有关红磷实验的改进

1、在初中化学中，红磷的使用很频繁。例如，在义务教育化学教科书（2012 年人教版）上册与红磷相关的实验就有三个：教材第27页实验 2-1“测定空气中氧气的含量”；教材第92页有关质量守恒定律的探究“红磷燃烧前后质量的测定”；教材第128页实验7-1“燃烧条件的实验”。许多教师和实验员都会注意到：实验室提供的红磷经常是湿漉漉的，甚至有一层“水”（即使是新买未开封的也是如此）。但在教学实践中，我们不难发现：上述有关红磷实验演示成功的关键，偏偏就与这些“水”有关。例如，在实验中，虽然没有强调红磷必须是“干燥”的，但在演示时，引燃燃烧匙中的潮湿的红磷时会有困难，经常是红磷中的“水”已经沸腾了并产生浓烈的

2、味道或白烟，很久后才产生火焰并燃烧起来。又如，在实验中，与旧版教材相比，最大的改变是把其中的白磷改为红磷。改用红磷可以降低实验的危险性（白磷剧毒，红磷毒性稍低；白磷着火点40，易自燃），但却增大了实验的操作难度，因为用红热的玻璃管引燃干燥的红磷有困难（红磷着火点240），要引燃潮湿的红磷，更是难上加难。总之，实践表明，红磷需要干燥后才可进行燃烧，这是实验演示成功的关键。那么，实验室贮存红磷的试剂瓶中的那层那么，实验室贮存红磷的试剂瓶中的那层“水水”，或潮湿红磷中的或潮湿红磷中的“水水”究竟是什么物质？究竟是什么物质？这些这些“水水”是怎么形成的？又该如何干燥红磷呢？是怎么形成的？又该如何干燥红

3、磷呢？笔者查找资料了解到，那些“水”并不是水，它们是成分复杂的混合酸液，主要成分是正磷酸（H3PO4）、亚磷酸（H3PO3）、次磷酸（H3PO2），甚至会有焦磷酸、三磷酸、四磷酸和偏磷酸等。这些酸的形成过程如下：（1）红磷中含有少量白磷（即使是分析纯红磷，也含有）红磷中含有少量白磷（即使是分析纯红磷，也含有0.01%左右白磷），白磷性质活泼，在空气中极易氧化生成左右白磷），白磷性质活泼，在空气中极易氧化生成 P4O6。P4O6不稳定，继续氧化为不稳定，继续氧化为P4O10（中学教材中把（中学教材中把P4O6、P4O10分别简写成分别简写成 P2O3和和 P2O5）；）；（2）红磷与空气长期接触

4、缓慢氧化也会形成）红磷与空气长期接触缓慢氧化也会形成 P4O6和和 P4O10；（3）P4O6和和 P4O10都是极易吸水的物质，在常温下与水都是极易吸水的物质，在常温下与水反应生成对应的酸（正磷酸、亚磷酸或次磷酸），如：反应生成对应的酸（正磷酸、亚磷酸或次磷酸），如：P4O6+6H2O（冷）（冷）=4H3PO3；（4）亚磷酸、次磷酸在水溶液中主要表现出强还原性，最）亚磷酸、次磷酸在水溶液中主要表现出强还原性，最终会转化成正磷酸，而且正磷酸发生脱水反应还可生成焦磷终会转化成正磷酸，而且正磷酸发生脱水反应还可生成焦磷酸、三磷酸、四磷酸和偏磷酸。这些酸都能溶于水。酸、三磷酸、四磷酸和偏磷酸。这些酸

5、都能溶于水。因此，干燥红磷的方法是：湿润的红磷或刚开封使用的红磷都必须先用水洗净，然后过滤，最后放在滤纸上自然风干，得到干燥的红磷粉末。干燥后的红磷粉末，最好连同滤纸一起放进试剂瓶密封保存。实践证明，这样处理后的干燥红磷能迅速在空气中燃烧。实验中：在装置的改进上，可将一集气瓶截去底部，在瓶壁上用红色油漆做标记，分成 5 等份，与大烧杯等组成装置（如图1），操作更简单。燃烧完毕后，随着温度的下降液面逐渐上升至1/5 高度。另外，在讲解该实验原理时，建议补充做一个简单有趣的小实验：找一段粗细合适的玻璃管与塑料洗瓶（或洗耳球）的尖嘴配套，组成装置（如图2），先挤压洗瓶，后松开手，红墨水会沿着玻璃管产

6、生倒吸，现象明显，快速简单。这样，可以帮助学生轻松地理解：当瓶内气体减少（即压强减少）时，连接密闭装置的玻璃管就会产生水倒吸的现象。截去底部的集气瓶大烧杯图1 测定空气中氧气含量的装置直角玻璃管带尖嘴的塑料洗瓶红墨水图2 红墨水形成倒吸的实验气球玻璃管铁丝圈红磷细沙图3 红磷燃烧前后质量测定装置实验中：经过干燥处理后的红磷在空气中直接引燃，是相当顺利的。然而，通过使用灼热后的玻璃管去引燃干燥的红磷粉末时，要把握好玻璃管灼热的程度，而且耗时比较长（因为眼观不能判断玻璃管的灼热程度，只能长时间加热），这样凭感觉来完成的实验经常会失败。此时，如果在玻璃管末端缠上一段铁丝圈（如图3），把铁丝圈末端在酒

7、精灯上灼烧至发红，就能够非常迅速地引燃干燥的红磷（黄豆般大即可），成功率100%。另外，多个班连续用该装置进行实验时，应该及时敞开锥形瓶口方便及时补充空气，否则会因为瓶内氧气浓度低而难以引燃红磷，最好每次都更换新的锥形瓶。实验中：红磷的作用主要是与白磷的燃烧做对比，使学生明白白磷在空气中燃烧是很容易的。这里迫切要解决的问题有2个：第一，处理好白磷燃烧产生的污染问题。在没有使用通风橱的情况下，建议还是改用如图4 和图5所示的装置既环保又操作简单。在图4中，把黄豆般大的白磷和红磷分别放入两支试管中，试管口缠上气球，当把两支试管浸泡在80热水中时，可观察到白磷燃烧且产生的白烟不会逸散到空气中，红磷未能燃烧。在图5中，把一支空试管倒扣于浸泡在热水中的白磷上，使本来在热水中不燃烧的白磷接触到空气而燃烧起来，产生的白烟聚集在试管内，直至被水吸收，最后还可以观察到试管内形成一段水柱。气球空气热水白磷红磷图4 白磷在空气中在燃烧空气试管热水用六角螺母固定的白磷图5 白磷在水中在燃烧纯氧气纯氧气约80的热水白磷白磷室温下的冷水图6 白磷在水中通入氧气的对比实验第二，处理好对水中的白磷通氧气时白磷在水中会到处乱跑的问题。教材中是用硬纸圈圈住，但在实际操作时，硬纸圈泡在水中很容易散开，用一个较小号的六角螺母比较好。或者在导管口