初中化学对粉尘爆炸实验的改进

对粉尘爆炸实验的改进一改进的理由初中化学第七单元燃烧和灭火课题1有一个粉尘爆炸实验。

据我所知，很多教师按照教材上的方法进行试验，不仅成功率很低而且效果不佳。

我们学校的两名化学老师克服重重困难，经过反复论证和多次对比实验，终于将这个实验做到了既安全又环保，由于装置透明，便于学生观察爆炸发生的全过程,且成功率达到了百分之百。

现将我们的做法总结归纳出来，与大家交流。

二改进的方法（1）实验器材洗干净的塑料色拉油桶（5升）和营养快线瓶子（1．5升）各一个、中间插有玻璃导管的单孔橡皮塞两个、乳胶管一段（1．2米），细铁丝一根（30厘米），蜡烛两支（5厘米长）、打火机一个、封口胶带一卷，铁架台（带铁夹）一个，刚炒过的干燥面粉两小烧杯（50毫升的烧杯），小刀一把,细绳一根。

（2）实验过程1、将装色拉油的塑料油桶洗净，将贴在上面的商标用水侵泡后除干净，再将桶底中间挖一个圆形的孔（直径约8厘米），用餐巾纸将桶内的水擦干。

2、将两个带玻璃导管的单孔橡皮塞用乳胶管连在一起；再将其中一个橡皮塞塞紧色拉油的桶口，另一个橡皮塞塞紧营养快线瓶口（即气囊）。

3、用铁夹夹住色拉油桶桶口并使桶口朝下，桶底朝上，固定在铁架台上。

用细绳将桶身固定在铁架台的主杆上，以免在爆炸过程中歪倒。

4、用50毫升烧杯向油桶中加入刚炒过的精制面粉（或汤圆粉）两杯。

5、用铁丝的一端将长短相同的两支蜡烛帮在一起，铁丝的上端折成一个小于90度的弯钩（弯钩的长度以接近油桶半径长度为宜），放进油桶中试试高度（铁丝总高度以接近桶身高度但不要超出为宜，便于封口）。

目的是能方便地将蜡烛放入桶中并能使蜡烛站立在面粉之中，防止蜡烛歪倒，同时避免蜡烛太靠近桶壁而将桶身烤破。

6、将封口胶准备：因封口胶宽度不够，根据色拉油桶底园孔的大小将几段封口胶部分重叠在一起（重叠宽度以1厘米为宜），形成一块较大的封口胶，以便它能将桶底园孔完全封严。

7、将点燃的蜡烛放入油桶中，迅速将准备好的封口胶封住桶底园孔（此时速度一定要快，以防止瓶中的氧气被消耗完导致蜡烛熄灭），要尽量封严。

[粉尘爆炸实验改进] 初三粉尘爆炸实验现象我国著名化学家戴安邦先生曾经说过：“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式。

”化学实验特有的生动性，会使初学化学的初中学生很感兴趣。

兴趣是学习能力的源泉，是影响学生学习自觉性、积极性和持久性的直接因素，更是创造性学习的必要条件。

因此，在教学中有意识地激发学生兴趣十分必要，只有在教学中重视对学生兴趣的培养，充分调动学生的学习积极性，才能激发学生的学习兴趣和求知欲，发展学生的智力，培养学生创造性思维和解决实际问题的能力。

化学教学本身并不只是传授给学生一些初步的化学概念和规律，而是通过一系列有效的教育教学手段，全面提高学生的智能，使他们能够掌握和运用一些化学原理和实验手段，学会科学研究的基本方法。

