陳學(xué)東+嚴(yán)西平

摘要：測(cè)定空氣中氧氣的體積含量是九年級(jí)化學(xué)中一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，采用教材中的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)常出現(xiàn)負(fù)誤差，實(shí)驗(yàn)效果不理想。使用氧氣傳感器，借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝備再次探究。分析誤差產(chǎn)生的原因并嘗試尋找更好的實(shí)驗(yàn)藥品及方法。

關(guān)鍵詞：紅磷；白磷；氧氣傳感器；數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

文章編號(hào)：1008-0546（2014）07-0090-02 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.034

義務(wù)教育教科書(shū)滬教版化學(xué)上冊(cè)[1]空氣中氧氣體積含量的測(cè)定是九年級(jí)化學(xué)教學(xué)中一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)。教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖1所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)紅磷燃燒消耗氧氣，使集氣瓶中氣壓下降，外界氣壓將水壓入集氣瓶中，進(jìn)入集氣瓶中的水的體積即為瓶中氧氣的體積，同時(shí)教材中也明確提出了要進(jìn)行誤差分析。從理論上講，該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是完全可行的，但在實(shí)際操作中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往呈現(xiàn)負(fù)誤差。而教師引導(dǎo)學(xué)生僅從操作的層面進(jìn)行討論，如瓶體積5等分不準(zhǔn)確、紅磷用量太少、裝置漏氣、沒(méi)有迅速將紅磷伸入集氣瓶中等，不一而足。但是偏偏漏掉了反應(yīng)是否完全這一重要的因素，上述假設(shè)都是建立在反應(yīng)百分百完全的基礎(chǔ)上？反應(yīng)的真實(shí)情況是這樣的嗎？通過(guò)查閱一些相關(guān)的文獻(xiàn)資料并分析，我們認(rèn)為有些誤差的確是由于實(shí)驗(yàn)時(shí)的人為原因造成的，可以通過(guò)提高實(shí)驗(yàn)者的實(shí)驗(yàn)操作能力來(lái)得到改善。但某些文獻(xiàn)資料[2-3]同時(shí)也指出，在這種條件下密閉容器中紅磷燃燒無(wú)法把氧氣完全耗盡。為了探究實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情況，我們借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

改進(jìn)說(shuō)明：

（1）為了便于與教材的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明，對(duì)教材中的反應(yīng)裝置沒(méi)有作大的改動(dòng)，僅把測(cè)定氧氣含量的方法改為使用氧氣傳感器測(cè)定（將橡皮塞切開(kāi)一個(gè)圓形口，正好塞入氧氣探頭），使密閉容器內(nèi)氧氣的含量隨反應(yīng)的進(jìn)行同步呈現(xiàn)在學(xué)生面前，效果更加直觀(guān)。同時(shí)避免了5等分劃分瓶身的不均一以及水倒吸入瓶中這一過(guò)程的種種弊端（如止水夾開(kāi)啟過(guò)早、導(dǎo)管過(guò)長(zhǎng)、壓差太大引起的慣性虹吸等等）。

（2）根據(jù)氧氣傳感器的工作原理，考慮到磷在燃燒時(shí)會(huì)放出大量的熱，同時(shí)生成的五氧化二磷吸水后生成的偏磷酸會(huì)對(duì)傳感器的響應(yīng)造成較大的影響（通常表現(xiàn)為開(kāi)始示數(shù)會(huì)快速下降然后回升到初始值，隨后才能進(jìn)入正常的響應(yīng)區(qū)間）。因此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)在氧氣傳感器的下端安裝了一個(gè)用燃燒匙制作的保護(hù)罩，實(shí)驗(yàn)前先用凡士林密封，待傳感器示數(shù)恢復(fù)到開(kāi)始時(shí)（一般不用校準(zhǔn)到21%，因?yàn)榻淌依锏沫h(huán)境中氧氣的含量低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值）的數(shù)值（約19%左右），向下推開(kāi)同時(shí)開(kāi)始測(cè)量。這樣做既可以保護(hù)傳感器，又能最大限度地減少燃燒對(duì)傳感器工作的影響。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：取適量紅磷、白磷在密閉容器中燃燒后，同步測(cè)定容器中的氧氣剩余含量。（結(jié)果見(jiàn)圖3、圖4）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：上述兩圖清楚地表明，在此實(shí)驗(yàn)條件下無(wú)論是紅磷還是白磷，都不能使容器內(nèi)的氧氣完全耗盡：多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，即紅磷燃燒后氧氣的殘留量約為7%，白磷燃燒后氧氣的殘留量約為2-3%。

