３．２ 傾倒二氧化碳方式的改進(jìn) 

在圖１－圖３中，集氣瓶與燒杯之間呈一定的 角度 （約１２０°），傾倒二氧化碳時(shí)，氣體會(huì)從瓶口 沖向上方的燭焰，造成 “不正常”熄滅。為排除此 干擾，改用了平移集氣瓶法來(lái)傾倒二氧化碳，見(jiàn)圖 ５、圖６，操作如下：①將燃著的階梯蠟燭固定在 燒杯的 Ｄ 側(cè)；②將蓋有毛玻璃片、盛滿二氧化碳 氣體的集氣瓶倒放，置于燒杯的 Ｂ 端，遠(yuǎn)離蠟燭火焰；③左手按住毛玻璃片，右手握緊集氣瓶并迅 速向燒杯中心 Ｅ平移，讓氣體自然下落。

３．３ 實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn) 用 品：２５０ ｍＬ 燒 杯 （口 徑 ７．５ｃｍ，高９ｃｍ）、２５０ｍＬ 集氣瓶 （口徑４ｃｍ）、燃燒匙２支 （銅制）、二氧化碳?xì)怏w （純度９９．９％）、固體石蠟若干、細(xì)鐵 絲 若 干、其 他 儲(chǔ) 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(yīng)容器，將階梯蠟燭的間 距依次調(diào)節(jié)為２，３，４，５ｃｍ 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，步驟 如下：①將間距為２ｃｍ 的階梯蠟燭點(diǎn)燃后置于燒 杯底部一側(cè)。②將充滿二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶用平移法傾倒，記錄２支蠟燭熄滅的時(shí)間 （ｔ１ 和ｔ２）以 及熄滅時(shí)間差 （Δｔ），重復(fù) １０ 次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算成功率。③再依次取間距分別為３，４，５ｃｍ 的階梯蠟燭，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟①和②，共得出４組數(shù)據(jù)。 ④整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，算出平均值，見(jiàn)表１。

結(jié)果表明，蠟燭間距分別為２，３，４，５ｃｍ 時(shí)實(shí)驗(yàn)的成功率依次是６０％，７０％，１００％，１００％。 分析原因：二氧化碳?xì)怏w從集氣瓶進(jìn)入燒杯的過(guò)程 中，發(fā)生著沉降和擴(kuò)散的合運(yùn)動(dòng)。當(dāng)２支蠟燭的間 距較小時(shí)，二氧化碳?xì)怏w的擴(kuò)散作用易造成上方蠟 燭先滅或使２支蠟燭幾乎同時(shí)熄滅的效果，見(jiàn)圖
７ａ。當(dāng)２支蠟燭的間距足夠大時(shí)，二氧化碳?xì)怏w擴(kuò)散作用的影響降低，可以觀察到下方蠟燭先熄滅、 上方蠟燭后熄 滅 的 現(xiàn) 象，見(jiàn) 圖 ７ｂ。本 研 究 得 出， 當(dāng)階梯蠟燭的間距為４～５ｃｍ 時(shí)成功率高，不僅下方蠟燭熄滅得快，而且２支蠟燭熄滅的時(shí)間間隔較 長(zhǎng)，更便于觀察。

３．３．２ 探究不同口徑儲(chǔ)氣瓶的實(shí)驗(yàn)效果

考慮到集氣瓶口大小也會(huì)影響到二氧化碳?xì)怏w 的沉降和擴(kuò)散的快慢，理論上可考慮使用小口徑儲(chǔ) 氣瓶的方法來(lái)減緩二氧化碳的擴(kuò)散速度，防止上方蠟燭先滅的情況發(fā)生。選用了２～５ｃｍ 不同口徑 “充滿二氧化碳”的儲(chǔ)氣瓶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，各重復(fù) 做了１０次實(shí)驗(yàn)。

（１）蠟燭間距為３ｃｍ 時(shí)使用不同口徑儲(chǔ)氣瓶的實(shí)驗(yàn)效果見(jiàn)表２。

（２）蠟燭間距為４ｃｍ 時(shí)使用不同口徑儲(chǔ)氣瓶的實(shí)驗(yàn)效果見(jiàn)表３。

（３）蠟燭間距為５ｃｍ 時(shí)使用不同口徑儲(chǔ)氣瓶的實(shí)驗(yàn)效果見(jiàn)表４。 綜合表２－表４的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

① 使用２ｃｍ 口徑儲(chǔ)氣瓶做探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，２支蠟燭均不熄滅。待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將儲(chǔ)氣瓶正放，用燃著的木條伸入儲(chǔ)氣瓶，發(fā)現(xiàn)木條在瓶口附近就熄 滅了。說(shuō)明若儲(chǔ)氣瓶的瓶口太小，燒杯內(nèi)上升的熱氣流阻止了二氧化碳的下沉，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗?！?/p>

② 使用３ｃｍ 或４ｃｍ 口徑儲(chǔ)氣瓶時(shí)，實(shí)驗(yàn)成功率高。而且使用３ｃｍ 口徑儲(chǔ)氣瓶時(shí)蠟燭熄滅的 時(shí)間間隔更長(zhǎng)，更便于觀察蠟燭自下而上熄滅的現(xiàn) 象。

③ 使用５ｃｍ 口徑儲(chǔ)氣瓶時(shí)，實(shí)驗(yàn)成功率只有６０％～８０％。說(shuō)明瓶口過(guò)大時(shí)，瓶?jī)?nèi)二氧化碳的擴(kuò) 散作用對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響更明顯，階梯蠟燭更容易非正 常熄滅，實(shí)驗(yàn)成功率降低。 結(jié)論：當(dāng)蠟燭間距為 ３～５ｃｍ 時(shí)，使用 ３～４ｃｍ 口徑的儲(chǔ)氣瓶做傾倒二氧化碳實(shí)驗(yàn)時(shí)，成功率高。

４ 討論

４．１ 本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

（１）用２支燃燒匙捆綁制成可調(diào)節(jié)的階梯蠟燭，占據(jù)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，重復(fù)性好。

（２）采用了平移集氣瓶法，遠(yuǎn)離了熱源，操作 安全易控，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰，能正確反映二氧化碳的性質(zhì)。

（３）實(shí)驗(yàn)探究了二氧化碳?xì)怏w沉降和擴(kuò)散的相 互關(guān)系，結(jié)果表明：在我們的實(shí)驗(yàn)體系中，階梯蠟燭的間距在３～５ｃｍ 成功率高，使用口徑為 ３～４ｃｍ 的儲(chǔ)氣瓶效果好。

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