粉塵爆炸實驗的再改進

劉玉婷

摘要：對人教版教材中的“粉塵爆炸實驗”進行了改進。借助紗布巧妙地將面粉盛裝在八寶粥罐蓋凹槽內，利用拍擊落塵的方式使面粉灑下，接觸八寶粥罐體中燃著的蠟燭，爆炸發生。實驗用品簡單易得、用材少而精。

關鍵詞：粉塵爆炸：實驗改進

文章編號：1008-0546（ 2022 ）11x-0092-02

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.11x.024

面粉是日常生活中常見的一種物質，然而學生很少目睹面粉的燃燒或爆炸現象。學生在學習人教版化學教材九年級第七單元內容，得知面粉能爆炸時，都半信半疑，對即將演示的爆炸實驗充滿期待。裝置簡單、容易操作、成功率高的演示實驗能讓課堂更出彩。

一、實驗目的

通過粉塵爆炸實驗，學習爆炸發生的條件，了解易燃、易爆危險品的安全知識，認識粉塵爆炸的危險性，培養學生在生活中防范可燃性粉塵和可燃性氣體的風險意識。體會化學與生活的密切聯系。

二、教材實驗及改進初衷

化學實驗是進行科學探究的重要方式。[1]人教版《義務教育課程標準實驗教科書化學》九年級上冊第七單元“燃料及其利用”實驗7-2的“粉塵爆炸實驗”（見圖1），其操作過程是：剪去空金屬罐和小塑料瓶的上部，并在金屬罐和小塑料瓶的底側各打一個比膠皮管外徑略小的小孔。連接好裝置，在小塑料瓶中放入干燥的面粉，點燃蠟燭，用塑料蓋蓋住罐。從膠皮管一端快速鼓人大量的空氣，使面粉充滿罐，觀察現象并分析原因。[2]

該裝置固然經典、成功之后的現象也十分驚艷。然而，實際操作中存在以下難點及不足。

第一，鼓入空氣的速度難控制。在密閉容器中若快速鼓入氣體，即使沒有面粉的急速燃燒，鼓入的空氣也會使罐內氣壓增大，有可能使罐蓋掀起；如果降低按壓氣囊的速度，實驗的成功率大幅下降。[3]

第二，步驟“在金屬罐和小塑料瓶的底側各打一個比膠皮管外徑略小的孔，連接好裝置”，實際操作中除了要考慮孔徑的大小外，還需注意孔位的高度，完成起來有一定難度，費時費力。

第三，整個實驗耗時數分鐘，成功率不高。[4]

鑒于此，許多研究者都曾嘗試對該裝置進行改進。查閱文獻可知，改進方向包括以下六個要素：反應容器、密閉方式、容塵器具、揚塵方法、火源種類、點火時刻。[5-8]其中，震落揚塵操作簡單，但已有的容塵器具制作較繁瑣復雜。[9]

如何讓操作簡單和便于取材二者兼得？提升學生的學習興趣。帶著這樣的初衷，對該實驗進行如下改進。

三、實驗改進

1．實驗用品

干燥面粉、八寶粥罐及罐蓋（凈含量360 g）、圓形紗布（直徑略大于罐蓋內徑，防止面粉從紗布邊緣泄出）、蠟燭（高約1 cm）、藥匙、火柴、雙面膠、塑料瓶蓋（固定蠟燭，使其放入罐底時不易翻倒）。

2．實驗裝置

改進后的實驗裝置如圖2所示。其中罐體上方的罐蓋為提前制作的面粉儲存器。

3．實驗操作及現象

實驗前，先將適量面粉放置于八寶粥瓶蓋的凹槽內，得到面粉儲存器。制備的具體步驟如圖3。將八寶粥罐蓋倒放，取一藥匙面粉平鋪于罐蓋的凹槽處；然后在凹槽的上下兩側分別貼上一段合適長度的雙面膠；撕開雙面膠上層并將圓形紗布粘貼在瓶蓋上，制成面粉儲存器。

