实验探究：为什么木炭在氧气中燃烧不产生火焰现象
2013-09-12 14:31:20 来源： 撰稿：杨帆 摄影摄像： ; 评论：0 点击：
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| 【问题探究】 什么叫做燃烧？___________________________________________________________ 燃烧的常见现象有：___________________________________________________________ 【表一】
【表二】
【表三】
【阅读材料】 一些可燃物的物理性质：
_______________________________________________________________________________ 【科学探究】为什么木炭在氧气中燃烧不产生火焰现象？ _______________________________________________________________________________ 【应用探究】向红热的炭撒少量水，会窜出火焰。为什么？ _______________________________________________________________________________ |
实验组别 实验名称及实验操作 实验现象 有无火焰现象 一 氢气在空气中燃烧 燃烧，产生淡蓝色火焰 有 二 钠在空气中燃烧 剧烈燃烧，产生黄色火焰 有 三 酒精在空气中燃烧 燃烧，产生淡蓝色火焰 有 四 木炭在氧气中燃烧 剧烈燃烧。火星四射 无 5.3 进行实验，表达与交流，得出结论 探究 实验操作 实验现象 实验结论 探究结果 一 金属管的上端管口（ ）火焰产生。 酒精燃烧产生火焰的原因是由酒精_______燃烧形成的。 液体、固体可燃物燃烧产生火焰现象的原因是：_______燃烧形成的。 二 金属管的上端管口（ ）火焰火焰产生。 蜡烛燃烧产生火焰的原因是由蜡烛_______燃烧形成的。 实验 实验操作 实验现象 有 无 产生现象的原因 探究结论 一 钠在空气中燃烧 剧烈燃烧，产生黄色火焰 有 钠的沸点低，燃烧放热，使钠变成钠蒸汽燃烧。 液体和固体可燃物燃烧能否产生火焰现象与物质的沸点高低性质有关。 二 铁丝在氧气中燃烧 剧烈燃烧，火星四射。 无 铁的沸点高，燃烧放热，无法使铁气化。 三 酒精在空气中燃烧 燃烧，产生淡蓝色火焰。 有 酒精沸点低，燃烧放热，使酒精变为蒸汽燃烧而产生火焰。 四 铁水在空气中燃烧 表面红热。 无 铁的沸点高，燃烧放热，无法使铁气化。
实践报告
燃烧是一种常见的化学现象。“木炭在氧气中剧烈燃烧，火星四射”是我们非常熟悉，学生也不陌生的化学现象。但是对于“木炭在氧气中燃烧为什么不产生火焰现象”的问题，乍一看感觉有点突然，想准确说清楚，心里又感到有点不踏实。究其原因，是我们在日常教学工作中没有对我们熟悉于胸的化学现象多问个为什么。而本人在教学过程中留意并捕捉到“木炭在氧气中燃烧为什么不产生火焰现象”这一问题，并最终将此问题设计成一节完整的充满科学探究思想的课例，给我们学生提供了一个如何发现问题、如何解决问题的新角度、新思维。
根据高中化学新课程标准要求，即新课标《化学1》中：主题2化学实验基础内容标准1、标准4及主题3常见无机物及其应用内容标准3和内容标准6。《化学2》中：主题3化学与可持续发展内容标准1和内容标准2等要求，根据本节课的教学设计及课堂教学实际，本节课可以放在高一下学期必修内容学习完成后或高二上学期进行。
本节课充分考虑到中学生的现有知识水平、能力，学生积极主动、好奇、喜欢动手实验的心理，将课堂重心放在培养学生实验探究能力上，本节课共进行了三组实验，第一组做了氢气、钠、酒精、木炭分别在空气或氧气中燃烧的实验，引导学生养成和他人合作的良好习惯，教师注重指导学生观察实验现象，分析有无火焰现象（只有木炭没火焰）、讨论产生火焰的原因。第二组设计实验，将酒精灯、蜡烛点燃后用金属管伸向焰心，点燃另一端管口，引导学生进行交流小结，验证只有气态物质燃烧才形成火焰。第三组让学生讨论为什么钠、酒精在空气中燃烧有火焰，而铁丝、铁水在氧气中燃烧没有火焰的原因，最终得出液体和固体可燃物燃烧能否产生火焰现象与可燃物的沸点高低有关的结论。然后由学生运用实验探究得到的结论实际运用于解决生活中的常见化学问题，即解释向红热的炭撒少量水会窜出火焰的原因。随后，将初三和高一所学的可燃物燃烧现象梳理小结，最后学生谈体会和感受（教会学生科学探究的方法，体验学习成功的快乐，学会观察问题、分析问题、解决问题的方法），从而达到教学目的。