定性分析：（1）紅磷著火點(diǎn)是260℃，在一個(gè)密閉容器中，隨著紅磷燃燒的進(jìn)行，氧氣的含量逐漸減少，反應(yīng)逐漸變慢，放出的熱量也會(huì)逐漸減少，最終會(huì)使溫度降低到紅磷的著火點(diǎn)以下，所以不待氧氣完全消耗完，燃燒就可能停止下來(lái)。而白磷的著火點(diǎn)較低，只有約40℃，比紅磷更容易燃燒，需要燃燒來(lái)維持其燃點(diǎn)溫度的熱量也比紅磷小的多，所以燃燒的時(shí)間更長(zhǎng)，消耗的氧氣比紅磷更多，自然殘留量更少。

（2）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)者往往會(huì)存在這樣的操作問(wèn)題，即把燃燒的紅磷插入容器中時(shí)無(wú)意或故意不立即塞緊橡膠塞，使容器里的一部分空氣受熱膨脹而逸出，使容器的溫度在還沒(méi)有降到室溫時(shí)就產(chǎn)生了負(fù)壓，進(jìn)入容器的水面高度就會(huì)達(dá)到甚至超過(guò)1/5，學(xué)生看到的其實(shí)是一個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的假象，但是卻失去了實(shí)驗(yàn)本身所應(yīng)具備的真實(shí)性和科學(xué)性。

理論計(jì)算：為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們還運(yùn)用物理化學(xué)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算，過(guò)程如下：

查閱數(shù)據(jù)：兩種不同狀態(tài)磷的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能分別為：

（1）教材中使用紅磷在密閉容器中燃燒是無(wú)法消耗密閉容器中所有氧氣的，即使用白磷也無(wú)法完全消耗密閉容器中所有氧氣。但實(shí)驗(yàn)效果比用紅磷更好。建議進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的演示教學(xué)時(shí)，在保證安全的前提下盡量使用白磷。

（2）教師應(yīng)注重專(zhuān)業(yè)發(fā)展，即使是初中化學(xué)教師也要補(bǔ)補(bǔ)反應(yīng)機(jī)理的業(yè)務(wù)知識(shí)，不能只停留僅僅完成演示實(shí)驗(yàn)的層次上，要對(duì)實(shí)驗(yàn)本身開(kāi)展“高端備課”。在本節(jié)課的備課過(guò)程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)的誤差分析，教師就不僅要考慮實(shí)驗(yàn)的操作層面，更應(yīng)將反應(yīng)是否完全這一重要因素考慮進(jìn)去，將實(shí)驗(yàn)的教育功能完整地展示出來(lái)。

（3）在課堂教學(xué)中，在完成教材中實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，可以增加數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的對(duì)比演示。使學(xué)生了解教材中的實(shí)驗(yàn)方法還存在由于紅磷無(wú)法將容器中的氧氣完全耗盡而產(chǎn)生誤差的情形，還原實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和真實(shí)性。這也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)態(tài)度教育的良好素材和重要契機(jī)。

[注：本實(shí)驗(yàn)獲得全國(guó)第三屆“威尼爾”（Vernier）杯化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用及創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)]

參考文獻(xiàn)

[1] 王祖浩，王磊.義務(wù)教育教科書(shū).化學(xué)（上冊(cè)）[M]. 上海：上海教育出版社2013：13-14

[2] 張貞，楊承印.空氣中氧氣含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)原理探析[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（11）

