探究木炭快速點著的方法

田昊 張競文 李昊晴

摘 要 本次研究性學習，為了解決在木炭燒烤中存在的“木炭點燃耗時長用料多”的現狀，我們小組就“探究木炭快速點著的方法”這一問題進行了探究。本次研究我們主要采用實驗法和材料查詢法，分準備、實驗、實驗數據處理及原理探究四部分完成。準備階段為木炭，酒精等相關用具的購買；實驗階段以控制變量的方法分“對必要材料的實驗”和“對新添加材料的實驗”兩組進行，記錄點燃用時及燃燒效果；原理探究以資料查詢及思考推理的方式進行。經過探究我們發現：將紙板蘸上酒精放于下層點燃可使木炭較快速點燃且放出煙霧較少，燃燒效果較好。

關鍵詞 快速點燃；蘸上酒精；放于下層；點燃時間

研究背景

當今國內復古風侵襲，人們為了重拾舊時代的回憶開始重新使用古老的用品工具，裝修設計領域復古美引領潮流，七八十年代的歌曲再次被聽眾們所熱衷，越來越多的餐廳用木炭代替電能，木炭烤肉、燒烤如今屢見不鮮。在使木炭點燃的過程中，木炭點燃耗時長用料多的現狀讓人們十分頭疼，為了一頓燒烤要付出近兩個小時的時間來點燃木炭，這樣的代價讓原本快樂悠閑的燒烤時光變得乏味無趣。因而對于那些熱愛燒烤的人們來說，如何讓木炭快速點燃成為一急待解決的問題。在這樣的社會背景下，我們小組針對如何快速點燃木炭，將不必要的時間消耗降到最低一問題展開研究。

1 研究目的

1.1 知識目標

了解糖，醋，面粉等有機物的化學結構及放熱原理，為學習有機化學及化學熱力學打下基礎。

1.2 能力目標

提高設計實驗，動手實驗，分析實驗的能力及處理數據，查找并整理資料，解決實際問題的素質[1]。

1.3 情感目標

培養學習化學的興趣。

2 研究方法

實驗法，材料查詢法

3 研究過程

3.1 準備階段

（1）購買和收集紙板、木炭、燃爐、酒精、面粉、白糖、醋。（張競文、李昊晴、于卓凡）

（2）查找相關資料，思考木炭難以點著的原因。（田昊、劉東龍、劉昊天）

3.2 實施階段

進行實驗：

第一部分，對必要材料的實驗：

用多種方法處理木炭和紙板進行實驗，記錄從開始加熱到木炭完全燃燒的時間。由劉東龍、李昊晴、張競文負責。

第二部分，對新添加材料的實驗：

用酒精、面粉、白糖、醋進行實驗，在加熱過程中不斷加入上述物質。由田昊、劉昊天、于卓凡負責。

3.3 總結階段

（1）對實驗數據進行處理，得出最佳點燃方式。（蔡佳冰、劉昊天、李昊晴）

（2）查找資料，思考出現該實驗結果的原因。（田昊、于卓凡、張競文、劉東龍）

4 研究結果與討論

本實驗主要分兩個部分進行：

第一部分：對必要材料的實驗

4.1 紙板

（1）實驗過程：①將紙板放于燃爐上層，觀察火焰狀態，測定并記錄木炭達到紅熱狀態的時間。②將紙板放于燃爐下層，觀察火焰狀態，測定并記錄木炭達到紅熱狀態的時間。

（2）實驗現象：實驗a中火焰不明顯，木炭2小時達到紅熱狀態；實驗b中火焰較明顯，木炭1小時13分達到紅熱狀態。

（3）實驗結論：紙板放于燃爐下層可使木炭較快點著。

（4）實驗分析：紙板的主要成分是纖維素（C6H10O5），其與空氣的反應原理為：C6H10O5+6O2==6CO2+5H2O。又根據化學反應原理：增大反應物的接觸面積，會加快化學反應速率可知：實驗a中，紙板放于燃爐上層，當其上再放上木炭時，紙板表面與空氣的接觸面積大大減小，化學反應速率減小，放熱較慢，因而木炭無法在短時間內獲得足夠的能量使其燃燒，故效果較差；而在實驗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，化學反應速率較快，放熱較快，因而木炭在較短時間內獲得足夠的能量使其燃燒，故效果較好[2]。

