可燃?xì)獍踩ㄑ菔酒?/h1>
2016-11-28 12:47:49楊春峰
求知導(dǎo)刊 2016年28期
楊春峰
摘 要：為了演示可燃?xì)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系、燃燒與爆炸的實(shí)驗(yàn)過程，筆者設(shè)計(jì)了可燃?xì)獍踩ㄑ菔酒鳌１狙b置由底座、起爆臺(tái)、帶刻度塑料氣瓶、中電壓模塊、遙控器和激光器組成，采取遙控引爆和激光引爆的方式，能夠完成大多數(shù)可燃?xì)獾陌踩ㄑ菔緦?shí)驗(yàn)，具有實(shí)驗(yàn)安全、可重復(fù)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯并能觀察爆炸瞬間的優(yōu)點(diǎn)，基本可以作為實(shí)驗(yàn)裝置引入高中化學(xué)教學(xué)中。
關(guān)鍵詞：可燃?xì)?；安全爆炸；演示?/p>
當(dāng)前在學(xué)習(xí)可燃?xì)饣瘜W(xué)性質(zhì)、燃燒與爆炸、化學(xué)反應(yīng)與能量的實(shí)驗(yàn)時(shí)還沒有成型的可燃?xì)獍踩ㄑ菔狙b置。如果作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，需要滿足三個(gè)條件：①裝置能夠反復(fù)使用，操作穩(wěn)定性高；②裝置兼容性強(qiáng)，能夠演示大多數(shù)可燃?xì)獾谋▽?shí)驗(yàn)；③實(shí)驗(yàn)安全，能夠一人操作，適合高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作的安全性是首要因素，同時(shí)還要考慮是否有利于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。本文從安全性、重復(fù)操作性、明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象三個(gè)方面考慮，設(shè)計(jì)了可燃?xì)獍踩ㄑ菔酒鳌?/p>
由于不同的可燃?xì)獗O限不同， 引爆能量及燃點(diǎn)有差異，因此，從以下三個(gè)方面選擇演示的氣體：①爆炸極限寬；②燃燒速度快，爆炸效果明顯；③能方便收集氣體，反應(yīng)物及產(chǎn)物無毒，無害。有三類這樣的氣體：一是以空氣中的氧氣為氧化劑的可燃?xì)?。二是混合氣體，如氫氣與乙炔的混合氣、汽油蒸汽等。三是不需氧氣參與的反應(yīng)，如氫氣與氯氣的混合氣、氯氣與甲烷的混合氣，甚至引入其他強(qiáng)氧化劑等。本裝置可采用遙控電火花引爆和激光引爆兩種方式，可用于引爆大多數(shù)可燃?xì)?，適用面廣。
可燃?xì)獍踩ㄑ菔酒饔傻鬃?、起爆臺(tái)、帶刻度塑料氣瓶、中電壓模塊、遙控器和激光器（選配）組成。底座及擋板選用有機(jī)玻璃材質(zhì)。底座由擋板分隔成起爆臺(tái)和電源控制兩塊區(qū)域。底座下方設(shè)有基座，方便布線。底座左側(cè)中心設(shè)置圓臺(tái)狀的起爆臺(tái)，起爆臺(tái)與放電針整合在一起，能夠使氣瓶穩(wěn)固地倒扣在起爆臺(tái)上。放電針穿過起爆臺(tái)中心，高度不小于10厘米，使電火花能位于氣瓶中心位置，起到防風(fēng)的效果。定制的整體成型的內(nèi)置式陶瓷放電針，具有隱藏高電壓、抗氧化、耐高溫、不易彎折的特性，能夠隨裝置反復(fù)使用。底座右側(cè)區(qū)域較小，上面是電源開關(guān)，下面用于放置電池和中電壓模塊。電線向下穿過底座從下方連接放電針。選用干電池作為電源，經(jīng)過中壓模塊升壓至約1800伏，保證在放電針兩極間產(chǎn)生連續(xù)電火花，放電能量不小于1焦耳，適合引爆大多數(shù)可燃?xì)?。氣瓶采用無色透明且?guī)в畜w積刻度的塑料瓶，便于收集氣體時(shí)可以用氣體流量計(jì)控制氣體體積。每個(gè)裝置配備多個(gè)不同容積的氣瓶，可分為200毫升、500毫升和廣口、細(xì)口共四種氣瓶。大號(hào)氣瓶適合爆炸極限窄的可燃?xì)猓恍√?hào)氣瓶適合爆炸極限寬的可燃?xì)狻Э潭鹊臍馄坑欣诳刂瓶扇細(xì)馀c氧化性氣體的物質(zhì)的量比，使混合氣恰好完全反應(yīng)，放出大量的反應(yīng)熱并增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，氣瓶為消耗品，在要求不嚴(yán)的情況下，可以選用純水瓶代替。放電針與底座之間、中電壓模塊中所有電子元件以及其他連接處都用玻璃膠重新粘接，保證在實(shí)驗(yàn)中元器件之間連接牢固。選配1瓦的袖珍激光器，光斑溫度不低于500℃，即酒精燈外焰的溫度，基本高于大多數(shù)可燃?xì)獾娜键c(diǎn)。激光器可用于演示光引發(fā)的爆炸反應(yīng)，尤其用于氯氣與甲烷等烴類物質(zhì)的取代反應(yīng)。
