“燃烧条件”实验的创新设计

陆春华

摘要：为防止白磷燃烧产物五氧化二磷污染环境，对人教版九年级上册化学教材中“燃烧条件”实验做了多种创新设计，使改进实验的器材易得、实验的连贯性强、能有效防止产物污染环境、实验的可信度高，非常适合课堂教学。

关键词：燃烧条件；白磷燃烧；实验改进；创新设计

文章编号：1005–6629（2016）4–0075–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

现行的人教版九年级《化学》教材中“燃烧条件”实验是初中化学中的一个非常重要的探究性实验，也是学生建立燃烧条件概念的一个经典实验。该实验操作简单、现象明显，体现了控制变量的教学思想和对比的思维，有利于学生认识燃烧的条件及本质。但该实验也存在不足之处：实验中红磷和白磷均处于敞口开放体系，燃烧产生的白烟对讲台周围学生的影响很大。因此，教材中特别注明该实验需要在通风橱下进行，但事实上，很多教师往往在普通教室里演示该实验，或者某些教师干脆就在黑板上讲实验。这一处理方式，弱化了这一经典实验的教学功能。对此，笔者做了以下改进措施，供同行参考。

1 新方案一

1.1 实验装置

实验装置如图1所示。

1.2 实验材料

大烧杯、注射器、三只玻璃瓶、导管、80℃热水等

1.3 实验步骤及现象

（1）在1号玻璃瓶中加少量红磷，2号玻璃瓶中加少量白磷，3号玻璃瓶中加少量白磷并注入适量的水。把三个玻璃瓶同时放进盛有80℃热水的大烧杯中，发现2号瓶中白磷燃烧起来，产生大量白烟，1号瓶和3号瓶中无现象，对比1、2号两瓶现象可知，燃烧需要可燃物温度达到着火点。

（2）用注射器向2号瓶中注入适量的水，白烟逐渐消失，避免污染环境。

（3）用注射器把3号瓶中水抽出，发现3号瓶中的白磷燃烧起来，并产生大量白烟。对比2、3号两瓶中的现象可知，可燃物燃烧需要与氧气接触。

（4）把注射器内从3号玻璃瓶中抽出来的水再次注入到3号玻璃瓶中，白烟逐渐消失，不污染环境。

改进后的实验取材十分方便，实用性强，现象更为明显。利用生活中的常见物品做实验，提高了学生探究实验的兴趣。实验具有安全性、可靠性，且绿色环保，亦可重复使用。

2 新方案二

2.1 实验装置

实验装置如图2所示。

2.2 实验材料

注射器、大试管、小试管、导管、锥形瓶、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、烧杯、广口瓶、镊子、药匙、橡胶管、白磷、80℃热水、5%的过氧化氢溶液、二氧化锰、1%氢氧化钠溶液、酚酞试液等

2.3 实验步骤及现象

（1）在锥形瓶中加入一药匙二氧化锰，用注射器吸取约40mL 5%的过氧化氢溶液，把注射器的针尖刺进锥形瓶的橡皮塞中。

（2）向广口瓶中加1%的氢氧化钠溶液，直至其中上部位，再用滴管滴入几滴酚酞试液，塞紧双孔橡皮塞。

（3）取一小块白磷放进小试管中，再加入少许80℃热水（热水的高度大约为小试管高度的二分之一）；把大试管稍稍倾斜，让小试管沿着大试管的内壁滑入大试管中。把双孔橡皮塞的长导管伸到小试管中靠近白磷正上方的部位，塞紧双孔橡皮塞，并把大使管放进烧杯中。

（4）按照图2连接仪器，加入约250mL的80℃热水，确保小试管中的温度达到白磷的着火点（此刻，如果浸在氢氧化钠溶液中的长导管口有气泡冒出，则说明装置气密性良好，否则，就需要重新连接仪器才能进行实验）。

注：加入80℃热水后，白磷不燃烧，推动注射器活塞，锥形瓶中出现大量气泡。气体沿着导管进入小试管中，白磷先冒出少许白烟，等空气排尽后，小试管中白磷被点燃，并且持续燃烧，产生大量白烟，白烟进入氢氧化钠溶液中。实验说明可燃物在温度达到着火点的时候，还需要与空气或氧气接触才能燃烧起来。

该实验在密闭容器中进行，一方面，多余的氧气可以促使白烟（五氧化二磷）更充分地被吸收；另一方面，滴有酚酞的氢氧化钠溶液可以帮助判断氢氧化钠溶液是否已经完全反应。

3 新方案三

3.1 实验装置

实验装置如图3所示。

3.2 实验材料

烧杯、漏斗、试管、白磷、红磷、热水、止水夹、导管、橡皮塞、木板、注射器等

3.3 实验步骤及现象

（1）取一只1000mL的大烧杯，并向其中倒入约500mL热水，把一块白磷放入烧杯底部。

（2）用热水对试管预热，把等质量的两小块白磷和红磷分别放入试管底部，旋紧带有单孔橡皮塞的导管，用止水夹把乳胶管夹紧。同时把两支试管通过木板浸入水中，观察实验现象。

