初中新學(xué)期化學(xué)對(duì)蠟燭及其燃燒實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

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初中新學(xué)期化學(xué)對(duì)蠟燭及其燃燒實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.化學(xué)反應(yīng)原理
蠟燭由石蠟和綿芯組成,主要反應(yīng)是石蠟與空氣中的氧氣發(fā)生的氧化反應(yīng)。石蠟的主要成分是固態(tài)烷烴類物質(zhì)的混合物,其中二十二碳烷和二十八碳烷含量最高。

反應(yīng)過程中,伴隨有熔化、放熱、發(fā)光等現(xiàn)象。
由于石蠟中固態(tài)烷烴中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,在空氣中較難充分燃燒,故反應(yīng)過程中有少量的黑煙生成。

燭焰也分三層,最內(nèi)層幾乎不能接觸空氣(氧氣),沒有發(fā)生燃燒,故焰心部分基本上由石蠟蒸氣組成,顏色很淺,呈淺藍(lán)色;中間部分接觸空氣(氧氣),但接觸不充分,產(chǎn)生不完全燃燒,有大量固體的炭粒產(chǎn)生,故溫度不太高,但由于固體顆粒受熱激發(fā)發(fā)生較明亮的可見光,因此,內(nèi)焰部分最明亮,呈明亮的黃色火焰;外層接觸空氣(氧氣)充分,燃燒完全,基本不產(chǎn)生固體顆粒,因此火焰顏色很淡(幾乎不易觀察到或顯較淺的橙紅色),但由于燃燒充分,產(chǎn)生的熱量多,故溫度最高。
2.實(shí)驗(yàn)儀器:燒杯、玻璃片、火柴。
實(shí)驗(yàn)藥品:蠟燭、澄清石灰水。
3.探究方案:
⑴ 點(diǎn)燃前探究:觀察蠟燭的外觀(包括顏色、狀態(tài)、形態(tài)、組成、結(jié)構(gòu)、硬度、密度等)。
蠟燭由石和棉芯組成;常做成圓柱狀;石蠟本身是半透明狀的白色,一般的蠟燭因添加了不同顏料而呈不同的顏色,最常見的是本色或紅色;可做成不同的形狀;硬度小,可用小刀切割;取一小塊放入水中,石蠟浮在水層上,說明密度比水小。
⑶ 燃著時(shí)探究:點(diǎn)燃蠟燭,觀察石蠟的熔化、蠟燭被點(diǎn)燃及燃燒現(xiàn)象,觀察火焰的分層情況等。
用燃著的火柴慢慢靠近燭芯,觀察蠟燭的熔化到被點(diǎn)燃的過程。
蠟燭火焰的外焰的亮度太低,不易觀察。因此,要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察。
用火柴梗平放入燭焰中,火柴梗外側(cè)碳化,說明蠟燭火焰外層(外焰)溫度最高(如圖3-1)。用冷而干燥的燒杯罩在火焰上方,可觀察到燒杯內(nèi)壁有液滴出現(xiàn),說明蠟燭燃燒時(shí)有水生成(如圖3-2);將燒杯迅速翻轉(zhuǎn),倒入適量的澄清石灰水,振蕩,可看到石灰水變渾濁,說明有二氧化碳生成。

