白磷燃烧的化学方程式 白磷化学式写p还是p4

在十八世纪，面对测量工具与方法的匮乏，拉瓦锡凭借其独到的智慧，巧妙地利用天平对空气成分进行了精确的定量研究，为燃烧的氧学说的建立奠定了基础。

拉瓦锡（A. -L. Lavoisier，1743-1794）

在1773年，年仅31岁的拉瓦锡在《物理化学简论》中进行了开创性的研究。他指出，在钟罩内的水银表面上燃烧白磷时，水银面上升表明部分空气被消耗，剩余的空气则无法支持白磷继续燃烧。通过实验，他发现1盎司白磷燃烧后得到的五氧化二磷白色粉末（P2O5）重量增加与所消耗的五分之一容积的空气质量几乎一致。

那么，为何拉瓦锡选择汞作为空气成分的定量研究媒介呢？

当时燃素学说的影响使得人们对空气的组成知之甚少。1775年，法国化学家贝岩在《物理学报》中描述了热分解的实验现象：未添加含燃素物质的情况下，受热分解成金属汞并释放出大量气体，但其并未进行深入的研究。

受此启发，拉瓦锡开发出独特的实验装置。

在1777年的大曲颈甑中，他加热水银并观察到甑内气体体积减少了五分之一，同时部分银白色汞转变成红色的粉末。他还研究了剩余的四分之三体积的气体，发现这部分气体既不支持呼吸也不支持燃烧。

拉瓦锡进而利用这些红色粉末重现了贝岩的实验。他收集了放出的气体并和之前提到的剩余气体混合后得出了正常的空气成分。这让他成功地驳斥了错误的燃素学说并建立了燃烧的氧学说。

尽管汞用于测定空气中氧气含量有其意义，但也存在几个关键问题：汞蒸汽有毒；实验过程耗时较长，需连续加热长达十二天；此过程耗能较大。白磷具有自燃性且具有危险性，因此教科书上通常使用红磷替代白磷进行氧气含量测定的实验。

教科书上的常用装置用于测定空气中氧气含量。

该实验装置可能会因为以下因素导致实验结果存在误差：

1. 若氧气体积分数低于预期的五分之一，可能的原因包括：装置漏气、红磷量不足、装置未冷却至室温即打开弹簧夹、氧气浓度低时红磷无法继续燃烧以及导管中未预先注满水等。

2. 若氧气体积分数高于预期的五分之一，可能的原因包括：红磷插入集气瓶的速度过慢导致部分空气受热膨胀逸出、插入前未弹簧夹导致气体逸出以及样品中含有能与空气中其他气体反应的物质。

那么这套装置是否还有优化的空间呢？从以下几个方面可以考虑：

一、为避免因插入集气瓶速度过慢导致空气受热膨胀逸出的问题，可以考虑使用白磷替代红磷。但需注意白磷易自燃且具有剧毒（相对红磷无毒）。

二、针对导管中未预先注满水的问题，可以考虑采用带有刻度和的装置如针筒来测量体积。但需注意加热过程中气体受热可能导致被弹出。

三、从原料易得的角度考虑，虽可用碳/硫等物质代替红磷，但燃烧会产生二氧化碳或二氧化硫气体，需用碱液吸收增加成本。

四、从绿色化学的角度出发，可以考虑使用铜等更环保的材料进行实验。然而该方法的实验终点判断较为困难。