但长期以来，化学教学中的实验往往变成一种形式，失去它的探究功能，沦为知识灌输的附庸或点缀，严重影响学生学习的质量和积极性。

许多教师甚至取消部分课堂实验，而用口述等方法讲解。

出现这种情况的原因通常是：1）演示实验不易做成功，达不到预期效果；2）实验耗时长，过多占用课堂时间，影响教学计划。

但这将影响课堂效果，学生不能直观地获得知识，而仅仅通过教师讲授来学习。

为此，笔者以“燃料及其应用”一课中的“可燃性粉尘的爆炸实验”为例，进行一系列的实验，探究改进方法，使实验更简易，成功率更高。

粉尘爆炸是可燃性粉尘在空气中浮游，当一种火源给予一定的能量后发生的爆炸。

在现实生活中，粉尘爆炸是化工、煤炭、冶金、木器加工等行业最常见的安全隐患。

粉尘爆炸具有规模大且易发生二次爆炸的特点，所释放的能量比一般可燃气体和液体蒸汽要大很多，事故导致的人员伤亡和财产损失极为严重。

从20世纪80年代至今，美国发生了近300起的粉尘爆炸，造成100多人死亡。

其中，2008年美国皇家糖厂由于对输送设备没有进行合理的设计和维护，导致粉尘从生产工艺设备逸出到车间工作区域而发生粉尘爆炸，造成13人死亡，40人受伤[1]。

实验5：实验改进与创新设计——粉尘爆炸实验的改进一、【问题的提出】1、实验在课题中的地位和作用：九年级化学教材（人教版）《燃料及其利用》单元中，在介绍“易燃易爆物的安全知识”时提到:可燃性气体或粉尘在有限的空间内遇到明火会发生爆炸。

学生对面粉能引起爆炸很怀疑，教材为此创设了一个问题探究情景，设置了粉尘爆炸实验来探究可燃性粉尘能否发生爆炸。

通过本实验，学生可以观察到粉尘燃烧引起的爆炸现象，了解粉尘爆炸的危害性。

因此，实验的成败直接关系到学生能否掌握对可燃性粉尘发生爆炸及爆炸条件的认识。

但按照教材的设计去做，实验几乎无一人成功，以至本来是一个趣味性极强的演示实验，而教师在教学时不得不选择“以说代做”了事。

改进该实验，使其具有可操作性，提高实验成功率，具有很大的实用性。

因而本小组选用该实验进行改进。

2、教材的实验：（1）实验装置图：（2）实验操作过程：剪去空金属罐和小塑料瓶的上部, 并在金属罐和小塑料瓶的底侧各打一个比橡皮管外径小的小孔.连接好装置,在小塑料瓶中放面粉,点燃蜡烛,用塑料盖盖住罐。

从橡皮管一端鼓入大量的空气,使面粉充满罐,观察现象.（3）不足之处：按照教材上的方法进行，实验成功率很低，几乎为零，研究发现该实验设计有以下几点不足:a) 若面粉不是特别干燥, 则不易被点燃, 这是该实验成功率低的主要原因。

b) 爆炸所用罐体为金属材料, 不透明, 学生不能看到罐体内部蜡烛与面粉的燃烧情况。

c) 用小瓶装面粉，鼓气时易形成孔洞，导致实验难以控制。

d) 塑料盖与金属罐之间密封不严, 即使面粉偶尔被点燃, 爆炸效果也不理想。

e) 鼓气量不好控制。

吹入的气流太少，面粉不能充满金属罐；吹入气流太多，扬起的粉尘易使烛火熄灭，导致实验失败。

f) 塑料盖太重、太紧，不容易被掀开。

g) 点燃蜡烛、盖容器盖、鼓气吹面粉要一气呵成。

否则，容器内空气中的氧气消耗过多，会导致粉尘燃烧时氧气不足，无法产生爆炸声。

二、【问题解决设想】（1）改进设想：a) 改进火源的选用：①将实验所用蜡烛引燃改为电火花引燃：在220V的电压下，在两根导线中连接两根从铜导线抽出的细铜丝，当打开电源，两根细铜丝承受不了过重的负荷瞬间烧断并放出电火花引爆。

