【对“白磷在水下燃烧实验”的多种改进】白磷燃烧实验

  文章编号:1005-6629(2011)03-0038-02   中图分类号:G633.8   文献标识码:C      现行九年级(人教版,2006年版)教材的第124页的实验7-1白磷在水下燃烧的实验,该实验的装置如图1所示。这个实验虽然用了硬纸圈圈住白磷,但笔者在实际教学的过程中,发现该实验还有值得研究并改进的地方。
  
  1 教材实验存在的缺陷
  
  (1)硬纸圈在热水中会打湿、变软,通常情况下一个硬纸圈只能使用一次。
  (2)因常用白磷的形状和大小不规则,在实验前,制作硬纸圈和在实验时选用与硬纸圈大小相匹配的白磷,都不是容易的事,费时费力。
  (3)虽然用了硬纸圈圈住白磷,但白磷的熔点只有44.15℃,在该实验条件下白磷已熔化,在通入氧气后白磷很容易被氧气流冲散,冲散后的白磷一部分零乱的分散在烧杯底部,实验者很不容易找到;另一部分白磷容易飘浮在热水上面剧烈燃烧起来,其结果导致产生的大量白烟(P2O5)逸散到空气中,造成环境污染此外,白磷在水面上剧烈燃烧的现象,转移、分散了学生的注意力,不利于学生观察白磷在水下燃烧的现象。
  
  
  2 几种不同的改进方案
  
  方案1:
  在试管中加入一定量的热水,把一小块白磷放入试管底部,再把试管放入盛有热水的烧杯中,然后向试管底部通入氧气(如图2所示)。这种改进的优点是,可以把白磷控制在试管底部的狭小空间内,通入的氧气和白磷充分接触,两者反应迅速,实验的现象十分明显。
  
  方案2:
  找一个试剂瓶的塑料内盖(下面简称“塑料盖”,大小以直径在1.5cm左右为宜,最好选用透明的),在塑料盖上钻一个孔,大小以能刚好插入导气管为宜,在塑料盖顶部的周围钻一些通气孔,目的是让气体顺畅流通。然后,把塑料盖套在导气管上。实验时,把白磷放人装有热水的烧杯中,用塑料盖罩住白磷,再通入氧气,如图3所示(图中略去热水)。这种改进的优点是:(1)原材料易得,操作简便,而且塑料盖可以重复使用。(2)实验过程中白磷始终被塑料盖罩住不易被氧气流冲散,省去了寻找冲散白磷的烦恼。(3)实验现象十分明显。实验开始后半分钟左右,就能观察到实验现象:白磷剧烈燃烧,火光四射,并伴有浓厚白烟生成,这一现象可以持续较长时间。整个实验具有很好的观赏性和很强的趣味性。(4)燃烧所产生的五氧化二磷从细小的通气孔进入热水中,增大了产物与热水的接触面,能最大程度的被热水吸收,从而能有效减轻环境污染。
  
  
  方案3:
  在烧杯中装入约2/3体积的热水,在烧杯底部放入绿豆大小的一块白磷。先用一支试管收集满氧气,再把试管迅速倒插入热水中并罩住白磷(如图4所示)。很快就会观察到白磷剧烈燃烧,并伴有大量白烟。这种改进的优点是:(1)操作十分简便,实验现象明显;(2)生成的五氧化二磷大部分被局限在试管内,并慢慢被热水吸收,较好的减轻了环境污染。
  
  方案4:
  用一个透明的玻璃瓶,在其中装入约2/3体积的热水,并在水中放入一小块白磷然后在热水的上面充满氧气,旋紧瓶塞备用(如图5所示)。操作时用力上下振荡玻璃瓶,使氧气与白磷接触,这时氧气和白磷发生反应,实验现象十分明显。停止振荡后,白磷燃烧的现象消失,若再振荡,白磷又会继续燃烧,这个实验可以重复多次,十分有趣。这种改进的优点是:(1)反应始终在一个完全密闭的空间中进行,生成的产物也可以被水完全吸收,对环境几乎没有污染;(2)材料容易从日常生活中得到;(3)操作简便,无危险性,可以让学生进行分组实验,增强了实验的趣味性和可操作性,能提高学生学习的兴趣。
  
  方案5:
  找一个带有试管夹的铁架台把一个长颈漏斗夹在铁夹上。在长颈漏斗的下端连接一段橡皮管(如图6所示)。在整个装置的左边连接氧气的制取装置,制氧装置在图6中略去(说明:为了得到比较平稳的氧气流,制取氧气的药品最好选用高锰酸钾或氯酸钾与二氧化锰的混合物)。然后,在长颈漏斗中加入热水,加到长颈漏斗容积的一半为宜。准备好后,利用左边的氧气发生装置不断生成氧气,等得到平稳的氧气流时,用镊子取一小块白磷放入到热水中,由于氧气在源源不断的产生,可以托起水中白磷,使白磷不至于掉进长颈漏斗下面的导管中。这样,氧气由下往上与白磷不断地接触,不断地发生反应,看起来就像白磷在沸腾的水中发生燃烧一样,实验现象十分有趣,并可以持续较长时间,直到白磷完全消耗。但这一改进实验存在以下缺点:产生的五氧化二磷不易被吸收,对环境有一定的污染,所以,白磷的用量宜少不宜多。
  
  
  方案6:
  用一个漏斗(或干燥管)倒放在热水中,罩住白磷。然后,从上面平稳的通入氧气流,可以看到白磷在氧气中剧烈燃烧,产生的白烟可以大部分被热水吸收(如图7所示)。实验操作时应注意最好略微用力压住漏斗(或干燥管l因为在漏斗(或干燥管)中充满氧气后,水对漏斗(或干燥管)的浮力增大,容易使漏斗(或干燥管)脱离烧杯底部,白磷有可能从漏斗口(或干燥管口)进入到水中。
  总之,以上所述的各种改进方法克服了原实验的一些缺陷,而且各有特色,大家可以根据自己的教学实际选择相应的改进装置。当然,这些改进还存在一些不够完善的地方,希望同行们能提出更好的改进方案,使这个实验日益完善。
  
  参考文献
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