燃烧条件演示实验的绿色化改进

白显圣 陆春昙

燃烧的条件实验是义务教育教科书现行教材中一个重要的探究性演示实验和学生分组实验，通过实验探究，让学生认识和掌握物质燃烧需要同时满足3个条件，具有重要的指导意义。

一、教科书演示实验设计存在的不足

1.仁爱版教科书的实验设计

义务教育教科书仁爱版专题四燃料与燃烧，单元1燃烧与灭火关于探究燃烧条件演示实验是这样的：实验1取少量红磷和白磷(用滤纸吸干白磷表面的水分)，置于如图1所示的薄铜片上，用酒精灯对准薄铜片加热，观察现象。

图1 红磷、白磷燃烧

实验2：如图2所示，在500 mL的烧杯中注入约300 mL沸水，投入一小块白磷，观察现象。鼓入空气，再观察现象。

图2 白磷在水中燃烧

2.人教版教科书的实验设计

在500 mL烧杯中加入300 mL热水，底部放硬纸圈圈住的一块小白磷。在烧杯口上盖一薄铜片，铜片上一端放一小堆干燥的红磷，另一端放一小块干燥的白磷(如图3a所示)，观察现象。再用导管对准上述烧杯底部的白磷，通入少量氧气(或空气)，如图3b所示，观察现象。

图3 燃烧条件的实验

3.其他版本及各种报纸杂志关于该实验的设计

其他版本教材中“燃烧的条件实验”的实验设计各不相同，有的以“烧不坏的手帕”做演示实验，有的设计“学生实验活动”却没有具体的演示实验，有的只讲灭火原理。许多文献中关于该实验的设计也不尽相同。

二、教科书及各种文献实验设计的不足

(1)污染较大，以上列举的实验设计都是将红磷、白磷放在敞开的环境中进行，白磷燃烧产生大量白烟，容易造成室内环境污染，影响师生身体健康。

(2)药品用量较多，实验成本过高且不好控制，容易造成浪费。

(3)白磷在水中燃烧实验无论是鼓入空气，还是通入氧气，因白磷在水中不固定，随着气体的通入，白磷在水中容易漂浮或游动，实际操作起来比较困难，耗时较长，且白磷不易燃烧。

(4)各种文献中实验设计虽作不同的改进，有的方法简单、新颖，有的却很复杂。在这里不再一一赘述。

三、实验改进与创新

针对该实验各种设计存在的不足，综合分析各种设计的利弊，最终归纳出对该实验的绿色化改进，具体方法如下。

(1)用废弃透明的有盖塑料杯或透明豆奶杯，便于固定试管，在杯盖上留下一字排开的3个小孔，用2号胶塞倒置固定于杯底，并在胶塞顶部留一个小穴(用于放置和固定白磷)（如图4所示）。

图4

(2)在两支孔适当的小试管中分别装入少量的白磷和干燥的红磷，并用带有安全“小卫士”(即尾部带有用于收集燃烧生成物的小气球)的单孔塞塞紧试管口，向塑料杯中加入80 ℃左右的热水至完全浸没胶塞。从杯盖两边的小孔中将装有白磷和红磷的试管插入盛有热水的塑料杯中，观察现象(如图 5所示 )。

图5

现象：试管中的白磷燃烧，试管中的红磷和水中的白磷没有现象。

(3)在胶塞顶部的小穴中放上米粒大小的白磷，再用一支同样大小的试管从中间的小孔中倒插入装有白磷的胶塞中，将白磷罩住，观察现象(如图6所示)。

图6

现象：用试管罩住胶塞后，水中的白磷剧烈燃烧，产生大量白烟。

结论：物质燃烧必须同时满足3个条件：①有可燃物；②与氧气充分接触；③温度达到可燃物的着火点；三者缺一不可。

四、改进后的亮点

(1)用废旧有盖塑料杯或豆奶杯代替烧杯，盖可牢牢固定试管，一字排开，设计简单，操作方便，对比性强，实验现象明显，一气呵成，省时高效。

(2)利用生活中的废旧物品作反应容器，取材易得，变废为宝，既可用于课堂演示，又可用于学生进行课外探究。

(3)用小气球充当安全卫士，收集白磷燃烧产生的白烟，安全环保，将装置改在密闭环境中进行，可有效防止实验过程白磷燃烧产生的污染，既安全又环保。

(4)改用试管作反应容器，便于控制药品用量，药品用量较少，节约药品，降低实验成本，避免浪费。

(5)用胶塞固定水中白磷，再用试管倒插助氧，不仅可将操作简单化，减少制氧、通氧或鼓入空气环节，而且还可避免向水中鼓入空气或氧气时，因白磷漂浮或游动，白磷不易燃烧，导致实验失败，提高实验成功率。