白磷水下燃烧改进实验类型比较和再改进

陈培亮

摘要：对近年来国内教学杂志中白磷水下燃烧改进实验进行归类和比较，针对实验中存在白烟未处理、白磷水下燃烧成功率低、仪器须经过特殊处理等不足，结合实际进一步改进实验。改进后的实验具有仪器易得、白磷在水下能持续并剧烈燃烧、成功率高且能有效防止污染等优点，非常适合课堂实验教学。

关键词：白磷水下燃烧；实验类型；实验改进

文章编号：1005–6629（2015）6–0073–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题的提出

人教版《化学》（九年级上册）第七单元课题1中[1]在探讨“燃烧的条件”——可燃物要与氧气或空气接触时，设计了如图1的实验。

针对该实验存在的不足[2～4]，很多化学老师对其作了改进和创新[5～15]，但仍存在白烟未处理、白磷水下燃烧成功率低、仪器须经过特殊处理等不足。笔者查阅了近年来国内白磷水下燃烧改进实验的相关文献，并进行实践、归类和比较，设计出一套能解决以上问题并能适用于课堂教学的实验方案。

2 当前“白磷水下燃烧”改进实验类型比较

2.1 类型1 将白磷限制在小空间[16～19]

以装置简单、实验现象明显的钱胜小组[20]改进实验为例（图2）。

该类改进实验具有装置简单、操作简便、实验成功率高、现象明显的优点。但其中产生的白烟（P2O5）只有小部分被水吸收，会造成污染，危害实验操作者的健康。

2.2 类型2 将实验改在密闭装置中进行[21～22]

以吴国权[23]改进实验为例（图3）。该类改进实验最大的优点是环保安全。但由于白磷在热水中会熔化成油状小液滴，通入氧气时，气体难以和白磷接触。因此，该类改进实验中的白磷很难在水下燃烧；另外在通入氧气时，未能与氧气接触的白磷分散成细小的珠状物，使清理仪器时存在不安全因素。

2.3 类型3 用装满氧气的仪器与水下白磷接触[24，25～27]

以张艳琴小组[28]改进实验为例（图4）。该类改进实验的优点是装置简单、操作简便、实验成功率高。但其中的白磷难以完全燃烧，未燃烧的白磷使清理仪器时存在不安全因素。另外，由于该类改进实验中的白磷燃烧时并没与水接触，这会使学生难以理解实验中热水的作用，对其认知造成干扰。

2.4 类型4 将仪器进行特殊处理[29，30]

以刘松伟小组[31]改进实验为例（图5）。

该类改进实验优点是装置简单、操作简便、实验成功率高、绿色环保。但其仪器必须经过特殊处理、药品放置位置必须准确，否则将会大大影响实验效果和成功率。另外，仪器的可替代性不强，这在一定程度上影响该类改进实验的推广。

3 实验再改进方案

3.1 实验装置

针对上述问题，笔者设计了一套仪器易得、操作简便、现象明显、成功率高并有效防止污染的实验方案（图6），取得良好效果。

3.2 实验用品

仪器：注射器（50mL）1支、锥形瓶（250mL）带单孔塞1个、大烧杯（500mL）1个、大试管（30mm×200mm）带双孔塞1支、小试管（6mm×70mm）1支、广口瓶配双孔塞1个、长镊子（22cm）1支、药匙1支、导管若干、橡胶管若干

药品：白磷、80℃热水、5%过氧化氢溶液、二氧化锰、1%的氢氧化钠溶液、酚酞试液

3.3 实验步骤、现象和结论

3.3.1 实验步骤

（1）在锥形瓶中加入1药匙二氧化锰，在注射器中吸入约40mL 5%过氧化氢溶液，然后将注射器的针头刺入橡皮塞中。

（2）在广口瓶中加入1%的氢氧化钠溶液至其中上部，再滴入几滴无色酚酞溶液，塞好双孔塞。

（3）取一块绿豆大小的白磷放入小试管中，再加入少量80℃热水（热水高度以小试管高度1/2左右为宜）；将大试管稍作倾斜，让小试管沿大试管内壁滑入大试管中。将双孔塞的长导管伸到小试管中接近白磷正上方的位置，塞好双孔塞。最后将大试管放入大烧杯中。

（4）按图6连接好装置，加入约200mL 80℃热水，保证小试管中温度达到白磷的着火点（此时，若浸在氢氧化钠溶液的长导管末端有气泡冒出，则证明装置气密性良好。否则必须重新连接装置，才能进行后续操作）。

（5）缓慢推动注射器。

3.3.2 实验现象和结论

加入热水后，白磷不燃烧。推动注射器，锥形瓶中有大量气泡产生，气体沿导管进入小试管中。白磷先冒出少量白烟，待空气排尽后，小试管白磷被点燃，持续燃烧，并产生大量白烟；最后白烟随气流进入氢氧化钠溶液中。说明可燃物在温度达到着火点时，要与空气（或氧气）接触才能燃烧。

4 实验再改进后的优点

（1）该实验的创新点是将白磷固定在小试管中，集合改进实验类型1和类型2的优点，解决了改进实验类型1中白烟未处理和改进实验类型2中氧气流将白磷吹散而导致白磷不能燃烧的问题。

（2）与改进实验类型3相比，该实验的白磷是在水下持续燃烧，而且反应完全，残留量很少，确保仪器清理时的安全。

（3）与改进实验类型4相比，该实验仪器易得，且不需特殊处理，可替代性强，容易推广。

（4）该实验中药品的利用率高。一方面过量的氧气能使五氧化二磷被更快、更充分地吸收；另一方面，在氢氧化钠溶液中加入酚酞试液，可以判断氢氧化钠溶液是否已经完全反应。

（5）在操作过程中可以直接验证装药品后装置的气密性，保证了实验的顺利完成。

5 实验说明

（1）若在实验步骤（4）检查装置气密性后，将制氧装置和反应装置分开，推动注射器，待锥形瓶中充满氧气之后，再将装置连接，则小试管中的白磷立刻燃烧。

（2）该实验成功率高，现象明显。白磷若过量，燃烧更剧烈，但容易使导管末端炸裂。

参考文献：

[1]王晶，郑长龙主编.义务教育课程标准教科书·化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2012：128～129.

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