探究木炭快速點(diǎn)著的方法

田昊 張競(jìng)文 李昊晴

摘 要 本次研究性學(xué)習(xí)，為了解決在木炭燒烤中存在的“木炭點(diǎn)燃耗時(shí)長(zhǎng)用料多”的現(xiàn)狀，我們小組就“探究木炭快速點(diǎn)著的方法”這一問(wèn)題進(jìn)行了探究。本次研究我們主要采用實(shí)驗(yàn)法和材料查詢法，分準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及原理探究四部分完成。準(zhǔn)備階段為木炭，酒精等相關(guān)用具的購(gòu)買；實(shí)驗(yàn)階段以控制變量的方法分“對(duì)必要材料的實(shí)驗(yàn)”和“對(duì)新添加材料的實(shí)驗(yàn)”兩組進(jìn)行，記錄點(diǎn)燃用時(shí)及燃燒效果；原理探究以資料查詢及思考推理的方式進(jìn)行。經(jīng)過(guò)探究我們發(fā)現(xiàn)：將紙板蘸上酒精放于下層點(diǎn)燃可使木炭較快速點(diǎn)燃且放出煙霧較少，燃燒效果較好。

關(guān)鍵詞 快速點(diǎn)燃；蘸上酒精；放于下層；點(diǎn)燃時(shí)間

研究背景

當(dāng)今國(guó)內(nèi)復(fù)古風(fēng)侵襲，人們?yōu)榱酥厥芭f時(shí)代的回憶開始重新使用古老的用品工具，裝修設(shè)計(jì)領(lǐng)域復(fù)古美引領(lǐng)潮流，七八十年代的歌曲再次被聽眾們所熱衷，越來(lái)越多的餐廳用木炭代替電能，木炭烤肉、燒烤如今屢見不鮮。在使木炭點(diǎn)燃的過(guò)程中，木炭點(diǎn)燃耗時(shí)長(zhǎng)用料多的現(xiàn)狀讓人們十分頭疼，為了一頓燒烤要付出近兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間來(lái)點(diǎn)燃木炭，這樣的代價(jià)讓原本快樂(lè)悠閑的燒烤時(shí)光變得乏味無(wú)趣。因而對(duì)于那些熱愛燒烤的人們來(lái)說(shuō)，如何讓木炭快速點(diǎn)燃成為一急待解決的問(wèn)題。在這樣的社會(huì)背景下，我們小組針對(duì)如何快速點(diǎn)燃木炭，將不必要的時(shí)間消耗降到最低一問(wèn)題展開研究。

1 研究目的

1.1 知識(shí)目標(biāo)

了解糖，醋，面粉等有機(jī)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)及放熱原理，為學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)及化學(xué)熱力學(xué)打下基礎(chǔ)。

1.2 能力目標(biāo)

提高設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)的能力及處理數(shù)據(jù)，查找并整理資料，解決實(shí)際問(wèn)題的素質(zhì)[1]。

1.3 情感目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

2 研究方法

實(shí)驗(yàn)法，材料查詢法

3 研究過(guò)程

3.1 準(zhǔn)備階段

（1）購(gòu)買和收集紙板、木炭、燃爐、酒精、面粉、白糖、醋。（張競(jìng)文、李昊晴、于卓凡）

（2）查找相關(guān)資料，思考木炭難以點(diǎn)著的原因。（田昊、劉東龍、劉昊天）

3.2 實(shí)施階段

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

第一部分，對(duì)必要材料的實(shí)驗(yàn)：

用多種方法處理木炭和紙板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄從開始加熱到木炭完全燃燒的時(shí)間。由劉東龍、李昊晴、張競(jìng)文負(fù)責(zé)。

第二部分，對(duì)新添加材料的實(shí)驗(yàn)：

用酒精、面粉、白糖、醋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在加熱過(guò)程中不斷加入上述物質(zhì)。由田昊、劉昊天、于卓凡負(fù)責(zé)。

3.3 總結(jié)階段

（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出最佳點(diǎn)燃方式。（蔡佳冰、劉昊天、李昊晴）

（2）查找資料，思考出現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因。（田昊、于卓凡、張競(jìng)文、劉東龍）

