粉尘爆炸实验改进两则

朱清勇 孙鹏

摘要： 粉尘爆炸实验是初中化学了解燃烧和爆炸条件的重要实验，但在实际教学中教师演示实验的成功率较低，更谈不上让学生亲手探究实验过程。通过不断改进、尝试、优化，最终利用生活中常见器材点火枪和废弃塑料瓶等，设计了两种简约化的改进装置。通过教学实践检验，改进后装置实验效果显著。

关键词： 粉尘爆炸； 生活化； 简约化； 实验改进

文章编号： 10056629（2018）9007803 中图分类号： G633.8 文献标识码： B

“化学实验是进行科学探究的重要方式，学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证”[1]。上海教育出版社出版的九年级《化学》教材上册第95页有如图1的粉尘爆炸实验[2]，人民教育出版社出版的九年级《化学》教材上册第133页也有如图2的粉尘爆炸实验[3]，可见粉尘爆炸实验是初中生认识爆炸现象，了解燃烧和爆炸条件的必做实验。可实际情况是大部分化学教师是以播放视频代替演示实验，更谈不上让学生自己动手做粉尘爆炸实验了。

为了改变现状，提高粉尘爆炸实验的可操作性和成功率，笔者对该实验作了初级版和加强版的两种改进，使本实验更易操作和简约化。学生实验可以选择初级版体验，教师演示可选择加强版展示爆炸的声光特效。

沪教版上册教材第95页（如图1）中实验的不足之处有： （1）这种无底塑料瓶罐就是装食用油的瓶子。吹入气体鼓起面粉的速度和分散空间对成功爆炸都有影响，不能保证实验的成功率。（2）蜡烛固定位置在塑料瓶靠边的一侧，塑料瓶壁容易熔化而变形，不利于实验成功和反复操作。人教版上册教材第133页（如图2）中实验的不足之处有： （1）这种金属茶叶罐或纸质茶叶罐都是不透明的，不利于观察容器内的实验现象，用蜡烛点燃不易操作，成功率低。（2）装置不易加工，加工后密封性得不到保证。笔者针对两套义务教育教材中粉尘爆炸装置的不足之处做了如下的两则改进。

1 粉尘爆炸教师演示实验——简约化加强版改进

1.1 改进点

（1） 用550mL塑料矿泉水瓶代替食用油桶。

（2） 化学纯可溶性淀粉（粉末比较细，需要在阳光下暴晒几小时使之干燥）代替普通面粉。如没有可溶性淀粉，用市场上销售的用于勾芡的生粉（本就是干燥的，不需处理可直接进行实验，注意用后密封保存）效果也很好。

（3） 用生活中常用的点火枪代替蜡烛点火。

1.2 教师演示加强版改进装置图

改进装置如图3所示。

1.3 注意点

（1） 点火前先将矿泉水瓶多晃动几次，或者在實验台上轻轻敲击矿泉水瓶底部，使淀粉的粉尘能在矿泉水瓶中下部充分弥散开来；

（2） 所选点火枪加有丁烷液体，是可以调节火焰大小的。预先将点火枪火焰调至最大，实验时一次点火能大大提高成功率；

（3） 干燥的可溶性淀粉质量控制在1.5g最佳，量太多或太少则成功率低；

（4） 实验时要戴上安全防护眼镜，勿对着人点火引爆，也勿将粉尘扬入瓶外空气中，要处处注意安全。

2 粉尘爆炸学生实验——生活化初级版改进

粉尘爆炸实验设计成学生分组实验，4人一组，一个班级需要分成10～12组。笔者对教材中面粉爆炸的装置做了改进（如图4），开展的学生分组实验效果很好。

2.1 改进点

（1） 蜡烛位置改到中间，用穿过橡皮塞倒置的燃烧匙（可使吹起粉尘从燃烧匙外侧充分扬起且不吹灭蜡烛）做固定点。蜡烛高度可通过燃烧匙调节，使点燃后蜡烛火焰居于瓶中心略偏下的位置为最佳。

（2） 用1.25L去底的椰子汁HDPE塑料瓶代替食用油桶。1.25L装椰子汁的塑料饮料瓶是白色半透明硬质HDPE塑料制成，软化点为125～135℃，使用温度可达100℃，反复多次实验不软化变形。

（3） 改用吹气球的打气筒快速鼓入空气。打气筒鼓气量足，从面粉下方吹起，可以使面粉充分扬起。

2.2 学生实验初级版改进装置图

改进后的学生实验装置如图4所示：

2.3 学生小组实验步骤

（1） 小组组长负责分工，查看仪器和药品是否完整齐全（教师课前预先给每组塑料瓶中装入干燥的面粉）。

（2） 一名学生点燃塑料瓶中的蜡烛，盖好硬纸板，另一名学生迅速用打气筒鼓入空气，即可观察到硬纸板弹出，硬纸板顶开瞬间可观察到爆燃现象。若未成功可以将塑料瓶适当倾斜交换空气后继续实验。

（3） 小组成员交换角色，让每人都能体验到粉尘爆炸实验。

2.4 教学建议

先让学生观察教材原图和改进图，找出不同点，思考为什么改进？实验后统计出成功率与教师用教材原图准备实验的成功率作对比，让学生感受创新的过程和成功的喜悦。

3 反思和体会

初中化学实验改进创新的根本目的是服务于教学，解决实验教学中存在的问题，让学生动手做实验、动脑思考、探究为什么[4]。自评本实验的改进是成功的，以此实验为主的展示在扬州市初中化学教师实验技能比赛中获得了专家评委的一致好评。其主要表现如下：

（1） 实验简约化、生活化，效果显著。

教师加强版改进矿泉水瓶密封性更好，爆炸的视听效果更具震撼力，面粉飞扬，矿泉水瓶可水平飞出5米远；初级版如不盖硬纸板，冲出塑料瓶的粉尘火光可达0.5m高，效果显著。改进实验使课堂气氛活跃，展现了化学实验的魅力。

（2） 实验时间短。

教师加强版实验3分钟即可完成，学生小组实验5分钟可以完成。学生通过真实参与的实验易得出结论： 面粉不但可燃，而且与空气充分混合后点燃会爆炸。也培养了学生在生活中防范可燃性粉尘和可燃性气体的风险意识。

（3） 装置取材于日常生活用品及某些废品，变废为宝可重复利用。

（4） 有助于培养学生的创新能力，发展学生的核心素养。

农村基层一线化学教师需要不断地修炼和提升，不仅需要创造条件使学生亲历化学实验，更需要改进、创新出有趣的生活化、简约化实验。唯有不断研究实验，不断创新改进，不断地尝试、失败、否定、再尝试，方能达到成功的彼岸。实验改进要能点亮学生的心灯，让学生发自内心，由内而外地喜欢化学[5]。实验改进中教师的言传身教胜过一切空洞的演说，从而启迪科学思维，发展学生的实践精神和创新能力。

参考文献：

[1][5]中华人民共和国教育部制定. 义务教育化学课程标准[S]. 北京： 北京师范大学出版社， 2012.

[2]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： 133.

[3]王祖浩，王磊主编. 义务教育课程标准实验教科书·化学（上册）[M]. 上海： 上海教育出版社， 2012： 95.

[4]朱清勇. 2017江苏省化学实验创新比赛观摩有感[J]. 化学教学， 2017，（10）： 18～21.