“燃燒條件”實驗的創新設計

陸春華

摘要：為防止白磷燃燒產物五氧化二磷污染環境，對人教版九年級上冊化學教材中“燃燒條件”實驗做了多種創新設計，使改進實驗的器材易得、實驗的連貫性強、能有效防止產物污染環境、實驗的可信度高，非常適合課堂教學。

關鍵詞：燃燒條件；白磷燃燒；實驗改進；創新設計

文章編號：1005–6629（2016）4–0075–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

現行的人教版九年級《化學》教材中“燃燒條件”實驗是初中化學中的一個非常重要的探究性實驗，也是學生建立燃燒條件概念的一個經典實驗。該實驗操作簡單、現象明顯，體現了控制變量的教學思想和對比的思維，有利于學生認識燃燒的條件及本質。但該實驗也存在不足之處：實驗中紅磷和白磷均處于敞口開放體系，燃燒產生的白煙對講臺周圍學生的影響很大。因此，教材中特別注明該實驗需要在通風櫥下進行，但事實上，很多教師往往在普通教室里演示該實驗，或者某些教師干脆就在黑板上講實驗。這一處理方式，弱化了這一經典實驗的教學功能。對此，筆者做了以下改進措施，供同行參考。

1 新方案一

1.1 實驗裝置

實驗裝置如圖1所示。

1.2 實驗材料

大燒杯、注射器、三只玻璃瓶、導管、80℃熱水等

1.3 實驗步驟及現象

（1）在1號玻璃瓶中加少量紅磷，2號玻璃瓶中加少量白磷，3號玻璃瓶中加少量白磷并注入適量的水。把三個玻璃瓶同時放進盛有80℃熱水的大燒杯中，發現2號瓶中白磷燃燒起來，產生大量白煙，1號瓶和3號瓶中無現象，對比1、2號兩瓶現象可知，燃燒需要可燃物溫度達到著火點。

（2）用注射器向2號瓶中注入適量的水，白煙逐漸消失，避免污染環境。

（3）用注射器把3號瓶中水抽出，發現3號瓶中的白磷燃燒起來，并產生大量白煙。對比2、3號兩瓶中的現象可知，可燃物燃燒需要與氧氣接觸。

（4）把注射器內從3號玻璃瓶中抽出來的水再次注入到3號玻璃瓶中，白煙逐漸消失，不污染環境。

改進后的實驗取材十分方便，實用性強，現象更為明顯。利用生活中的常見物品做實驗，提高了學生探究實驗的興趣。實驗具有安全性、可靠性，且綠色環保，亦可重復使用。

2 新方案二

2.1 實驗裝置

實驗裝置如圖2所示。

2.2 實驗材料

注射器、大試管、小試管、導管、錐形瓶、單孔橡皮塞、雙孔橡皮塞、燒杯、廣口瓶、鑷子、藥匙、橡膠管、白磷、80℃熱水、5%的過氧化氫溶液、二氧化錳、1%氫氧化鈉溶液、酚酞試液等

2.3 實驗步驟及現象

（1）在錐形瓶中加入一藥匙二氧化錳，用注射器吸取約40mL 5%的過氧化氫溶液，把注射器的針尖刺進錐形瓶的橡皮塞中。

（2）向廣口瓶中加1%的氫氧化鈉溶液，直至其中上部位，再用滴管滴入幾滴酚酞試液，塞緊雙孔橡皮塞。

（3）取一小塊白磷放進小試管中，再加入少許80℃熱水（熱水的高度大約為小試管高度的二分之一）；把大試管稍稍傾斜，讓小試管沿著大試管的內壁滑入大試管中。把雙孔橡皮塞的長導管伸到小試管中靠近白磷正上方的部位，塞緊雙孔橡皮塞，并把大使管放進燒杯中。

（4）按照圖2連接儀器，加入約250mL的80℃熱水，確保小試管中的溫度達到白磷的著火點（此刻，如果浸在氫氧化鈉溶液中的長導管口有氣泡冒出，則說明裝置氣密性良好，否則，就需要重新連接儀器才能進行實驗）。

注：加入80℃熱水后，白磷不燃燒，推動注射器活塞，錐形瓶中出現大量氣泡。氣體沿著導管進入小試管中，白磷先冒出少許白煙，等空氣排盡后，小試管中白磷被點燃，并且持續燃燒，產生大量白煙，白煙進入氫氧化鈉溶液中。實驗說明可燃物在溫度達到著火點的時候，還需要與空氣或氧氣接觸才能燃燒起來。

