粉尘爆炸实验的改进
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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。
【教法探航】Jiao fa tan hang“M l炸,,实验尤化麵探究初中化学实验教学为培养学生的动手 操作能力,锻炼学生的创新性思维提供了 一个有效的途径。
本文结合笔者多年的初 中化学实验教学经验,对“粉尘爆炸”化 学实验的优化教学策略进行了系统探究。
课程改革后,化学实验教学更加注重 对学生实践能力的培养。
这就需要教师在 教学实践中创新性地对化学实验进行优化 设计,使学生更有效地操作并理解实验现 象。
九年级化学教材上册第七单元“燃烧 及其利用”中设计了一个关于粉尘爆炸的 实验,如果按照教材的设计方案,实验未必 能取得成功,而且学生看不到粉尘急剧燃 烧的过程。
经过多次反复实验,我们探索出 一些改进方案,探索出了“粉尘爆炸”实 验的优化策略。
_、文本实验设计存在的不足很多教师按照教材设计的方法和步骤 进行操作,但是都以失败而告终。
教材的实 验方法成功率很低,所产生的的实验效果 也不好,主要原因是把空气充进密封的罐 中,使罐内的气压增大。
当罐内的气压达到 一定程度的时候会把金属罐盖掀起,达不 到实验效果;充入空气的速度很难控制。
充人的空气受人为因素的影响,充人过多 的空气也会使粉尘扬起太多。
这样会导致 蜡烛熄灭。
如果扬起的粉尘过少,会使粉尘 与明火集聚,效果无法实现;此实验需要 学生自己制作材料。
学生要剪去金属盖的 上面部分,还要给金属罐打孔。
在自制器材 的过程中,学生不好控制器材裁剪程度。
每 个学生器材准备情况的严谨程度不同,不 利于容器封闭的完整性;充入空气引爆 前,蜡烛也要燃烧一会,会消耗罐中的氧 气,而罐内的氧气是十分有限的,可能会出 现还没有产生实验操作想要的效果,蜡烛 就熄灭了的情况;金属罐产生的视觉效果 不好。
这样就使得这个实验不容易操作成46功,存在太多的不可控因素。
二、 改进方案所需实验器材是空牛奶罐、面粉、木棒、纱布、橡皮筋、火柴、打火机、三角架、酒精灯。
实验原理及装置介绍:放置在牛奶罐中的面粉,会在有限的空间里发生剧烈的燃烧,并在极短的时间里产生大量的热量。
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)。
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。
②将实验所用蜡烛引燃改为酒精棉球引燃:将酒精棉球置于蒸发皿中代替蜡烛。
③自做点火器:找一个充气式打火机,先用两根较长的细导线与打火机中的压电器相连,形成一个感应回路;再从废弃的打点滴的塑料管上截取一段带针头的塑料管套在打火机的出气孔上,最后与前面的导线一起从瓶身下部上的单孔橡皮塞里伸出来。
一按压电器,导线的另两端迸发出的电火花将打火机中出来的气体点燃,这样就可制作成一个“遥控式”的点火器。
b)改进面粉的处理:①将实验用气囊多次鼓起改为用气唧一次鼓起,保证面粉一次的扬起量。
②面粉的干燥处理:1)将实验所用面粉置于烘箱中烘干(温度控制:80~100o C,时间:60min)2)选取一个密封的瓦楞纸箱和一盏150瓦左右的白炽灯制成一个简易的干燥箱,再在干燥箱底放上一张纸,将面粉敞放在纸上,接通电源,光照24小时。
③面粉的大小:面粉越细越好,到超市选用颗粒最小的面粉,若实验室有200目筛,将干燥的面粉用200目筛过筛,保证面粉足够细,扬起效果达到最佳。
