“燃烧条件”实验的绿色化改进

胡海铭

摘要：义务教育化学教科书（2012年人教版）上册“燃烧条件”实验中由于磷燃烧会产生污染，不少化学教师对该实验往往采用“黑板上讲实验”或“多媒体播实验”的方式处理，为此对该实验进行了绿色化设计改进。改进后的实验中生成的白烟五氧化二磷被浸有烧碱溶液的棉花有效阻挡和吸收，实验后残留白磷也能得到方便有效的处理。同时延续了现行教材该实验现象明显、操作简便、重复性好、实用性强等特点。

关键词：初中化学；燃烧条件；实验改进；绿色化

文章编号：1005–6629（2015）10–0071–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

现行人民教育出版社《义务教育教科书·化学（九年级上册）》第129页安排的“燃烧条件”实验[1]，是初中化学中的一个重要探究性实验，是学生建构燃烧条件概念的一个经典实验。该实验现象明显、操作简便，体现了控制变量思想和对比思维，有利于学生认识燃烧的条件，但该实验也存在一些不足。

1 实验不足

课本上“燃烧条件”实验装置见图1，常会因为白磷和红磷是在开放体系中燃烧，产生的白烟（P2O5）会污染环境，因此教材特别注明了实验需在通风橱或抽风设备下进行。

事实上很多化学教师通常都在普通教室里演示该实验，很多农村学校实验室中也没有通风橱或抽风设备。由于白磷或红磷燃烧产生的污染问题没能得到很好的处理，因而有不少化学教师对该实验往往采用“黑板上讲实验”或“多媒体播实验”的方式处理，从而也弱化了这一经典实验的教学功能。

2 改进后的实验

笔者发现，很多化学同行对“白磷和红磷燃烧条件探究”和“白磷在水下燃烧”等实验已持续研究多年。付小勤、钱胜、郭强、胡绮妙、吴国权、刘信友等同行从关注环保性、体现趣味性、增强对比性等方面，对“燃烧条件”实验进行了成功的改进并取得了较好的实验效果[2～7]。但在原实验装置的化繁为简、体现教材原实验的教学意图、实验后生成物和未参加反应的反应物处理等方面还存在改进空间。创新永无止境，笔者在尊重教材原实验的教学意图、保留原实验的教学功能的前提下，利用实验室常用仪器对该实验进行了再优化，取得了良好效果。改进后的实验既适合教师的演示实验，也能用于教师指导下的学生分组实验。

2.1 实验装置

改进后的实验装置见图2。

2.2 实验用品

主要实验用品：500mL烧杯1个、18×180mm试管2支、30×200mm试管1支、橡皮塞、酒精灯、试管夹、镊子、棉花、烧碱溶液、红磷、白磷、热水等。

其中中间有凹槽的橡皮塞的加工方法是：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央位置打一个不超过0.5cm深的凹槽，便于白磷的投放。

2.3 实验操作及现象

（1）在500mL烧杯中加入约300mL 80℃左右的热水后，将有凹槽的橡皮塞倒放入烧杯底部，再用长镊子将一小块白磷置于橡皮塞的凹槽处。

（2）取两支18×180mm的试管分别加入一小块白磷（用滤纸吸去表面的水）和红磷（干燥），并在试管口处塞上一团浸有烧碱溶液的棉花（如图2），然后将分别装有白磷和红磷的两支试管同时放入烧杯的热水中。很快，试管中的白磷燃烧了（产生的白烟被棉花中的烧碱溶液吸收，有关的反应是：P2O5+6NaOH=2Na3PO4+3H2O），直至白磷全部燃烧后熄灭；水中白磷和试管中红磷没有燃烧。上述实验现象充分说明，物质没有氧气（或空气）就不能燃烧、温度没有达到可燃物的着火点也不能燃烧。

（3）取出水中的两支试管，将装有红磷的试管外壁的水擦干，然后放在酒精灯上加热，一会儿，试管中的红磷也燃烧了（产生的白烟被棉花中的烧碱溶液吸收，有关的反应是：P2O5+6NaOH= 2Na3PO4+3H2O），直至红磷全部燃烧后熄灭。上述实验现象再次说明，燃烧需要使可燃物的温度达到它的着火点。

（4）另取一支30×200mm空试管，管口竖直向下罩在橡皮塞凹槽里的白磷稍上方（保持白磷与水接触）；白磷虽然处于水中，但因接触到了空气，便立即燃烧起来，一段时间后燃烧熄灭；上述实验现象再次说明，燃烧需要氧气（或空气）。

（5）将试管向下压，使水中的橡皮塞塞紧试管口后，再将试管和橡皮塞从水中移出。试管中未参加反应的残留白磷可以加入硫酸铜溶液（有关的反应是：2P+5CuSO4+8H2O=5Cu+2H3PO4+ 5H2SO4）或酸性高锰酸钾（有关的反应是：2P+ 3H2SO4+2KMnO4=K2SO4+2H3PO4+2MnSO4）进行处理。

（6）实验结束后，清洗、整理实验用品。

2.4 改进后实验的优点

（1）该实验简单易行，现象明显，时间长短合适，条件变量控制得好，对比性强。

（2）白磷和红磷虽然在开放的体系中燃烧，但实验中生成有害的白烟（P2O5）被棉花团和烧碱溶液有效阻挡和吸收，不会逸散到空气中；且空气可以通过棉花团得到不断的补充，使白磷和红磷全部燃尽，可以延长燃烧的时间，便于学生观察。

（3）热水中白磷在燃烧时能得到了很好的控制，白磷不会随意游动；实验结束后，没有参加反应的残留白磷也得到方便有效的处理。

（4）本实验装置取材容易、制作简单、操作简便。实验重复性好、实用性强，有利于推广普及。作为教师演示实验效果良好，也比较适合在教师指导下的学生分组探究实验。

参考文献：

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

[2]付小勤.白磷和红磷燃烧条件探究及空气中氧气含量测定的组合实验[J].化学教育，2013，34（7）：76，79.

[3]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.

[4]郭强等.“白磷在水下燃烧实验”的再改进[J].化学教学，2011，（3）：39～40.

[5]胡绮妙.例谈有关红磷实验的演示技巧[J].化学教学，2013，（4）：60～61.

[6]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.

[7]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.