对九年级化学几个实验疑点的再探究

陆春华

摘要：对九年级化学教学中的4个实验疑点作了实验探究：（1）稀释浓硫酸是否一定要将浓硫酸注入水中？（2）铁丝燃烧实验中为何需事先把铁丝绕成螺旋状？（3）用海水制碱为何要先通入氨气？（4）为何用扇子一扇就能熄灭蜡烛的火焰？结合实验对上述问题进行了论证和解释，旨在与同行交流以及促进九年级化学实验教学的发展。

关键词：浓硫酸稀释；铁丝燃烧；海水制碱；蜡烛熄灭；实验疑点

文章编号：1005–6629（2016）6–0076–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 稀释浓硫酸一定要将浓硫酸注入水中吗

人教版九年级化学教材下册第52页介绍了几种常见的酸，以及浓硫酸的稀释方法。由于这个知识点是学习的重点，所以，教学时笔者设计了以下几个问题：

（1）实验室中，我们一般用稀硫酸来做实验，但是，我们从药品店里买到的都是浓硫酸，如何把浓硫酸稀释成稀硫酸呢？学生非常爽快地回答：加水（学生根据平时的生活经验很容易想到这点）。

（2）在稀释浓硫酸的时候，能否把水注入浓硫酸中呢？学生思考片刻，有些学生说行，有些学生说不行，再看了教材后统一回答不行。

学生在查阅教材获知：稀释浓硫酸的时候，一定要把浓硫酸沿器壁缓缓注入水里，并不断搅拌，切不可把水倒入浓硫酸中。

笔者翻阅了大量资料，资料中显示：浓硫酸的密度为1.98 g/cm3，而水的密度为1 g/cm3，如果把水倒入浓硫酸中，由于水的密度较小，所以水就浮在浓硫酸的表面，浓硫酸溶于水放出的大量的热量会造成硫酸液滴飞溅，事实果真如此吗？

学生进行分组讨论，从安全的角度去选择仪器，设计了如图1所示的Ⅰ、Ⅱ两套装置。

实验器材：锥形瓶、双孔橡皮塞、长颈漏斗、烧杯、水槽、钟罩、玻璃棒、浓硫酸、蒸馏水等

实验操作过程及现象：把蒸馏水从长颈漏斗中慢慢注入浓硫酸中，浓硫酸和水出现分层现象，水浮在浓硫酸上面，不一会儿，锥形瓶内壁和钟罩内壁出现大量水雾，偶有大的液滴飞溅。

分析：也许是没有用玻璃棒搅拌。师生讨论后把装置Ⅱ改为装置Ⅲ。

实验操作过程及现象：把蒸馏水从长颈漏斗中慢慢注入浓硫酸中，并用玻璃棒不断搅拌，钟罩内壁出现水雾，但烧杯中没有出现液滴飞溅。

结论：稀释浓硫酸时，通常情况下，教材上的操作要求是规范合理的。但如果滴加水的速度很缓慢，用玻璃棒不断进行搅拌，并且做好一定的防护措施，实验还是可行的。当然，稀释大量浓硫酸时还是采用规范操作为好。

2 铁丝燃烧为何事先要把铁丝绕成螺旋状

在人教版九年级化学教材第二单元课题2“氧气”一节中，做铁丝在氧气中燃烧实验时，要求把铁丝绕成螺旋状，这是为什么呢？笔者查阅了相关资料，资料显示：增大和氧气的接触面积或对未燃烧部分进行预热，究竟哪种回答更为准确呢？根据日常生活中火柴棒的摆放方式不同导致燃烧的现象也不同，笔者设计了如下实验：

探究一：是为了增加铁丝与氧气的接触面积

实验器材：粗细、长度一样的细铁丝（10cm）、250mL的集气瓶3只（瓶中盛有一定量等体积的水并且收集满氧气）

实验操作过程及现象：①把细铁丝全部伸入到集气瓶中，保证细铁丝和氧气的接触面积相同；②把一根细铁丝拉直，另两根绕成粗细不同的螺旋状（如图2所示）；③在细铁丝的末端系一根火柴梗，等火柴只剩1/4时，伸入盛有氧气的集气瓶中。

猜想：把三根细铁丝全部伸入到集气瓶中，这是因为表面积固定，所以和氧气的接触面积一定，如果三根细铁丝都能燃烧，则说明和氧气的接触面积无关。

实验现象：三根铁丝都能和氧气发生剧烈的反应，火星四射，放出大量的热，同时生成黑色固体。实验Ⅱ、Ⅲ与实验Ⅰ相比，剧烈程度更强一些。

分析：影响反应现象的原因有物质的性质、反应物的浓度与接触面积。上述三个实验中，物质的性质、氧气的浓度以及反应物的接触面积都相同，所以，实验中把铁丝绕成螺旋状与增大反应物的接触面积无关。

探究二：对未燃烧部分进行预热

实验器材：粗细、长度一样的细铁丝（10cm）、250mL的集气瓶2只（瓶中盛有一定量等体积的水并且收集满氧气）。

实验操作过程及现象：①把细铁丝全部伸入到集气瓶中，保证细铁丝和氧气的接触面积相同；②把其中的一根细铁丝拉直，另一根绕成螺旋状（如图3所示）；③在细铁丝的末端系一根火柴梗，等火柴只剩1/4时，伸入盛有氧气的集气瓶中。