c)改进容器的材料及大小:①将金属罐改为透明的塑料瓶,使学生有较好的视觉效果。
为防面粉爆炸时把瓶体撑破以及塑料盖太紧不易掀开, 可事先用砂纸把瓶口的螺纹擦去少许。
②透明塑料瓶的大小:选用体积为1L~2L的塑料瓶备用,以便实验时可以选择体积最佳的容器。
③把盛面粉用的小塑料瓶换成盛药片用的带盖小塑料瓶, 容积在30~ 50mL 为宜。
并在小塑料瓶底部用针扎出均匀密布的小孔,使鼓起的面粉均匀雾化(相当于莲蓬头的作用)(2)改进实验装置图:三、【实验设计方案】(1)实验原理:可燃性粉尘具有很小的直径和大的表面积,与空气有着较大的接触面积,因而特别容易着火。
当一旦有火焰或火星存在时,靠近火源的粉尘首先受热燃烧起来,产生大量的热,所产生的热又使附近的粉尘迅速燃烧起来,产生更多的热。
同时可燃性粉尘燃烧生成大量的二氧化碳气体和水蒸气。
气体的体积比较大,高温时受热膨胀,产生的压力非常大。
整个燃烧的过程只要极短的时间。
这一瞬间的反应在密闭的容器中进行,便发生了爆炸。
(2)实验药品与仪器:①实验药品:面粉(置于密封保鲜袋中,防潮)、酒精②实验仪器:大塑料瓶(1L~2L共4个),装药品用的小塑料瓶(底部用针扎出均匀密布的小孔)、蜡烛、气唧、玻璃管、电火花引燃器、铜线、蒸发皿、棉球、止水夹、湿抹布、烧杯(3)实验装置图:①用蜡烛引燃(图a):图a②用酒精棉球引燃(图b):图b(4)实验步骤:实验序号一:(装置图如图a)①小塑料瓶内装上2 /3容积的面粉, 拧紧瓶盖倒置;②在大塑料瓶底部和小塑料瓶盖处各钻出一个玻璃管大小的洞,两洞间用玻璃管连接,小塑料瓶固定在大塑料瓶瓶底处,玻璃管外侧连接气唧(以便使用气唧对小塑料瓶中的面粉鼓气),将大塑料瓶固定在实验台上。
③往气唧中鼓起并用止水夹夹好待用(松开止水夹时达到一次鼓起的目的)。
④点燃蜡烛(蜡烛的长度以放入瓶中达瓶体的中部偏上为佳),等蜡烛在大塑料瓶瓶外燃烧到很旺时,将蜡烛放入瓶中,迅速盖上大塑料瓶瓶盖并同时快速松开气唧止水夹向小塑料瓶中鼓起,观察现象。
实验序号二:(尝试用电火花引燃代替蜡烛引燃)在220V的电压下,在电火花引燃器两根导线中连接两根细铜丝,两细铜丝末端上放置一小块用酒精浸湿的棉花,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。
实验序号三:(用酒精棉球引燃代替蜡烛引燃)(装置图如图b)①面粉干燥处理:由于面粉受潮,鼓起效果不如实验一,将面粉置于烘箱中烘干,温度100o C,时长60min。
②改用容积较实验一更大的大塑料瓶,重新安装实验装置。
③将酒精棉球置于蒸发皿中并在大塑料瓶内放置一高度合适的烧杯(使火源位置达大塑料瓶瓶体的中部偏上为佳),将蒸发皿置于烧杯上。
④点燃酒精棉球,待酒精棉球燃烧很旺后,迅速盖上大塑料瓶瓶盖并同时快速松开气唧止水夹向小塑料瓶中鼓起,观察现象。
⑤爆炸发生后,立即用湿抹布将火源盖灭,防止烧坏大塑料瓶。
四、【实验过程记录】实验序号一:现象:面粉充分扬起,听到很小的“噗”的一声,塑料瓶内瞬间有一团黄色的火,但蜡烛很快熄灭,大塑料瓶瓶盖稍稍被冲开,爆炸现象不明显。
多次实验,一样的装置和操作步骤,现象一般如前所述。
但有一次实验,现象为发出“嘭”的一声,塑料瓶瓶盖被明显掀开,大塑料瓶口瞬间有一团黄色的火冲出,但蜡烛也同时熄灭,爆炸现象较为明显。
塑料罐熔化。
相关图片:步骤1:点燃蜡烛,待其燃烧旺后;步骤2:将燃烧旺的蜡烛移入大塑料瓶内;步骤3:迅速盖上大塑料盖,同时松开气唧鼓起;步骤4:观察实验现象。
实验序号二:多次尝试用老师提供的电火花引燃器引燃,电源接通后,细铜丝末端产生电火花,但火花不够强,没法使浸湿的棉花点燃。
该改进设想没得到具体实施。
