1  化學教材中的氧化验實驗方案

中學化學教材在探究二氧化碳化學性質時都不約而同地安排了 “二氧化碳熄滅階梯蠟燭”的實驗，如人教版九年級化學就設有該實驗的碳熄梯蜡方案， 見圖１。灭阶當傾倒二氧化碳時，烛实應該看到蠟燭自下而上依次熄滅的创新現象，這能說明 “二氧化碳的设计密度比 空氣大”的物理性質，和 “二氧化碳既不能燃燒、氧化验 一般也不支持燃燒”的碳熄梯蜡化學性質。可見，灭阶實驗的烛实成功對於學生形成物質概念十分重要

國內不同版本的教材采用的實驗方案略有不同。滬教版中的创新階梯蠟燭實驗，在傾倒二氧化碳氣 體時用玻璃片遮擋著蠟燭火焰，设计見圖２；粵教版中的氧化验學生實驗，則是碳熄梯蜡通過自製的喇叭形紙筒來傾倒 二氧化碳，見圖３。灭阶

查閱文獻資料可知，國內學者對二氧化碳熄滅蠟燭實驗的改進主要從裝置上著手：（１）通過增加 擋板的方法，如在燒杯內增加隔板、毛玻璃片等阻 擋物來阻止下沉的二氧化碳氣體與上方蠟燭火焰接 觸，可以避免上方蠟燭先熄滅；（２）利用改變二氧化碳氣流通道的方法，例如添加紙筒、漏鬥，或連接粗導管、箱體、長階梯等來導引二氧化碳氣流順利下沉，從而保證下方蠟燭先熄滅。

２ 本實驗設計研究的意義

好的教學實驗應該符合用品簡單、現象明顯、 安全可靠的原則。前麵提到的實驗方案中，圖１的實驗設計頗具代表性。觀察證實，熟練教師進行 演示實驗時一般都能成功，但師範生或中學生進行實驗時的成功率偏低，他們常出現 “上方蠟燭先熄 滅”或 “２支蠟燭同時熄滅”的 “不正常”情況，因此許多研究者提出了多種改進方案。問題是，由於改進後的實驗方案中添加了各式各樣的輔助工 具，反而使實驗複雜化了，以致在一定程度上影響了學生對實驗原理的正確認知。

為了保持簡約、直觀的特點又能提高成功率， 在人教版教材實驗方案的基礎上進行了深入研究， 著力在 “階梯蠟燭的設計”和 “二氧化碳氣體傾倒 方法”處下功夫。與之前的改進方案不同，本文將用實驗數據作支撐。

３ 研究過程

“二氧化碳熄滅階梯蠟燭”的實驗原理並不複雜，在室溫下，二氧化碳的密度為１．９７７ｇ／Ｌ，大 於空氣的密度 （１．２９３ｇ／Ｌ）。一般會認為，傾倒的 二氧化碳氣體會順利下沉至燒杯底部，實驗必然成 功，但卻忽略了二氧化碳氣體在下落過程中自身的 擴散以及蠟燭燃燒時產生的上升熱氣流對下降的二 氧化碳氣體所造成的影響。為此，進行了２方麵的 改進。

３．１ 階梯蠟燭的改進

如圖１－圖３中搭建的階梯蠟燭占據了燒杯約 ２／３的空間，其燃燒產生的上升熱氣流容易阻擋二 氧化碳下降的通道。為了減小占用空間，改良了階梯蠟燭的設計：將２支燃燒匙用細鐵絲捆綁後分別朝向左和右，再將石蠟熔入燃燒匙中，加棉芯，製 成階梯蠟燭。鐵絲帶有掛鉤，可固定在燒杯中，還 可隨意調節２支燃燒匙的間距，方便實驗研究，見 圖４。

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