实验现象：两根铁丝都没有燃烧。（重复4次，现象相同）

分析：可燃物燃烧的条件是与氧气接触，且温度达到着火点。实验Ⅰ与Ⅳ、Ⅱ与Ⅴ中，氧气的浓度和铁丝都相同，但现象明显不一样，仔细观察可以看到金属弯曲的方式不一样。在Ⅳ与Ⅴ中由于火柴燃烧火焰以及空气对流的原因，热量向上流失，没有对下面的金属进行预热，因此，温度没有达到铁丝的着火点，所以，铁丝不能正常燃烧。

结论：细铁丝绕成螺旋状是为了对未燃烧部分的铁丝进行预热，在燃烧过程中，燃烧部分的热量可以传递给即将燃烧的那部分铁丝，这样就达到了提高局部温度的效果，起到预热未燃烧部分的作用，使燃烧更容易进行。

3 海水制纯碱为什么要先通氨气呢

在鲁教版九年级化学教材第二单元第3节“海水制碱”一课中，先把氨气通入饱和食盐水制成饱和氨盐水，然后在加压的条件下通入二氧化碳。为什么要先通入氨气，再通二氧化碳呢？相关资料显示：氨气极易溶于水，一体积的水大约能溶解700体积的氨气；二氧化碳也能溶于水，一体积的水约能溶解一体积的二氧化碳。相同条件下，气体体积比等于分子个数比。

猜想：通气体的先后顺序是由二氧化碳和氨气的溶解性决定的。

实验器材（如图4所示）：带刻度的储气罐两个（一个存放氨气、一个存放二氧化碳）、导气管、橡胶导管、125mL的集气瓶两只（瓶中分别盛放40毫升的饱和食盐水）、量筒、托盘天平等

实验操作过程及现象：①用量筒量取40毫升饱和食盐水，分别倒入集气瓶中；②把瓶Ⅰ和瓶Ⅱ分别连接在氨气和二氧化碳的储气罐上，不断振荡，直至储气罐的刻度不再改变为止，记录读数；③把瓶Ⅰ和瓶Ⅱ迅速交换连接，并振荡，直至刻度不再改变为止，记录读数；④观察瓶底部有多少晶体，过滤、称量。

分析：瓶Ⅰ中吸收二氧化碳和氨气的总量远远大于瓶Ⅱ中所吸收的氨气与二氧化碳的总量，而且瓶Ⅰ中出现的晶体质量要远远大于瓶Ⅱ中的晶体。这个过程中发生了如下反应：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl。根据化学方程式可以判断，参加反应的二氧化碳和氨气的分子个数比为1：1，由于氨气的溶解能力极强，所以瓶Ⅰ中的氨气量多，当连接到盛放二氧化碳的储气罐的时候，参与反应的二氧化碳就多，这就很好地解释了瓶Ⅰ消耗气体的体积远远大于瓶Ⅱ的原因。瓶Ⅰ中有更多的产物生成以及消耗了大量的水，因此，饱和食盐水中析出的实验晶体要比瓶Ⅱ多。

结论：前面的猜想正确。

4 扇子扇蜡烛火焰，为什么一扇就灭

在人教版九年级化学教材上册第135页“练习与应用”中有这么一道题目“扇子扇蜡烛火焰，为什么一扇就灭？”。这是生活中我们经常遇到的一个现象，这个问题主要考查了灭火的原理和促进燃烧的方法，根据燃烧的条件，灭火主要有三种方法：①隔绝氧气或空气；②清除可燃物；③降温至着火点以下。促进燃烧的主要方法有两种：①增大氧气的浓度；②增大可燃物与氧气的接触面积。笔者查阅了相关资料，大致的解释内容相同：扇子一扇，带走了蜡烛燃烧产生的热量，从而使石蜡达不到着火点，所以蜡烛就熄灭了。然而有些资料显示：石蜡的着火点大约190℃，蜡烛燃烧其实就是石蜡蒸气在燃烧，扇子扇是单纯的降温，还是把石蜡蒸气吹走了，清除了可燃物，从而使蜡烛火焰熄灭呢？为此，笔者设计了如下实验。

做出猜想：“扇子一扇，蜡烛熄灭”是清除了可燃物，不仅仅是降温。

实验思路：用一股比石蜡着火点高的热空气吹蜡烛火焰，如果蜡烛熄灭了，则说明假设成立；否则假设不成立。

实验器材：铁质的易拉罐两个（一个剪去顶部和底部，另一个剪去底部，把两个易拉罐串联起来）、自制金属带柄活塞、酒精灯两盏（目的是增大加热面积）、温度计（量程500℃）、火柴、蜡烛、铁架台两个。装置如图5所示。

实验操作过程及现象：把温度高于300℃的空气迅速推出，蜡烛火焰立刻熄灭。

结论：扇子一扇，蜡烛火焰熄灭是因为清除了气态可燃物，不仅仅是降温。

上述所举四个实验案例仅是九年级化学实验中类似例子的冰山一角，笔者只是对几个实验疑点进行了探讨，撰写此文的目的是希望能引起同行对相关问题的关注，使我们的实验教学更加科学、合理。

参考文献：

[1]庄晓松.对初中《化学》教材实验内容的几点思考[J].化学教学，2014，（11）：24～26.

[2]刘怀乐.纯碱生产实验的秘诀[J].化学教学，2011，（1）：48.

[3]刘怀乐著.中学化学实验与教学研究[M].重庆：西南大学出版社，1996：48.

[4]王程杰.燃烧条件3+1 [J].化学教学，2016，（1）：49～54.