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  蜀麓耕夫者, 山野之间一散人也。朝饮一杯清茶, 夜酌二两小酒。闲来读数页诗书, 兴至诌两句心得。望日升月落, 观云卷云舒。虽在王化之内, 不在名利之中。

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【原创】实验研究之3——对蜡烛及其燃烧的探究  

2009-05-18 11:50:26|  分类: 实验研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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探究实验设计三:

对蜡烛及其燃烧的探究

 

1.化学反应原理

 蜡烛由石蜡和棉芯组成,主要反应是石蜡与空气中的氧气发生的氧化反应。石蜡的主要成分是固态烷烃类物质的混合物,其中二十二碳烷和二十八碳烷含量最高。

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        反应过程中,伴随有熔化、放热、发光等现象。

 由于石蜡中固态烷烃中碳的质量分数高,在空气中较难充分燃烧,故反应过程中有少量的黑烟生成。

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 烛焰也分三层,最内层几乎不能接触空气(氧气),没有发生燃烧,故焰心部分基本上由石蜡蒸气组成,颜色很浅,呈浅蓝色;中间部分接触空气(氧气),但接触不充分,产生不完全燃烧,有大量固体的炭粒产生,故温度不太高,但由于固体颗粒受热激发发生较明亮的可见光,因此,内焰部分最明亮,呈明亮的黄色火焰;外层接触空气(氧气)充分,燃烧完全,基本不产生固体颗粒,因此火焰颜色很淡(几乎不易观察到或显较浅的橙红色),但由于燃烧充分,产生的热量多,故温度最高。

2.实验仪器:烧杯、玻璃片、火柴。

   实验药品:蜡烛、澄清石灰水。

3.探究方案:

 ⑴ 点燃前探究:观察蜡烛的外观(包括颜色、状态、形态、组成、结构、硬度、密度等)。

 蜡烛由石和棉芯组成;常做成圆柱状;石蜡本身是半透明状的白色,一般的蜡烛因添加了不同颜料而呈不同的颜色,最常见的是本色或红色;可做成不同的形状;硬度小,可用小刀切割;取一小块放入水中,石蜡浮在水层上,说明密度比水小。

 ⑶  燃着时探究:点燃蜡烛,观察石蜡的熔化、蜡烛被点燃及燃烧现象,观察火焰的分层情况等。

 用燃着的火柴慢慢靠近烛芯,观察蜡烛的熔化到被点燃的过程。

 蜡烛火焰的外焰的亮度太低,不易观察。因此,要引导学生认真观察。

 用火柴梗平放入烛焰中,火柴梗外侧碳化,说明蜡烛火焰外层(外焰)温度最高(如图3-1)。用冷而干燥的烧杯罩在火焰上方,可观察到烧杯内壁有液滴出现,说明蜡烛燃烧时有水生成(如图3-2);将烧杯迅速翻转,倒入适量的澄清石灰水,振荡,可看到石灰水变浑浊,说明有二氧化碳生成。

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图3-1                 图3-2                          图3-3

 ⑶熄灭时探究:吹灭蜡烛,并用火柴点燃刚熄灭时的“白烟”,蜡烛恢复燃烧,说明“白烟”是可燃性气体(其实是石蜡蒸气在空气中凝结成的微小悬浮颗粒)。在做此操作时应注意,点燃的速度要快,稍慢,蜡烛冷却,不再产生蒸气,就很难点燃了;二是,火柴火焰不可离烛芯太远,距离越大,石蜡蒸气浓度越小,越难点燃。(如图3-3)

 4.探究评价:

 该探究实验现象比较明显,操作比较简单,探究的深度也比较低,学生容易完成。为激发学生探究积极性,教师可鼓励学生增加探究的内容。

但由于季节问题,做该探究实验时,正值九月,天气炎热,探究有水生成的实验可能现象不明显。可鼓励学生在家里将玻璃片放入冰箱中稍冷却(不可过分冷却,玻璃片温度太低,放在空气中就能导致空气中水蒸气的凝结)。

5. 资源开发:

蜡烛是家庭常见的物品,可鼓励学生在家里增加探究项目。

⑴ 探究石蜡的熔点:从蜡烛上切下一块石蜡,投入刚烧开的沸水中,观察到石蜡熔化,说明石蜡的熔点低。

⑵ 探究烛焰焰心部分气体:点燃蜡烛,等蜡烛燃烧较旺时,用镊子夹持一根3~4 cm的玻璃管,伸入烛焰的焰心部位,将焰心部位气体导出,用火柴点燃。如图3-4所示。可看出气体被点燃,说明蜡烛的焰心部位主要由石蜡蒸气组成。

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图3-4                                    图3-5

⑶ 探究烛芯对蜡烛燃烧的影响:在小铁盒中加入适量的石蜡,用火柴点燃,观察点燃的难易程度(一般不易点燃);在石蜡中插入一根棉线(或其他可燃性的条状物,如秸秆、细火柴梗等),再用火柴点燃,观察点燃的难易程度(只要所用烛芯干燥,一般很容易点燃)。

⑷ 探究蜡烛燃烧所生成黑烟的性质:点燃蜡烛,观察烛焰上方产生黑烟。取瓷质碗或碟等置于烛焰上方,一段时间后,瓷片熏黑,取下瓷片,用手捻黑色粉状物,感觉到有滑腻感(如图3-5),这是蜡烛不完全燃烧生成的炭黑。用纸转成纸筒,罩在火焰上,再观察,可见烛焰变亮,黑烟明显减少甚至消失。说明黑烟是石蜡不完全燃烧形成的。

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图3-6

6. 创新思维:

⑴ 检验蜡烛燃烧生成水和二氧化碳。

用断颈的废长颈漏斗,将颈在酒精灯火焰上烧捏吹制成直角,再将一根玻璃管如法吹制成W形,然后按如图3-6所示装好装置。

实验时,在W管弯曲处滴进几滴澄清的石灰水后,点燃蜡烛,将其放在漏斗口下,过1~2分钟后,在W管的第1弯曲处出现小水珠,在第2弯曲处的澄清石灰水变浑浊。由此证明蜡烛燃烧时生成水和二氧化碳。

⑵ 火柴使蜡烛复燃。

取一支蜡烛,将其点燃,待燃烧很旺时,吹灭蜡烛,随即把一根火柴的药头与烛芯接触。吹灭的蜡烛又会立即燃烧起来呈明亮的火焰。

这是由于蜡烛刚熄灭时,烛焰尚有余温。火柴头上主要含有强氧化剂氯酸钾和易燃物硫黄等,灯芯的余温足以使火柴上的药物反应,放热而着火燃烧起来。

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