初中化学《粉尘爆炸实验》的实验改进
一、改进实验名称九年级化学第七单元《粉尘爆炸实验》
二、改进实验目的
1、增强实验现象的可视性
2、提高实验的操作性能
三、实验仪器及用品透明塑料壶、胶皮管、带盖小塑料瓶、蜡烛、面粉、火柴、剪刀、螺
丝刀、便携式气筒或气囊等
四、实验装置说明
装置图示
实验装置的制作：
1、将透明塑料壶从上部第一个凹陷处从中剪开，去掉上部向内扣的那部分边缘，使之
上下好合好分且紧密，形成一个有限的空间。

2、在塑料瓶盖上打一些筛状小孔，以使面粉从小孔中均匀喷出；再将带盖小塑料瓶靠
底部侧面用螺丝刀打一小孔，以将塑料瓶固定在塑料壶内壁上。

3、在塑料壶底侧打孔后将塑料瓶固定，并用胶皮管将塑料瓶与打气筒相连。

五、实验操作
1、取适量的面粉于塑料瓶中，旋紧瓶盖；
2、将一小段蜡烛固定在壶底后点燃；
3、盖好透明塑料壶上部分，用打气筒或气囊快速鼓气。

六、装置改进的意义
⑴装置简单，材料易得，具有实用性、普及性、趣味性；
⑵实验现象更为明显，不仅能观察到爆炸现象，还能让学生更清楚地观察到粉尘的燃烧引起爆炸，增强了学生的感性认识；
⑶操作简便、安全，可让学生参与，连接好装置后可连续多次演示。

