的理念。

（3）实验用品简单易得，使用试管和烧杯小、用水量和药品量少，既节约又环保。

（4）磷的燃烧实验是在封闭的环境中进行的，有效防止了产生的污染物在实验环境中扩散，保护了环境，维护了师生的安全和健康。

（5）实验1与实验2使用了学生身边熟悉的物质进行实验探究，让学生产生一种亲切感，促使学生进一步关注身边的化学物质和发生的化学变化。

（6）水中白磷燃烧实验，不必事前制取氧气，也不用气唧鼓入空气，白磷液珠固定在橡皮塞的凹槽里不会滚动，让实验变得简捷，成功率高。从而可以用于学生的操作探究，增加学生动手实验的机会，提高课堂教学效果。

参考资料：

[1]王祖浩，王磊主编.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级）（上册）[M].上海：上海教育出版社，2012：93.

[2]江琳才主编.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级）（上册）[M].北京：科学出版社、广东教育出版社（广州），2012：80～81.

[3]毕华林，卢巍主编.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级）（上册）[M].济南：山东教育出版社，2012：118～119.

[4]王晶，郑长龙主编.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级）（上册）[M].北京：人民教育出版社，2012：128～129.

[5]沈怡文，陈德余主编.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级）（上册）[M].北京：科学普及出版社，2012：82～83.

[6][11]苏翰.对物质燃烧条件实验的改进[J].河北理科教学研究，2012，（2）：40.

[7]王西甫.燃烧条件的探究实验设计[J].化学教学，2010，（5）：18～19.

[8][12]胡媛媛.探究燃烧的条件和灭火的方法[J].化学教学，2010，（1）：47～48.

[9]韩程明.探究可燃物燃烧条件的实验改进[J].化学教育，2010，（5）：69.

[10][13]张艳琴，史祥利.探究“燃烧的条件”实验改进[J].潍坊教育学院学报，2012，25（4）：93～94.

[14]吴国权.白磷水下燃烧演示实验的再研究[J].化学教育，2013，（3）：58～59.

[15]钱胜，冯红霞.对“白磷在水下燃烧实验”的多种改进[J].化学教学，2011，（3）：38～39.