1．复习旧知
［教师］同学们，我们知道有很多物质可以在空气或氧气中燃烧，燃烧已经成为最常见的化学现象。那么请同学们回忆一下什么叫做燃烧？并请同学们列举几种物质燃烧时的常见现象。
［学生］思考并回答。
［课件展示］
2．整理旧知
［教师］请同学们回忆一下所学习过的物质中，哪些物质可以在空气或氧气中燃烧？它们燃烧的现象是否都相同？
［学生］思考并回答。
3．归纳比较
［教师］下面，我们从学习过的物质中挑选四种即氢气、金属钠、酒精和木炭，来看一看它们在空气或氧气中燃烧的现象有哪些异同点。
［学生］思考并回答氢气和金属钠在空气中的燃烧现象。
［分组实验］酒精在空气中燃烧和木炭在氧气中燃烧。
［动画展示］实验操作要领。
4．提出课题
［教师］请同学们总结比较一下氢气和金属钠、酒精和木炭燃烧时有无火焰现象产生？
［学生］分组讨论并回答。
［课件展示］分组讨论结果。
［教师］通过刚才的比较，我们知道氢气、金属钠和酒精在空气中燃烧都能产生火焰，而木炭在氧气中燃烧却不产生火焰现象。那么，为什么木炭在氧气中燃烧不产生火焰现象？
［板书］实验探究：为什么木炭在氧气中燃烧不产生火焰现象
5．科学探究
5.1 猜想，提供验证方案
［教师］请同学们思考并分组讨论，提出你们的猜想。
［学生猜想］第一种：木炭是非金属；
第二种：木炭是固体；
第三种：木炭的其它某些性质。
［学生交流与合作］因为钠燃烧产生火焰，所以第一种猜想也不成立。因为氢气燃烧产生火焰，所以第二种猜想不成立。对于第三种猜想，其实是一种广义猜想，不好判定。
［教师］当我们面对一个问题时，如果从问题正面思考难以取得进展时，我们可以尝试换个角度去思考，这样可能会打开一个新局面。对于“木炭在氧气中燃烧为什么不产生火焰现象”，如果我们仅局限于木炭本身去猜想难以获得实际突破时，我们能否从物质燃烧与火焰的关系上去思考一下呢？
［学生交流与合作］如果我们能够找出物质燃烧产生火焰的原因，那么“木炭在氧气中燃烧为什么不产生火焰现象”的问题也就会迎刃而解！
［教师］那么，我们如何通过实验方法找出物质燃烧产生火焰的原因呢？
［学生交流与合作］我们可以探究一下火焰形成的原因，看一看火焰里是什么物质在燃烧。只要通过实验方法将内焰中的物质导出来，再用其他实验方法验证一下就可以了。
5.2 设计实验
［教师］那么，我们如何设计实验将内焰中的物质导出来，并找出火焰里是什么物质在燃烧呢？
［课件展示］学生设计的实验方案。
［教师］现在，我们就先从比较熟悉的液体酒精、固体蜡烛燃烧实验做起，探究一下它们燃烧能产生火焰现象的原因。
［分组实验］课件展示实验操作要领。
［教师］通过刚才的实验探究，对于液体酒精和固体蜡烛燃烧火焰的产生原因，我们能够初步得到什么样的探究结果？
［学生交流与合作］液体和固体可燃物燃烧产生火焰现象是由于气态物质燃烧形成的。
实验
（填“有”或“无”）
（填“有”或“无”）
［教师］前面我们已经知道了钠在空气中燃烧能产生火焰现象。那么，您知道同样是固体，同样是金属，同样是燃烧，为什么铁丝燃烧不产生火焰现象？
［学生交流与合作］钠的沸点低，燃烧放热，使钠变成钠蒸汽燃烧。而铁的沸点高，燃烧放热，无法使铁气化。
［教师］前面我们已经知道了液体酒精在空气中燃烧能产生火焰现象。那么，对于同样是液体且近2000℃高温的液态铁（铁水）在空气中燃烧能否产生火焰现象？
［学生交流与合作］猜测液态铁（铁水）在空气中的燃烧现象。
［课件展示］液态铁（铁水）在空气中燃烧图片。
［教师］通过前面的讨论和观察，我们知道高温铁水在空气中的燃烧不产生火焰现象。这是为什么呢？
［学生交流与合作］铁的沸点高，燃烧放热，无法使液态铁气化。
［教师］通过前面的实验探究和问题探究，对于物质在空气或氧气中燃烧能否产生火焰现象的问题，我们可以进一步得到什么样的结论？
［学生交流与合作］液体和固体可燃物燃烧能否产生火焰现象与物质的沸点高低有关。
［课件展示］交流与讨论结果。
组别
火焰现象
［教师］请同学们总结一下，通过前面对于液体、固体可燃物燃烧能否产生火焰现象的探究，我们能够得出哪些结论？
［学生交流与合作］液体、固体可燃物燃烧时，只有转变成气体燃烧才能产生火焰现象。沸点高低是可燃物燃烧能否产生火焰现象的关键性质因素。
5.4 探究结论应用
［教师］为什么木炭在氧气中燃烧不产生火焰现象？
［学生］思考并回答。
［板书］木炭沸点高，燃烧放热，无法使炭气化。
［教师］为什么向红热的炭撒少量水会窜出火苗?
