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摘要：鋁在氧氣中燃燒和鋁熱反應是高中化學中兩個關于鋁的重要實驗，為了將生活物品應用到課堂演示實驗中，同時提高成功率和安全性，以粉筆為實驗載體，用洗衣機槽清潔劑作為供氧劑，對以上兩個實驗進行改進，激發學生學習化學的興趣，凸顯化學學科與生活的緊密聯系。

關鍵詞：洗衣機槽清潔劑；演示實驗；改進

一、問題的提出

高中化學演示實驗中，兩則有關鋁的實驗比較難操作：一是鋁在氧氣中的燃燒實驗，查找相關研究發現，該實驗由于鋁箔不易被引燃，改進時通常是尋找合適的助燃物，如用鋁條、鋁粉來代替鋁箔。但實際上，氧氣量是否充足也是影響實驗結果的因素之一。若采用助燃物(如火柴、棉花、紙條等)，燃燒時必然會額外消耗氧氣。若改變氧氣的產生方式，使集氣瓶中能維持一定的氧氣量，則可大大提高實驗的成功率。二是鋁熱反應實驗，該實驗由于反應劇烈，會產生大量的熱，且生成的高溫熔融物容易噴濺，引發安全事故，因此上課時不能在講臺上進行演示。此外，實驗通常要點燃鎂條，產生的強光容易灼傷眼睛，不利于現象的觀察。該實驗的改進通常是改變引燃方式(如用濃硫酸和甘油等)，或者實驗裝置中不采用紙漏斗，以防引起燃燒等。若在改變引燃方式的基礎上進行微型化處理，實驗的安全性則會進一步提高。

二、實驗原理

家用洗衣機槽清潔劑可用于洗衣機內桶夾層的清潔、去污、除菌，其主要成分為過碳酸鈉、表面活性劑和螯合物等。過碳酸鈉(2Na2CO3•3H2O2)俗稱“固體雙氧水”，白色固體，溶于水迅速分解成碳酸鈉和過氧化氫，過氧化氫在堿性條件下進一步分解可釋放出氧氣。利用過碳酸鈉的這一特性對實驗進行改進：在設計鋁在氧氣中燃燒實驗時，用洗衣機槽清潔劑作為供氧劑；在設計鋁熱反應實驗時，則用洗衣機槽清潔劑代替氯酸鉀。

三、實驗改進

1.鋁在氧氣中燃燒實驗的改進。(1)實驗用品。洗衣機槽清潔劑、鋁粉、無水乙醇、水、白粉筆、培養皿、坩堝鉗、火柴、酒精燈。(2)步驟及現象。①在集氣瓶中加入5藥匙已經研細的洗衣機槽清潔劑，加50～60℃水至剛浸沒固體粉末，會立即產生大量微小氣泡，30秒左右氧氣可以充滿集氣瓶。②取一支白粉筆，將其一端浸泡在盛有無水乙醇的培養皿中，用坩堝鉗小心夾取粉筆，將粉筆的一端蘸上鋁粉[1-2]。③用坩堝鉗夾持該粉筆在空氣中點燃，伸入充滿氧氣的集氣瓶中，可立刻觀察到鋁粉劇烈燃燒，發出耀眼的白光[3-4]，如圖1所示。圖1　鋁在氧氣中燃燒實驗(3)實驗改進后的優點。①氧氣不需要提前制備，實驗準備容易，原料消耗少。若需加快氧氣生成速率，只要加入少許二氧化錳即可。②反應過程中，集氣瓶中始終有氧氣生成，可確保實驗所需氧氣充足，實驗成功率高。③操作簡單，現象明顯，且洗衣機槽清潔劑和粉筆都是生活中的用品，有利于學生體會化學與生活的密切聯系。④實驗安全性較高，可用于學生分組實驗。2.鋁熱反應實驗的改進。(1)實驗用品。洗衣機槽清潔劑、鋁粉、氧化鐵粉末、無水乙醇、白粉筆、培養皿、石棉網、藥匙、研缽、坩堝鉗。(2)步驟及現象。①取一段(或整支)白粉筆，用小刀將粉筆的一側從上到下挖成一條寬約6mm、深約2mm的淺槽溝，再將淺槽溝的相對面磨平，得到的粉筆橫截面如圖2所示。將粉筆浸泡在盛有無水乙醇的培養皿中[5]。圖2　粉筆橫截面示意圖②取出浸透乙醇的粉筆，第一步，在槽中放置一薄層事先研細的洗衣機槽清潔劑，壓實；第二步，在上面鋪一層鋁熱劑(鋁粉和氧化鐵按質量比約5:2混合)；第三步，再鋪一層洗衣機槽清潔劑；第四步，在所有藥品上滴入一滴管乙醇。③用坩堝鉗夾持裝好藥品的粉筆，點燃后置于石棉網上。約20秒后，反應劇烈，放出大量光和熱，有黑色物質生成(如圖3所示)。冷卻后，黑色物質能被磁鐵吸引。圖3　以粉筆上為載體的鋁熱反應實驗(3)實驗改進后的優點。①以粉筆為承載物，裝置簡單。②不需點燃鎂條，不會產生大量耀眼白光刺激眼睛；也無需使用濾紙折的漏斗，避免了濾紙燃燒產生黑色物質干擾實驗結果。③藥品用量少，實驗較安全。④以過碳酸鈉代替氯酸鉀可在更低溫度條件下分解產生氧氣。

四、教學反思

1.對教材實驗的改進和創新是課堂教學演示的需要。搜索知網可發現，關于鋁在氧氣中燃燒實驗改進的文獻約有17篇，關于鋁熱反應實驗改進的文獻約有40篇，而用粉筆做載體的實驗改進文獻能搜索到至少10篇。這說明一線教師都在積極改進課堂實驗效果，可見化學演示實驗的簡易化、綠色化、安全化是課堂實驗教學中關注的要點。化學是一門以實驗為基礎的學科，教師在課堂教學中應充分發揮實驗的教學功能，實事求是，不斷學習，突破教材局限，勇于對教材實驗進行改革和創新，提高自身的專業水平。2.對教材實驗的改進和創新是化學走向生活的需要。化學與生活緊密聯系，生活中處處有化學，化學課堂也應該充滿生活氣息。粉筆是教室中最常見的物質之一，性質穩定，又具有良好的吸附性，價廉易得，適合做實驗教具。洗衣機槽清潔劑則是家庭生活中常見的物質，利用其有效成分進行化學實驗，可增加學生的好奇心，激發學生學習化學的興趣。教材實驗方案并不是唯一方案，通過對教材中實驗藥品的替換、裝置的改進，可以發展教師的創新思維，提升化學課的魅力，凸顯化學與生活的聯系。

參考文獻

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[3]王永臻,魏海,馬逸群,等.“金屬鋁在氧氣中燃燒”的幾種成功做法[J].化學教與學,2018(7):93-94.

[4]張羽凡,薛桂鳳.巧用粉筆改進兩則化學演示實驗[J].實驗教學與儀器,2010(4):21.

[5]袁東霞,郭寶峰.以粉筆為載體的幾則高中化學實驗改進[J].化學教育,2010(9):72.

作者:方洪川 單位:浙江省嘉興高級中學