實驗時，先將蠟燭用燭油固定在塑料瓶蓋上，置于金屬罐底部。然后引燃罐底的蠟燭，并迅速將凹槽朝下的面粉儲存器輕放在罐體正上方。隨后手指靠攏用力拍擊罐蓋。在力的作用下，罐蓋凹槽中的面粉從紗布孔隙下落，用敲擊揚塵方法使粉塵達到爆炸極限，引發爆炸。實驗操作過程如圖4所示。

用手拍擊的一瞬間，立刻聽到“嘣”的爆破聲，看到罐蓋被掀起，火光沖出罐體，面粉粉塵燃燒爆炸。

四、創新意義

改進后的實驗具有以下優點：

（1）操作簡單，裝置輕便

該裝置無需打孔，實驗中無需鼓氣，操作簡單易上手。整套裝置小而輕，便于教師攜帶。

（2）實驗用時較短

若上課前提前準備好面粉儲存器，課中只需點蠟燭、扣放儲存器、拍擊罐蓋，整個演示過程僅耗時十余秒，極大地提升了課堂效率。

（3）可反復使用

實驗結束后，整套裝置無殘損。揭開紗布露出一缺口，重新裝入面粉，固定紗布，即可開始下一次實驗。把即將丟棄的金屬罐變廢為寶并實現重復利用，節約資源。

五、實驗要點及注意事項

歷經多次嘗試，通過對比實驗，初步總結出本改進實驗的幾大要點。一是蠟燭高度最好不超過2厘米，否則蠟燭火焰會將上方的紗布燒壞，導致面粉傾瀉而下，實驗失敗。二是拍擊速度要快，防止蠟燭燃燒時間太長，消耗瓶內過多氧氣。三是拍擊時需用力，使更多面粉從紗布孔隙落下，增大裝置內面粉的濃度，使爆炸效果更明顯。此外，若想重復一次實驗，需將蠟燭熄滅，再重新點燃蠟燭開始實驗。否則蠟燭長時間燃燒消耗罐內較多氧氣，使得氧氣濃度降低，難以達到面粉爆炸的條件。

六、總結與展望

該創新實驗以教材演示實驗為基礎，改變了揚塵方式，將鼓氣揚塵變成敲擊落塵，無需打孔和鼓氣，操作簡便。此外，也可以用透明的帶蓋大塑料瓶代替八寶粥金屬罐，或用更易揚起的玉米爽身粉、淀粉代替面粉，[10]或將瓶底蠟燭數量增加至2根，使得爆炸效果更佳、可視性更強。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。數次的嘗試終換來這一簡易可行的實驗改進方案，希望能給各位同行帶來操作的便利。期盼同學們從震撼的化學實驗中收獲知識，啟迪科學思維。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部，義務教育化學課程標準[S]．北京：北京師范大學出版社，2012．

[2]人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心，義務教育教科書（化學九年級上冊）[M]．北京：人民教育出版社，2012：133.

[3]張琳，面粉爆炸實驗的再改進[J]．化學教學，2012（7）：44-45．

[4] 朱清勇，孫鵬，粉塵爆炸實驗改進兩則[J]．化學教學，2018（09）：78-79．

[5] 徐康，王文娉．利用生活用品改造初中粉塵爆炸實驗[J].化學教與學，2018（叭）：90，58.

[6]周文榮，倪志鳳．利用傳感器對粉塵爆炸實驗的改進設計[J].化學教與學，2020（3）：89-91，35．

[7]王發應，鄧明非，周風頂，王英．粉塵爆炸實驗的創新設計[J].化學教學，2017（2）：59-61.

[8]孫鵬，朱國定．關于“爆炸條件探究”實驗課的實踐和思考[J].化學教學，2019（1）：73-75.

[9]方潔芳，張俊，何桂華，粉塵爆炸實驗的改進[J].化學教學，2021（4）：70-72．

[10]高智超，粉塵爆炸實驗的創新[J]．中學化學教學參考，2018（6）：67.