燃燒條件演示實驗的綠色化改進

白顯圣 陸春曇

燃燒的條件實驗是義務教育教科書現行教材中一個重要的探究性演示實驗和學生分組實驗，通過實驗探究，讓學生認識和掌握物質燃燒需要同時滿足3個條件，具有重要的指導意義。

一、教科書演示實驗設計存在的不足

1.仁愛版教科書的實驗設計

義務教育教科書仁愛版專題四燃料與燃燒，單元1燃燒與滅火關于探究燃燒條件演示實驗是這樣的：實驗1取少量紅磷和白磷(用濾紙吸干白磷表面的水分)，置于如圖1所示的薄銅片上，用酒精燈對準薄銅片加熱，觀察現象。

圖1 紅磷、白磷燃燒

實驗2：如圖2所示，在500 mL的燒杯中注入約300 mL沸水，投入一小塊白磷，觀察現象。鼓入空氣，再觀察現象。

圖2 白磷在水中燃燒

2.人教版教科書的實驗設計

在500 mL燒杯中加入300 mL熱水，底部放硬紙圈圈住的一塊小白磷。在燒杯口上蓋一薄銅片，銅片上一端放一小堆干燥的紅磷，另一端放一小塊干燥的白磷(如圖3a所示)，觀察現象。再用導管對準上述燒杯底部的白磷，通入少量氧氣(或空氣)，如圖3b所示，觀察現象。

圖3 燃燒條件的實驗

3.其他版本及各種報紙雜志關于該實驗的設計

其他版本教材中“燃燒的條件實驗”的實驗設計各不相同，有的以“燒不壞的手帕”做演示實驗，有的設計“學生實驗活動”卻沒有具體的演示實驗，有的只講滅火原理。許多文獻中關于該實驗的設計也不盡相同。

二、教科書及各種文獻實驗設計的不足

(1)污染較大，以上列舉的實驗設計都是將紅磷、白磷放在敞開的環境中進行，白磷燃燒產生大量白煙，容易造成室內環境污染，影響師生身體健康。

(2)藥品用量較多，實驗成本過高且不好控制，容易造成浪費。

(3)白磷在水中燃燒實驗無論是鼓入空氣，還是通入氧氣，因白磷在水中不固定，隨著氣體的通入，白磷在水中容易漂浮或游動，實際操作起來比較困難，耗時較長，且白磷不易燃燒。

(4)各種文獻中實驗設計雖作不同的改進，有的方法簡單、新穎，有的卻很復雜。在這里不再一一贅述。

三、實驗改進與創新

針對該實驗各種設計存在的不足，綜合分析各種設計的利弊，最終歸納出對該實驗的綠色化改進，具體方法如下。

(1)用廢棄透明的有蓋塑料杯或透明豆奶杯，便于固定試管，在杯蓋上留下一字排開的3個小孔，用2號膠塞倒置固定于杯底，并在膠塞頂部留一個小穴(用于放置和固定白磷)（如圖4所示）。

圖4

(2)在兩支孔適當的小試管中分別裝入少量的白磷和干燥的紅磷，并用帶有安全“小衛士”(即尾部帶有用于收集燃燒生成物的小氣球)的單孔塞塞緊試管口，向塑料杯中加入80 ℃左右的熱水至完全浸沒膠塞。從杯蓋兩邊的小孔中將裝有白磷和紅磷的試管插入盛有熱水的塑料杯中，觀察現象(如圖 5所示 )。

圖5

現象：試管中的白磷燃燒，試管中的紅磷和水中的白磷沒有現象。

(3)在膠塞頂部的小穴中放上米粒大小的白磷，再用一支同樣大小的試管從中間的小孔中倒插入裝有白磷的膠塞中，將白磷罩住，觀察現象(如圖6所示)。

圖6

現象：用試管罩住膠塞后，水中的白磷劇烈燃燒，產生大量白煙。

結論：物質燃燒必須同時滿足3個條件：①有可燃物；②與氧氣充分接觸；③溫度達到可燃物的著火點；三者缺一不可。

四、改進后的亮點

(1)用廢舊有蓋塑料杯或豆奶杯代替燒杯，蓋可牢牢固定試管，一字排開，設計簡單，操作方便，對比性強，實驗現象明顯，一氣呵成，省時高效。

(2)利用生活中的廢舊物品作反應容器，取材易得，變廢為寶，既可用于課堂演示，又可用于學生進行課外探究。

(3)用小氣球充當安全衛士，收集白磷燃燒產生的白煙，安全環保，將裝置改在密閉環境中進行，可有效防止實驗過程白磷燃燒產生的污染，既安全又環保。

(4)改用試管作反應容器，便于控制藥品用量，藥品用量較少，節約藥品，降低實驗成本，避免浪費。

(5)用膠塞固定水中白磷，再用試管倒插助氧，不僅可將操作簡單化，減少制氧、通氧或鼓入空氣環節，而且還可避免向水中鼓入空氣或氧氣時，因白磷漂浮或游動，白磷不易燃燒，導致實驗失敗，提高實驗成功率。