用DIS实验探究蜡烛在密闭空间内的燃烧

葛德新+陈继清

1 研究背景

在初中化学实验教学中，燃烧与灭火是教学重点，众多化学教师都会完成燃着的蜡烛在倒扣的烧杯内熄灭的实验，说明蜡烛熄灭的原因是由于缺乏空气，而倒扣烧杯内氧气含量究竟减小到何种程度却不得而知。用现今最流行、实用的DIS实验来探究蜡烛在密闭空间内的燃烧情况，则能从量的角度得出氧气及其他气体含量的变化，进而分析出蜡烛熄灭的内在原因。

2 仪器、药品

数字化信息系统（包含氧气传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、湿度传感器、笔记本电脑等），塑料瓶（5 L），蜡烛，燃烧匙（固定有铝质挡板）。

3 实验装置图

实验装置如图1所示。

4 实验步骤

（1）如图1所示，在事先打好孔的塑料瓶外侧相应位置插入二氧化碳、一氧化碳、湿度传感器探头，瓶口插入氧气传感器探头（探头上固定有燃烧匙）。

（2）进入数字化信息系统操作界面，分别打开湿度、二氧化碳、氧气、一氧化碳传感器通道，点击“数字显示”，并将4个界面平铺，再点击“总开始”，此时测试到的是塑料瓶内水蒸气、二氧化碳、氧气、一氧化碳的含量。

（3）取下氧气传感器，点燃燃烧匙上的蜡烛（蜡烛上方固定有铝质挡板），再将与燃烧匙相固定的氧气传感器的探头塞入瓶口并密封，观察数据变化，直至蜡烛熄灭，最后点击“实验截图”。

5 实验结果

实验结果如图2所知。

6 实验分析

（1）图2（a）反映的是空气中水蒸气、二氧化碳、氧气、一氧化碳的含量。濕度为48.4%，二氧化碳含量为583 ppm，氧气含量为18.7%，一氧化碳含量为0。

（2）图2（b）反映的是蜡烛熄灭后密闭容器内水蒸气、二氧化碳、氧气、一氧化碳的含量。湿度为716%，二氧化碳含量为36 431 ppm，氧气含量为156%，一氧化碳含量为182 ppm。

（3）对比分析，不难发现，氧气含量只减少了31%，减少幅度为166%，二氧化碳含量增加了35 848 ppm，增大了61倍，水蒸气含量增大了48%，燃烧也产生了一定量的一氧化碳。再观察铝质挡板，发现挡板上附有不少炭黑。

（4）实验说明，蜡烛在密闭空间内燃烧会产生二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、炭黑，而蜡烛熄灭的原因是氧气减少和二氧化碳大幅增加共同作用的结果。