4 研究結(jié)果與討論

本實(shí)驗(yàn)主要分兩個(gè)部分進(jìn)行：

第一部分：對(duì)必要材料的實(shí)驗(yàn)

4.1 紙板

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①將紙板放于燃爐上層，觀察火焰狀態(tài)，測(cè)定并記錄木炭達(dá)到紅熱狀態(tài)的時(shí)間。②將紙板放于燃爐下層，觀察火焰狀態(tài)，測(cè)定并記錄木炭達(dá)到紅熱狀態(tài)的時(shí)間。

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)a中火焰不明顯，木炭2小時(shí)達(dá)到紅熱狀態(tài)；實(shí)驗(yàn)b中火焰較明顯，木炭1小時(shí)13分達(dá)到紅熱狀態(tài)。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：紙板放于燃爐下層可使木炭較快點(diǎn)著。

（4）實(shí)驗(yàn)分析：紙板的主要成分是纖維素（C6H10O5），其與空氣的反應(yīng)原理為：C6H10O5+6O2==6CO2+5H2O。又根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理：增大反應(yīng)物的接觸面積，會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速率可知：實(shí)驗(yàn)a中，紙板放于燃爐上層，當(dāng)其上再放上木炭時(shí)，紙板表面與空氣的接觸面積大大減小，化學(xué)反應(yīng)速率減小，放熱較慢，因而木炭無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)獲得足夠的能量使其燃燒，故效果較差；而在實(shí)驗(yàn)b中，紙板放于燃爐下層、木炭在上層，紙板表面與空氣的接觸面積較大，化學(xué)反應(yīng)速率較快，放熱較快，因而木炭在較短時(shí)間內(nèi)獲得足夠的能量使其燃燒，故效果較好[2]。

4.2 待點(diǎn)燃木炭

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①將木炭直接放入燃爐，測(cè)定并記錄木炭達(dá)到紅熱狀態(tài)的時(shí)間。②將木炭在酒精中浸泡15min后放入燃爐，測(cè)定并記錄木炭達(dá)到紅熱狀態(tài)的時(shí)間。（注：實(shí)驗(yàn)a，b中紙板均放于燃爐下層。）（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)a，b中木炭均在1小時(shí)16分達(dá)到紅熱狀態(tài)。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：木炭達(dá)到紅熱狀態(tài)的時(shí)間與是否用酒精處理無(wú)關(guān)。（4）實(shí)驗(yàn)分析：酒精的沸點(diǎn)是78℃，在常溫（25℃）下是易揮發(fā)的液體。木炭中的酒精在接觸到溫度較高的火焰之后，在木炭表面與氧氣接觸的小部分酒精發(fā)生劇烈燃燒，放出熱量大部分作用于木炭；而滲透進(jìn)木炭中未與氧氣接觸的大部分酒精在溫度較高的火焰的作用下?lián)]發(fā)到空氣中，其中一部分散失到空氣中，另一部分在空氣中燃燒，但放出的熱量大部分散失到空氣中。故總體來(lái)看，酒精燃燒的大部分熱量散失到空氣中，只有小部分作用于木炭，支持其達(dá)到紅熱狀態(tài)。

5 第二部分：對(duì)新添加材料的實(shí)驗(yàn)

5.1 酒精

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①將酒精直接灑向木炭，觀察火焰狀態(tài)。②將紙板蘸上酒精后不斷放入，直至木炭點(diǎn)燃，觀察火焰狀態(tài)，測(cè)定并記錄木炭達(dá)到紅熱狀態(tài)的時(shí)間。

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)a中火焰被熄滅；實(shí)驗(yàn)b中火焰旺，木炭30分鐘達(dá)到紅熱狀態(tài)。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：用“將紙板蘸上酒精后不斷放入，直至木炭點(diǎn)燃”的方法，可使木炭較快點(diǎn)燃。

