３．２ 傾倒二氧化碳方式的氧化验改進 

在圖１－圖３中，集氣瓶與燒杯之間呈一定的碳熄梯蜡 角度 （約１２０°），傾倒二氧化碳時，灭阶氣體會從瓶口 衝向上方的烛实燭焰，造成 “不正常”熄滅。创新為排除此 幹擾，设计改用了平移集氣瓶法來傾倒二氧化碳，氧化验見圖 ５、碳熄梯蜡圖６，灭阶操作如下：①將燃著的烛实階梯蠟燭固定在 燒杯的 Ｄ 側；②將蓋有毛玻璃片、盛滿二氧化碳 氣體的创新集氣瓶倒放，置於燒杯的设计 Ｂ 端，遠離蠟燭火焰；③左手按住毛玻璃片，氧化验右手握緊集氣瓶並迅 速向燒杯中心 Ｅ平移，碳熄梯蜡讓氣體自然下落。灭阶

３．３ 實驗探究

實驗 用 品：２５０ ｍＬ 燒 杯 （口 徑 ７．５ｃｍ，高９ｃｍ）、２５０ｍＬ 集氣瓶 （口徑４ｃｍ）、燃燒匙２支 （銅製）、二氧化碳氣體 （純度９９．９％）、固體石蠟若幹、細鐵 絲 若 幹、其 他 儲 氣 瓶 （口 徑 分 別 為 ２～５ｃｍ）。

３．３．１ 探究階梯蠟燭的最佳間距

用２５０ｍＬ燒杯做反應容器，將階梯蠟燭的間 距依次調節為２，３，４，５ｃｍ 進行實驗探究，步驟 如下：①將間距為２ｃｍ 的階梯蠟燭點燃後置於燒 杯底部一側。②將充滿二氧化碳氣體的集氣瓶用平移法傾倒，記錄２支蠟燭熄滅的時間 （ｔ１ 和ｔ２）以 及熄滅時間差 （Δｔ），重複 １０ 次實驗，計算成功率。③再依次取間距分別為３，４，５ｃｍ 的階梯蠟燭，重複上述實驗步驟①和②，共得出４組數據。 ④整理實驗數據，算出平均值，見表１。

結果表明，蠟燭間距分別為２，３，４，５ｃｍ 時實驗的成功率依次是６０％，７０％，１００％，１００％。 分析原因：二氧化碳氣體從集氣瓶進入燒杯的過程 中，發生著沉降和擴散的合運動。當２支蠟燭的間 距較小時，二氧化碳氣體的擴散作用易造成上方蠟 燭先滅或使２支蠟燭幾乎同時熄滅的效果，見圖
７ａ。當２支蠟燭的間距足夠大時，二氧化碳氣體擴散作用的影響降低，可以觀察到下方蠟燭先熄滅、 上方蠟燭後熄 滅 的 現 象，見 圖 ７ｂ。本 研 究 得 出， 當階梯蠟燭的間距為４～５ｃｍ 時成功率高，不僅下方蠟燭熄滅得快，而且２支蠟燭熄滅的時間間隔較 長，更便於觀察。

３．３．２ 探究不同口徑儲氣瓶的實驗效果

考慮到集氣瓶口大小也會影響到二氧化碳氣體 的沉降和擴散的快慢，理論上可考慮使用小口徑儲 氣瓶的方法來減緩二氧化碳的擴散速度，防止上方蠟燭先滅的情況發生。選用了２～５ｃｍ 不同口徑 “充滿二氧化碳”的儲氣瓶進行實驗探究，各重複 做了１０次實驗。

（１）蠟燭間距為３ｃｍ 時使用不同口徑儲氣瓶的實驗效果見表２。

（２）蠟燭間距為４ｃｍ 時使用不同口徑儲氣瓶的實驗效果見表３。

（３）蠟燭間距為５ｃｍ 時使用不同口徑儲氣瓶的實驗效果見表４。 綜合表２－表４的實驗數據，得到的實驗結果如下：

① 使用２ｃｍ 口徑儲氣瓶做探究實驗時，２支蠟燭均不熄滅。待實驗結束後，將儲氣瓶正放，用燃著的木條伸入儲氣瓶，發現木條在瓶口附近就熄 滅了。說明若儲氣瓶的瓶口太小，燒杯內上升的熱氣流阻止了二氧化碳的下沉，導致實驗失敗。　

② 使用３ｃｍ 或４ｃｍ 口徑儲氣瓶時，實驗成功率高。而且使用３ｃｍ 口徑儲氣瓶時蠟燭熄滅的 時間間隔更長，更便於觀察蠟燭自下而上熄滅的現 象。

③ 使用５ｃｍ 口徑儲氣瓶時，實驗成功率隻有６０％～８０％。說明瓶口過大時，瓶內二氧化碳的擴 散作用對實驗的影響更明顯，階梯蠟燭更容易非正 常熄滅，實驗成功率降低。 結論：當蠟燭間距為 ３～５ｃｍ 時，使用 ３～４ｃｍ 口徑的儲氣瓶做傾倒二氧化碳實驗時，成功率高。

４ 討論

４．１ 本實驗改進的優點

（１）用２支燃燒匙捆綁製成可調節的階梯蠟燭，占據的空間小，減少了上升熱氣流和二氧化碳 下沉氣流之間的碰撞，成功率高，重複性好。

（２）采用了平移集氣瓶法，遠離了熱源，操作 安全易控，實驗現象清晰，能正確反映二氧化碳的性質。

（３）實驗探究了二氧化碳氣體沉降和擴散的相 互關係，結果表明：在我們的實驗體係中，階梯蠟燭的間距在３～５ｃｍ 成功率高，使用口徑為 ３～４ｃｍ 的儲氣瓶效果好。

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