該實驗在密閉容器中進行，一方面，多余的氧氣可以促使白煙（五氧化二磷）更充分地被吸收；另一方面，滴有酚酞的氫氧化鈉溶液可以幫助判斷氫氧化鈉溶液是否已經完全反應。

3 新方案三

3.1 實驗裝置

實驗裝置如圖3所示。

3.2 實驗材料

燒杯、漏斗、試管、白磷、紅磷、熱水、止水夾、導管、橡皮塞、木板、注射器等

3.3 實驗步驟及現象

（1）取一只1000mL的大燒杯，并向其中倒入約500mL熱水，把一塊白磷放入燒杯底部。

（2）用熱水對試管預熱，把等質量的兩小塊白磷和紅磷分別放入試管底部，旋緊帶有單孔橡皮塞的導管，用止水夾把乳膠管夾緊。同時把兩支試管通過木板浸入水中，觀察實驗現象。

（3）把注射器內的空氣緩慢推入試管中，打開止水夾，白磷燃燒產生的白煙沿導管進入盛有熱水的燒杯中，使其被水充分吸收，避免污染環境。

此方案過程中所用藥品的量很少，實驗的連貫性強，增強了實驗的可對比性，熱水可以吸收產生的白煙，避免了環境污染。

4 新方案四

4.1 實驗裝置

實驗裝置如圖4所示。

4.2 實驗材料

直通管（Φ3.5×15cm）、橡皮塞、帶小孔的圓形鋁片（Φ3.4cm）、白磷、熱水、薄膠墊

4.3實驗步驟及現象

（1）將一塊鋁片剪成Φ3.4cm的圓形狀，并以中點為圓心，半徑分別為0.5cm、1.0cm、1.5cm畫出三條圓弧，在每個圓弧上打上均勻的小孔。

（2）用薄膠墊把圓形鋁片的邊緣包好，放入直通管內（距離管口三分之一處），夾緊。

（3）把一小塊白磷放在直通管的下方，塞緊橡皮塞，從直通管的上方注入約直通管總體積三分之一的熱水（約50℃）。

（4）用向上排空氣法收集氧氣，用橡皮塞立即塞緊直通管的上方，即為甲圖，此時，水下的白磷不燃燒。

注：演示本實驗時，可以將甲裝置倒立，即為乙圖，水就會從圓形鋁片的小孔流下，氧氣從下往上流動，白磷就會在鋁片的上方燃燒。

該實驗操作簡便，省時，學生在課堂上能親自動手完成。此外，該實驗綠色環保，生成的五氧化二磷被水吸收，整個實驗過程十分具有觀賞性，對教材中原有裝置的改進有利于培養學生的創新能力。

5 新方案五

5.1 實驗裝置

實驗裝置如圖5所示。

5.2 實驗材料

大燒杯、兩支18×180mm試管、一支30×200mm試管、橡皮塞、酒精燈、試管夾、鑷子、氫氧化鈉溶液、紅磷、白磷、熱水等

5.3 實驗現象及步驟

（1）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間位置打一個約0.5cm深的凹槽，便于放置白磷。

（2）在大燒杯中注入約三分之二體積的熱水，把有凹槽的橡皮塞放在燒杯底部，再用鑷子把綠豆大小的白磷放在橡皮塞的凹槽上。

（3）分別向兩支18×180mm試管中加入一小塊干燥的白磷和紅磷，并在試管口堵一團浸有氫氧化鈉溶液的棉絮，然后把兩支分別裝有白磷和紅磷的試管放入盛有熱水的燒杯中，試管中的白磷很快就燃燒起來，產生的白煙被氫氧化鈉溶液吸收，直至白磷燃燒熄滅后，水中白磷和試管中的紅磷都沒有燃燒。上述實驗證明了燃燒離不開氧氣，溫度達不到著火點也不能燃燒。

（4）拿出水中的兩支試管，把裝有紅磷的試管用布擦干，放在酒精燈上稍稍加熱，不一會兒，試管中的紅磷燃燒起來，產生的白煙也被氫氧化鈉溶液吸收，直至紅磷燃燒熄滅。上述實驗證明燃燒需要溫度達到著火點。

（5）取一支30×200mm試管，管口朝下，豎直罩在橡皮塞凹槽里的白磷的稍上位置（確保白磷與水接觸），白磷燃燒起來，一段時間后熄滅。上述實驗證明燃燒離不開氧氣或空氣。

（6）把試管向下壓，讓水中的橡皮塞塞緊試管口，再把橡皮塞和試管從水中移出，試管中沒有反應完的白磷可以用硫酸銅溶液或酸性高錳酸鉀溶液吸收。

該實驗操作簡便，現象十分明顯，時間長短適中，對比性強。白磷和紅磷燃燒產生的白煙能被氫氧化鈉溶液有效吸收，避免了環境污染。熱水中的白磷燃燒時不會隨意游動，實驗結束后，沒有反應完的白磷也得到了有效處理。

參考文獻：

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[4]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.