操作實(shí)驗(yàn)前，先收集可燃?xì)獾幕旌蠚?。如果是排水集氣法，在瓶蓋上放置一塊干燥劑。演示爆炸實(shí)驗(yàn)時(shí)，再臨時(shí)丟掉干燥劑。如果氣體易溶于水，可以選用排有機(jī)溶劑的方法收集可燃?xì)狻Ｑ菔緦?shí)驗(yàn)時(shí)，先觀察周圍環(huán)境是否適宜爆炸實(shí)驗(yàn)，尤其裝置上方不能有易碎、易掉落的物品。將氣瓶倒扣在放電針上，打開電源，遠(yuǎn)離裝置，按壓遙控器。由遙控器控制中電壓連續(xù)放電，由放電針放電產(chǎn)生足夠能量的電火花，引爆混合氣。本裝置采用倒扣的全透明塑料氣瓶，有利于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并且觀察爆炸瞬間的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
筆者在進(jìn)行可燃?xì)獾膶?shí)驗(yàn)時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)，連續(xù)的電火花可以用于直接點(diǎn)燃可燃?xì)饬?，如甲烷氣流、氫氣流。本裝置的優(yōu)點(diǎn)是：提供連續(xù)電火花引爆和激光引爆的方式，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制引爆，有利于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，探索化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)熱的關(guān)系，掌握可燃?xì)獗ǖ男再|(zhì)，開展安全教育。本裝置基本成型，可以作為實(shí)驗(yàn)儀器引入到高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中。
參考文獻(xiàn)：
[1]殷文韜，傅 貴.瓦斯爆炸事故行為原因分析及預(yù)防策略[J].煤礦開采，2013（6）.
[2]曲忠偉，顏事龍，李學(xué)超.惰性介質(zhì)對(duì)甲烷/空氣預(yù)混氣體爆炸極限的影響[J].爆破器材，2016（2）.
楊春峰
摘 要：為了演示可燃?xì)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系、燃燒與爆炸的實(shí)驗(yàn)過程，筆者設(shè)計(jì)了可燃?xì)獍踩ㄑ菔酒鳌１狙b置由底座、起爆臺(tái)、帶刻度塑料氣瓶、中電壓模塊、遙控器和激光器組成，采取遙控引爆和激光引爆的方式，能夠完成大多數(shù)可燃?xì)獾陌踩ㄑ菔緦?shí)驗(yàn)，具有實(shí)驗(yàn)安全、可重復(fù)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯并能觀察爆炸瞬間的優(yōu)點(diǎn)，基本可以作為實(shí)驗(yàn)裝置引入高中化學(xué)教學(xué)中。
關(guān)鍵詞：可燃?xì)?；安全爆炸；演示?/p>
當(dāng)前在學(xué)習(xí)可燃?xì)饣瘜W(xué)性質(zhì)、燃燒與爆炸、化學(xué)反應(yīng)與能量的實(shí)驗(yàn)時(shí)還沒有成型的可燃?xì)獍踩ㄑ菔狙b置。如果作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，需要滿足三個(gè)條件：①裝置能夠反復(fù)使用，操作穩(wěn)定性高；②裝置兼容性強(qiáng)，能夠演示大多數(shù)可燃?xì)獾谋▽?shí)驗(yàn)；③實(shí)驗(yàn)安全，能夠一人操作，適合高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作的安全性是首要因素，同時(shí)還要考慮是否有利于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。本文從安全性、重復(fù)操作性、明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象三個(gè)方面考慮，設(shè)計(jì)了可燃?xì)獍踩ㄑ菔酒鳌?/p>