[3] 章永軍.利用傳感器分析空氣中氧氣含量定的誤差[J].化學(xué)教與學(xué)，2011，（7）endprint

摘要：測(cè)定空氣中氧氣的體積含量是九年級(jí)化學(xué)中一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，采用教材中的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)常出現(xiàn)負(fù)誤差，實(shí)驗(yàn)效果不理想。使用氧氣傳感器，借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝備再次探究。分析誤差產(chǎn)生的原因并嘗試尋找更好的實(shí)驗(yàn)藥品及方法。

關(guān)鍵詞：紅磷；白磷；氧氣傳感器；數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

文章編號(hào)：1008-0546（2014）07-0090-02 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.034

義務(wù)教育教科書(shū)滬教版化學(xué)上冊(cè)[1]空氣中氧氣體積含量的測(cè)定是九年級(jí)化學(xué)教學(xué)中一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)。教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖1所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)紅磷燃燒消耗氧氣，使集氣瓶中氣壓下降，外界氣壓將水壓入集氣瓶中，進(jìn)入集氣瓶中的水的體積即為瓶中氧氣的體積，同時(shí)教材中也明確提出了要進(jìn)行誤差分析。從理論上講，該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是完全可行的，但在實(shí)際操作中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往呈現(xiàn)負(fù)誤差。而教師引導(dǎo)學(xué)生僅從操作的層面進(jìn)行討論，如瓶體積5等分不準(zhǔn)確、紅磷用量太少、裝置漏氣、沒(méi)有迅速將紅磷伸入集氣瓶中等，不一而足。但是偏偏漏掉了反應(yīng)是否完全這一重要的因素，上述假設(shè)都是建立在反應(yīng)百分百完全的基礎(chǔ)上？反應(yīng)的真實(shí)情況是這樣的嗎？通過(guò)查閱一些相關(guān)的文獻(xiàn)資料并分析，我們認(rèn)為有些誤差的確是由于實(shí)驗(yàn)時(shí)的人為原因造成的，可以通過(guò)提高實(shí)驗(yàn)者的實(shí)驗(yàn)操作能力來(lái)得到改善。但某些文獻(xiàn)資料[2-3]同時(shí)也指出，在這種條件下密閉容器中紅磷燃燒無(wú)法把氧氣完全耗盡。為了探究實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情況，我們借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

改進(jìn)說(shuō)明：

（1）為了便于與教材的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明，對(duì)教材中的反應(yīng)裝置沒(méi)有作大的改動(dòng)，僅把測(cè)定氧氣含量的方法改為使用氧氣傳感器測(cè)定（將橡皮塞切開(kāi)一個(gè)圓形口，正好塞入氧氣探頭），使密閉容器內(nèi)氧氣的含量隨反應(yīng)的進(jìn)行同步呈現(xiàn)在學(xué)生面前，效果更加直觀(guān)。同時(shí)避免了5等分劃分瓶身的不均一以及水倒吸入瓶中這一過(guò)程的種種弊端（如止水夾開(kāi)啟過(guò)早、導(dǎo)管過(guò)長(zhǎng)、壓差太大引起的慣性虹吸等等）。

（2）根據(jù)氧氣傳感器的工作原理，考慮到磷在燃燒時(shí)會(huì)放出大量的熱，同時(shí)生成的五氧化二磷吸水后生成的偏磷酸會(huì)對(duì)傳感器的響應(yīng)造成較大的影響（通常表現(xiàn)為開(kāi)始示數(shù)會(huì)快速下降然后回升到初始值，隨后才能進(jìn)入正常的響應(yīng)區(qū)間）。因此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)在氧氣傳感器的下端安裝了一個(gè)用燃燒匙制作的保護(hù)罩，實(shí)驗(yàn)前先用凡士林密封，待傳感器示數(shù)恢復(fù)到開(kāi)始時(shí)（一般不用校準(zhǔn)到21%，因?yàn)榻淌依锏沫h(huán)境中氧氣的含量低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值）的數(shù)值（約19%左右），向下推開(kāi)同時(shí)開(kāi)始測(cè)量。這樣做既可以保護(hù)傳感器，又能最大限度地減少燃燒對(duì)傳感器工作的影響。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：取適量紅磷、白磷在密閉容器中燃燒后，同步測(cè)定容器中的氧氣剩余含量。（結(jié)果見(jiàn)圖3、圖4）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：上述兩圖清楚地表明，在此實(shí)驗(yàn)條件下無(wú)論是紅磷還是白磷，都不能使容器內(nèi)的氧氣完全耗盡：多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，即紅磷燃燒后氧氣的殘留量約為7%，白磷燃燒后氧氣的殘留量約為2-3%。

