粉尘爆炸演示器制作七则，本文主要内容关键词为：粉尘论文,演示论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
人教版（2012年6月第一版）九年级化学上册粉尘爆炸实验，因金属罐上原有的塑料盖（以牛奶罐为例）和罐体之间的摩擦力较小，盖上塑料罐盖的耗时较长，导致罐内氧气消耗过多，而若用厚塑料板做盖子，则盖子和罐体之间摩擦力更小，所以实验效果都较差，并且因鼓入了大量的空气，人为地增加了罐内压力。由于这些问题的存在，有必要对这个难点实验进行重新设计。 二、七种粉尘爆炸演示器的制作、实验和特点 一般来说，一件教具，特别是自制的教具，受诸多条件的限制，也不太容易做到十全十美，面面俱到，但是应当尽可能地具有较多的优点。这里介绍七种粉尘爆炸演示器的制作方法，以供大家讨论参考。 1.带软木塞的粉尘爆炸演示器 （1）材料。牛奶罐（规格900g）1个，2号软胶塞1个，大水瓶上的软木塞1个，长铝管（Φ10mm，长13.5mm，管厚1.7mm的旧电视机室外天线，也可用废旧雨伞手柄上的铁管代替）1根，橡胶管（Φ6mm×9mm，长550mm）1根，洗耳球1个等。 （2）制作。a.喇叭口的制作和软胶塞的打孔。将长铝管用湿棉毛巾包裹多层，置于台虎钳上横向夹紧。用冲子将长铝管的两头冲扩成口径为13mm左右的喇叭口后，再从中间截成两段（每个演示器只用一段）。软胶塞反向打孔。b.罐体侧洞口的制作。用Φ12mm金刚石钻头，在罐体的侧面距底部49mm（洞口圆心到底部的距离）、距罐体焊缝左侧80mm处，钻一个洞，用尖嘴钳伸入洞内向内按压并旋转扩口。洞的大小，以插入铝管的软胶塞能用大力强行塞入为宜。c.罐盖上大洞口的制作。用Φ30mm金刚石钻头在铁盖中央钻一个大洞，将瓶子伸入洞内扩口后，使大洞口形成向下突出铁盖约4mm高的洞壁。d.减重处理。在软木塞上挖去一部分。e.扩口。用250mL的厚细口瓶（瓶身须打蜡润滑）向一个方向适度均匀刮压罐口进行扩口，之后用砂纸打磨罐口。如不慎将罐口扩得稍松，须用磨光的石英鹅卵石均匀刮压罐口的上表面缩小罐口。罐口扩好后的标准是：罐口要圆（否则，不但紧，还会漏气），适当用力可将罐盖从罐口上拉下。f.增摩和减摩处理。在大洞洞壁和软木塞上（与洞壁接触处）都涂上防滑液（防滑液由1g松香粉溶于1mL无水乙醇制成，干后可形成防滑膜）增摩，在铁盖的内圈边沿涂上少量固体润滑剂——石墨粉（试剂石墨粉）减摩。g.连接与安装。将软胶塞、铝管和橡胶管等按图1安装。
（3）实验方法。倾斜罐体，将半匙研细烘干的豌豆淀粉加入到喇叭口内，并将淀粉抖入到铝管中。从铁盖上取下软木塞，用镊子将一块脱脂棉蘸取酒精，并适当挤压，点燃后从罐盖大洞口放到接近罐底的中央处。这时迅速用左手盖上软木塞并旋紧，紧接着用右手快速挤压洗耳球，随即铁盖和软木塞一起被高高炸飞。若软木塞盖得不紧、铁盖内圈边缘上未涂润滑剂且与罐口盖合的较紧时（未扩口时），只有软木塞被高高炸飞至天花板，金属盖仍留在罐体上。为避免软木塞炸得过高，可在软木塞上横向钻孔穿线套上一个气球。 （4）教具特点。a.鼓入的空气少。b.当选择只让软木塞被炸飞起时，在干燥天气可减少淀粉用量。只让软木塞被炸飞起的实验方法，非常适合雨天时实验。c.对罐口进行扩口和固体润滑剂的利用，在一定程度上减小了炸飞铁盖所需的能量。d.材料易得。e.教具制作简单，操作方便。