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酒精可燃與不可燃的臨界濃度探究
成都市石室中學(xué) 高2021屆11班曹牧萱 2020/12/19 17:32:53
摘要：二十一世紀(jì)是一個(gè)需要海量能源作為發(fā)展支撐的時(shí)代，同時(shí)也是能源嚴(yán)重匱乏的時(shí)期，伴隨煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源儲(chǔ)備量大幅度縮減，人們開(kāi)始將目光轉(zhuǎn)移到酒精之上，作為一種新型能源，酒精有著不可估量的開(kāi)發(fā)潛力�；诖�，本文將主要針對(duì)酒精可燃與不可燃臨界濃度展開(kāi)探究。
關(guān)鍵詞：酒精；臨界濃度；可燃；非可燃
引言：我在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)有著濃厚的興趣，高一時(shí)就產(chǎn)生了研究酒精可燃濃度的想法，后來(lái)慢慢找時(shí)間做了實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證。本文主要以探究酒精溶液可燃與不可燃的臨界濃度為目的，通過(guò)利用二分法，對(duì)實(shí)驗(yàn)酒精溶液濃度進(jìn)行多次改變，對(duì)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，最終較精確地得出酒精溶液燃燒的臨界質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.25%。質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于36.25%的酒精溶液雖然不可燃，但其中仍然含有一定量的酒精，若將其棄去無(wú)疑是一種能源浪費(fèi)，如若采取適當(dāng)?shù)拇胧┐偈蛊滟|(zhì)量分?jǐn)?shù)比臨界質(zhì)量分?jǐn)?shù)得到提升，便能夠通過(guò)乙醇溶液中進(jìn)行新燃燒。
1酒精內(nèi)涵
酒精專業(yè)稱呼為乙醇，其在常溫與常壓下易燃燒，并且會(huì)揮發(fā)無(wú)色透明狀液體，不具備較高毒性，純粹液體狀態(tài)下人體不得直接飲用，具有特殊香味，同時(shí)帶有一定刺激性。其所產(chǎn)生蒸汽可與空氣相結(jié)合，成為具有爆炸性的混合物質(zhì)，密度為（d15.56）0.816。酒精在人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中應(yīng)用范圍極為廣泛，可用于醋酸、飲料、香精、燃料、染料等制造當(dāng)中，并且，其也經(jīng)常以70%至75%體積分?jǐn)?shù)用于醫(yī)療、消毒。另外，酒精與二甲醚之間相互為官能團(tuán)異構(gòu)體[1]。
2物理性質(zhì)
酒精分子量為46.07，熔點(diǎn)-114攝氏度，沸點(diǎn)78攝氏度，水溶性為能夠與任意水分子混溶，例如乙醚、氯仿、甘油、甲醇等。密度為每20攝氏度789kg/m3，不具備較高黏稠度[2]。
3化學(xué)性質(zhì)
首先，酒精能夠與金屬鈉相互反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，但反應(yīng)無(wú)法超越金屬鈉與水的反應(yīng)，反應(yīng)公式為2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑。其次，酒精催化氧反應(yīng)為2CH2CH2HO+O2→2CH3CHO+2H2O,其反應(yīng)條件為需在Cu或Ag作為催化劑作用情況下進(jìn)行加熱。
3實(shí)驗(yàn)探究
3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>
本文主要目標(biāo)在于找尋酒精可燃與不可燃臨界點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
3.2實(shí)驗(yàn)用品
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.7%酒精溶液，其余所需用品為蒸餾水、兩個(gè)5毫升小燒杯、十毫升量筒一個(gè)、膠頭滴管兩個(gè)、玻璃棒、火柴、鑷子、溫度計(jì)、濕抹布等。
3.3實(shí)驗(yàn)原理
酒精溶液在一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)作用下能夠在空氣中發(fā)生燃燒現(xiàn)象，形成火焰為淡藍(lán)色，同時(shí)生成二氧化碳和水，本文公式為 。
3.4實(shí)驗(yàn)步驟
首先，使用5毫升量筒取4克酒精，酒精質(zhì)量需為99.7%，確保其在二十?dāng)z氏度時(shí)密度能夠達(dá)到每厘米0.8克，即為5毫升酒精。然后，再將酒精溶液在小燒杯內(nèi)點(diǎn)燃。接著對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察并謹(jǐn)慎記錄。如若在上述條件下，酒精能夠燃燒，則再行配置酒精溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，即為4克酒精。第五，將上述50%酒精在小燒杯中點(diǎn)燃，若發(fā)生燃燒現(xiàn)象，再繼續(xù)配置酒精，此次配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，隨后重復(fù)第一步與第二步。若酒精無(wú)法燃燒，便需配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25+0.5/2=37.5%的酒精，隨后同樣重復(fù)第一步與第二步，如此反復(fù)，直至得出酒精燃燒條件臨界點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
3.5實(shí)驗(yàn)要求
在對(duì)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)酒精溶液配制過(guò)程當(dāng)中，需為酒精質(zhì)量提供保障，并且確保所用于量取酒精的量筒與膠頭習(xí)慣并未參與到量取蒸餾水步驟當(dāng)中，同時(shí)將室內(nèi)溫度控制在二十?dāng)z氏度之內(nèi)。另外，出于對(duì)局部燃燒對(duì)溫度造成差異這一情況考慮，在點(diǎn)燃酒精溶液時(shí)必須在小燒杯當(dāng)中進(jìn)行，并且保證室內(nèi)不通風(fēng)，從而規(guī)避局部水蒸發(fā)，令酒精質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升這一現(xiàn)象。
3.6數(shù)據(jù)處理
經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后所得數(shù)據(jù)具體內(nèi)容如表一。t=19.8攝氏度，所得結(jié)果公式如下
表一 試驗(yàn)數(shù)據(jù)
4試驗(yàn)結(jié)論與誤差分析
4.1結(jié)論
經(jīng)由上述數(shù)據(jù)可以看出，酒精可燃與不可燃臨界質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.04%。
4.2誤差分析
通過(guò)上述數(shù)據(jù)，本文所使用蒸餾水位實(shí)驗(yàn)室提供，其密度為1.2g·cm-3，但是在實(shí)際當(dāng)中，其密度可能略大于這一數(shù)值。另外，由于酒精屬于易揮發(fā)物質(zhì)，因此在試驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中所量取酒精會(huì)有少量揮發(fā)，因此，在實(shí)際配制酒精溶液過(guò)程當(dāng)中，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)要略低于理論數(shù)值。
結(jié)語(yǔ)：
綜合上文所示，雖然其他不可燃酒精不可燃，但是其內(nèi)部仍（未完，下一頁(yè)）
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