可燃性粉塵爆炸教學(xué)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化策略

蘇巧玲

【摘要】生粉爆炸教學(xué)實(shí)驗(yàn)是利用日常生活中的物品還原教材的粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)，也是對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，使其成功率高、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)可以普及在日?；瘜W(xué)教學(xué)課堂上，讓學(xué)生直觀并強(qiáng)烈感受到粉塵爆炸的威力大，從而提高學(xué)生的安全意識(shí)，同時(shí)增強(qiáng)化學(xué)課堂教學(xué)的趣味性，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣。

【關(guān)鍵詞】粉塵;爆炸;優(yōu)化;簡(jiǎn)易;成功率高

一、教材中該實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

人教版九年級(jí)化學(xué)（上冊(cè)）第七單元課題1燃燒與滅火中粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)如下：剪去空金屬罐和小塑料瓶的上部，并在金屬罐和小塑料瓶的底側(cè)各打一個(gè)比膠皮管外徑略小的小孔（如圖1，I所示）。連接好裝置，在小塑料瓶中放入干燥的面粉，點(diǎn)燃蠟燭，用塑料蓋蓋住罐（如圖1，II所示），從膠皮管一端快速鼓入大量的空氣（人距離該裝置遠(yuǎn)一些），使面粉充滿罐，觀察現(xiàn)象并分析原因。

經(jīng)過(guò)多年教學(xué)和實(shí)驗(yàn)演示實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在以下問(wèn)題：

（1）金屬罐比較重，面粉爆炸產(chǎn)生的能量只能讓金屬罐輕微震動(dòng)一下，甚至金屬罐不動(dòng)彈，現(xiàn)象極其不明顯，學(xué)生感受不到可燃性粉塵爆炸的威力。

（2）面粉顆粒大，比較重，燃燒不夠迅速，瞬間產(chǎn)生的熱量不夠多，是導(dǎo)致金屬罐彈跳不起來(lái)的另一原因。

（3）實(shí)驗(yàn)中的小塑料瓶（教學(xué)視頻素材中是小紙盒）霧化效果不好。經(jīng)過(guò)該霧化裝置吹出的粉容易成坨，難以均勻充滿整個(gè)金屬罐，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

由于現(xiàn)象不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)失敗率高，在實(shí)際教學(xué)中，這個(gè)實(shí)驗(yàn)容易被省略掉或者被視頻實(shí)驗(yàn)素材代替。其實(shí)，大部分學(xué)生對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)有濃厚的興趣，課后經(jīng)常提問(wèn)與這個(gè)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的問(wèn)題。學(xué)生觀看視頻實(shí)驗(yàn)時(shí)反應(yīng)也非常強(qiáng)烈。如果我們能讓學(xué)生直觀觀察到這個(gè)實(shí)驗(yàn)明顯的現(xiàn)像，相信更能加深學(xué)生對(duì)粉塵爆炸相關(guān)知識(shí)的理解，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣，特別是對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。為了盡量不改變教材實(shí)驗(yàn)操作、裝置，又能讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到可燃性粉塵爆炸威力很大，我們對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，讓該實(shí)驗(yàn)可操作性變強(qiáng)、成功率變高。

二、可燃性粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化策略

（一）優(yōu)化粉塵

（1）粉需要干燥，可干燥至呈淡黃色，這樣的粉更易燃;

（2）生粉效果最佳。多次實(shí)驗(yàn)證明不同粉塵爆燃效果不同：生粉 > 糯米粉 > 面粉。在這三種粉中，生粉顆粒最細(xì)膩，其次是糯米粉，面粉最粗糙，所以生粉最容易被點(diǎn)燃并迅速爆燃，爆炸效果最明顯，燃爆現(xiàn)象穩(wěn)定。

（二）優(yōu)化裝置

我們的實(shí)驗(yàn)用品有：12L農(nóng)夫山泉礦泉水桶1個(gè)、10ml眼藥水瓶1個(gè)、軟管1條、玻璃片1個(gè)、實(shí)驗(yàn)室使用的普通白蠟燭1支（取一半）、火柴、手推式氣球打氣筒1個(gè)、面粉篩1個(gè)、熱熔膠、蒸發(fā)皿、三腳架、玻璃棒。優(yōu)化后的裝置如下圖2：

我們實(shí)踐后選擇12L農(nóng)夫山泉礦泉水桶（如下圖3）替代金屬罐，其優(yōu)點(diǎn)有三點(diǎn)：首先，12L的桶空間剛好，不至于太小，桶內(nèi)空氣容量適合;再者，塑料比較輕，容易受沖擊彈跳起明顯的高度;還有，該桶是透明的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以觀察到粉塵揚(yáng)起充滿整個(gè)桶，并觀察到粉塵燃燒的火焰及過(guò)程，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得以強(qiáng)化，實(shí)驗(yàn)效果更加震撼人。