f.软木塞和铁盖的质量较轻，有一定的耐用性。g.安全性也较高。h.实验的成功率几乎达100%。i.不足之处是不能看到罐内的可燃物急剧燃烧的现象。 2.带抓手的粉尘爆炸演示器 （1）材料。将牛奶罐换成糕点罐（有铁盖，Φ100mm，高154mm），螺钉（螺钉头应扁平微突），螺帽，垫圈，皮革片（40mm×17mm×1mm），除不要软木塞外，其他材料同第一个演示器。 （2）制作。在铁盖上距铁盖的内边沿8mm处，钻一个小孔，将皮革片的一头固定于小孔上（铁盖的上表面）。罐体上的侧洞口的圆心距罐底38mm。除铁盖上不钻大洞口和扩口时应当适当多扩罐口的下边沿外，其他制作同第一个演示器。 （3）实验方法。用左手捏住铁盖上的皮革片，然后将铁盖的内边沿的一处（皮革片的对边内边沿）抵在罐口上，使铁盖与罐口这两个面成一角度，即形成一个张开的口，从这个口中放入燃着的酒精棉球后，迅速用左手拇指按下铁盖，可将铁盖盖在罐口上。除加入的淀粉减少至三之一药匙外，其他操作同第一个演示器。 （4）教具特点。带抓手的铁盖的制作简单快捷，在按下铁盖前，已有一处铁盖的内边沿和罐口重合，当按下铁盖时，铁盖就顺着罐口边沿这个“轨道”被盖上。避免了直接盖上铁盖时，不易对准和耗时过长的缺点。缺点是：日久铁盖略有变形，须扳动恢复。铁盖内边沿高度较浅的，须向上适当弯折铁盖外边沿，这样当铁盖的一处抵在罐口边沿时，才不会滑出罐口。 3.带纸质盖的粉尘爆炸演示器 （1）制作。在第一个演示器的基础上，用圆桶型方便面盒（内底钉上铝片阻燃）代替铁盖和软木塞作盖子，其他不变。用蜂蜜或不干胶在方便面盒内和罐顶边沿棱角处进行增摩处理。 （2）实验方法。把燃着的酒精棉球放入罐内后，须将方便面盒口朝下用力扣在罐口上，紧接着再迅速用手掌用力向下拍一下方便面盒底部，使之接合紧密，然后迅速挤压洗耳球，方便面盒随即被炸飞起。 （3）教具特点。不但可解决有的牛奶罐无铁内盖的问题，还增大了燃烧的空间。方便面盒体积大、重量轻，安全性比第一个演示器更高一些。不足之处是声音不大，可通过适当增加淀粉的量来解决。因声音不大，正好适合胆子较小的教师或学生使用。缺点是方便面盒不太耐用。 4.可看到罐内爆燃火光的粉尘爆炸演示器 （1）制作。在第一个演示器的罐体侧面开一个窗口，在罐体外粘接捆绑上一块弯曲的透明有机玻璃片（155mm×125mm×6mm）。从有机玻璃的抗压和抗冲击能力考虑，铁盖内圈边沿只涂润滑剂而不涂防滑液，其他不变。a.有机玻璃片的弯曲。在试管瓶子干燥器（箱式）中横着放入牛奶罐。罐下放槽形钢，以避免罐体滚动。在罐体外面即将要开的窗口处，重叠放上有机玻璃片（长边与罐体原有凹槽平行），加热约15min～19min至变软。戴上白线手套，按压有机玻璃片，使其弯曲度和罐体一致。在干燥器内冷却（冷却时应打开干燥器门）。b.罐体上窗口的剪切。先用剪刀在罐体适当处戳一个口，再用铁皮剪出一个周边比有机玻璃片略小15mm左右的长方形做窗口。窗口右侧边沿距罐体侧洞口约65mm，窗口的上下边距罐体上下沿等距。为增加罐体强度，应当将切口边沿向外翻卷5mm，锤平。c.有机玻璃片的粘接与捆绑。将有机玻璃片用硅橡胶粘贴于窗口外，之后沿有机玻璃片上下两边所挫的短凹槽，用铁丝将其捆绑于罐体上。将铁丝接口锤平，在接口处涂上AB胶。 （2）实验方法。操作同第一个演示器。