实验序号三:现象:面粉充分扬起,发出爆鸣声,塑料瓶瓶盖被冲开,大塑料瓶口瞬间有一团黄色的火冲出,放出大量的热,爆炸后大塑料瓶内火很旺(需用湿抹布盖灭)爆炸现象较为明显。
相关图片:步骤1:点燃酒精棉球;步骤2:迅速盖上大塑料盖,松开气唧鼓起;步骤3:观察实验现象。
步骤4:用湿抹布盖灭火源。
五、【相关问题探讨】1、实验一中使用烧旺的蜡烛为何容易熄灭?分析:使用气唧一次鼓起,面粉一次扬起量很充分,扬起的粉尘易使烛火熄灭,导致实验失败。
同时,实验一中所使用的大塑料瓶容积还不够实验三中的大,瓶内空气少,易造成蜡烛燃烧不充分甚至熄灭。
解决措施:①在蜡烛旁边放入过氧化钠,保证蜡烛的持续燃烧。
②改用更大容积的塑料瓶。
③采用实验三的改进方法,用酒精棉球引燃代替蜡烛引燃。
2、实验一中的实验现象(面粉充分扬起,听到很小的“噗”的一声,塑料瓶内瞬间有一团黄色的火,但蜡烛很快熄灭,大塑料瓶瓶盖稍稍被冲开,爆炸现象不明显。
)产生的原因在于发生了爆炸但蜡烛熄灭燃烧不完全而使现象不明显,还是在于面粉充分扬起发出声音并将大塑料瓶稍稍冲开?分析:对此,我们小组进行了对比实验,我们采用蜡烛不引燃而只向装置内鼓起使面粉充分扬起的操作,观察到的现象仅仅是面粉在瓶内扬起,没有发出声音并且大塑料瓶盖没有被稍稍冲开,由此对比实验可知,实验一发生了爆炸,只是蜡烛很快被熄灭面粉燃烧不完全而使现象不明显。
3、实验一中的较为明显的爆炸现象说明了什么问题?(发出“嘭”的一声,塑料瓶瓶盖被明显掀开,大塑料瓶口瞬间有一团黄色的火冲出,但蜡烛也同时熄灭,爆炸现象较为明显。
塑料罐熔化。
)分析:多次实验只有一次现象较为明显,说明该实验装置有其不合理之处,实验成功率低,同时,从塑料罐熔化说明该塑料罐容积不够大,燃烧产生的热量很快使塑料罐损坏,蜡烛燃烧不充分而很快熄灭。
4、评价实验三。
优点:1)利用小药瓶在底部均匀扎孔,可以使面粉均匀雾化.2)装置简单,材料易得,具有实用性, 普及性,趣味性.3)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现象,增强感性认识.4)操作简单,安全可靠,便于学生参与.5)大大提高实验的成功率.缺点:用酒精棉球引燃,火焰很旺,不是很符合粉尘爆炸实验原理---当一旦有火焰或火星存在时,即可能引起爆炸。
同时,燃烧产生大量热量是塑料罐易变型,实验重复操作性差。
5、实验结果。
本实验没有完成实验设想的所有改进,但对火源的选用、面粉的处理、容器的材料和大小都有相应的改进。
1)火源的选用:实验效果表明,选用酒精棉球引燃更易观察到粉尘爆炸现象,该改进方法可行,而蜡烛引燃难操作、成功率低。
2)面粉的处理:a)用气唧一次鼓起,面粉一次扬起量充足,该改进方法可行。
b)将面粉置于烘箱烘干(温度控制:80~100o C,时间:60min),可达到较好干燥效果。
c)面粉选用原则:越细越好。
3)容器的材料和大小:a)通过实验可观察到,用透明塑料罐进行实验,效果明显,易观察到实验现象,可以看到粉尘燃烧的火焰把盖子掀开。
b)塑料罐大小为2L左右较为合理。
c)把盛面粉用的小塑料瓶换成盛药片用的带盖小塑料瓶, 容积在30~ 50mL 为宜,并在小塑料瓶底部用针扎出均匀密布的小孔,鼓起的面粉均匀雾化效果很好。
【参考文献】[1]王金龙,蒋诺.对粉尘爆炸实验的再探究[J]. 教学仪器与实验,2007,23(9):15.[2]张欣荣, 王彦昌, 杨承印.“面粉爆炸”实验的改进[J].中学化学教学参考,2009,29(3):29.[3] 张凤超.巧做面粉爆炸实验[J]. 教学仪器与实验,2010,26(3):31.。