（4）實(shí)驗(yàn)分析：根據(jù)酒精燃燒的熱化學(xué)方程式“C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l） △H =-1370.3kJ/mol?！笨芍?，酒精燃燒劇烈放熱多且快。但實(shí)驗(yàn)a中由于一次性加入的酒精過(guò)多，大量酒精揮發(fā)吸熱，使溫度降低，低于紙板（纖維素）的燃點(diǎn)，導(dǎo)致火焰熄滅實(shí)驗(yàn)b中酒精單次放入量小，故可以燃燒放熱，又因?yàn)槠涠嗲铱斓姆艧崾鼓咎枯^快點(diǎn)燃[3]。

5.2 面粉、白糖和食醋

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①將面粉直接撒入燃爐，觀察火焰狀態(tài)。②將白糖直接撒入燃爐，觀察火焰狀態(tài)。③將食醋直接撒入燃爐，觀察火焰狀態(tài)。

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)a中火焰并無(wú)太大變化；實(shí)驗(yàn)b中火焰變旺，但是持續(xù)時(shí)間短，且有焦糖的氣味；實(shí)驗(yàn)c中火焰熄滅。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：白糖可使木炭較快點(diǎn)著，但相比酒精稍有不足。

（4）實(shí)驗(yàn)分析：

①實(shí)驗(yàn)a：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理：增大反應(yīng)物的接觸面積，會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速率可知：面粉雖可燃，可直接撒入后在燃爐中成塊存在，與空氣接觸面積較小，故化學(xué)反應(yīng)速率慢，放熱速度慢，放出的能量中散失到空氣中的量較多，故效果較差。

②實(shí)驗(yàn)b：根據(jù)白糖（蔗糖）燃燒的熱化學(xué)方程式“C12H22O11（s）+12O2（g）==12CO2（g）+11H2O（l）ΔH=-5640.9kJ/mol”可知：白糖的放熱量高。又因其燃燒較穩(wěn)定，故可以給予木炭能量，但白糖點(diǎn)燃之前要融化，吸收大量的熱量，且由化學(xué)反應(yīng)方程式可知：燃燒1mol白糖需消耗12mol氧氣，而空氣中氧氣的量相對(duì)白糖所需量較少，故大部分白糖燃燒不完全，故相比酒精稍有不足。

③實(shí)驗(yàn)c：食醋不可以燃燒，可以給予木炭能量，故無(wú)法使其達(dá)到紅熱狀態(tài)；又因其含水量較大，放入后會(huì)吸收紙板的熱量，使得火焰的溫度降低，最終熄滅。

6 第三部分：實(shí)驗(yàn)結(jié)論

將紙板蘸上酒精放于下層點(diǎn)燃可使木炭較快速點(diǎn)燃且放出煙霧較少，燃燒效果較好。

7 結(jié)束語(yǔ)

這次開展的研究性學(xué)習(xí)中，我們對(duì)生活中令許多人都煩惱的事情進(jìn)行了研究——如何使木炭快速燃燒，這一研究，一是希望可以研究出有效是使木炭快速燃燒的方法，二是讓我們對(duì)于所學(xué)化學(xué)知識(shí)得以實(shí)踐。在這個(gè)過(guò)程中，組內(nèi)成員共同合作，互相幫助，克服了重重困難，機(jī)智地化解了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的意外，并負(fù)責(zé)做好收尾打掃的工作。讓我們對(duì)團(tuán)隊(duì)合作精神深有體會(huì)，并且鍛煉了我們?cè)谏钪械膭?dòng)手能力，而且讓我們對(duì)生活的態(tài)度更加積極，激發(fā)出我們探索的欲望。開始接觸到研究性學(xué)習(xí)這個(gè)課題時(shí)還不知道它有何意義，但現(xiàn)在，這個(gè)過(guò)程帶給我們?cè)S多學(xué)習(xí)的情趣和全新的感受，有利于我們健全人人格的培養(yǎng)，全面的和靈活的開放我們的思維。同時(shí)，也讓我們度過(guò)了一個(gè)充實(shí)有趣的假期。

參考文獻(xiàn)

[1] 王紅.木炭的妙用[J].初中生輔導(dǎo)，2002，（24）：15.

[2] 劉欣華.木炭的多孔及吸附性實(shí)驗(yàn)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，1999，（Z1）：37.

[3] 孫志學(xué)，郭海倫，侯黎.化學(xué)8[J].中學(xué)生數(shù)理化（初中版），2005，（12）：10.