应当注意的是有机玻璃片虽然易燃，但在一定程度上能耐瞬时高温，只要燃着的棉球不要放在靠近有机玻璃片处即可。 （3）教具特点。a.可观看到爆炸时产生的火光。b.有机玻璃片不会老化变脆，可长期保持原来的透明度。c.在常温下（约10℃以上）经多次实验，有机玻璃片未发生变软和变形，也未发生燃烧和产生裂口，其安全性较高，适合在演示实验中使用。d.在存放时应避免与氯仿、甲苯、乙酸丁酯、丙酮和煤油等有机溶剂接触，还要避免阳光直射。 5.拨动式粉尘爆炸演示器 （1）制作。在第四个演示器的基础上，只对铁盖进行修改。具体作法如下：a.铁盖上大洞的制作。在铁盖中央钻一个Φ20mm的大洞。b.带小洞的小坑的制作。在铁盖上距圆心32mm处，用Φ5.8mm的圆头螺钉从下向上冲一个坑，使坑的大小和深度能容纳下一个3.3 mm孔径的螺帽。在坑的中央钻一个Φ4mm的小洞。c.肾形铁片的制作。将鱼罐头上的铁片，剪成如图2所示的肾形（注意：剪之前，在肾形铁片凹陷部，应当先预留出做手柄的部分不要剪断），将肾形铁片凹陷部伸出的预留部分，向上弯折成直角作手柄。d.肾形铁片的固定。用螺钉（Φ4mm，长28mm）将垫圈等物按下列从下到上的顺序分别固定于铁盖上小洞的上下两边：螺钉（螺帽在下）、垫圈、肾形铁片（手柄向上穿过大洞）、垫圈、螺帽、铁盖、垫圈、弹簧、垫圈、螺帽、胶帽。其中从螺钉到螺帽要固定紧。e.肾形铁片的作用。肾形铁片就像风箱内的挡板，在关闭后从罐内挡住大洞口，起阻挡爆炸气流从大洞口喷出的作用。
（2）实验方法。将带肾形铁片的铁盖盖在罐口上。轻轻左右滑动从铁盖大洞口伸出的肾形铁片上的手柄，可打开或关闭大洞口（即肾形铁片可围绕小洞上的螺钉旋转一定角度）。其他操作同第四个演示器。 （3）教具特点。a.弹簧的利用，使拨动手柄要用的力很小。b.操作时间更短，可在1s内完成关闭肾形铁片的操作。c.当肾形铁片弯曲后，可向下按下或卸下螺钉进行调整校正。d.特别适合力气小而且动作慢的老师使用。 6.推拉式粉尘爆炸演示器 （1）制作。在第四个演示器的基础上，只对铁盖进行修改。具体作法如下：a.大洞口的制作。在铁盖中央钻一个Φ16mm的大洞。b.缝隙的制作。在大洞口圆心两侧15mm处，各画一条长约31mm的直线，使两条线平行，将铁盖放在厚铁板上，用钉锤敲击平板什锦锉（锉的尖端磨成刀口）的方法，将两条平行线凿穿，分别形成两条缝隙，如图3所示。c.舌形铁片的制作。将鱼罐头上的铁片剪成如图4所示的总长84mm的舌形铁片。在距舌部52mm处，钻一个Φ16mm的大洞，将其尾部向上弯折一部分（11mm高）作手柄。d.打磨。将铁盖上每条缝隙的两边分别向上和向下按压，然后精细打磨缝隙和舌形铁片，最后锤平缝隙。e.润滑与安装。在铁盖和舌形铁片相互接触处涂上石墨粉后，将舌形铁片插入到铁盖的两条缝隙中（舌形铁片的舌部和尾部都有一部分露在铁盖外面）。f.检查修整盖合情况。推动舌形铁片上的手柄，在舌部抵住铁盖的内边缘时，两洞重合；拉动舌形铁片，尾部抵住铁盖另一边的内边缘时，可盖住铁盖上的缝隙和大洞。若直接插入舌形铁片过紧时（推拉费力），须强行插入两块舌形铁片，进行扩缝处理。
