一种白磷在水中燃烧实验的改进装置
一、技术领域
1.本装置属于初中化学教学领域，是对九年级化学教材实验的一种改进装置，具体是用于演示九年级化学教材中探究可燃物燃烧条件时白磷在水下燃烧的实验。
二、
背景技术：
2.人教版九年级化学教材上册第128页实验7-1的内容为：“在500ml烧杯中加入300ml 热水，并放入用硬纸圈圈住的一小块白磷。用导管对准烧杯中的白磷，通入少量氧气，观察现象。”本实验的目的是通过白磷燃烧的情况探究可燃物燃烧需要的条件。“水下燃烧”部分既有趣又能说明只要燃烧条件具备，燃烧就必然发生，通入氧气后水下出现了白磷燃烧发出的火花，有时火花很大，把少量白磷托出水面，水面上出现了冒烟的白磷。情景“神奇”，耐人寻味，对学生学习兴趣的提高有很大的作用，是很有必要完整完成的实验。
3.本实验的设计看似没有问题，但本人在实际教学中做实验时几乎观察不到热水中的白磷在通入氧气后有燃烧的现象，课后多次实验效果也不明显，分析原因可能有以下几点：(1) 如果用导管直接对准烧杯中的白磷通入氧气，白磷在热水中会熔化(白磷的熔点44.5℃)，熔化后的白磷在氧气流的作用下四处游动并形成许多小液珠而散开，实验时需不断用导管追着白磷“跑”，操作起来极不太方便，而且白磷没有直接与氧气接触不易燃烧；(2)按教材的方法用硬纸圈圈住一小块白磷，再将导管对准白磷，在实际的操作中，纸圈一开始会浮在水面上，与空气中的氧气接触而燃烧(具备了可燃物燃烧的三个条件)，对学生说服力不强； (3)白磷燃烧时产生大量的白烟扩散到空气中会造成环境污染。
三、
技术实现要素：
4.针对以上白磷在水中燃烧时存在的问题，本人对教材中“白磷在水下燃烧实验”装置进行了新的改进，改进后的装置能够直观的演示白磷在水中的燃烧，现象明显，能最大程度的提高学生学习的积极性，实验操作简单，不仅可以作为教师演示实验，还可以设计成学生分组实验。整个实验过程符合绿色化学的理念，让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，可以有效防止生成的五氧化二磷对人体造成的危害。
5.实验仪器及药品：1-锥形瓶、2-旋塞、3-过氧化氢溶液、4-分液漏斗、5-活塞、6-二氧化锰、7-导管、8-白磷、9-热水、10-u形管、11-弹簧夹、12-气球
6.装置设计思路：在带有双孔塞的锥形瓶1上安装分液漏斗4，用导管7将锥形瓶1与u 形管10相连，u形管10右边连接弹簧夹11和气球12，锥形瓶1中装有二氧化锰6，分液漏斗4中装有过氧化氢溶液3，u形管10中装有二分之一的70℃以上的热水9和白磷8。
7.本装置的优点：
8.1、通过实验的改进能更好的激发学生的学习兴趣。兴趣是最好的老师，很多学生之所以喜欢学习化学，就是因为化学课中有实验。但本实验按照教材中的操作成功率较低，很多老师就直接“讲”实验，而不做实验，从而降低了学生学习的兴趣。但通过对实验的改进，可以轻松的演示本实验，成功率很高，学生亲眼看到白磷在水中燃烧，觉得很神奇，整个
实验具有很好的观赏性和很强的趣味性。
9.2、现象明显，节约时间。改进后的装置因为在u形管10中持续有氧气冒出，而且氧气的量较多，所以不管白磷游动到何处都会与氧气接触发生燃烧，所以不需要用导管“追”着熔化的白磷跑，操作简单，即节约时间，现象又明显。
10.3、实验过程中产生的白烟及污染性的气体有部分直接被水吸收，其它气体进入气球12，等反应完成后逐渐被热水9吸收，从而避免了有毒气体对环境的污染。
四、附图说明
11.图1为本实用新型装置一种白磷在水中燃烧实验改进装置的结构示意图。
