實(shí)驗(yàn)探究細(xì)鐵絲在氧氣中的燃燒

細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，是學(xué)習(xí)氧氣化學(xué)性質(zhì)時(shí)的一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)，是很有代表性的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)這樣幾個(gè)問題：（1）某些在空氣中不能燃燒的物質(zhì)可以在氧氣中燃燒；（2）某些物質(zhì)燃燒的點(diǎn)燃方法比較特殊；（3）有些物質(zhì)燃燒時(shí)沒有火焰出現(xiàn)；（4）由于燃燒放出熱量大，生成物是高溫的物質(zhì)會(huì)下落到瓶底，所以實(shí)驗(yàn)前需要在瓶底放一些水或細(xì)沙，防止瓶底炸裂。

該實(shí)驗(yàn)一般是需要把鐵絲繞成螺旋狀，并在下端系一根火柴，讓火柴先燃燒給鐵絲加熱，使鐵絲達(dá)到著火點(diǎn)。關(guān)于鐵絲繞成螺旋狀的原因，很多資料都說是為了增大鐵絲與氧氣的接觸面積，也有說是為了使鐵絲變短，便于加熱達(dá)到著火點(diǎn)。這兩種解釋的道理毫不相關(guān)，是不是都正確呢？

為了驗(yàn)證這兩種解釋，我利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究。要驗(yàn)證的問題有兩個(gè)：一是繞成螺旋狀是不是使鐵絲燃燒的必要條件；二是鐵絲燃燒前是否需要把它全部或大部分加熱。為此，我設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)及準(zhǔn)備的材料是：

1.鐵絲是從石棉網(wǎng)上拆下來的，經(jīng)過砂紙打磨，鐵絲長度約12 cm，直徑約近0.4 mm。

2.集氣瓶容積約162 mL，集氣后剩余水約15～17 mL，所以瓶中所盛氧氣約145 mL，理論上足夠鐵絲燃燒。

3.氧氣為加熱高錳酸鉀制取，并用排水法收集氧氣。

4.下表中的五個(gè)實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)做四次。

鐵絲處理及點(diǎn)燃方法如下表的五種：

五個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分別為：

（1）鐵絲在集氣瓶中劇烈燃燒，火星四射，一根鐵絲燃燒有時(shí)不能持續(xù)地出現(xiàn)火星，燃燒到后半部分時(shí)，有時(shí)不出現(xiàn)火星四射現(xiàn)象，鐵絲下端有個(gè)紅白色小球越來越大，鐵絲變短。有的鐵絲不能全部燃燒，剩余一段鐵絲，下端形成一個(gè)直徑約2～3 mm的小球。繞在火柴梗上的部分鐵絲有的不能燃燒，直接落到瓶底。鐵絲燃燒時(shí)間一般持續(xù)8～10秒。

（2）與（5）鐵絲不能燃燒，鐵絲紅熱狀態(tài)很快消失。

（3）與（4）鐵絲能夠燃燒，燃燒現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)（1）基本相同，區(qū)別是鐵絲是從前端開始燃燒的，前端沒有剩余。

實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論：

1.實(shí)驗(yàn)（2）與（5）的現(xiàn)象說明，鐵絲用酒精燈火焰加熱離火后會(huì)立刻降溫，達(dá)不到著火點(diǎn)。用火柴點(diǎn)燃是鐵絲燃燒的必要條件，因?yàn)槟鼙３骤F絲持續(xù)的紅熱。

2.實(shí)驗(yàn)（1）（3）（4）的燃燒現(xiàn)象基本相同，說明繞成螺旋狀不是燃燒的必要條件，繞成螺旋狀也并沒有使鐵絲燃燒時(shí)更劇烈。繞成螺旋狀只是使鐵絲相對(duì)變短，便于伸入集氣瓶內(nèi)。直的細(xì)鐵絲在實(shí)驗(yàn)中會(huì)顫動(dòng)，不利于點(diǎn)燃和伸入集氣瓶中，影響實(shí)驗(yàn)操作?；鸩竦幕鹧娼o鐵絲加熱的長度也不能明顯地影響燃燒的現(xiàn)象，鐵絲加熱到紅熱部分更長的，燃燒沒有更快，紅熱部分也沒有同時(shí)燃燒，燃燒還是從一端開始進(jìn)行的。鐵絲多數(shù)不能完全燃燒，會(huì)剩下一小段，可能是因?yàn)榧瘹馄咳莘e相對(duì)較小，氧氣含量不足或不能保持足夠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

此實(shí)驗(yàn)使我更深入地理解到鐵絲燃燒的有關(guān)知識(shí)，對(duì)物質(zhì)燃燒條件有了更清楚的認(rèn)識(shí)。此實(shí)驗(yàn)中可能還有一些值得探討和研究的地方，希望我的研究能起到拋磚引玉的作用。

（作者單位 吉林省長春市第一五二中學(xué)）

編輯 謝尾合