對九年級化學(xué)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)疑點(diǎn)的再探究

陸春華

摘要：對九年級化學(xué)教學(xué)中的4個(gè)實(shí)驗(yàn)疑點(diǎn)作了實(shí)驗(yàn)探究：（1）稀釋濃硫酸是否一定要將濃硫酸注入水中？（2）鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)中為何需事先把鐵絲繞成螺旋狀？（3）用海水制堿為何要先通入氨氣？（4）為何用扇子一扇就能熄滅蠟燭的火焰？結(jié)合實(shí)驗(yàn)對上述問題進(jìn)行了論證和解釋，旨在與同行交流以及促進(jìn)九年級化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：濃硫酸稀釋；鐵絲燃燒；海水制堿；蠟燭熄滅；實(shí)驗(yàn)疑點(diǎn)

文章編號：1005–6629（2016）6–0076–03 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1 稀釋濃硫酸一定要將濃硫酸注入水中嗎

人教版九年級化學(xué)教材下冊第52頁介紹了幾種常見的酸，以及濃硫酸的稀釋方法。由于這個(gè)知識點(diǎn)是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，所以，教學(xué)時(shí)筆者設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)問題：

（1）實(shí)驗(yàn)室中，我們一般用稀硫酸來做實(shí)驗(yàn)，但是，我們從藥品店里買到的都是濃硫酸，如何把濃硫酸稀釋成稀硫酸呢？學(xué)生非常爽快地回答：加水（學(xué)生根據(jù)平時(shí)的生活經(jīng)驗(yàn)很容易想到這點(diǎn)）。

（2）在稀釋濃硫酸的時(shí)候，能否把水注入濃硫酸中呢？學(xué)生思考片刻，有些學(xué)生說行，有些學(xué)生說不行，再看了教材后統(tǒng)一回答不行。

學(xué)生在查閱教材獲知：稀釋濃硫酸的時(shí)候，一定要把濃硫酸沿器壁緩緩注入水里，并不斷攪拌，切不可把水倒入濃硫酸中。

筆者翻閱了大量資料，資料中顯示：濃硫酸的密度為1.98 g/cm3，而水的密度為1 g/cm3，如果把水倒入濃硫酸中，由于水的密度較小，所以水就浮在濃硫酸的表面，濃硫酸溶于水放出的大量的熱量會造成硫酸液滴飛濺，事實(shí)果真如此嗎？

學(xué)生進(jìn)行分組討論，從安全的角度去選擇儀器，設(shè)計(jì)了如圖1所示的Ⅰ、Ⅱ兩套裝置。

實(shí)驗(yàn)器材：錐形瓶、雙孔橡皮塞、長頸漏斗、燒杯、水槽、鐘罩、玻璃棒、濃硫酸、蒸餾水等

實(shí)驗(yàn)操作過程及現(xiàn)象：把蒸餾水從長頸漏斗中慢慢注入濃硫酸中，濃硫酸和水出現(xiàn)分層現(xiàn)象，水浮在濃硫酸上面，不一會兒，錐形瓶內(nèi)壁和鐘罩內(nèi)壁出現(xiàn)大量水霧，偶有大的液滴飛濺。

分析：也許是沒有用玻璃棒攪拌。師生討論后把裝置Ⅱ改為裝置Ⅲ。

實(shí)驗(yàn)操作過程及現(xiàn)象：把蒸餾水從長頸漏斗中慢慢注入濃硫酸中，并用玻璃棒不斷攪拌，鐘罩內(nèi)壁出現(xiàn)水霧，但燒杯中沒有出現(xiàn)液滴飛濺。

結(jié)論：稀釋濃硫酸時(shí)，通常情況下，教材上的操作要求是規(guī)范合理的。但如果滴加水的速度很緩慢，用玻璃棒不斷進(jìn)行攪拌，并且做好一定的防護(hù)措施，實(shí)驗(yàn)還是可行的。當(dāng)然，稀釋大量濃硫酸時(shí)還是采用規(guī)范操作為好。

2 鐵絲燃燒為何事先要把鐵絲繞成螺旋狀

在人教版九年級化學(xué)教材第二單元課題2“氧氣”一節(jié)中，做鐵絲在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求把鐵絲繞成螺旋狀，這是為什么呢？筆者查閱了相關(guān)資料，資料顯示：增大和氧氣的接觸面積或?qū)ξ慈紵糠诌M(jìn)行預(yù)熱，究竟哪種回答更為準(zhǔn)確呢？根據(jù)日常生活中火柴棒的擺放方式不同導(dǎo)致燃燒的現(xiàn)象也不同，筆者設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