4.2 待點燃木炭

（1）實驗過程：①將木炭直接放入燃爐，測定并記錄木炭達到紅熱狀態的時間。②將木炭在酒精中浸泡15min后放入燃爐，測定并記錄木炭達到紅熱狀態的時間。（注：實驗a，b中紙板均放于燃爐下層。）（2）實驗現象：實驗a，b中木炭均在1小時16分達到紅熱狀態。（3）實驗結論：木炭達到紅熱狀態的時間與是否用酒精處理無關。（4）實驗分析：酒精的沸點是78℃，在常溫（25℃）下是易揮發的液體。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生劇烈燃燒，放出熱量大部分作用于木炭；而滲透進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揮發到空氣中，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，支持其達到紅熱狀態。

5 第二部分：對新添加材料的實驗

5.1 酒精

（1）實驗過程：①將酒精直接灑向木炭，觀察火焰狀態。②將紙板蘸上酒精后不斷放入，直至木炭點燃，觀察火焰狀態，測定并記錄木炭達到紅熱狀態的時間。

（2）實驗現象：實驗a中火焰被熄滅；實驗b中火焰旺，木炭30分鐘達到紅熱狀態。

（3）實驗結論：用“將紙板蘸上酒精后不斷放入，直至木炭點燃”的方法，可使木炭較快點燃。

（4）實驗分析：根據酒精燃燒的熱化學方程式“C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l） △H =-1370.3kJ/mol。”可知，酒精燃燒劇烈放熱多且快。但實驗a中由于一次性加入的酒精過多，大量酒精揮發吸熱，使溫度降低，低于紙板（纖維素）的燃點，導致火焰熄滅實驗b中酒精單次放入量小，故可以燃燒放熱，又因為其多且快的放熱使木炭較快點燃[3]。

5.2 面粉、白糖和食醋

（1）實驗過程：①將面粉直接撒入燃爐，觀察火焰狀態。②將白糖直接撒入燃爐，觀察火焰狀態。③將食醋直接撒入燃爐，觀察火焰狀態。

（2）實驗現象：實驗a中火焰并無太大變化；實驗b中火焰變旺，但是持續時間短，且有焦糖的氣味；實驗c中火焰熄滅。

（3）實驗結論：白糖可使木炭較快點著，但相比酒精稍有不足。

（4）實驗分析：

①實驗a：根據化學反應原理：增大反應物的接觸面積，會加快化學反應速率可知：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，故化學反應速率慢，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實驗b：根據白糖（蔗糖）燃燒的熱化學方程式“C12H22O11（s）+12O2（g）==12CO2（g）+11H2O（l）ΔH=-5640.9kJ/mol”可知：白糖的放熱量高。又因其燃燒較穩定，故可以給予木炭能量，但白糖點燃之前要融化，吸收大量的熱量，且由化學反應方程式可知：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實驗c：食醋不可以燃燒，可以給予木炭能量，故無法使其達到紅熱狀態；又因其含水量較大，放入后會吸收紙板的熱量，使得火焰的溫度降低，最終熄滅。

6 第三部分：實驗結論

將紙板蘸上酒精放于下層點燃可使木炭較快速點燃且放出煙霧較少，燃燒效果較好。

7 結束語

這次開展的研究性學習中，我們對生活中令許多人都煩惱的事情進行了研究——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，二是讓我們對于所學化學知識得以實踐。在這個過程中，組內成員共同合作，互相幫助，克服了重重困難，機智地化解了在實驗過程中的意外，并負責做好收尾打掃的工作。讓我們對團隊合作精神深有體會，并且鍛煉了我們在生活中的動手能力，而且讓我們對生活的態度更加積極，激發出我們探索的欲望。開始接觸到研究性學習這個課題時還不知道它有何意義，但現在，這個過程帶給我們許多學習的情趣和全新的感受，有利于我們健全人人格的培養，全面的和靈活的開放我們的思維。同時，也讓我們度過了一個充實有趣的假期。

參考文獻

[1] 王紅.木炭的妙用[J].初中生輔導，2002，（24）：15.

[2] 劉欣華.木炭的多孔及吸附性實驗[J].實驗教學與儀器，1999，（Z1）：37.

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