激光手电、纳米铁粉在初中化学实验中的应用

摘要：激光手电（5W左右）发出的激光可以不接触物体而隔空点燃火柴、纳米铁粉（100nm）等，这让一些需要在密闭容器中燃烧的实验所面临的问题迎刃而解，如测量空气中氧气的体积分数、验证质量守恒定律等。

关键词：激光手电；纳米铁粉；密闭容器；环保；精确

化学作为一门自然科学的最鲜明的特点就是以实验为基础。化学知识趣味之中充满哲理，平淡之中蕴含神奇，在化学实验中学生可以充分领略化学学科的特殊魅力。初中化学教材中安排了很多的演示实验和学生实验，以此来展示一些实验现象，验证或探究一些理论，并培养学生的基本实验操作技能，让学生形成良好的科学素养。激光手电和纳米铁粉的使用会让一些课内、外实验操作起来更加地简单、安全，得出的实验结论也更加地精确。

激光手电（5W左右）发出的激光可以不接触物体而隔空点燃火柴、纳米铁粉（100nm）等，这让一些需要在密闭容器中燃烧的实验所面临的问题迎刃而解。不仅如此，激光手电发出的激光绚丽多姿，会瞬间抓住学生的眼球，激发学生学习的激情。

100nm级铁粉在空气中不自燃，稍微加热即可燃烧，燃烧的产物为黑色固体四氧化三铁，没有烟等任何污染。100nm级铁粉在实验中可以代替有剧毒的白磷，让一些实验更加安全、环保，如下面的几个实验。

一、 用于教材中的实验改进

（一） 测量空气中的体积分数

人教版教材中用红磷燃烧来测定空气中氧气的体积分数（如下图1），该实验因为要在广口瓶外用酒精灯引燃红磷，然后再插入瓶中塞紧瓶塞。这样就会使得实验误差较大且污染空气，平时教学效果很不理想。如果用纳米铁粉（100nm）代替红磷，用激光手电（5W）在广口瓶外照射燃烧匙中的纳米铁粉（如下图2），这样就能很好地避免了教材实验中的不足。

（二） 用红磷燃烧验证质量守恒定律

人教版教材中用磷燃烧验证质量守恒定律（如下图3），该实验中用被灼烧红热的玻璃导管引燃红磷，实验不易成功，红磷燃烧现象也不明显。一些改进实验中，用更易燃烧的白磷代替红磷有好的实验效果，但是白磷有毒性，一些教师和学生由此可能就放弃此实验。在教学中可以用纳米铁粉（100nm）代替红磷，用激光手电（5W）在锥形瓶外照射燃烧匙中的纳米铁粉（如下图4），为了使现象更加地绚丽、抓人眼球，可在纳米铁粉中加入少量的氯酸钾和二氧化锰，实验现象如下图5。因实验简单、安全、环保，现象有趣，在教学中可以极大地激发学生的學习激情。（此设计已获2015年安徽省实验说课一等奖）

二、 用于一些探究实验

如探究燃烧的木条在集气瓶中熄灭是否是因为耗尽瓶中的氧气时（如图6）。可以按如图连接装置，先用激光手电发出的激光引燃火柴，待燃着的火柴熄灭并冷却后再用激光照射燃烧匙中的白磷，同学们会惊奇地发现白磷燃烧了。从这个简单、有趣的探究实验中，学生很容易理解燃着的本条熄灭的原因是氧气的浓度变小，并且也知道了不同物质燃烧所需要的氧气的最低浓度是不一样的。（此设计已获2017亳州市青少年科技创新二等奖）

激光手电、纳米铁粉不仅让一些实验操作变得更加地简单、可行，实验过程中不会产生污染，实验数据也更加地精确；同时让学生接触纳米铁粉、激光手电最前沿、最先进的科技，从而感受高科技的魅力。不过，教师一定要做好安全教育工作。在实验过程中让沉稳的学生使用激光手电，不能对着人照射，并且使用后立即收回，确保安全。

参考文献：

[1]郑长龙.化学实验教学新视野[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]王祖浩.化学实验[M].南京：江苏教育出版社，2009.

[3]张少文.巧用化学小实验提升课堂教学效率[J].中学化学教学参考，2015（1-2）.

作者简介：

王影，安徽省亳州市，安徽省亳州市利辛二中。