初中新学期化学对蜡烛及其燃烧实验设计

初中新学期化学对蜡烛及其燃烧实验设计

1．化学反应原理
蜡烛由石蜡和绵芯组成，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。

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。

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。

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。

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。

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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