磷的氫化物自燃的實驗
夏日夜晚,人們在墳地偶爾看見磷火,這是由於人和動物體內的磷的化合物經過複雜的化學變化後,所產生的磷的氫化物的一種自燃現象。白天由於陽光太強,同時P2H4在光照或受熱時容易發生分解,產生PH3和黃色的固體物質P4H2:
5P2H4光照6PH3+P4H2因此,微弱的磷火在白天不易看見。那種把磷火說成是“鬼火”,實乃宗教迷信之異端邪說,毫無科學根據。
磷化氫自燃原理
磷化氫可以用白磷和堿溶液煮沸來製取:P4(白磷)+3OH-+3H2O沸3H2PO-2+PH3↑用這種方法製得的磷化氫,由於付反應而含有少量液態的PH4和P2H4(又稱聯磷,或二磷化四氫),PH4和P2H4比PH3更活潑,它們在常溫時即能著火自燃。由於PH2和P2H4的自燃,很容易使PH3燃燒(PH3的燃點為150℃。)磷化氫燃燒後生成磷酸:
PH3+2O2燃H3PO4剛生成的磷酸在水麵上形成煙圈。
實驗的裝置及步驟
陝西省西安師範學校高世雄、陝西師範大學化學係於躍老師設計實驗的裝置:
磷化氫自燃實驗裝置圖
先於125毫升燒瓶中盛27毫升水,稱取3克NaOH放於燒瓶中,溶解後即為10%的NaOH溶液。再用鑷子夾取黃豆大的一粒白磷(約為01克),迅速投入燒瓶中,立即塞緊連有導氣管的塞子。然後用酒精燈加熱,使白磷與NaOH發生反應。這時,剛產生的磷化氫與燒瓶裏空氣中的氧氣發生反應而燃燒,產生大量的白煙(磷酸霧)。當繼續加熱煮沸堿液,燒瓶中原來空氣中的氧氣被反應完畢後,白煙將逐漸消失。當燒瓶中的白煙全部消失時,含有液態PH2和P2H4的磷化氫氣體才從玻璃導管的彎口處冒出。當氣體上升到水麵與空氣相遇時,PH2和P2H4立即自燃,並引起同時冒出水麵的磷化氫的燃燒。產生明亮的火焰,並發出劈啪的爆鳴聲,燃燒後產生的磷酸霧形成煙圈(無風時),煙圈由小變大緩慢上升直到消失為止。最後讓白磷反應完畢。
幾點說明
白磷和磷化氫均為劇毒物質,操作時應特別小心。白磷應在水中切割,用鑷子夾取,切勿接觸皮膚,若不慎把皮膚灼傷,則用10%的AgNO3溶液或稀KMnO4溶液清洗,並包紮好。每次所取白磷量不宜過多。實驗完畢後,多餘的磷化氫氣體可通入含有Cr3+的CuSO4溶液中(過渡金屬離子如Cr3+等可與PH3生成穩定絡合物;同時PH3還能迅速地把Cu+3、Ag+、Au+等離子還原成金屬),以除去有毒氣體。
磷化氫能否自燃與磷的種類有關。