圖3-1 圖3-2 圖3-3

⑶熄滅時(shí)探究:吹滅蠟燭,并用火柴點(diǎn)燃剛熄滅時(shí)的“白煙”,蠟燭恢復(fù)燃燒,說明“白煙”是可燃性氣體(其實(shí)是石蠟蒸氣在空氣中凝結(jié)成的微小懸浮顆粒)。在做此操作時(shí)應(yīng)注意,點(diǎn)燃的速度要快,稍慢,蠟燭冷卻,不再產(chǎn)生蒸氣,就很難點(diǎn)燃了;二是,火柴火焰不可離燭芯太遠(yuǎn),距離越大,石蠟蒸氣濃度越小,越難點(diǎn)燃。(如圖3-3)
4.探究評(píng)價(jià):
該探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較明顯,操作比較簡(jiǎn)單,探究的深度也比較低,學(xué)生容易完成。為激發(fā)學(xué)生探究積極性,教師可鼓勵(lì)學(xué)生增加探究的內(nèi)容。
但由于季節(jié)問題,做該探究實(shí)驗(yàn)時(shí),正值九月,天氣炎熱,探究有水生成的實(shí)驗(yàn)可能現(xiàn)象不明顯?晒膭(lì)學(xué)生在家里將玻璃片放入冰箱中稍冷卻(不可過分冷卻,玻璃片溫度太低,放在空氣中就能導(dǎo)致空氣中水蒸氣的凝結(jié))。
5. 資源開發(fā):
蠟燭是家庭常見的物品,可鼓勵(lì)學(xué)生在家里增加探究項(xiàng)目。
⑴ 探究石蠟的熔點(diǎn):從蠟燭上切下一塊石蠟,投入剛燒開的沸水中,觀察到石蠟熔化,說明石蠟的熔點(diǎn)低。
⑵ 探究燭焰焰心部分氣體:點(diǎn)燃蠟燭,等蠟燭燃燒較旺時(shí),用鑷子夾持一根3~4 cm的玻璃管,伸入燭焰的焰心部位,將焰心部位氣體導(dǎo)出,用火柴點(diǎn)燃。如圖3-4所示?煽闯鰵怏w被點(diǎn)燃,說明蠟燭的焰心部位主要由石蠟蒸氣組成。

圖3-4 圖3-5 ⑶ 探究燭芯對(duì)蠟燭燃燒的影響:在小鐵盒中加入適量的石蠟,用火柴點(diǎn)燃,觀察點(diǎn)燃的難易程度(一般不易點(diǎn)燃);在石蠟中插入一根棉線(或其他可燃性的條狀物,如秸稈、細(xì)火柴梗等),再用火柴點(diǎn)燃,觀察點(diǎn)燃的難易程度(只要所用燭芯干燥,一般很容易點(diǎn)燃)。
⑷ 探究蠟燭燃燒所生成黑煙的性質(zhì):點(diǎn)燃蠟燭,觀察燭焰上方產(chǎn)生黑煙。取瓷質(zhì)碗或碟等置于燭焰上方,一段時(shí)間后,瓷片熏黑,取下瓷片,用手捻黑色粉狀物,感覺到有滑膩感(如圖3-5),這是蠟燭不完全燃燒生成的炭黑。用紙轉(zhuǎn)成紙筒,罩在火焰上,再觀察,可見燭焰變亮,黑煙明顯減少甚至消失。說明黑煙是石蠟不完全燃燒形成的。

圖3-6
6. 創(chuàng)新思維:
⑴ 檢驗(yàn)蠟燭燃燒生成水和二氧化碳。
用斷頸的廢長頸漏斗,將頸在酒精燈火焰上燒捏吹制成直角,再將一根玻璃管如法吹制成W形,然后按如圖3-6所示裝好裝置。
實(shí)驗(yàn)時(shí),在W管彎曲處滴進(jìn)幾滴澄清的石灰水后,點(diǎn)燃蠟燭,將其放在漏斗口下,過1~2分鐘后,在W管的第1彎曲處出現(xiàn)小水珠,在第2彎曲處的澄清石灰水變渾濁。由此證明蠟燭燃燒時(shí)生成水和二氧化碳。
⑵ 火柴使蠟燭復(fù)燃。
取一支蠟燭,將其點(diǎn)燃,待燃燒很旺時(shí),吹滅蠟燭,隨即把一根火柴的藥頭與燭芯接觸。吹滅的蠟燭又會(huì)立即燃燒起來呈明亮的火焰。
這是由于蠟燭剛熄滅時(shí),燭焰尚有余溫;鸩耦^上主要含有強(qiáng)氧化劑氯酸鉀和易燃物硫黃等,燈芯的余溫足以使火柴上的藥物反應(yīng),放熱而著火燃燒起來。


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