［学生交流与合作］通过前面的学习，我们可以推知有火苗窜出说明有可燃性气体产生。而木炭燃烧无法产生火焰，那么水撒入红热的炭中一定发生某些反应生成了可燃性气体，然后可燃性气体燃烧产生火焰。有关的反应为：
6．梳理教材，挖掘本质，提升课堂
［教师］下面我们将初中、高一学习过的可燃物在空气或氧气中燃烧现象做个梳理。
［课件展示］知识梳理：可燃物在空气或氧气中燃烧现象及反应特点。
7．课堂交流
［教师］下面请同学们简单总结一下通过本节课的学习，您有哪些收获和启发？
［学生1］通过本节课的学习，我知道了如何在平时的学习中做个有心人，利用归纳比较，找出异同，从而发现问题，提出问题。
［学生2］我懂得了如果在学习中遇到问题时，我们要善于与同学交流合作，遇到正面难以解决的问题时，我们可以换个角度去思考，有时可能会豁然开朗。
［学生3］通过本节课的学习，我学会了在面对一个问题时我们可以先进行猜想，提出验证方案，设计实验，进行实验，分析实验结果，最终找出问题的答案。
8．课堂小结
［教师］同学们，到此我们已经通过合作实验探究和理论分析得出木炭沸点高，无法气化是木炭在氧气中燃烧不产生火焰现象的原因。通过本节课的学习，我们初步掌握了实验探究的基本方法。本节课我们探讨的“为什么木炭在氧气中燃烧不产生火焰现象”的结果可能不是唯一的，但是，同学们只要掌握了科学的实验探究方法，随着化学知识储备的不断增加，有可能发现还有其他影响因素，感兴趣的同学可以继续探究。
9．课后探究
（1） 为什么气态可燃物燃烧能产生火焰现象？
（2）为什么铁水、木炭燃烧时表面会出现红热现象？
（3）为什么木炭和铁丝在氧气中燃烧会火星四射？
1．教学设计符合新课程实验探究课理念
化学实验对于提高化学教学质量，全面落实培养学生科学素养的目标，具有其他化学课程内容和形式不可替代作用。因此，在《高中化学标准》中，如强调“通过实验探究活动，掌握基本的化学实验技能和方法，进一步体验实验探究的基本过程，认识实验在化学科学研究和化学学习中的重要作用，提高化学实验能力”。“获得有关化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成一些化学实验”。“学习必要的化学实验技能，体验和了解化学科学研究的一般过程和方法，认识实验在化学学习和研究中的重要作用”等。该课充分利用化学学科“以实验为基础”的基本特征，挖掘和开发化学实验在科学探究中的作用，对于改变学生的学习方法，形成终身学习的能力具有重要的意义。
2．本节课教学设计亮点多
（1）课堂设计主题集中，重点突出
本节课是一节非常完整的实验探究课。它包括如何发现问题，如何提出问题，学生猜想、提出实验设计方案、进行探究实验、学生交流合作得到结论并将结论运用于实际等环节。在具体的教学设计中，本人对实验探究中教会学生如何在日常学习中提高发现问题、提出问题的教学和学生猜想部分教学加大了分量，本人用意非常明显：只有培养学生发现问题、提出问题及如何从多角度思考解决问题的能力，学生才能在日后的学习过程中学会自我开发智慧，做一个有思想、有智慧的人，继而纵横驰骋，开疆辟土，学有所成。
（2）课堂导入构思巧妙，暗藏玄机，形散而神不散
本节课，通过什么是火焰的概念导入新课，让学生温故而知新，除了找到物质燃烧现象的共性——“发光、发热”现象外，还对燃烧的概念进行了拓展，这也为本节课探究可燃物燃烧能否产生火焰现象的原因打下了不可或缺的基础。
