“測定空氣里氧氣的含量”用白磷比用紅磷好

劉 巖

（連云港市新浦區教育局教研室 江蘇連云港 222003）

一、問題的提出與探討

1.課本實驗的不足

現行人教版九年級化學教科書第27頁 “測定空氣里氧氣含量”實驗，使用紅磷作燃燒時的耗氧劑，演示時往往出現誤差。該實驗存在的不足是：

（1）紅磷的著火點較高（約240℃）,需要在容器外加熱較長時間，且在容器外加熱到燃燒后，生成白煙（五氧化二磷）逸散到空氣中，造成污染。

（2）將盛有紅磷的燃燒匙伸入集氣瓶，塞入橡皮塞密閉之前，紅磷燃燒放熱使瓶內的部分空氣受熱膨脹而外逸，導致所測氧氣的體積分數偏大。

（3）本實驗采用常規實驗儀器（集氣瓶、燒杯、燃燒匙、雙孔塞、導管），占用空間大，藥品用量多，實驗時間長，僅供教師演示，后排學生觀察不清實驗現象，難以實現人人動手，給探究性學習帶來局限。

2.實驗誤差分析

實際操作時產生的誤差是：所測氧氣體積分數可能多于1/5或少于1/5。

少于1/5的原因可能有：裝置氣密性不好；紅磷用量不足，氧氣未耗盡；反應完成后，裝置未冷卻；水平導管內有水殘留等。

多于1/5的原因可能有：紅磷點燃后，燃燒匙伸入集氣瓶的速度較慢；紅磷在集氣瓶中燃燒時止水夾沒夾緊；紅磷中含有能與空氣中某種成分反應的其它物質（假設生成物是固體）等。

無論哪種誤差，歸納起來主要是如下幾方面的問題：裝置氣密性是否良好、耗氧藥品是否稍過量、反應后是否冷卻到室溫、集氣瓶中空氣受熱在密閉前是否外逸以及藥品純度等。如果排除藥品純度問題，并進行規范操作，那么誤差的產生就歸因于盛有燃著紅磷的燃燒匙伸入到集氣瓶時導致少量熱空氣外逸。

二、藥品改進及優點

為避免產生上述實驗誤差，采用“容器先密閉，耗氧劑后引燃”的方法，可大大提高實驗結果的精確度。該實驗方法所用耗氧藥品選用白磷。白磷的著火點低 （約40℃），易引燃，不須在容器外加熱。引燃時可用放大鏡聚光、電吹風加熱、紅外燈照射、通電加熱電阻絲供熱、加熱容器外金屬絲導熱、利用生石灰與水反應放熱、水浴加熱等方法，不僅實現了學科間知識的綜合，而且用時短，操作簡便易行，其燃燒前后始終處于密閉狀態，與外界無物質交換，既對環境友好，又保證了實驗結果的準確性。并且在反應過程中，盡管在氧氣濃度減小的情況下，白磷仍能與氧氣發生緩慢氧化，直至氧氣基本耗盡，使測定結果更接近于實際值（而紅磷須長期與空氣接觸才會極其緩慢地氧化，因此在氧氣濃度下降到不能支持燃燒時，反應基本終止，導致測定結果偏小）。

此外，為了滿足探究性學習的需要，若使用白磷作耗氧劑，可將教科書中常規的實驗裝置改為微型實驗裝置（米粒大小的白磷、廢棄的醫用25mL藥水瓶、輸液細管、止水夾）或者直接用50mL的注射器（在注射器底部放一個與注射器內徑差不多的一個圓形金屬片，金屬片上放一粒綠豆大的白磷，抽入40mL空氣，用橡皮塞堵住注射器管口，放入燒杯內的熱水中，約30s-40s白磷燃燒），藥品用量少，材料易得，裝置簡單新穎，操作簡便安全，現象鮮明直觀，成功率高，可人手一套，適于探究性教學。

三、使用白磷的注意事項

因白磷有毒，著火點低，實驗時要注意安全。取用白磷需用鑷子，切勿與人體接觸，以免灼傷皮膚，多余白磷應歸回原瓶中，不能隨意棄于水槽和廢液缸中。接觸過白磷的實驗用品必須進行適當的處理，所用的刀和鑷子要在通風櫥中用酒精燈灼燒，擦過上述工具或用于吸干白磷的紙片不能丟在廢紙簍里，也要在通風櫥中燒掉。萬一由不規范操作引起的白磷自燃，要用濕抹布、石棉布或沙子覆蓋蓋滅。