探究一：是為了增加鐵絲與氧氣的接觸面積

實(shí)驗(yàn)器材：粗細(xì)、長度一樣的細(xì)鐵絲（10cm）、250mL的集氣瓶3只（瓶中盛有一定量等體積的水并且收集滿氧氣）

實(shí)驗(yàn)操作過程及現(xiàn)象：①把細(xì)鐵絲全部伸入到集氣瓶中，保證細(xì)鐵絲和氧氣的接觸面積相同；②把一根細(xì)鐵絲拉直，另兩根繞成粗細(xì)不同的螺旋狀（如圖2所示）；③在細(xì)鐵絲的末端系一根火柴梗，等火柴只剩1/4時(shí)，伸入盛有氧氣的集氣瓶中。

猜想：把三根細(xì)鐵絲全部伸入到集氣瓶中，這是因?yàn)楸砻娣e固定，所以和氧氣的接觸面積一定，如果三根細(xì)鐵絲都能燃燒，則說明和氧氣的接觸面積無關(guān)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：三根鐵絲都能和氧氣發(fā)生劇烈的反應(yīng)，火星四射，放出大量的熱，同時(shí)生成黑色固體。實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ與實(shí)驗(yàn)Ⅰ相比，劇烈程度更強(qiáng)一些。

分析：影響反應(yīng)現(xiàn)象的原因有物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)物的濃度與接觸面積。上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，物質(zhì)的性質(zhì)、氧氣的濃度以及反應(yīng)物的接觸面積都相同，所以，實(shí)驗(yàn)中把鐵絲繞成螺旋狀與增大反應(yīng)物的接觸面積無關(guān)。

探究二：對未燃燒部分進(jìn)行預(yù)熱

實(shí)驗(yàn)器材：粗細(xì)、長度一樣的細(xì)鐵絲（10cm）、250mL的集氣瓶2只（瓶中盛有一定量等體積的水并且收集滿氧氣）。

實(shí)驗(yàn)操作過程及現(xiàn)象：①把細(xì)鐵絲全部伸入到集氣瓶中，保證細(xì)鐵絲和氧氣的接觸面積相同；②把其中的一根細(xì)鐵絲拉直，另一根繞成螺旋狀（如圖3所示）；③在細(xì)鐵絲的末端系一根火柴梗，等火柴只剩1/4時(shí)，伸入盛有氧氣的集氣瓶中。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩根鐵絲都沒有燃燒。（重復(fù)4次，現(xiàn)象相同）

分析：可燃物燃燒的條件是與氧氣接觸，且溫度達(dá)到著火點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)Ⅰ與Ⅳ、Ⅱ與Ⅴ中，氧氣的濃度和鐵絲都相同，但現(xiàn)象明顯不一樣，仔細(xì)觀察可以看到金屬彎曲的方式不一樣。在Ⅳ與Ⅴ中由于火柴燃燒火焰以及空氣對流的原因，熱量向上流失，沒有對下面的金屬進(jìn)行預(yù)熱，因此，溫度沒有達(dá)到鐵絲的著火點(diǎn)，所以，鐵絲不能正常燃燒。

結(jié)論：細(xì)鐵絲繞成螺旋狀是為了對未燃燒部分的鐵絲進(jìn)行預(yù)熱，在燃燒過程中，燃燒部分的熱量可以傳遞給即將燃燒的那部分鐵絲，這樣就達(dá)到了提高局部溫度的效果，起到預(yù)熱未燃燒部分的作用，使燃燒更容易進(jìn)行。

3 海水制純堿為什么要先通氨氣呢

在魯教版九年級化學(xué)教材第二單元第3節(jié)“海水制堿”一課中，先把氨氣通入飽和食鹽水制成飽和氨鹽水，然后在加壓的條件下通入二氧化碳。為什么要先通入氨氣，再通二氧化碳呢？相關(guān)資料顯示：氨氣極易溶于水，一體積的水大約能溶解700體積的氨氣；二氧化碳也能溶于水，一體積的水約能溶解一體積的二氧化碳。相同條件下，氣體體積比等于分子個(gè)數(shù)比。

猜想：通氣體的先后順序是由二氧化碳和氨氣的溶解性決定的。

實(shí)驗(yàn)器材（如圖4所示）：帶刻度的儲氣罐兩個(gè)（一個(gè)存放氨氣、一個(gè)存放二氧化碳）、導(dǎo)氣管、橡膠導(dǎo)管、125mL的集氣瓶兩只（瓶中分別盛放40毫升的飽和食鹽水）、量筒、托盤天平等