定性分析：（1）紅磷著火點(diǎn)是260℃，在一個(gè)密閉容器中，隨著紅磷燃燒的進(jìn)行，氧氣的含量逐漸減少，反應(yīng)逐漸變慢，放出的熱量也會(huì)逐漸減少，最終會(huì)使溫度降低到紅磷的著火點(diǎn)以下，所以不待氧氣完全消耗完，燃燒就可能停止下來(lái)。而白磷的著火點(diǎn)較低，只有約40℃，比紅磷更容易燃燒，需要燃燒來(lái)維持其燃點(diǎn)溫度的熱量也比紅磷小的多，所以燃燒的時(shí)間更長(zhǎng)，消耗的氧氣比紅磷更多，自然殘留量更少。

（2）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)者往往會(huì)存在這樣的操作問(wèn)題，即把燃燒的紅磷插入容器中時(shí)無(wú)意或故意不立即塞緊橡膠塞，使容器里的一部分空氣受熱膨脹而逸出，使容器的溫度在還沒(méi)有降到室溫時(shí)就產(chǎn)生了負(fù)壓，進(jìn)入容器的水面高度就會(huì)達(dá)到甚至超過(guò)1/5，學(xué)生看到的其實(shí)是一個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的假象，但是卻失去了實(shí)驗(yàn)本身所應(yīng)具備的真實(shí)性和科學(xué)性。

理論計(jì)算：為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們還運(yùn)用物理化學(xué)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算，過(guò)程如下：

查閱數(shù)據(jù)：兩種不同狀態(tài)磷的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能分別為：

（1）教材中使用紅磷在密閉容器中燃燒是無(wú)法消耗密閉容器中所有氧氣的，即使用白磷也無(wú)法完全消耗密閉容器中所有氧氣。但實(shí)驗(yàn)效果比用紅磷更好。建議進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的演示教學(xué)時(shí)，在保證安全的前提下盡量使用白磷。

（2）教師應(yīng)注重專(zhuān)業(yè)發(fā)展，即使是初中化學(xué)教師也要補(bǔ)補(bǔ)反應(yīng)機(jī)理的業(yè)務(wù)知識(shí)，不能只停留僅僅完成演示實(shí)驗(yàn)的層次上，要對(duì)實(shí)驗(yàn)本身開(kāi)展“高端備課”。在本節(jié)課的備課過(guò)程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)的誤差分析，教師就不僅要考慮實(shí)驗(yàn)的操作層面，更應(yīng)將反應(yīng)是否完全這一重要因素考慮進(jìn)去，將實(shí)驗(yàn)的教育功能完整地展示出來(lái)。

（3）在課堂教學(xué)中，在完成教材中實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，可以增加數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的對(duì)比演示。使學(xué)生了解教材中的實(shí)驗(yàn)方法還存在由于紅磷無(wú)法將容器中的氧氣完全耗盡而產(chǎn)生誤差的情形，還原實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和真實(shí)性。這也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)態(tài)度教育的良好素材和重要契機(jī)。

[注：本實(shí)驗(yàn)獲得全國(guó)第三屆“威尼爾”（Vernier）杯化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用及創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)]

參考文獻(xiàn)

