“燃烧条件”中考题赏析及拓展探究

2021-11-08 08:21周建国孙文英
发明与创新·中学生 2021年5期
关键词:着火点红磷白磷

周建国 孙文英

近年来,中考逐渐侧重对学生动手能力的考查。实验的功能越来越突出,它不仅承载了知识的运用,更承载了对学生动手能力、分析解决问题能力以及科学素养、情感价值观的培养。

燃烧的条件探究一直是中考化学命题的热点,命题时侧重于考查学生在掌握理论的基础上,能否在实际中应用。本文就“可燃物燃烧的条件”这一考点,结合中考化学题,浅议如何在实验中培养学生的创造性思维。

一、中考典例分析,夯实基础

【例1】(2020年北京)验证可燃物燃烧的条件。已知:白磷、红磷的着火点分别是40℃、240℃。

(1)Ⅰ中白磷不燃烧的原因是_______。

(2)对比Ⅱ和Ⅲ,可验证可燃物燃烧的条件是______。

【答案】

(1)白磷未与氧气接触。(2)燃烧需要温度达到可燃物的着火点。

【解析】

(1)Ⅰ中,白磷达到了着火点,但与氧气隔绝,故不燃烧的原因是:白磷未与氧气接触。

(2)Ⅱ中,升高右侧漏斗至红磷露出水面。红磷与氧气(或空气)接触,红磷不燃烧,是因为温度未达到红磷的着火点;Ⅲ中,升高左侧漏斗至白磷露出水面,白磷与氧气(或空气)接触,且温度达到了着火点,白磷燃烧。由此得出,燃烧需要温度达到可燃物的着火点。

【例2】(2020遵义市)燃烧是人类获得能量的重要方式。用图2探究燃烧条件。步骤一:通入N2,点燃酒精灯;步骤二:冷却至室温;步骤三:通入O2,点燃酒精灯。能说明可燃物燃烧需要O2的现象是______;从燃烧条件分析,用水灭火主要利用的原理是______ 。

【答案】

步骤一中,b中红磷不燃烧;步骤三中,b中红磷燃烧。降低温度至可燃物的着火点以下。

【解析】

步骤一中b通入N2,不燃烧;步骤二中b通入O2,燃烧,说明可燃物燃烧需要氧气。根据灭火原理,使可燃物的燃烧火焰熄灭的方法为:清除或隔离可燃物、隔绝氧气或空气、使温度降到可燃物的着火点以下。根据灭火原理可知,用水灭火主要利用的原理为使可燃物温度降到可燃物的着火点以下。

以上两个例题都是通过对比实验探究燃烧的条件,不同点在于,例1是通过白磷露出水面后燃烧、红磷露出水面后不燃烧的实验现象,要求学生归纳燃烧需要氧气和温度达到着火点的结论。例2是给出燃烧需要氧气这一结论,让学生分析出能证明这一结论的实验现象,并通过用水灭火这一客观事实,要求学生通过分析燃烧条件探究其原理。

在解答此类问题时,学生要把握实验中的“明线”,即以实验认识物质的性质、反应原理、化学的基本概念等,同时不能忽视“暗线”,即能力线(观察、操作、分析、归纳等)和方法线(假设、对比、控制变量、验证等)。

虽然上述考题都是探究燃烧的条件,但考查的角度不同,能较好地培养学生的思维能力。

二、改进实验装置,提升能力

人教版九年级教材中,燃烧条件的探究以对照实验的方式呈现,通过对不同条件下白磷、红磷的燃烧条件探究,让学生得出燃烧所需的三个条件。实验装置如图3。

该实验对照鲜明,通过分析能得出燃烧需同时具备三个条件。但存在的不足是,白磷燃烧产生大量的白烟会污染空气,因此教材要求实验需要在有通风橱或抽风设备的环境下进行,然而很多学校不具备这样的条件。

针对上述不足,典型的实验改进装置如下:如图4、5,在管口绑上瘪气球,用气球收集生成的白烟;如图6,在铜片上罩一个内壁沾有水的烧杯,用水吸收生成的白烟;如图7,把红磷和白磷放在U形管的两端,中间用细沙隔离,管口分别绑上两个瘪气球,让白磷在密闭的容器中燃烧;如图8,试管中的氧气与白磷接触,在水中燃烧(出现水火相容的现象)。

用改进后的装置演示实验的现象明显,易操作,既能让学生观察白磷燃烧的现象,又能减少白磷燃烧对空气的影响。

三、开展趣味实验,激发兴趣

现在的中考题越来越注重对学生思维能力的考查,实验探究与化学知识的融合是中考常见题型。可见,教师不仅要传授教材中的基础实验知识,更要注重对学生创新思维的培养,激发学生的兴趣和探究欲,这样才能让他们学得更好。

在熟悉教材中常见实验的基础上,教师还可进一步深化实验,挖掘、拓展实验的功能。比如,针对燃烧条件,以下实验能较好地提高学生的学习兴趣,培养他们的发散思维。

1.掌中烈火

将适量洗洁精倒入装水的玻璃碗,用玻璃棒搅拌至产生较多气泡;把手放在烧杯内的冷水中浸湿,再捞起一堆气泡,对准气泡点火;再将丁烷注入加了洗洁精的水中,直到产生较多大气泡;将手再次放在烧杯内的冷水中浸湿,捞起一堆气泡,对准气泡点火(注意:该实验需在教师或家长的指导下进行)。

【解析】空气气泡不能被点燃;丁烷气泡一点即燃,在手中产生熊熊大火。说明燃烧需要可燃物。

2.不灭的烛火

将烛芯含镁粉的蜡烛置于桌面,点燃蜡烛;用嘴吹灭蜡烛;待蜡烛复燃后,再次吹灭;待蜡烛再次复燃后,用烧杯罩住燃着的蜡烛;待蜡烛熄灭后,立即拿走烧杯;再次盖上烧杯,不拿走。

【解析】蜡烛被吹灭后很快复燃,用烧杯盖灭后,立即拿走烧杯,蜡烛复燃;再次盖上烧杯,不拿走,蜡烛不再复燃。说明燃烧需要氧气(或空气)。

3.火纸烧钱

将5角纸币折叠后装入用火纸做的信封,用镊子夹住信封,点燃信封。

【解析】火纸信封剧烈燃烧,产生巨大火焰,快速燃尽后,纸币却完好无损。说明燃烧需要达到可燃物的着火点。

在教学实践中,教师可组织学生拓展、挖掘学习内容,开展基于实验改进、实验设计的创新活动。比如,我们组织学生进行了探究铁丝燃烧所需氧气的最低浓度、不同直径的铁丝在氧气中的燃烧情况、铁粉在空气中燃烧、用酒精点燃铁丝取代火柴棒点燃铁丝的研究、用传感器探究不同物质在氧气中燃烧后残余的氧气浓度等实践活动,并形成项目参加各级、各類青少年科技创新大赛,有20多个项目获奖,既提高了学生的成绩,又培养了学生的能力。

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