第３３卷中小学实验与装备２０２３年第３期４１㊀实验改进粉尘爆炸实验的再改进湖北省通城县隽水中学(４３７４００)㊀徐㊀宁湖北省通城县实验学校(４３７４００)㊀徐㊀晗摘㊀要:利用日常生活中易寻的生活物品制作的粉尘爆炸实验装置制作简单㊁操作方便㊁可视性强ꎬ学生能直接观察到粉尘扬起㊁燃烧㊁爆炸的全过程ꎬ既适合教师用于多个平行班的课堂演示ꎬ也适合学生自己课外动手制作ꎮ关键词:初中化学ꎻ实验改进ꎻ粉尘爆炸１㊀实验改进的缘起１.１㊀教材中的实验装置粉尘爆炸实验出自人教版９年级«化学(上册)»第７单元课题１中的演示实验:如图１所示ꎬ剪去空金属罐和小塑料瓶的上部ꎬ并在金属罐和小塑料瓶底侧各打１个比胶皮管外径略小的小孔ꎬ连接好装置ꎬ在小塑料瓶中放入干燥的面粉ꎬ点燃蜡烛ꎬ用塑料盖盖住罐ꎬ从胶皮管一端快速鼓入大量的空气(人距离该装置远一些)ꎬ使面粉充满罐ꎬ观察现象并分析原因ꎮ图１㊀教材上粉尘爆炸实验装置该实验是一个取材方便㊁制作简单㊁趣味性强的实验ꎬ能很好地帮助学生认识粉尘爆炸的危害ꎬ理解爆炸的原理ꎬ但教材只给出了实验设计的示意图ꎬ没有提供各部件的具体参数ꎬ教师按照教材提示自己制作的实验装置往往效果不佳ꎮ主要存在以下问题:(１)金属罐不透明ꎬ学生看不到罐内蜡烛与面粉的燃烧情况ꎬ无法获取面粉由剧烈燃烧发展到爆炸的全过程ꎬ难以真正认识面粉发生爆炸的本质原因且金属罐不易加工ꎮ(２)小瓶装面粉ꎬ鼓气时易形成孔洞ꎬ导致面粉难以飞扬起来ꎬ甚至爆炸后会有面粉进入进气管ꎬ使得下次吹入空气较困难ꎮ(３)给蜡烛点火㊁盖塑料盖㊁鼓入空气要一气呵成ꎮ否则ꎬ罐内氧气消耗过多ꎬ会导致粉尘燃烧时氧气不足ꎬ无法产生爆炸声ꎮ(４)塑料盖与金属罐之间密封不严ꎬ装置气密性不够好ꎬ爆炸威力不大ꎬ难以给学生留下深刻的印象ꎮ(５)用气囊或脚踏打气筒快速鼓入空气的量不易控制ꎬ吹入的气流小ꎬ面粉不能充满金属罐ꎻ吹入气流太大ꎬ易使烛火熄灭ꎬ导致实验失败ꎬ且存在快速鼓入的空气压炸之嫌ꎮ因而在实际教学中很多教师都是采用播放实验操作视频的方式代替演示实验ꎮ１.２㊀已有的实验改进为了更好地实现粉尘爆炸实验演示的最佳效果ꎬ很多教师对这个实验进行了深入㊁细致的研究与改进ꎮ具体体现在以下４个方面:１.２.１㊀反应容器的改进朱清勇等[１]使用５５０ｍＬ塑料矿泉水瓶代替金属罐ꎬ优点是取材容易㊁便于观察现象ꎻ缺点是塑料瓶不耐高温ꎬ容易变形ꎬ影响重复使用ꎮ１.２.２㊀点火方式的改进主要表现为将蜡烛在密封前点火改为在密封后点火ꎮ如朱清勇[１]的电子点火枪点火ꎬ夏彪[２]用电热丝引燃火柴的电热点火方式ꎮ优点是避免了点燃蜡烛再盖盖子时罐内氧气可能提前耗尽而使实验失败ꎬ提高了实验成功率ꎮ１.２.３㊀快速鼓入空气方式的改变快速鼓入空气的目的是使面粉飞起来充满容４２㊀中小学实验与装备２０２３年第３期第３３卷器ꎬ增大面粉与氧气的接触面积ꎬ使面粉急速燃烧ꎮ王发应等[３]利用玩具风扇对装置内进行鼓气形成连续㊁均匀的粉尘ꎬ点火后获得了很好的实验效果ꎬ缺点是装置不简约ꎮ１.２.