初中化学-红磷燃烧实验
初中学习大师2020-10-18 12:09
空气中到底有哪些主要成分，它们是如何被发现的呢？
红磷燃烧实验
许多的科学家做过的实验，都与空气中的成分有关。
18世纪，英国化学家布拉克（Black,J.1728-1799）的学生D·卢瑟福用动物做实验研究空气成分，把老鼠放进封闭的玻璃罩里直至其死后，发现玻璃罩中空气体积减少了，又向其中加入少量的磷，除掉了空气中的助燃气体。把磷燃烧后剩余的气体进行研究，D·卢瑟福发现这气体不能维持生命，能灭火，因此命名为“浊气”或“毒气”。
1772年，瑞典化学家舍勒对空气进行研究，他用硫磺和铁粉混合，在空气中燃烧，消耗掉钟罩中空气中的氧气而制得氮气，当时他称它为“浊气”或“用过的空气”，或能使人死亡的气体。舍勒明白了，原来当时人们认为空气是一种元素的观点是错误的。他猜想：空气是两种不同物质的混合，一种是浊气，能使人死亡的空气；一种是能使人活命的空气，能帮助燃烧，在燃烧中消失。他把红热的木炭扔到充满“能活命的气体”的瓶中，木炭迅速燃烧，光亮耀眼，比在普通空气中燃烧得更快更亮。舍勒将1/5的这种气体和4/5浊气混合于瓶中，蜡烛能正常燃烧，老鼠也同在普通空气中一样呼吸。由此他确定这种气体是一种纯净的能活命的气体。舍勒给这种气体命名为“火空气”。舍勒习惯亲自“品尝”一下发现的化学元素。从他死亡的症状来看，他似乎死于汞中毒。
1774年，英国化学家普利斯特里利用一个大凸透镜，把阳光聚焦起来，加热氧化汞,用排水集气法收集产生的气体,并研究了这种气体的性质。他发现蜡烛在这种气体中以极强的火焰燃烧；老鼠在瓶中存活时间为相同容积的普通空气的两倍。他并用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取它，感到十分轻松舒畅，他将它命名为“脱燃素空气”，后来他将此方法告诉了拉瓦锡。
1汞受热实验
为了验证空气的成分，法国科学家拉瓦锡和助手，用炉子昼夜不停地加热曲颈甑中的水银。在水银的表面，很快出现了红色的物质。加热持续了二十昼夜，红色物质仍不增多，才结束了实验。
拉瓦锡发现，实验结束时，钟罩里的空气的体积，大约减少了五分之一。
如果用化学的语言----文字表达式和化学反应式来表示这一过程：
那个瓶颈弯曲的瓶子，叫做“曲颈甑”（zeng 4声）。瓶中装有水银。瓶颈通过水银槽，与一个钟形的玻璃罩相通。玻璃钟罩内是空气。（图片来自于网站：美丽化学）
红色的氧化汞：
他收集了红色的物质，用高温加热。分解了，重新释放出气体。拉瓦锡得到的气体体积，正好与原先钟罩中失去的气体体积相等。至于剩下来的气体，既不能帮助燃烧，也不能供呼吸用。
拉瓦赐发现，占空气总体积五分之一的气体，能合成多种酸，故命名为“酸气”。拉瓦锡错误地认为，所有的酸都含有这种新气体。氧气的中文名称是清朝中国化学家徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气，所以就命名为“养气”即“养气之质”，后来为了统一就用“氧”代替了“养”字，便叫这“氧气”。
至于剩下的占空气总体积五分之四的气体，拉瓦锡称它为“氮气”（拉丁文原意是“不能维持生命”）。
2红磷燃烧实验
在实验室中，我们为了迅速消耗氧气，改进D·卢瑟福的方法，用红磷来替代汞，用点燃来替代加热。
将红磷放入燃烧匙，并放在酒精灯上点燃，迅速放入集气瓶并塞好，观察现象。
实验现象
(1)产生大量白烟；
(2)水倒吸入集气瓶，约占集气瓶总体积的1/5。
A.实验原理：利用红磷在空气中燃烧，消耗空气中的氧气，使瓶内气体减少，压强减小，使水倒吸进入集气瓶。
B.此验证实验为什么用红磷（P）而没有用别的可燃物？
(1)必须在空气中能够燃烧；
(2)生成物必须为固态物质；
(3)只能与空气中的氧反应而不与其他物质反应。
实验结论
直接结论：氧气约占空气总体积的1/5；
间接结论：氮气不燃烧也不支持燃烧，且难溶于水。
3注意事项
如何才能保证实验成功呢？
1.装置气密性必须良好；
2.集气瓶中预先加入少量水，用于吸收生成的白烟（五氧化二磷，化学式P2O5），并降低温度；
3.待体系温度恢复到室温再打开弹簧夹；
4.红磷必须过量，有利于尽量多的消耗集气瓶中的氧气；
5.若用其他物质代替红磷，则这种替代品必须在空气中能够燃烧，生成物必须为固体（或能够迅速被吸收），只能与空气中的氧气反应。
这个实验，有时候进入的集气瓶的水小于总体积的1/5，可能是什么原因导致的？
1-装置气密性不好；
2-红磷的量不足；
3-未待装置冷却就打开弹簧夹；
4-氧气含量降低到一定程度，红磷无法继续燃烧，瓶中还有少量氧气。
红磷燃烧产生的白烟，是五氧化二磷，它是一种有毒的物质，而且这个演示实验需要的条件比较苛刻，比如需要在通风环境下演示，且对橡胶塞等器材有要求，导致成功率一般（实际情况是笔者动手能力还需要大幅提高）。
综上，从环保和效果这个实验还有很大的改进空间。
4小结-思维导图
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