由于不同的可燃?xì)獗O限不同， 引爆能量及燃點(diǎn)有差異，因此，從以下三個(gè)方面選擇演示的氣體：①爆炸極限寬；②燃燒速度快，爆炸效果明顯；③能方便收集氣體，反應(yīng)物及產(chǎn)物無毒，無害。有三類這樣的氣體：一是以空氣中的氧氣為氧化劑的可燃?xì)?。二是混合氣體，如氫氣與乙炔的混合氣、汽油蒸汽等。三是不需氧氣參與的反應(yīng)，如氫氣與氯氣的混合氣、氯氣與甲烷的混合氣，甚至引入其他強(qiáng)氧化劑等。本裝置可采用遙控電火花引爆和激光引爆兩種方式，可用于引爆大多數(shù)可燃?xì)?，適用面廣。
可燃?xì)獍踩ㄑ菔酒饔傻鬃?、起爆臺(tái)、帶刻度塑料氣瓶、中電壓模塊、遙控器和激光器（選配）組成。底座及擋板選用有機(jī)玻璃材質(zhì)。底座由擋板分隔成起爆臺(tái)和電源控制兩塊區(qū)域。底座下方設(shè)有基座，方便布線。底座左側(cè)中心設(shè)置圓臺(tái)狀的起爆臺(tái)，起爆臺(tái)與放電針整合在一起，能夠使氣瓶穩(wěn)固地倒扣在起爆臺(tái)上。放電針穿過起爆臺(tái)中心，高度不小于10厘米，使電火花能位于氣瓶中心位置，起到防風(fēng)的效果。定制的整體成型的內(nèi)置式陶瓷放電針，具有隱藏高電壓、抗氧化、耐高溫、不易彎折的特性，能夠隨裝置反復(fù)使用。底座右側(cè)區(qū)域較小，上面是電源開關(guān)，下面用于放置電池和中電壓模塊。電線向下穿過底座從下方連接放電針。選用干電池作為電源，經(jīng)過中壓模塊升壓至約1800伏，保證在放電針兩極間產(chǎn)生連續(xù)電火花，放電能量不小于1焦耳，適合引爆大多數(shù)可燃?xì)?。氣瓶采用無色透明且?guī)в畜w積刻度的塑料瓶，便于收集氣體時(shí)可以用氣體流量計(jì)控制氣體體積。每個(gè)裝置配備多個(gè)不同容積的氣瓶，可分為200毫升、500毫升和廣口、細(xì)口共四種氣瓶。大號(hào)氣瓶適合爆炸極限窄的可燃?xì)猓恍√?hào)氣瓶適合爆炸極限寬的可燃?xì)狻Э潭鹊臍馄坑欣诳刂瓶扇細(xì)馀c氧化性氣體的物質(zhì)的量比，使混合氣恰好完全反應(yīng)，放出大量的反應(yīng)熱并增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，氣瓶為消耗品，在要求不嚴(yán)的情況下，可以選用純水瓶代替。放電針與底座之間、中電壓模塊中所有電子元件以及其他連接處都用玻璃膠重新粘接，保證在實(shí)驗(yàn)中元器件之間連接牢固。選配1瓦的袖珍激光器，光斑溫度不低于500℃，即酒精燈外焰的溫度，基本高于大多數(shù)可燃?xì)獾娜键c(diǎn)。激光器可用于演示光引發(fā)的爆炸反應(yīng)，尤其用于氯氣與甲烷等烴類物質(zhì)的取代反應(yīng)。
操作實(shí)驗(yàn)前，先收集可燃?xì)獾幕旌蠚?。如果是排水集氣法，在瓶蓋上放置一塊干燥劑。演示爆炸實(shí)驗(yàn)時(shí)，再臨時(shí)丟掉干燥劑。如果氣體易溶于水，可以選用排有機(jī)溶劑的方法收集可燃?xì)狻Ｑ菔緦?shí)驗(yàn)時(shí)，先觀察周圍環(huán)境是否適宜爆炸實(shí)驗(yàn)，尤其裝置上方不能有易碎、易掉落的物品。將氣瓶倒扣在放電針上，打開電源，遠(yuǎn)離裝置，按壓遙控器。由遙控器控制中電壓連續(xù)放電，由放電針放電產(chǎn)生足夠能量的電火花，引爆混合氣。本裝置采用倒扣的全透明塑料氣瓶，有利于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并且觀察爆炸瞬間的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
筆者在進(jìn)行可燃?xì)獾膶?shí)驗(yàn)時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)，連續(xù)的電火花可以用于直接點(diǎn)燃可燃?xì)饬?，如甲烷氣流、氫氣流。本裝置的優(yōu)點(diǎn)是：提供連續(xù)電火花引爆和激光引爆的方式，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制引爆，有利于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，探索化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)熱的關(guān)系，掌握可燃?xì)獗ǖ男再|(zhì)，開展安全教育。本裝置基本成型，可以作為實(shí)驗(yàn)儀器引入到高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中。
參考文獻(xiàn)：
[1]殷文韜，傅 貴.瓦斯爆炸事故行為原因分析及預(yù)防策略[J].煤礦開采，2013（6）.
[2]曲忠偉，顏事龍，李學(xué)超.惰性介質(zhì)對(duì)甲烷/空氣預(yù)混氣體爆炸極限的影響[J].爆破器材，2016（2）.