４㊀密封方法的改进塑料盖与金属罐密封不严ꎬ爆炸效果差ꎮ为此ꎬ夏彪老师[２]用Ａ４纸作盖子密封罐体ꎬ王发应等[３]用橡皮膜密封金属罐ꎬ这些改进既增强装置密封性ꎬ又容易炸裂开ꎬ实验效果较好ꎮ此外ꎬ周文荣等[４]利用传感器对粉尘爆炸实验的改进效果好ꎬ但对于县域及农村中学来说不易推广ꎮ２㊀本实验的改进２.１㊀制作材料及工具高３３ｃｍ㊁直径１１.５ｃｍ㊁容积２６００ｍＬ的超大透明硬塑料水杯１个ꎬ扎带１根ꎬＡ４纸１张ꎬ２号橡皮塞２个ꎬ１５ｃｍ长玻璃管１根ꎬ３０ｃｍ长橡皮管１根ꎬ塑料漏斗１个ꎬ电子点火枪１把ꎬ直径１.５ｃｍ铁管１段ꎬ酒精灯ꎬ热熔胶枪ꎬ打火机ꎮ２.２制作方法２.２.１㊀制作进气管将１５ｃｍ玻璃管在１１ｃｍ处弯成９０ʎ玻璃弯管ꎬ短的一段(４ｃｍ)从橡皮塞的小头一端伸出ꎮ将铁管在酒精灯上烧红ꎬ然后在距水杯底部１２ｃｍ处两侧对着分别熔出２个小孔ꎬ将带９０ʎ玻璃弯管的橡皮塞从水杯里面往外塞入１个小孔中ꎬ短的一段(４ｃｍ)在杯外连接橡皮管及塑料漏斗ꎬ用热熔胶枪密封橡皮塞周边ꎬ进气管制作好了(进气管这样设计可有效防止爆炸后面粉堵塞进气管)ꎮ２.２.２㊀制作点火装置将电子点火枪穿过另一个橡皮塞ꎬ并把橡皮塞塞入杯子另一侧的小孔里ꎬ用热熔胶枪密封橡皮塞周边ꎮ将小纸片套在水杯出水口上ꎬ用扎带扎紧ꎬ粉尘爆炸装置制作好了ꎬ如图２所示ꎮ图２㊀改进的粉尘爆炸实验２.３㊀操作过程(１)一次性向水杯底部装入干燥面粉１００ｇꎬ先用电子点火枪直接去点燃水杯底部的面粉ꎬ发现面粉变黑但没有发生剧烈燃烧ꎮ燃烧的急速程度与接触面积有关ꎮ(２)按下水杯上的电子点火枪ꎬ用嘴从塑料漏斗向水杯里轻轻吹气ꎬ可以观察到面粉在水杯内剧烈燃烧ꎬ火焰串出到水杯外面ꎬ非常震撼ꎬ吹气的目的是使面粉飞扬起来ꎬ增大面粉与氧气接触面积ꎬ燃烧迅速进行ꎬ但没有发生爆炸ꎬ是因为面粉的燃烧没有在有限的空间ꎮ(３)拧紧水杯盖ꎬ按下电子点火枪ꎬ吹气ꎬ就会看到一团火光冲起ꎬ随后是听到 砰 的一声ꎬ小纸片炸飞出去ꎮ３㊀实验改进的优点(１)装置制作特别容易ꎬ极易模仿ꎮ１个大号水杯ꎬ２个橡皮塞ꎬ１段橡皮管ꎬ１根玻璃管ꎬ１把点火枪ꎬ１个吹气嘴ꎬ１根扎带ꎬ１小片纸ꎬ按图２所示组装即可ꎮ(２)操作过程简单方便ꎮ盖上盖ꎬ按下电子点火枪点火ꎬ吹口气就能发生爆炸ꎮ(３)实验成功率高ꎬ装置可重复使用ꎮ一次性装入１００ｇ干燥面粉ꎬ可以反复使用很多次ꎬ一个班做完后无需添加面粉ꎬ装置拿来就用ꎬ一按一吹即可完美演示实验ꎬ特别适合用于多个平行班教学ꎮ装置不用后只需盖紧盖子ꎬ不让面粉受潮ꎬ来年拿出来也可直接使用ꎮ(４)用大号水杯作实验主体ꎬ用纸片扎带固定水杯出水口(爆炸口)ꎬ很好地解决了装置漏气问题ꎬ实验能给学生强烈的视觉㊁听觉上的震撼效果ꎮ(５)用嘴轻轻地吹气ꎬ既方便控制吹气量ꎬ又解除了打气筒鼓入空气使之爆炸之嫌ꎮ参考文献[１]朱清勇ꎬ孙鹏.粉尘爆炸实验改进两则[Ｊ].化学教学ꎬ２０１８(９):７９.[２]夏彪.对粉尘爆炸实验装置的再改进[Ｊ].教学仪器与实验ꎬ２００８(１０):２２.[３]王发应ꎬ邓明非ꎬ周风顶ꎬ等.粉尘爆炸实验的创新实验设计[Ｊ].化学教学ꎬ２０１７(２):５９￣６１.[４]周文荣ꎬ倪志凤.利用传感器对粉尘爆炸实验的改进设计[Ｊ].化学教与学ꎬ２０２０(３):８９￣９１.收稿日期:２０２３－０３－１６。