[1] 王祖浩，王磊.義務(wù)教育教科書(shū).化學(xué)（上冊(cè)）[M]. 上海：上海教育出版社2013：13-14

[2] 張貞，楊承印.空氣中氧氣含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)原理探析[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（11）

[3] 章永軍.利用傳感器分析空氣中氧氣含量定的誤差[J].化學(xué)教與學(xué)，2011，（7）endprint

摘要：測(cè)定空氣中氧氣的體積含量是九年級(jí)化學(xué)中一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，采用教材中的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)常出現(xiàn)負(fù)誤差，實(shí)驗(yàn)效果不理想。使用氧氣傳感器，借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝備再次探究。分析誤差產(chǎn)生的原因并嘗試尋找更好的實(shí)驗(yàn)藥品及方法。

關(guān)鍵詞：紅磷；白磷；氧氣傳感器；數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

文章編號(hào)：1008-0546（2014）07-0090-02 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.034

義務(wù)教育教科書(shū)滬教版化學(xué)上冊(cè)[1]空氣中氧氣體積含量的測(cè)定是九年級(jí)化學(xué)教學(xué)中一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)。教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖1所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)紅磷燃燒消耗氧氣，使集氣瓶中氣壓下降，外界氣壓將水壓入集氣瓶中，進(jìn)入集氣瓶中的水的體積即為瓶中氧氣的體積，同時(shí)教材中也明確提出了要進(jìn)行誤差分析。從理論上講，該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是完全可行的，但在實(shí)際操作中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往呈現(xiàn)負(fù)誤差。而教師引導(dǎo)學(xué)生僅從操作的層面進(jìn)行討論，如瓶體積5等分不準(zhǔn)確、紅磷用量太少、裝置漏氣、沒(méi)有迅速將紅磷伸入集氣瓶中等，不一而足。但是偏偏漏掉了反應(yīng)是否完全這一重要的因素，上述假設(shè)都是建立在反應(yīng)百分百完全的基礎(chǔ)上？反應(yīng)的真實(shí)情況是這樣的嗎？通過(guò)查閱一些相關(guān)的文獻(xiàn)資料并分析，我們認(rèn)為有些誤差的確是由于實(shí)驗(yàn)時(shí)的人為原因造成的，可以通過(guò)提高實(shí)驗(yàn)者的實(shí)驗(yàn)操作能力來(lái)得到改善。但某些文獻(xiàn)資料[2-3]同時(shí)也指出，在這種條件下密閉容器中紅磷燃燒無(wú)法把氧氣完全耗盡。為了探究實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情況，我們借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

改進(jìn)說(shuō)明：

（1）為了便于與教材的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明，對(duì)教材中的反應(yīng)裝置沒(méi)有作大的改動(dòng)，僅把測(cè)定氧氣含量的方法改為使用氧氣傳感器測(cè)定（將橡皮塞切開(kāi)一個(gè)圓形口，正好塞入氧氣探頭），使密閉容器內(nèi)氧氣的含量隨反應(yīng)的進(jìn)行同步呈現(xiàn)在學(xué)生面前，效果更加直觀(guān)。同時(shí)避免了5等分劃分瓶身的不均一以及水倒吸入瓶中這一過(guò)程的種種弊端（如止水夾開(kāi)啟過(guò)早、導(dǎo)管過(guò)長(zhǎng)、壓差太大引起的慣性虹吸等等）。

