“燃燒條件”實驗的綠色化改進

胡海銘

摘要：義務教育化學教科書（2012年人教版）上冊“燃燒條件”實驗中由于磷燃燒會產生污染，不少化學教師對該實驗往往采用“黑板上講實驗”或“多媒體播實驗”的方式處理，為此對該實驗進行了綠色化設計改進。改進后的實驗中生成的白煙五氧化二磷被浸有燒堿溶液的棉花有效阻擋和吸收，實驗后殘留白磷也能得到方便有效的處理。同時延續了現行教材該實驗現象明顯、操作簡便、重復性好、實用性強等特點。

關鍵詞：初中化學；燃燒條件；實驗改進；綠色化

文章編號：1005–6629（2015）10–0071–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

現行人民教育出版社《義務教育教科書·化學（九年級上冊）》第129頁安排的“燃燒條件”實驗[1]，是初中化學中的一個重要探究性實驗，是學生建構燃燒條件概念的一個經典實驗。該實驗現象明顯、操作簡便，體現了控制變量思想和對比思維，有利于學生認識燃燒的條件，但該實驗也存在一些不足。

1 實驗不足

課本上“燃燒條件”實驗裝置見圖1，常會因為白磷和紅磷是在開放體系中燃燒，產生的白煙（P2O5）會污染環境，因此教材特別注明了實驗需在通風櫥或抽風設備下進行。

事實上很多化學教師通常都在普通教室里演示該實驗，很多農村學校實驗室中也沒有通風櫥或抽風設備。由于白磷或紅磷燃燒產生的污染問題沒能得到很好的處理，因而有不少化學教師對該實驗往往采用“黑板上講實驗”或“多媒體播實驗”的方式處理，從而也弱化了這一經典實驗的教學功能。

2 改進后的實驗

筆者發現，很多化學同行對“白磷和紅磷燃燒條件探究”和“白磷在水下燃燒”等實驗已持續研究多年。付小勤、錢勝、郭強、胡綺妙、吳國權、劉信友等同行從關注環保性、體現趣味性、增強對比性等方面，對“燃燒條件”實驗進行了成功的改進并取得了較好的實驗效果[2～7]。但在原實驗裝置的化繁為簡、體現教材原實驗的教學意圖、實驗后生成物和未參加反應的反應物處理等方面還存在改進空間。創新永無止境，筆者在尊重教材原實驗的教學意圖、保留原實驗的教學功能的前提下，利用實驗室常用儀器對該實驗進行了再優化，取得了良好效果。改進后的實驗既適合教師的演示實驗，也能用于教師指導下的學生分組實驗。

2.1 實驗裝置

改進后的實驗裝置見圖2。

2.2 實驗用品

主要實驗用品：500mL燒杯1個、18×180mm試管2支、30×200mm試管1支、橡皮塞、酒精燈、試管夾、鑷子、棉花、燒堿溶液、紅磷、白磷、熱水等。

其中中間有凹槽的橡皮塞的加工方法是：取一個與30×200mm試管口相匹配的橡皮塞，用打孔器在橡皮塞細的一端中央位置打一個不超過0.5cm深的凹槽，便于白磷的投放。

2.3 實驗操作及現象

（1）在500mL燒杯中加入約300mL 80℃左右的熱水后，將有凹槽的橡皮塞倒放入燒杯底部，再用長鑷子將一小塊白磷置于橡皮塞的凹槽處。

（2）取兩支18×180mm的試管分別加入一小塊白磷（用濾紙吸去表面的水）和紅磷（干燥），并在試管口處塞上一團浸有燒堿溶液的棉花（如圖2），然后將分別裝有白磷和紅磷的兩支試管同時放入燒杯的熱水中。很快，試管中的白磷燃燒了（產生的白煙被棉花中的燒堿溶液吸收，有關的反應是：P2O5+6NaOH=2Na3PO4+3H2O），直至白磷全部燃燒后熄滅；水中白磷和試管中紅磷沒有燃燒。上述實驗現象充分說明，物質沒有氧氣（或空氣）就不能燃燒、溫度沒有達到可燃物的著火點也不能燃燒。

（3）取出水中的兩支試管，將裝有紅磷的試管外壁的水擦干，然后放在酒精燈上加熱，一會兒，試管中的紅磷也燃燒了（產生的白煙被棉花中的燒堿溶液吸收，有關的反應是：P2O5+6NaOH= 2Na3PO4+3H2O），直至紅磷全部燃燒后熄滅。上述實驗現象再次說明，燃燒需要使可燃物的溫度達到它的著火點。

（4）另取一支30×200mm空試管，管口豎直向下罩在橡皮塞凹槽里的白磷稍上方（保持白磷與水接觸）；白磷雖然處于水中，但因接觸到了空氣，便立即燃燒起來，一段時間后燃燒熄滅；上述實驗現象再次說明，燃燒需要氧氣（或空氣）。

（5）將試管向下壓，使水中的橡皮塞塞緊試管口后，再將試管和橡皮塞從水中移出。試管中未參加反應的殘留白磷可以加入硫酸銅溶液（有關的反應是：2P+5CuSO4+8H2O=5Cu+2H3PO4+ 5H2SO4）或酸性高錳酸鉀（有關的反應是：2P+ 3H2SO4+2KMnO4=K2SO4+2H3PO4+2MnSO4）進行處理。

（6）實驗結束后，清洗、整理實驗用品。

2.4 改進后實驗的優點

（1）該實驗簡單易行，現象明顯，時間長短合適，條件變量控制得好，對比性強。

（2）白磷和紅磷雖然在開放的體系中燃燒，但實驗中生成有害的白煙（P2O5）被棉花團和燒堿溶液有效阻擋和吸收，不會逸散到空氣中；且空氣可以通過棉花團得到不斷的補充，使白磷和紅磷全部燃盡，可以延長燃燒的時間，便于學生觀察。

（3）熱水中白磷在燃燒時能得到了很好的控制，白磷不會隨意游動；實驗結束后，沒有參加反應的殘留白磷也得到方便有效的處理。

（4）本實驗裝置取材容易、制作簡單、操作簡便。實驗重復性好、實用性強，有利于推廣普及。作為教師演示實驗效果良好，也比較適合在教師指導下的學生分組探究實驗。

參考文獻：

[1]王晶，鄭長龍.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012：129～130.

[2]付小勤.白磷和紅磷燃燒條件探究及空氣中氧氣含量測定的組合實驗[J].化學教育，2013，34（7）：76，79.

[3]錢勝，馮紅霞.對“白磷在水下燃燒實驗”的多種改進[J].化學教學，2011，（11）：38～39.

[4]郭強等.“白磷在水下燃燒實驗”的再改進[J].化學教學，2011，（3）：39～40.

[5]胡綺妙.例談有關紅磷實驗的演示技巧[J].化學教學，2013，（4）：60～61.

[6]吳國權.白磷水下燃燒演示實驗的再研究[J].化學教育，2013，34（3）：58～59.

[7]劉信友.“白磷在水下燃燒實驗”的微量化設計[J].化學教學，2015，（3）：54.