初中化学“粉尘爆炸”实验的改进【摘要】人教版九年级《化学》上册“粉尘爆炸”实验不能成功，需要改进，且改进后效果较好。

【关键词】粉尘爆炸；实验；改进人教版九年级《化学》上册第七单元（燃料及其利用）中设计了一个关于粉尘爆炸的实验，如按照教材进行根本不能成功，并且看不到粉尘急剧燃烧的过程，多年来该实验一直困扰着我校。

为提高教学质量，更好地完成教学任务。

我经过无数次地反复实验，终于在2009年年初完成了该装置的设计和制作，并且在实际教学中取得了良好的效果。

该实验在教材中是这样设计的：如图所示，剪去空金属罐和小塑料瓶的上部，并在金属罐和小塑料瓶的底侧各打一个比橡皮管外径略小的小孔。

连接好装置，在小塑料瓶中放入干燥的面粉，点燃蜡烛，用塑料盖盖住罐。

从橡皮管一端快速鼓入大量的空气，使面粉充满罐，观察现象并分析原因。

1.原实验的不足之处由于上述实验设计所用金属罐过小，用来盛放面粉的塑料瓶过小，鼓气装置及气流冲击的方向都不利于粉尘大量扬起，这就是原实验不能成功的主要原因。

同时，教材中使用金属罐缺乏可视性，不能让学生直观看到粉尘燃烧的全过程。

考虑到上述因素，我将该实验改进如下：2.改进装置结构简图及实物图3.使用方法①将打气筒拉杆拉出。

②通过一根较粗玻璃直通管向玻璃漏斗中加入干燥面粉。

③在蜡台上放上蜡烛并点燃。

④在塑料筒上方加上盖板并使之密闭。

⑤通过打气筒打气使面粉充分扬起且剧烈燃烧，产生爆炸现象。

4.实验效果该实验操作方法简单，学生能直接观察到粉尘扬起、燃烧、爆炸的全过程，使用效果良好。

近两年来我校一直应用于课堂教学之中。

5.制作方法①制作一与塑料筒相配套的金属底座。

②在塑料筒内底部中心安装一配有橡胶塞的漏斗。

③制作一金属蜡台（略高于漏斗）。

④用废旧纸壳制作一塑料筒盖板（要求尽量密闭）。

⑤通过乳胶管将漏斗颈部与打气筒连接。

6.注意事项①所使用面粉一定要在实验前充分干燥（最好用糯米面粉，可采用微波炉进行干燥）。

②蜡烛不宜过长（以增加参与燃烧面粉浓度）。

粉尘爆炸实验的改进作者：方洁芳张俊何桂华来源：《化学教学》2021年第04期摘要：结合教材分析文献中粉尘爆炸实验改进的六个要素，进而从容尘器具设计、配合震落扬尘、密封前点火三个要素改进粉尘爆炸实验装置。

根据塑料和金属两种不同的材质，在实验中发挥其各自的优点，落实和推广实验教学。

另外，从制作和操作等方面分析了改进装置的特点和教学效果。

关键词：粉尘爆炸实验;粉尘爆炸极限;实验改进文章编号：1005-6629（2021）04-0070-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B1研究背景1.1已有的部分研究粉尘爆炸实验是2012年人教版九年级《化学》教材的实验，也是能极大程度激发初中学生探究化学的兴趣实验之一。

教材上实验装置（如图1）采用鼓风扬尘的方式，即将反应容器和容尘器具打孔，再用胶皮管连接后鼓风，设计相对复杂。

初中人教版教材以粉尘爆炸实验为例介绍可燃物在有限的空间内急剧地燃烧，就会在短时间内聚集大量的热，使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。

此类在有限空间内急剧地燃烧引起爆炸的实验装置是一线教师研究的重点。

对初中粉尘爆炸实验装置的改进进行文献综合研究，发现该装置主要从六个要素进行改进：反应容器、密闭方式、容尘器具、扬尘方法、火源种类、点火时刻。

其中反应容器主要在于容器材质的选择，包括塑料、金属和有机玻璃。

密闭方式有盖式和塞式两种，个别在侧面开孔密封。

容尘器具即放置粉尘的装置，和扬尘方法的配合有助于达到爆炸极限。

目前扬尘方法主要为鼓风扬尘，其改进的方面包括鼓风工具、蜡烛位置、容尘器具的选择及其在反应容器中的位置。

震落扬尘方法研究较少，一是利用纱布容尘并贴在塑料盖上。

二是制成带60目钢丝的铁丝架放置粉尘，盖上容器盖，再轻轻敲盖子。

三是用天然气喷火枪点燃蜡烛，再用遥控器控制电机转轴转动，进而带动塑料粉刷，使塑料盒中面粉均匀洒落。

震落扬尘操作简单，容尘器具一般放置在反应容器顶部，但文献已有的容尘器具制作较繁琐复杂。