在请同学们列举部分可燃物常见的燃烧现象，并通过课件将部分燃烧现象图片展示出来这一环节，使用图片精美，并且将火焰和火星四射现象两张图片放置在一起，在学生观察图片时，本人用语言提醒火焰和火星四射的外观区别，为稍后比较氢气、钠、酒精、木炭燃烧现象的区分打下了良好的基础。
（3）化学核心观念渗透课堂
化学核心观念“分类观”、“物质转化观”、“能量转化观”、“微粒观”等思想渗透课堂“分类观”，也就是通过分类比较方法找出异同点，然后发现问题，提出问题。本节课是在对氢气、钠、酒精、木炭燃烧现象进行归纳比较中发现问题。在比较酒精和蜡烛燃烧时的现象时得出初步结论。并在继续对比钠和铁丝及酒精和铁水燃烧时的实验现象得出进一步结论。通过课堂教学效果来看，本节课归纳比较法的运用恰当，对课题的推进起到很大的作用，不仅达到了教学目的而且也让学生提高了能力，即学会了如何在日常生活中通过归纳比较的方法发现问题、解决问题。
“物质转化观”的运用，体现在液态、固态可燃物燃烧转化为气态燃烧，可燃物燃烧时发生氧化还原反应等。
“能量转化观”体现在可燃物燃烧，将化学能转化为热能、光能等。
“微粒观”，鉴于可燃物燃烧产生火焰现象的知识深度，及学生现有的认知水平，从微观角度认识气体可燃物燃烧形成火焰现象较为困难，所以本人将此问题作为课后探究题布置给学生，这是一种教学策略，也是一种化学“微粒观”思想的间接体现。
（4）实验设计简便易行，有的放矢，安全性好
本节课共安排了4个学生实验即酒精的燃烧现象、木炭燃烧现象、酒精燃烧火焰的形成探究实验、蜡烛燃烧火焰现象的形成探究实验。
首先，从课堂实验设置及效果来看，实验操作简便，现象也十分明显，课堂教学也收到了良好的效果。
其次，4个学生实验在本节课所处的地位重要，作用明显。设置第一、二个实验所起到的作用是引出探究课题。第三、四个实验作用为核心探究实验，地位举足轻重。
第三，实验设计注重细节，充分考虑了学生的人身安全。如及时点燃或熄灭酒精灯、金属管的摆放位置，湿抹布、废液桶等。多媒体课件的运用让学生在较短的时间内能够关注到实验细节及实验步骤，有效预防安全事故发生。
（5）应用探究问题的设置及可燃物燃烧现象的梳理和小结
应用探究问题的设置和初中、高一年级可燃物燃烧现象的梳理和小结让本节课达到高潮并成为亮点。通过“木炭在氧气中燃烧为什么不产生火焰现象”的探究这条线将初三和高一年级的可燃物燃烧现象进行梳理，帮助同学们通过本节课的学习，能够利用这条线将所学知识建立联系，形成整体，从而得到升华。
（6）多种教学手段应用促进掌握知识提高能力
根据教学内容的需要，采取了多种教学手段。有利于学生掌握知识，提高能力，有利于课堂的活跃和丰富多彩。突出表现在：
① 编写了学案，促进了学生提前预习功课、思考问题，做到课前心中有数。
② 阅读材料，快速获取信息，并加以使用。
③ 使用课件辅助教学，尤其是课件演示如何做实验的动画，增大信息量和趣味性。
总之，本节课始终贯穿课改精神，十分重视学生兴趣和学生能力的培养，勇于质疑，鼓励学生大胆动手，参与探究，使学生通过活动，培养学生求真务实的科学态度和合作精神，充分发挥学生的想象力，学会运用比较、分析、归纳等方法对实验所得到的信息进行加工，学生不仅掌握了基础知识和实验基本技能，而且感受到实验探究的乐趣，是一堂成功的示范课。
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