實(shí)驗(yàn)操作過程及現(xiàn)象：①用量筒量取40毫升飽和食鹽水，分別倒入集氣瓶中；②把瓶Ⅰ和瓶Ⅱ分別連接在氨氣和二氧化碳的儲氣罐上，不斷振蕩，直至儲氣罐的刻度不再改變?yōu)橹?，記錄讀數(shù)；③把瓶Ⅰ和瓶Ⅱ迅速交換連接，并振蕩，直至刻度不再改變?yōu)橹梗涗涀x數(shù)；④觀察瓶底部有多少晶體，過濾、稱量。

分析：瓶Ⅰ中吸收二氧化碳和氨氣的總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于瓶Ⅱ中所吸收的氨氣與二氧化碳的總量，而且瓶Ⅰ中出現(xiàn)的晶體質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于瓶Ⅱ中的晶體。這個(gè)過程中發(fā)生了如下反應(yīng)：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl。根據(jù)化學(xué)方程式可以判斷，參加反應(yīng)的二氧化碳和氨氣的分子個(gè)數(shù)比為1：1，由于氨氣的溶解能力極強(qiáng)，所以瓶Ⅰ中的氨氣量多，當(dāng)連接到盛放二氧化碳的儲氣罐的時(shí)候，參與反應(yīng)的二氧化碳就多，這就很好地解釋了瓶Ⅰ消耗氣體的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于瓶Ⅱ的原因。瓶Ⅰ中有更多的產(chǎn)物生成以及消耗了大量的水，因此，飽和食鹽水中析出的實(shí)驗(yàn)晶體要比瓶Ⅱ多。

結(jié)論：前面的猜想正確。

4 扇子扇蠟燭火焰，為什么一扇就滅

在人教版九年級化學(xué)教材上冊第135頁“練習(xí)與應(yīng)用”中有這么一道題目“扇子扇蠟燭火焰，為什么一扇就滅？”。這是生活中我們經(jīng)常遇到的一個(gè)現(xiàn)象，這個(gè)問題主要考查了滅火的原理和促進(jìn)燃燒的方法，根據(jù)燃燒的條件，滅火主要有三種方法：①隔絕氧氣或空氣；②清除可燃物；③降溫至著火點(diǎn)以下。促進(jìn)燃燒的主要方法有兩種：①增大氧氣的濃度；②增大可燃物與氧氣的接觸面積。筆者查閱了相關(guān)資料，大致的解釋內(nèi)容相同：扇子一扇，帶走了蠟燭燃燒產(chǎn)生的熱量，從而使石蠟達(dá)不到著火點(diǎn)，所以蠟燭就熄滅了。然而有些資料顯示：石蠟的著火點(diǎn)大約190℃，蠟燭燃燒其實(shí)就是石蠟蒸氣在燃燒，扇子扇是單純的降溫，還是把石蠟蒸氣吹走了，清除了可燃物，從而使蠟燭火焰熄滅呢？為此，筆者設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。

做出猜想：“扇子一扇，蠟燭熄滅”是清除了可燃物，不僅僅是降溫。

實(shí)驗(yàn)思路：用一股比石蠟著火點(diǎn)高的熱空氣吹蠟燭火焰，如果蠟燭熄滅了，則說明假設(shè)成立；否則假設(shè)不成立。

實(shí)驗(yàn)器材：鐵質(zhì)的易拉罐兩個(gè)（一個(gè)剪去頂部和底部，另一個(gè)剪去底部，把兩個(gè)易拉罐串聯(lián)起來）、自制金屬帶柄活塞、酒精燈兩盞（目的是增大加熱面積）、溫度計(jì)（量程500℃）、火柴、蠟燭、鐵架臺兩個(gè)。裝置如圖5所示。

實(shí)驗(yàn)操作過程及現(xiàn)象：把溫度高于300℃的空氣迅速推出，蠟燭火焰立刻熄滅。

結(jié)論：扇子一扇，蠟燭火焰熄滅是因?yàn)榍宄藲鈶B(tài)可燃物，不僅僅是降溫。

上述所舉四個(gè)實(shí)驗(yàn)案例僅是九年級化學(xué)實(shí)驗(yàn)中類似例子的冰山一角，筆者只是對幾個(gè)實(shí)驗(yàn)疑點(diǎn)進(jìn)行了探討，撰寫此文的目的是希望能引起同行對相關(guān)問題的關(guān)注，使我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加科學(xué)、合理。

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