“燃燒條件”實(shí)驗(yàn)的綠色化改進(jìn)

胡海銘

摘要：義務(wù)教育化學(xué)教科書（2012年人教版）上冊(cè)“燃燒條件”實(shí)驗(yàn)中由于磷燃燒會(huì)產(chǎn)生污染，不少化學(xué)教師對(duì)該實(shí)驗(yàn)往往采用“黑板上講實(shí)驗(yàn)”或“多媒體播實(shí)驗(yàn)”的方式處理，為此對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了綠色化設(shè)計(jì)改進(jìn)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)中生成的白煙五氧化二磷被浸有燒堿溶液的棉花有效阻擋和吸收，實(shí)驗(yàn)后殘留白磷也能得到方便有效的處理。同時(shí)延續(xù)了現(xiàn)行教材該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、操作簡(jiǎn)便、重復(fù)性好、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；燃燒條件；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；綠色化

文章編號(hào)：1005–6629（2015）10–0071–02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

現(xiàn)行人民教育出版社《義務(wù)教育教科書·化學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）》第129頁(yè)安排的“燃燒條件”實(shí)驗(yàn)[1]，是初中化學(xué)中的一個(gè)重要探究性實(shí)驗(yàn)，是學(xué)生建構(gòu)燃燒條件概念的一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、操作簡(jiǎn)便，體現(xiàn)了控制變量思想和對(duì)比思維，有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)燃燒的條件，但該實(shí)驗(yàn)也存在一些不足。

1 實(shí)驗(yàn)不足

課本上“燃燒條件”實(shí)驗(yàn)裝置見圖1，常會(huì)因?yàn)榘琢缀图t磷是在開放體系中燃燒，產(chǎn)生的白煙（P2O5）會(huì)污染環(huán)境，因此教材特別注明了實(shí)驗(yàn)需在通風(fēng)櫥或抽風(fēng)設(shè)備下進(jìn)行。

事實(shí)上很多化學(xué)教師通常都在普通教室里演示該實(shí)驗(yàn)，很多農(nóng)村學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中也沒有通風(fēng)櫥或抽風(fēng)設(shè)備。由于白磷或紅磷燃燒產(chǎn)生的污染問題沒能得到很好的處理，因而有不少化學(xué)教師對(duì)該實(shí)驗(yàn)往往采用“黑板上講實(shí)驗(yàn)”或“多媒體播實(shí)驗(yàn)”的方式處理，從而也弱化了這一經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能。

2 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)

筆者發(fā)現(xiàn)，很多化學(xué)同行對(duì)“白磷和紅磷燃燒條件探究”和“白磷在水下燃燒”等實(shí)驗(yàn)已持續(xù)研究多年。付小勤、錢勝、郭強(qiáng)、胡綺妙、吳國(guó)權(quán)、劉信友等同行從關(guān)注環(huán)保性、體現(xiàn)趣味性、增強(qiáng)對(duì)比性等方面，對(duì)“燃燒條件”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了成功的改進(jìn)并取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果[2～7]。但在原實(shí)驗(yàn)裝置的化繁為簡(jiǎn)、體現(xiàn)教材原實(shí)驗(yàn)的教學(xué)意圖、實(shí)驗(yàn)后生成物和未參加反應(yīng)的反應(yīng)物處理等方面還存在改進(jìn)空間。創(chuàng)新永無止境，筆者在尊重教材原實(shí)驗(yàn)的教學(xué)意圖、保留原實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能的前提下，利用實(shí)驗(yàn)室常用儀器對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了再優(yōu)化，取得了良好效果。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)既適合教師的演示實(shí)驗(yàn)，也能用于教師指導(dǎo)下的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置見圖2。

2.2 實(shí)驗(yàn)用品

主要實(shí)驗(yàn)用品：500mL燒杯1個(gè)、18×180mm試管2支、30×200mm試管1支、橡皮塞、酒精燈、試管夾、鑷子、棉花、燒堿溶液、紅磷、白磷、熱水等。

