粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)改進(jìn)兩則

朱清勇 孫鵬

摘要： 粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)了解燃燒和爆炸條件的重要實(shí)驗(yàn)，但在實(shí)際教學(xué)中教師演示實(shí)驗(yàn)的成功率較低，更談不上讓學(xué)生親手探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程。通過(guò)不斷改進(jìn)、嘗試、優(yōu)化，最終利用生活中常見(jiàn)器材點(diǎn)火槍和廢棄塑料瓶等，設(shè)計(jì)了兩種簡(jiǎn)約化的改進(jìn)裝置。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)，改進(jìn)后裝置實(shí)驗(yàn)效果顯著。

關(guān)鍵詞： 粉塵爆炸； 生活化； 簡(jiǎn)約化； 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

文章編號(hào)： 10056629（2018）9007803 中圖分類號(hào)： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

“化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的重要方式，學(xué)生具備基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能是學(xué)習(xí)化學(xué)和進(jìn)行探究活動(dòng)的基礎(chǔ)和保證”[1]。上海教育出版社出版的九年級(jí)《化學(xué)》教材上冊(cè)第95頁(yè)有如圖1的粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)[2]，人民教育出版社出版的九年級(jí)《化學(xué)》教材上冊(cè)第133頁(yè)也有如圖2的粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)[3]，可見(jiàn)粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)是初中生認(rèn)識(shí)爆炸現(xiàn)象，了解燃燒和爆炸條件的必做實(shí)驗(yàn)?？蓪?shí)際情況是大部分化學(xué)教師是以播放視頻代替演示實(shí)驗(yàn)，更談不上讓學(xué)生自己動(dòng)手做粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)了。

為了改變現(xiàn)狀，提高粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)的可操作性和成功率，筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)作了初級(jí)版和加強(qiáng)版的兩種改進(jìn)，使本實(shí)驗(yàn)更易操作和簡(jiǎn)約化。學(xué)生實(shí)驗(yàn)可以選擇初級(jí)版體驗(yàn)，教師演示可選擇加強(qiáng)版展示爆炸的聲光特效。

滬教版上冊(cè)教材第95頁(yè)（如圖1）中實(shí)驗(yàn)的不足之處有： （1）這種無(wú)底塑料瓶罐就是裝食用油的瓶子。吹入氣體鼓起面粉的速度和分散空間對(duì)成功爆炸都有影響，不能保證實(shí)驗(yàn)的成功率。（2）蠟燭固定位置在塑料瓶靠邊的一側(cè)，塑料瓶壁容易熔化而變形，不利于實(shí)驗(yàn)成功和反復(fù)操作。人教版上冊(cè)教材第133頁(yè)（如圖2）中實(shí)驗(yàn)的不足之處有： （1）這種金屬茶葉罐或紙質(zhì)茶葉罐都是不透明的，不利于觀察容器內(nèi)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，用蠟燭點(diǎn)燃不易操作，成功率低。（2）裝置不易加工，加工后密封性得不到保證。筆者針對(duì)兩套義務(wù)教育教材中粉塵爆炸裝置的不足之處做了如下的兩則改進(jìn)。

1 粉塵爆炸教師演示實(shí)驗(yàn)——簡(jiǎn)約化加強(qiáng)版改進(jìn)

1.1 改進(jìn)點(diǎn)

（1） 用550mL塑料礦泉水瓶代替食用油桶。

（2） 化學(xué)純可溶性淀粉（粉末比較細(xì)，需要在陽(yáng)光下暴曬幾小時(shí)使之干燥）代替普通面粉。如沒(méi)有可溶性淀粉，用市場(chǎng)上銷售的用于勾芡的生粉（本就是干燥的，不需處理可直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，注意用后密封保存）效果也很好。

（3） 用生活中常用的點(diǎn)火槍代替蠟燭點(diǎn)火。

1.2 教師演示加強(qiáng)版改進(jìn)裝置圖

改進(jìn)裝置如圖3所示。

1.3 注意點(diǎn)

（1） 點(diǎn)火前先將礦泉水瓶多晃動(dòng)幾次，或者在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上輕輕敲擊礦泉水瓶底部，使淀粉的粉塵能在礦泉水瓶中下部充分彌散開(kāi)來(lái)；

（2） 所選點(diǎn)火槍加有丁烷液體，是可以調(diào)節(jié)火焰大小的。預(yù)先將點(diǎn)火槍火焰調(diào)至最大，實(shí)驗(yàn)時(shí)一次點(diǎn)火能大大提高成功率；

（3） 干燥的可溶性淀粉質(zhì)量控制在1.5g最佳，量太多或太少則成功率低；

（4） 實(shí)驗(yàn)時(shí)要戴上安全防護(hù)眼鏡，勿對(duì)著人點(diǎn)火引爆，也勿將粉塵揚(yáng)入瓶外空氣中，要處處注意安全。

2 粉塵爆炸學(xué)生實(shí)驗(yàn)——生活化初級(jí)版改進(jìn)

粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，4人一組，一個(gè)班級(jí)需要分成10～12組。筆者對(duì)教材中面粉爆炸的裝置做了改進(jìn)（如圖4），開(kāi)展的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)效果很好。

2.1 改進(jìn)點(diǎn)

（1） 蠟燭位置改到中間，用穿過(guò)橡皮塞倒置的燃燒匙（可使吹起粉塵從燃燒匙外側(cè)充分揚(yáng)起且不吹滅蠟燭）做固定點(diǎn)。蠟燭高度可通過(guò)燃燒匙調(diào)節(jié)，使點(diǎn)燃后蠟燭火焰居于瓶中心略偏下的位置為最佳。

（2） 用1.25L去底的椰子汁HDPE塑料瓶代替食用油桶。1.25L裝椰子汁的塑料飲料瓶是白色半透明硬質(zhì)HDPE塑料制成，軟化點(diǎn)為125～135℃，使用溫度可達(dá)100℃，反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)不軟化變形。

（3） 改用吹氣球的打氣筒快速鼓入空氣。打氣筒鼓氣量足，從面粉下方吹起，可以使面粉充分揚(yáng)起。

2.2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)初級(jí)版改進(jìn)裝置圖

改進(jìn)后的學(xué)生實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示：

2.3 學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)步驟

（1） 小組組長(zhǎng)負(fù)責(zé)分工，查看儀器和藥品是否完整齊全（教師課前預(yù)先給每組塑料瓶中裝入干燥的面粉）。

（2） 一名學(xué)生點(diǎn)燃塑料瓶中的蠟燭，蓋好硬紙板，另一名學(xué)生迅速用打氣筒鼓入空氣，即可觀察到硬紙板彈出，硬紙板頂開(kāi)瞬間可觀察到爆燃現(xiàn)象。若未成功可以將塑料瓶適當(dāng)傾斜交換空氣后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。

（3） 小組成員交換角色，讓每人都能體驗(yàn)到粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)。

2.4 教學(xué)建議

先讓學(xué)生觀察教材原圖和改進(jìn)圖，找出不同點(diǎn)，思考為什么改進(jìn)？實(shí)驗(yàn)后統(tǒng)計(jì)出成功率與教師用教材原圖準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的成功率作對(duì)比，讓學(xué)生感受創(chuàng)新的過(guò)程和成功的喜悅。

3 反思和體會(huì)

初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新的根本目的是服務(wù)于教學(xué)，解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，讓學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)、動(dòng)腦思考、探究為什么[4]。自評(píng)本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)是成功的，以此實(shí)驗(yàn)為主的展示在揚(yáng)州市初中化學(xué)教師實(shí)驗(yàn)技能比賽中獲得了專家評(píng)委的一致好評(píng)。其主要表現(xiàn)如下：

（1） 實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)約化、生活化，效果顯著。

教師加強(qiáng)版改進(jìn)礦泉水瓶密封性更好，爆炸的視聽(tīng)效果更具震撼力，面粉飛揚(yáng)，礦泉水瓶可水平飛出5米遠(yuǎn)；初級(jí)版如不蓋硬紙板，沖出塑料瓶的粉塵火光可達(dá)0.5m高，效果顯著。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)使課堂氣氛活躍，展現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的魅力。

（2） 實(shí)驗(yàn)時(shí)間短。

教師加強(qiáng)版實(shí)驗(yàn)3分鐘即可完成，學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)5分鐘可以完成。學(xué)生通過(guò)真實(shí)參與的實(shí)驗(yàn)易得出結(jié)論： 面粉不但可燃，而且與空氣充分混合后點(diǎn)燃會(huì)爆炸。也培養(yǎng)了學(xué)生在生活中防范可燃性粉塵和可燃性氣體的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。

（3） 裝置取材于日常生活用品及某些廢品，變廢為寶可重復(fù)利用。

（4） 有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

農(nóng)村基層一線化學(xué)教師需要不斷地修煉和提升，不僅需要?jiǎng)?chuàng)造條件使學(xué)生親歷化學(xué)實(shí)驗(yàn)，更需要改進(jìn)、創(chuàng)新出有趣的生活化、簡(jiǎn)約化實(shí)驗(yàn)。唯有不斷研究實(shí)驗(yàn)，不斷創(chuàng)新改進(jìn)，不斷地嘗試、失敗、否定、再嘗試，方能達(dá)到成功的彼岸。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)要能點(diǎn)亮學(xué)生的心燈，讓學(xué)生發(fā)自內(nèi)心，由內(nèi)而外地喜歡化學(xué)[5]。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中教師的言傳身教勝過(guò)一切空洞的演說(shuō)，從而啟迪科學(xué)思維，發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐精神和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1][5]中華人民共和國(guó)教育部制定. 義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京： 北京師范大學(xué)出版社， 2012.

[2]王晶， 鄭長(zhǎng)龍主編. 義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2012： 133.

[3]王祖浩，王磊主編. 義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)（上冊(cè)）[M]. 上海： 上海教育出版社， 2012： 95.

[4]朱清勇. 2017江蘇省化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新比賽觀摩有感[J]. 化學(xué)教學(xué)， 2017，（10）： 18～21.