12.图中标记分别为：1-锥形瓶、2-旋塞、3-过氧化氢溶液、4-分液漏斗、5-活塞、6-二氧化锰、7-导管、8-白磷、9-热水、10-u形管、11-弹簧夹、12-气球
五、具体实施方式
13.实验开始前首先连接仪器，检查装置的气密性。然后向锥形瓶1中加入二氧化锰固体6，分液漏斗4中加入过氧化氢溶液3，u形管10中加入白磷8和热水9。
14.实验开始时打开分液漏斗4上旋塞2，过氧化氢溶液3进入锥形瓶1中与二氧化锰6接触产生氧气，产生的氧气通过导管7进入u形管10，为u形管10中的白磷8燃烧提供氧气。白磷的着火点为40℃，,刚开始白磷放在热水中未与氧气接触，所以开始白磷不燃烧，但锥形瓶1中产生的氧气进入u形管10与热水9中的白磷8接触时，水中的白磷剧烈燃烧，在水中产生大量火花，部分火花把少量白磷托出水面，水面上出现了冒烟的白磷，现象非常神奇。白磷8燃烧后产生的白烟及污染性的气体有部分直接被水吸收，其它气体进入气球12，等反应完成后逐渐被热水9吸收，从而避免了有毒气体对环境的污染。
15.本实验中的燃烧现象是在水中进行的，学生平时很少见到水中燃烧的情况，所以本实验对提高学生的学习积极性有很大的作用。通过该实验可以证明可燃物燃烧需要同时满足两个条件：1、可燃物与氧气接触；2、可燃物的温度达到着火点。
技术特征：
1.一种白磷在水中燃烧实验的改进装置，其特征是：它由锥形瓶(1)、旋塞(2)、过氧化氢溶液(3)、分液漏斗(4)、活塞(5)、二氧化锰(6)、导管(7)、白磷(8)、热水(9)、u形管(10)、弹簧夹(11)、气球(12)组成。2.根据权利要求1所述的一种白磷在水中燃烧实验的改进装置，其特征是：在带有双孔塞的锥形瓶(1)上安装分液漏斗(4)。3.根据权利要求1所述的一种白磷在水中燃烧实验的改进装置，其特征是：用导管(7)将锥形瓶(1)与u形管(10)相连。4.根据权利要求1所述的一种白磷在水中燃烧实验的改进装置，其特征是：u形管(10)右边连接弹簧夹(11)和气球(12)。5.根据权利要求1所述的一种白磷在水中燃烧实验的改进装置，其特征是：锥形瓶(1)中装有二氧化锰(6)，分液漏斗(4)中装有过氧化氢溶液(3)，u形管(10)中装有二分之一的70℃以上的热水(9)和白磷(8)。6.根据权利要求1所述的一种白磷在水中燃烧实验的改进装置，其特征是：打开分液漏斗(4)上旋塞(2)，过氧化氢溶液(3)进入锥形瓶(1)中与二氧化锰(6)接触产生氧气，本部分制取氧气的装置也可以用固固加热型装置中加入高锰酸钾或氯酸钾与二氧化锰代替。7.根据权利要求1所述的一种白磷在水中燃烧实验的改进装置，其特征是：u形管(10)中加入白磷(8)和热水(9)，u形管(10)右边连接弹簧夹(11)和气球(12)。
技术总结
本装置属于初中化学教学领域，是对九年级化学教材实验的一种改进装置，具体是用于演示九年级化学教材中探究可燃物燃烧条件时白磷在水下燃烧的实验。实验时刚开始白磷放在热水中未与氧气接触，所以开始白磷不燃烧，但锥形瓶1中产生的氧气进入U形管10与热水9中的白磷8接触时，水中的白磷剧烈燃烧，在水中产生火花把少量白磷托出水面，水面上出现了冒烟的白磷，现象非常神奇。白磷8燃烧后产生的白烟及污染性的气体有部分直接被水吸收，其它气体进入气球12，等反应完成后逐渐被热水9吸收，从而避免了有毒气体对环境的污染。免了有毒气体对环境的污染。免了有毒气体对环境的污染。
技术研发人员：赵延军
受保护的技术使用者：赵延军
技术研发日：2021.05.19
技术公布日：2022/2/8