其中中間有凹槽的橡皮塞的加工方法是：取一個(gè)與30×200mm試管口相匹配的橡皮塞，用打孔器在橡皮塞細(xì)的一端中央位置打一個(gè)不超過0.5cm深的凹槽，便于白磷的投放。

2.3 實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象

（1）在500mL燒杯中加入約300mL 80℃左右的熱水后，將有凹槽的橡皮塞倒放入燒杯底部，再用長(zhǎng)鑷子將一小塊白磷置于橡皮塞的凹槽處。

（2）取兩支18×180mm的試管分別加入一小塊白磷（用濾紙吸去表面的水）和紅磷（干燥），并在試管口處塞上一團(tuán)浸有燒堿溶液的棉花（如圖2），然后將分別裝有白磷和紅磷的兩支試管同時(shí)放入燒杯的熱水中。很快，試管中的白磷燃燒了（產(chǎn)生的白煙被棉花中的燒堿溶液吸收，有關(guān)的反應(yīng)是：P2O5+6NaOH=2Na3PO4+3H2O），直至白磷全部燃燒后熄滅；水中白磷和試管中紅磷沒有燃燒。上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象充分說明，物質(zhì)沒有氧氣（或空氣）就不能燃燒、溫度沒有達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)也不能燃燒。

（3）取出水中的兩支試管，將裝有紅磷的試管外壁的水擦干，然后放在酒精燈上加熱，一會(huì)兒，試管中的紅磷也燃燒了（產(chǎn)生的白煙被棉花中的燒堿溶液吸收，有關(guān)的反應(yīng)是：P2O5+6NaOH= 2Na3PO4+3H2O），直至紅磷全部燃燒后熄滅。上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象再次說明，燃燒需要使可燃物的溫度達(dá)到它的著火點(diǎn)。

（4）另取一支30×200mm空試管，管口豎直向下罩在橡皮塞凹槽里的白磷稍上方（保持白磷與水接觸）；白磷雖然處于水中，但因接觸到了空氣，便立即燃燒起來，一段時(shí)間后燃燒熄滅；上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象再次說明，燃燒需要氧氣（或空氣）。

（5）將試管向下壓，使水中的橡皮塞塞緊試管口后，再將試管和橡皮塞從水中移出。試管中未參加反應(yīng)的殘留白磷可以加入硫酸銅溶液（有關(guān)的反應(yīng)是：2P+5CuSO4+8H2O=5Cu+2H3PO4+ 5H2SO4）或酸性高錳酸鉀（有關(guān)的反應(yīng)是：2P+ 3H2SO4+2KMnO4=K2SO4+2H3PO4+2MnSO4）進(jìn)行處理。

（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，清洗、整理實(shí)驗(yàn)用品。

2.4 改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

（1）該實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，現(xiàn)象明顯，時(shí)間長(zhǎng)短合適，條件變量控制得好，對(duì)比性強(qiáng)。

（2）白磷和紅磷雖然在開放的體系中燃燒，但實(shí)驗(yàn)中生成有害的白煙（P2O5）被棉花團(tuán)和燒堿溶液有效阻擋和吸收，不會(huì)逸散到空氣中；且空氣可以通過棉花團(tuán)得到不斷的補(bǔ)充，使白磷和紅磷全部燃盡，可以延長(zhǎng)燃燒的時(shí)間，便于學(xué)生觀察。

（3）熱水中白磷在燃燒時(shí)能得到了很好的控制，白磷不會(huì)隨意游動(dòng)；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，沒有參加反應(yīng)的殘留白磷也得到方便有效的處理。

（4）本實(shí)驗(yàn)裝置取材容易、制作簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好、實(shí)用性強(qiáng)，有利于推廣普及。作為教師演示實(shí)驗(yàn)效果良好，也比較適合在教師指導(dǎo)下的學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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