（2）根據(jù)氧氣傳感器的工作原理，考慮到磷在燃燒時(shí)會(huì)放出大量的熱，同時(shí)生成的五氧化二磷吸水后生成的偏磷酸會(huì)對(duì)傳感器的響應(yīng)造成較大的影響（通常表現(xiàn)為開(kāi)始示數(shù)會(huì)快速下降然后回升到初始值，隨后才能進(jìn)入正常的響應(yīng)區(qū)間）。因此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)在氧氣傳感器的下端安裝了一個(gè)用燃燒匙制作的保護(hù)罩，實(shí)驗(yàn)前先用凡士林密封，待傳感器示數(shù)恢復(fù)到開(kāi)始時(shí)（一般不用校準(zhǔn)到21%，因?yàn)榻淌依锏沫h(huán)境中氧氣的含量低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值）的數(shù)值（約19%左右），向下推開(kāi)同時(shí)開(kāi)始測(cè)量。這樣做既可以保護(hù)傳感器，又能最大限度地減少燃燒對(duì)傳感器工作的影響。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：取適量紅磷、白磷在密閉容器中燃燒后，同步測(cè)定容器中的氧氣剩余含量。（結(jié)果見(jiàn)圖3、圖4）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：上述兩圖清楚地表明，在此實(shí)驗(yàn)條件下無(wú)論是紅磷還是白磷，都不能使容器內(nèi)的氧氣完全耗盡：多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，即紅磷燃燒后氧氣的殘留量約為7%，白磷燃燒后氧氣的殘留量約為2-3%。

定性分析：（1）紅磷著火點(diǎn)是260℃，在一個(gè)密閉容器中，隨著紅磷燃燒的進(jìn)行，氧氣的含量逐漸減少，反應(yīng)逐漸變慢，放出的熱量也會(huì)逐漸減少，最終會(huì)使溫度降低到紅磷的著火點(diǎn)以下，所以不待氧氣完全消耗完，燃燒就可能停止下來(lái)。而白磷的著火點(diǎn)較低，只有約40℃，比紅磷更容易燃燒，需要燃燒來(lái)維持其燃點(diǎn)溫度的熱量也比紅磷小的多，所以燃燒的時(shí)間更長(zhǎng)，消耗的氧氣比紅磷更多，自然殘留量更少。

（2）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)者往往會(huì)存在這樣的操作問(wèn)題，即把燃燒的紅磷插入容器中時(shí)無(wú)意或故意不立即塞緊橡膠塞，使容器里的一部分空氣受熱膨脹而逸出，使容器的溫度在還沒(méi)有降到室溫時(shí)就產(chǎn)生了負(fù)壓，進(jìn)入容器的水面高度就會(huì)達(dá)到甚至超過(guò)1/5，學(xué)生看到的其實(shí)是一個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的假象，但是卻失去了實(shí)驗(yàn)本身所應(yīng)具備的真實(shí)性和科學(xué)性。

理論計(jì)算：為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們還運(yùn)用物理化學(xué)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算，過(guò)程如下：

查閱數(shù)據(jù)：兩種不同狀態(tài)磷的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能分別為：

（1）教材中使用紅磷在密閉容器中燃燒是無(wú)法消耗密閉容器中所有氧氣的，即使用白磷也無(wú)法完全消耗密閉容器中所有氧氣。但實(shí)驗(yàn)效果比用紅磷更好。建議進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的演示教學(xué)時(shí)，在保證安全的前提下盡量使用白磷。

（2）教師應(yīng)注重專(zhuān)業(yè)發(fā)展，即使是初中化學(xué)教師也要補(bǔ)補(bǔ)反應(yīng)機(jī)理的業(yè)務(wù)知識(shí)，不能只停留僅僅完成演示實(shí)驗(yàn)的層次上，要對(duì)實(shí)驗(yàn)本身開(kāi)展“高端備課”。在本節(jié)課的備課過(guò)程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)的誤差分析，教師就不僅要考慮實(shí)驗(yàn)的操作層面，更應(yīng)將反應(yīng)是否完全這一重要因素考慮進(jìn)去，將實(shí)驗(yàn)的教育功能完整地展示出來(lái)。

（3）在課堂教學(xué)中，在完成教材中實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，可以增加數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的對(duì)比演示。使學(xué)生了解教材中的實(shí)驗(yàn)方法還存在由于紅磷無(wú)法將容器中的氧氣完全耗盡而產(chǎn)生誤差的情形，還原實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和真實(shí)性。這也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)態(tài)度教育的良好素材和重要契機(jī)。

[注：本實(shí)驗(yàn)獲得全國(guó)第三屆“威尼爾”（Vernier）杯化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用及創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)]

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