（3）把注射器内的空气缓慢推入试管中，打开止水夹，白磷燃烧产生的白烟沿导管进入盛有热水的烧杯中，使其被水充分吸收，避免污染环境。

此方案过程中所用药品的量很少，实验的连贯性强，增强了实验的可对比性，热水可以吸收产生的白烟，避免了环境污染。

4 新方案四

4.1 实验装置

实验装置如图4所示。

4.2 实验材料

直通管（Φ3.5×15cm）、橡皮塞、带小孔的圆形铝片（Φ3.4cm）、白磷、热水、薄胶垫

4.3实验步骤及现象

（1）将一块铝片剪成Φ3.4cm的圆形状，并以中点为圆心，半径分别为0.5cm、1.0cm、1.5cm画出三条圆弧，在每个圆弧上打上均匀的小孔。

（2）用薄胶垫把圆形铝片的边缘包好，放入直通管内（距离管口三分之一处），夹紧。

（3）把一小块白磷放在直通管的下方，塞紧橡皮塞，从直通管的上方注入约直通管总体积三分之一的热水（约50℃）。

（4）用向上排空气法收集氧气，用橡皮塞立即塞紧直通管的上方，即为甲图，此时，水下的白磷不燃烧。

注：演示本实验时，可以将甲装置倒立，即为乙图，水就会从圆形铝片的小孔流下，氧气从下往上流动，白磷就会在铝片的上方燃烧。

该实验操作简便，省时，学生在课堂上能亲自动手完成。此外，该实验绿色环保，生成的五氧化二磷被水吸收，整个实验过程十分具有观赏性，对教材中原有装置的改进有利于培养学生的创新能力。

5 新方案五

5.1 实验装置

实验装置如图5所示。

5.2 实验材料

大烧杯、两支18×180mm试管、一支30×200mm试管、橡皮塞、酒精灯、试管夹、镊子、氢氧化钠溶液、红磷、白磷、热水等

5.3 实验现象及步骤

（1）取一个与30×200mm试管口相匹配的橡皮塞，用打孔器在橡皮塞细的一端中间位置打一个约0.5cm深的凹槽，便于放置白磷。

（2）在大烧杯中注入约三分之二体积的热水，把有凹槽的橡皮塞放在烧杯底部，再用镊子把绿豆大小的白磷放在橡皮塞的凹槽上。

（3）分别向两支18×180mm试管中加入一小块干燥的白磷和红磷，并在试管口堵一团浸有氢氧化钠溶液的棉絮，然后把两支分别装有白磷和红磷的试管放入盛有热水的烧杯中，试管中的白磷很快就燃烧起来，产生的白烟被氢氧化钠溶液吸收，直至白磷燃烧熄灭后，水中白磷和试管中的红磷都没有燃烧。上述实验证明了燃烧离不开氧气，温度达不到着火点也不能燃烧。

（4）拿出水中的两支试管，把装有红磷的试管用布擦干，放在酒精灯上稍稍加热，不一会儿，试管中的红磷燃烧起来，产生的白烟也被氢氧化钠溶液吸收，直至红磷燃烧熄灭。上述实验证明燃烧需要温度达到着火点。

（5）取一支30×200mm试管，管口朝下，竖直罩在橡皮塞凹槽里的白磷的稍上位置（确保白磷与水接触），白磷燃烧起来，一段时间后熄灭。上述实验证明燃烧离不开氧气或空气。

（6）把试管向下压，让水中的橡皮塞塞紧试管口，再把橡皮塞和试管从水中移出，试管中没有反应完的白磷可以用硫酸铜溶液或酸性高锰酸钾溶液吸收。

该实验操作简便，现象十分明显，时间长短适中，对比性强。白磷和红磷燃烧产生的白烟能被氢氧化钠溶液有效吸收，避免了环境污染。热水中的白磷燃烧时不会随意游动，实验结束后，没有反应完的白磷也得到了有效处理。

参考文献：

[1]王晶，郑长龙.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2012：129～130.

[2]钱胜，冯红霞.对“白磷在水下燃烧实验”的多种改进[J].化学教学，2011，（11）：38～39.

[3]吴国权.白磷水下燃烧演示实验的再研究[J].化学教育，2013，34（3）：58～59.

[4]刘信友.“白磷在水下燃烧实验”的微量化设计[J].化学教学，2015，（3）：54.