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“铁在氧气中燃烧”的实验条件探讨

(2010-12-25 19:00:45)
标签:

杂谈

分类: 实验教学
 一、课题的提出

    “铁在氧气中燃烧”是初中化学一个非常重要的实验,它可以让我们了解氧气是一种比较活泼的氧化剂。但在我们做该实验时,有些没有的现象,有些铁丝只是变红,没有火星四射、剧烈燃烧的现象,有些现象明显。为此,在老师的引导下,全班同学讨论分析了造成上述几种现象的原因,并且,化学课外活动小组的同学在课余还找了不同直径的铁丝,探讨该实验成功的条件。

  二、实验探讨过程简述

  1.按课本要求完成该实验,实验成功。

  2.将不同直径的铁丝做对比实验,其他条件不变。

铁丝直径

0.2mm0.5mm

1mm

2mm

实验现象

火星四射,剧烈燃烧,生成黑色固体,放出大量的热。

铁丝与火柴棒缠着的一端发红,无火星四射的现象。

无明显现象

结论

铁丝直径最好小于1mm

分析:铁丝太粗,需要的燃烧温度要求高。

  3.其他条件不变,用铁纱窗上的铁丝(直径约0.2mm-0.5mm)做对比实验。

实验条件

实验现象

现象分析

1)铁丝绕成较密螺旋状,在酒精灯火焰上加热至发红后,迅速插入氧气瓶中。

铁丝未变红,表面略显灰白色。

铁丝在转移至氧气瓶的过程中,温度降低,未能达到铁丝燃烧的着火点。

2)将铁丝全部绕在火柴棒上,点燃至火柴棒一半时,迅速插入氧气瓶中。

火柴棒燃烧更旺,铁丝变红,未有火星四射现象,铁丝表面冷却略带黑色。

铁丝紧绕火柴棒,火柴燃烧时,内焰,焰心温度低,未能使铁丝温度达到着火点。

3)将绕好的铁丝系上一根火柴,火柴与铁丝呈“∨”状,点燃至火柴棒一半时,迅速插入氧气瓶中。

火柴棒燃烧更旺,铁丝无明显现象。

火柴棒外焰未能加热铁丝。

4)铁丝拉成一直线,系上火柴棒,火柴棒与铁丝呈一直线,其余操作不变。

火柴棒燃烧更旺,系火柴铁丝一端,突然熔化断掉入集气瓶底。

铁丝局部受热,温度过高而熔化,断掉。

5)铁丝绕成螺旋状,圈与圈距离在5mm以上,其余操作不变。

火柴棒燃烧更旺,有瞬间火星四射现象,随即熄灭。

铁丝局部受热,反应放出热量少,未受热部分,温度不够。

6)铁丝按课本要求操作,绕成螺旋状后约有3cm长。

有约10秒持续的火星四射现象。

铁丝大部分受热,未受热的小部分受铁丝放出的大量的热影响而反应,故现象明显,持续时间长。

4.氧气浓度的影响

    1)用刚收集的氧气与放置一段时间的氧气分别做实验,前者现象明显。

  分析:放置一段时间后,部分氧气可能逸散了,集气瓶中氧气浓度低。

    2)分别用向上排空气法与排水法收集氧气实验,现象很明显。关键是前者应用带火星木条放在瓶口,根据木条是否复燃判断氧气是否收集满,且集气瓶底应预先放少量细砂,后者应留少量水,以防高温的生成物熔化掉在瓶底使瓶破裂。

  5.其他异常现象探讨与分析

  1)用排水法收集氧气时,未能见到导管口有气泡冒出。

  ①装置气密性不好。经检查我们发现可能是橡胶塞未能塞紧,  可能是橡胶管破裂有小孔。

  ②开始时有气泡,  一段时间后无气泡。可能是反应试剂已反应完,此时应及时将导管从水槽中移出,以免水倒流而使试管破裂。

  2)用圆珠笔内的一段小弹簧放在氧气中燃烧,发现弹簧表面有蓝绿色火焰,无火星四射现象,可能是弹簧成分中除铁外含有其他物质。

  3)用约02mm细铜丝放在氧气中燃烧,有少量白烟,并有绿色火焰,实验完毕铜丝表面略显黑色,可能是铜丝受热与O2生成黑色CuO,至于白烟,不清楚是什么,有待以后学习探讨。

  三、实验结论

    通过从铁丝的粗细、氧气的浓度、火柴的引燃与铁丝受热面积的关系等方面进行的实验研究,我们得出“铁在氧气中燃烧”成功的实验条件有:

    1.氧气的浓度要足够大;

    2.铁丝要足够细,直径最好小于1mm

    3.铁丝要绕成螺旋状圈,圈和圈的距离要小于5mm,总长2cm以上;

    4.铁丝前端要系上火柴头,引燃时,火柴头火焰要对着绕成螺旋状的铁丝预热,当剩下一半火柴时才插入氧气瓶中,而且要自上而下插入。

  四、我们的反思

    “铁在氧气中燃烧”实验出现异常现象,是我们在实验时遇到的疑难问题。通过对实验条件的探讨,我们学会了怎样从多个角度考虑解决问题、如何设计实验,学会了对比法、重复实验的研究方法,学会了怎样记录实验现象与实验数据、怎样通过对现象与数据的处理和分析得出结论;我们理解了任何一个实验的成功都是建立在许多细节上的,科学来不得半点马虎;这次研究活动更激发了我们学习化学的兴趣。

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