（2）实验方法。将带舌形铁片的铁盖盖在罐口上，将舌形铁片拉至尾部抵住铁盖内边缘。这时铁盖上的大洞口被舌形铁片盖住，然后将搓成的球状棉球蘸取酒精后（一般不挤压），放在铁盖上的大洞口处的舌形铁片上点燃。推动舌形铁片至舌部抵住铁盖另一边的内边缘，这时舌形铁片上的大洞口和铁盖上的大洞口重合，在重力作用下，棉球落入罐内中央。快速拉回舌形铁片至尾部抵住铁盖内边缘，铁盖上的大洞口又被关闭。其他操作同第四个演示器。 （3）教具特点。a.放入棉球和关闭的共用时间可控制在近1s内，使罐内氧气在操作过程中的耗损进一步减少，因此可在雨天使用。b.棉球落入罐内的位置也更接近罐底的中央，爆炸威力进一步增大。成功率几乎100%。c.这个演示器不但适合力气小，更适合动作慢的老师使用。 7.自动关闭式粉尘爆炸演示器 （1）制作。在第六个演示器的基础上，在铁盖边沿和舌形铁片上原来的手柄之间连接一个弹簧（11圈5N弹簧秤弹簧）。除舌形铁片的总长度比原来增加3mm、宽度比原来减小4mm、舌形铁片上大洞口的直径比原来减小2mm、铁盖上的大洞口向上按压扩口后的直径比原来大洞口直径减小1mm、原来的舌部（现在改为手柄）向上弯折和两条缝隙之间的距离及长度也相应变小，其他不变。当拉动舌形铁片向上弯折的手柄至抵住铁盖内边沿时，两洞口能重合；松手时，舌形铁片在弹力作用下，向相反方向弹回到初始状态，这时铁盖上的大洞口可被舌形铁片关闭。 （2）实验方法。向喇叭口内加入1/4到1/3药匙的淀粉，将带弹簧和舌形铁片的铁盖盖在罐口上，再将稍大些、稍紧实的酒精棉球放在铁盖大洞口处的舌形铁片上点燃。用左手食指和拇指捏住并拉动手柄至铁盖内边沿后。不要突然放手（即不要让手柄从手中突然滑出），以避免过快回弹时，棉球还未落入罐内，就被弹到罐外。应当在松手时，将食指向弹簧弹回方向快速抬起松手。这样当弹簧收缩弹回时，棉球已落入罐底中央。这时铁盖上的大洞口被带弹簧的舌形铁片自动关闭。其他操作同第六个演示器。 （3）教具特点。由于弹簧在舌形铁片上的利用，使拉动舌形铁片和关闭大洞口的共用时间更短，可控制在近0.5s内，比第六个演示器所需的时间更短，更适合动作慢的老师使用。 三、注意事项 1.实验前的擦拭和打磨 实验前，应当用干毛巾擦净铁罐内壁上粘附的淀粉，以避免喷出的淀粉粘附在其上而减弱爆炸威力。对扩口的罐口应当用金相砂纸打磨或用毛巾抛光，以除去锈渍，然后涂上石墨粉减摩。 2.可燃物的加工处理和存放 淀粉的研细操作不宜在湿度大的天气进行。应当先将淀粉在箱式干燥箱中烘烤后，再研磨（因烘烤后淀粉的韧性减小而脆性增大，较易研细，可提高研磨的效率），之后再烘烤，再研磨后装瓶，并套上塑料袋扎紧，放入干燥器中防潮保存（可放入变色硅胶吸湿）。 3.演示器的使用问题（指不带气球时） （1）铁盖飞起的高度，最好控制在1.2m～1.7m之间。若铁盖被炸飞至2.0m以上，说明铁盖可能盖合得过紧或威力过大，应当再扩口，或减少淀粉用量。 （2）笔者进行实验时的最低室温为7℃。在实验时，若室温较低（接近7°C），须考虑有机玻璃对低温的适应性，这时可考虑采用未开窗口的罐体。 4.实验成功的关键 淀粉一定要研磨得很细，而且要很干燥。防滑剂磨损后，要重新涂抹，否则摩擦力减小会影响成功率。铁盖和罐体之间的松紧程度要适当，不能过紧，不要忽视在罐口进行扩口对成功率的贡献。 5.实验安全 实验时，除用方便面盒制成的演示器外，其他六种演示器在使用时，应当注意焊缝处的结合情况、处理过的罐盖及有机玻璃的耐疲劳情况，不要超过使用寿命，并注意保持一定的安全距离。
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