实验探究细铁丝在氧气中的燃烧

  细铁丝在氧气中燃烧的实验,是学习氧气化学性质时的一个重要的实验,是很有代表性的一个实验,该实验的教学让学生认识这样几个问题:(1)某些在空气中不能燃烧的物质可以在氧气中燃烧;(2)某些物质燃烧的点燃方法比较特殊;(3)有些物质燃烧时没有火焰出现;(4)由于燃烧放出热量大,生成物是高温的物质会下落到瓶底,所以实验前需要在瓶底放一些水或细沙,防止瓶底炸裂。   该实验一般是需要把铁丝绕成螺旋状,并在下端系一根火柴,让火柴先燃烧给铁丝加热,使铁丝达到着火点。关于铁丝绕成螺旋状的原因,很多资料都说是为了增大铁丝与氧气的接触面积,也有说是为了使铁丝变短,便于加热达到着火点。这两种解释的道理毫不相关,是不是都正确呢?   为了验证这两种解释,我利用实验进行了探究。要验证的问题有两个:一是绕成螺旋状是不是使铁丝燃烧的必要条件;二是铁丝燃烧前是否需要把它全部或大部分加热。为此,我设计的实验及准备的材料是:   1.铁丝是从石棉网上拆下来的,经过砂纸打磨,铁丝长度约12 cm,直径约近0.4 mm。   2.集气瓶容积约162 mL,集气后剩余水约15~17 mL,所以瓶中所盛氧气约145 mL,理论上足够铁丝燃烧。   3.氧气为加热高锰酸钾制取,并用排水法收集氧气。   4.下表中的五个实验中的每个实验重复做四次。   铁丝处理及点燃方法如下表的五种:   五个实验的现象分别为:   (1)铁丝在集气瓶中剧烈燃烧,火星四射,一根铁丝燃烧有时不能持续地出现火星,燃烧到后半部分时,有时不出现火星四射现象,铁丝下端有个红白色小球越来越大,铁丝变短。有的铁丝不能全部燃烧,剩余一段铁丝,下端形成一个直径约2~3 mm的小球。绕在火柴梗上的部分铁丝有的不能燃烧,直接落到瓶底。铁丝燃烧时间一般持续8~10秒。   (2)与(5)铁丝不能燃烧,铁丝红热状态很快消失。   (3)与(4)铁丝能够燃烧,燃烧现象与实验(1)基本相同,区别是铁丝是从前端开始燃烧的,前端没有剩余。   实验分析与结论:   1.实验(2)与(5)的现象说明,铁丝用酒精灯火焰加热离火后会立刻降温,达不到着火点。用火柴点燃是铁丝燃烧的必要条件,因为能保持铁丝持续的红热。   2.实验(1)(3)(4)的燃烧现象基本相同,说明绕成螺旋状不是燃烧的必要条件,绕成螺旋状也并没有使铁丝燃烧时更剧烈。绕成螺旋状只是使铁丝相对变短,便于伸入集气瓶内。直的细铁丝在实验中会颤动,不利于点燃和伸入集气瓶中,影响实验操作。火柴的火焰给铁丝加热的长度也不能明显地影响燃烧的现象,铁丝加热到红热部分更长的,燃烧没有更快,红热部分也没有同时燃烧,燃烧还是从一端开始进行的。铁丝多数不能完全燃烧,会剩下一小段,可能是因为集气瓶容积相对较小,氧气含量不足或不能保持足够的质量分数。   此实验使我更深入地理解到铁丝燃烧的有关知识,对物质燃烧条件有了更清楚的认识。此实验中可能还有一些值得探讨和研究的地方,希望我的研究能起到抛砖引玉的作用。   (作者单位 吉林省长春市第一五二中学)   编辑 谢尾合

  细铁丝在氧气中燃烧的实验,是学习氧气化学性质时的一个重要的实验,是很有代表性的一个实验,该实验的教学让学生认识这样几个问题:(1)某些在空气中不能燃烧的物质可以在氧气中燃烧;(2)某些物质燃烧的点燃方法比较特殊;(3)有些物质燃烧时没有火焰出现;(4)由于燃烧放出热量大,生成物是高温的物质会下落到瓶底,所以实验前需要在瓶底放一些水或细沙,防止瓶底炸裂。   该实验一般是需要把铁丝绕成螺旋状,并在下端系一根火柴,让火柴先燃烧给铁丝加热,使铁丝达到着火点。关于铁丝绕成螺旋状的原因,很多资料都说是为了增大铁丝与氧气的接触面积,也有说是为了使铁丝变短,便于加热达到着火点。这两种解释的道理毫不相关,是不是都正确呢?   为了验证这两种解释,我利用实验进行了探究。要验证的问题有两个:一是绕成螺旋状是不是使铁丝燃烧的必要条件;二是铁丝燃烧前是否需要把它全部或大部分加热。为此,我设计的实验及准备的材料是:   1.铁丝是从石棉网上拆下来的,经过砂纸打磨,铁丝长度约12 cm,直径约近0.4 mm。   2.集气瓶容积约162 mL,集气后剩余水约15~17 mL,所以瓶中所盛氧气约145 mL,理论上足够铁丝燃烧。   3.氧气为加热高锰酸钾制取,并用排水法收集氧气。   4.下表中的五个实验中的每个实验重复做四次。   铁丝处理及点燃方法如下表的五种:   五个实验的现象分别为:   (1)铁丝在集气瓶中剧烈燃烧,火星四射,一根铁丝燃烧有时不能持续地出现火星,燃烧到后半部分时,有时不出现火星四射现象,铁丝下端有个红白色小球越来越大,铁丝变短。有的铁丝不能全部燃烧,剩余一段铁丝,下端形成一个直径约2~3 mm的小球。绕在火柴梗上的部分铁丝有的不能燃烧,直接落到瓶底。铁丝燃烧时间一般持续8~10秒。   (2)与(5)铁丝不能燃烧,铁丝红热状态很快消失。   (3)与(4)铁丝能够燃烧,燃烧现象与实验(1)基本相同,区别是铁丝是从前端开始燃烧的,前端没有剩余。   实验分析与结论:   1.实验(2)与(5)的现象说明,铁丝用酒精灯火焰加热离火后会立刻降温,达不到着火点。用火柴点燃是铁丝燃烧的必要条件,因为能保持铁丝持续的红热。   2.实验(1)(3)(4)的燃烧现象基本相同,说明绕成螺旋状不是燃烧的必要条件,绕成螺旋状也并没有使铁丝燃烧时更剧烈。绕成螺旋状只是使铁丝相对变短,便于伸入集气瓶内。直的细铁丝在实验中会颤动,不利于点燃和伸入集气瓶中,影响实验操作。火柴的火焰给铁丝加热的长度也不能明显地影响燃烧的现象,铁丝加热到红热部分更长的,燃烧没有更快,红热部分也没有同时燃烧,燃烧还是从一端开始进行的。铁丝多数不能完全燃烧,会剩下一小段,可能是因为集气瓶容积相对较小,氧气含量不足或不能保持足够的质量分数。   此实验使我更深入地理解到铁丝燃烧的有关知识,对物质燃烧条件有了更清楚的认识。此实验中可能还有一些值得探讨和研究的地方,希望我的研究能起到抛砖引玉的作用。   (作者单位 吉林省长春市第一五二中学)   编辑 谢尾合


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