在該實(shí)驗(yàn)中，粉塵霧化效果很重要，決定實(shí)驗(yàn)的成敗。我們對(duì)霧化裝置的探究如下：

從圖4到圖6，我們是按由簡(jiǎn)至繁的步驟進(jìn)行探究對(duì)比。圖4軟管嘗試成功過(guò)，但成功次數(shù)極少，吹出的粉不夠均勻，也容易把蠟燭吹滅。圖5多孔敞開(kāi)容器霧化效果好一點(diǎn)，但成功次數(shù)也不理想，霧化效果不穩(wěn)定，當(dāng)氣流小時(shí)，吹出的粉不足以充滿整個(gè)桶，當(dāng)氣流大時(shí)，卻會(huì)吹出一把粉塵把蠟燭蓋滅。圖6多孔“蓮蓬頭”看似是最容易達(dá)到理想霧化效果的裝置，但我們實(shí)驗(yàn)卻經(jīng)常失敗，可能是因?yàn)樯徟铑^的孔容易卡粉，粉不容易快速充滿整個(gè)桶，達(dá)不到好的霧化效果。

經(jīng)過(guò)各種嘗試，我們找到圖7眼藥水瓶粉槽，看起來(lái)極其簡(jiǎn)單、成功率又高的霧化裝置——10ml的眼藥水瓶。該裝置成功率高的原因可能是：①10ml的眼藥水瓶粉塵和12L的礦泉水桶的空氣量是匹配的，噴散出來(lái)的粉可以達(dá)到爆炸極限值，即是霧化裝置不能太大、鼓進(jìn)桶內(nèi)的粉量不能太多;②氣流可以迅速將粉塵吹散得均勻，充滿整個(gè)桶。

（三）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作

①將生粉置于蒸發(fā)皿中炒至微黃，待涼后用面粉篩過(guò)篩，待用。過(guò)篩的生粉疏松，容易被均勻吹散。

②如圖7，在眼藥水瓶的瓶身靠近底部處開(kāi)一個(gè)口，口的長(zhǎng)度大概是瓶身高度的一半，寬度是瓶子周長(zhǎng)的1/3，可用作霧化裝置，盛放粉塵。

③將塑料桶的頂部裁掉，距離切口2cm的長(zhǎng)度開(kāi)一個(gè)小圓口（比軟管的徑口略小一點(diǎn)點(diǎn)或一樣大?。?。

④將軟管一端穿過(guò)塑料桶，在桶內(nèi)連接霧化裝置，軟管桶外一端連接手推打氣筒，用熱熔膠將各接口固定。

⑤兩人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)員身穿實(shí)驗(yàn)服、戴好防護(hù)眼鏡和戴棉手套進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作（雖然實(shí)驗(yàn)非常簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)探究?jī)?yōu)化安全系數(shù)很高，但仍然建議嚴(yán)格按照化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行，給學(xué)生一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼媸痉叮?。一人將蠟燭固定在玻璃片上并放置在臺(tái)面上，點(diǎn)燃蠟燭，然后將干燥并過(guò)篩的粉塵放置于霧化裝置中，將桶蓋住蠟燭，松手，另一人迅速推氣。我們可觀察到粉塵揚(yáng)起充滿整個(gè)桶，并被點(diǎn)燃，粉塵燃燒產(chǎn)生黃色火焰，塑料桶被彈起來(lái)又落到臺(tái)面上，發(fā)出大的響聲。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)

①實(shí)驗(yàn)裝置幾乎還原教材的實(shí)驗(yàn)，使新授課教學(xué)和教材保持一致性，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)教材新授知識(shí)的理解和掌握。

②實(shí)驗(yàn)成功率高，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象極其明顯，強(qiáng)化教學(xué)效果。無(wú)色透明的塑料桶能將粉塵霧化、燃燒的過(guò)程清晰地呈現(xiàn)出來(lái)。在該課堂上，學(xué)生總是被無(wú)色透明塑料桶內(nèi)粉塵燃燒產(chǎn)生的火焰、塑料桶炸彈起來(lái)又落下發(fā)出聲響的現(xiàn)象震撼到，學(xué)生能直觀感受到粉塵爆炸的威力大和存在一定安全隱患，從而讓學(xué)生對(duì)粉塵爆炸有深刻的認(rèn)識(shí)，提高他們的安全意識(shí)。

③實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)用品易得且易改裝，實(shí)驗(yàn)可復(fù)制性強(qiáng)。雖有不少“高級(jí)”的霧化裝置，但我們還是著重于挖掘身邊的材料，探究簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置，讓學(xué)生容易掌握主要知識(shí)及其原理，而不是僅僅被表象吸引。優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)用品均是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的物品，方便易得。制作裝置的過(guò)程也很簡(jiǎn)單，用簡(jiǎn)單的刀具便能改裝成功。其他學(xué)校的教師可以很容易復(fù)制，甚至學(xué)生在家自己都能做（但不提倡學(xué)生獨(dú)自完成該實(shí)驗(yàn)），體現(xiàn)了化學(xué)與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)。

參考文獻(xiàn)：

[1]化學(xué)課程教材研究開(kāi)發(fā)中心.化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)[M].人民教育出版社，2012：132-133.