粉塵爆炸演示創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

河北省大城縣第四中學(xué) 張鐵峰

一、改進(jìn)目的

人教版化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)第132頁(yè)，驗(yàn)證可燃性粉塵（面粉、煤粉）在有限空間內(nèi)遇明火發(fā)生爆炸的實(shí)驗(yàn)中，用蠟燭點(diǎn)燃，是因?yàn)橄灎T火焰溫度高，有利于發(fā)生爆炸，但它受氣流的影響也易熄滅；并且將蠟燭點(diǎn)燃、容器蓋蓋好后，再來(lái)鼓氣吹面粉，由于容器內(nèi)氣體受熱膨脹及氧氣的消耗，使得粉塵燃燒時(shí)氧氣不足，實(shí)驗(yàn)效果變差；此外，由于金屬罐本身不透明，不能看到容器內(nèi)的面粉急速燃燒引起的爆炸現(xiàn)象。因此，我對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)方案如下。

二、改進(jìn)方案

（一）方案一

1.實(shí)驗(yàn)器材：塑料杯、去口的小塑料瓶、打火機(jī)、導(dǎo)管、氣囊、塑料片（2塊）、長(zhǎng)螺絲等。

2.制作過(guò)程：取一塑料杯（約20 cm 高），在塑料杯側(cè)面開(kāi)一條細(xì)縫，把長(zhǎng)螺絲用螺母固定在細(xì)縫上（細(xì)縫內(nèi)外各墊一塊塑料片，起到密封作用），使杯內(nèi)、外螺絲長(zhǎng)度各露出約2 cm，且螺絲能沿細(xì)縫上下滑動(dòng)。塑料杯底部固定一打火機(jī)，使杯內(nèi)螺絲正好與打火機(jī)開(kāi)關(guān)接觸。塑料杯、塑料瓶（盛面粉）底部各打一孔，用膠水固定好導(dǎo)氣管。塑料杯蓋上打一小口，并在小孔上粘一塊紙。（如圖1）

圖1

3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程：小塑料瓶裝上面粉后放入塑料杯內(nèi)，蓋上杯蓋，用氣囊向塑料杯內(nèi)充氣，使杯內(nèi)充滿面粉，按下塑料杯側(cè)面的長(zhǎng)螺絲點(diǎn)燃打火機(jī)，杯內(nèi)彌漫的面粉顆粒被迅速點(diǎn)燃，發(fā)生爆炸，杯蓋頂部小孔處粘的紙片被“吹”破，發(fā)出尖銳的爆鳴聲，并伴有火光，效果十分明顯。

4.裝置改進(jìn)的意義：面粉彌漫到整個(gè)裝置中才被點(diǎn)燃，避免了原實(shí)驗(yàn)提前點(diǎn)燃蠟燭過(guò)早消耗氧氣而使實(shí)驗(yàn)效果不明顯的缺點(diǎn)；先充滿面粉再點(diǎn)燃更能模擬生活場(chǎng)景；避免了點(diǎn)燃蠟燭后再充入空氣把蠟燭吹滅的風(fēng)險(xiǎn)；把爆炸裝置杯蓋處改成小孔并粘上紙，效果更明顯、更安全。

（二）方案二

1.實(shí)驗(yàn)器材：塑料盒（白酒包裝盒）、充電電池（6 V）、電風(fēng)扇（6 V）、開(kāi)關(guān)、電熱絲、導(dǎo)線等。

2.制作過(guò)程：在塑料盒（白酒包裝盒）底部裝一個(gè)6 V的小電扇，小電扇下方凹槽內(nèi)放面粉，小電扇上方有一用導(dǎo)線連接的螺旋狀電熱絲，電熱絲上有一段火柴，塑料盒（白酒包裝盒）的底座內(nèi)部安裝有充電電池（6 V），外部有開(kāi)關(guān)控制電熱絲和小電扇（電熱絲、小電扇并聯(lián)）。在塑料盒頂部打一個(gè)直徑3 cm 的孔，小孔用白紙粘上。（如圖2）

圖2

3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程：閉合小電扇開(kāi)關(guān)，小電扇轉(zhuǎn)動(dòng)，使面粉彌漫在整個(gè)容器中；閉合電熱絲開(kāi)關(guān)，電熱絲發(fā)熱引燃火柴頭，瞬間引燃面粉，發(fā)生爆炸，塑料盒頂部的紙片被炸開(kāi)。

4.裝置改進(jìn)的意義：整個(gè)裝置簡(jiǎn)單方便，只需按兩次開(kāi)關(guān)即可；實(shí)驗(yàn)安全，爆炸產(chǎn)生的氣流很容易吹破紙片。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，提高了粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)的成功率和安全系數(shù)，使老師操作更容易，裝入一次面粉可以連續(xù)在多個(gè)班級(jí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并能使學(xué)生更直觀地觀察到“可燃性粉塵與空氣接觸時(shí)，遇到明火就容易發(fā)生爆炸”這一現(xiàn)象。