“测定空气里氧气的含量”用白磷比用红磷好

刘 岩

（连云港市新浦区教育局教研室 江苏连云港 222003）

一、问题的提出与探讨

1.课本实验的不足

现行人教版九年级化学教科书第27页 “测定空气里氧气含量”实验，使用红磷作燃烧时的耗氧剂，演示时往往出现误差。该实验存在的不足是：

（1）红磷的着火点较高（约240℃）,需要在容器外加热较长时间，且在容器外加热到燃烧后，生成白烟（五氧化二磷）逸散到空气中，造成污染。

（2）将盛有红磷的燃烧匙伸入集气瓶，塞入橡皮塞密闭之前，红磷燃烧放热使瓶内的部分空气受热膨胀而外逸，导致所测氧气的体积分数偏大。

（3）本实验采用常规实验仪器（集气瓶、烧杯、燃烧匙、双孔塞、导管），占用空间大，药品用量多，实验时间长，仅供教师演示，后排学生观察不清实验现象，难以实现人人动手，给探究性学习带来局限。

2.实验误差分析

实际操作时产生的误差是：所测氧气体积分数可能多于1/5或少于1/5。

少于1/5的原因可能有：装置气密性不好；红磷用量不足，氧气未耗尽；反应完成后，装置未冷却；水平导管内有水残留等。

多于1/5的原因可能有：红磷点燃后，燃烧匙伸入集气瓶的速度较慢；红磷在集气瓶中燃烧时止水夹没夹紧；红磷中含有能与空气中某种成分反应的其它物质（假设生成物是固体）等。

无论哪种误差，归纳起来主要是如下几方面的问题：装置气密性是否良好、耗氧药品是否稍过量、反应后是否冷却到室温、集气瓶中空气受热在密闭前是否外逸以及药品纯度等。如果排除药品纯度问题，并进行规范操作，那么误差的产生就归因于盛有燃着红磷的燃烧匙伸入到集气瓶时导致少量热空气外逸。

二、药品改进及优点

为避免产生上述实验误差，采用“容器先密闭，耗氧剂后引燃”的方法，可大大提高实验结果的精确度。该实验方法所用耗氧药品选用白磷。白磷的着火点低 （约40℃），易引燃，不须在容器外加热。引燃时可用放大镜聚光、电吹风加热、红外灯照射、通电加热电阻丝供热、加热容器外金属丝导热、利用生石灰与水反应放热、水浴加热等方法，不仅实现了学科间知识的综合，而且用时短，操作简便易行，其燃烧前后始终处于密闭状态，与外界无物质交换，既对环境友好，又保证了实验结果的准确性。并且在反应过程中，尽管在氧气浓度减小的情况下，白磷仍能与氧气发生缓慢氧化，直至氧气基本耗尽，使测定结果更接近于实际值（而红磷须长期与空气接触才会极其缓慢地氧化，因此在氧气浓度下降到不能支持燃烧时，反应基本终止，导致测定结果偏小）。

此外，为了满足探究性学习的需要，若使用白磷作耗氧剂，可将教科书中常规的实验装置改为微型实验装置（米粒大小的白磷、废弃的医用25mL药水瓶、输液细管、止水夹）或者直接用50mL的注射器（在注射器底部放一个与注射器内径差不多的一个圆形金属片，金属片上放一粒绿豆大的白磷，抽入40mL空气，用橡皮塞堵住注射器管口，放入烧杯内的热水中，约30s-40s白磷燃烧），药品用量少，材料易得，装置简单新颖，操作简便安全，现象鲜明直观，成功率高，可人手一套，适于探究性教学。

三、使用白磷的注意事项

因白磷有毒，着火点低，实验时要注意安全。取用白磷需用镊子，切勿与人体接触，以免灼伤皮肤，多余白磷应归回原瓶中，不能随意弃于水槽和废液缸中。接触过白磷的实验用品必须进行适当的处理，所用的刀和镊子要在通风橱中用酒精灯灼烧，擦过上述工具或用于吸干白磷的纸片不能丢在废纸篓里，也要在通风橱中烧掉。万一由不规范操作引起的白磷自燃，要用湿抹布、石棉布或沙子覆盖盖灭。