关于酒精可燃与不可燃的临界浓度的探究

1关于酒精可燃与不可燃的临界浓度的探究本组成员：蓝益添洪金航苏炫霖李雅东指导老师：苏培锻【摘要】由于条件限制，只能通过查阅资料，借鉴其他关于该实验的探究，分析对比，得出酒精可燃与不可燃的临界浓度。【问题提出】21世纪是一个能源缺乏的时代。酒精作为一种新能源，开发前景不可估量。并且在化学实验中，酒精灯的使用频率非常高，而酒精灯的浓度为95%，；大量的实验使得酒精的消耗量更大。因此，我们猜想：是不是浓度为95%的酒精才能燃烧？如果不是，那么酒精可燃与不可燃的临界浓度是多少？此次课题研究的目的就在于此。同时，通过此次课题，同学们更好地可以培养探究精神，提高自己的参与意识，锻炼自己的动手能力。【查找资料】乙醇的物理性质无色、透明，具有特殊香味的液体（易挥发），密度比水小，能跟水以任意比互溶（一般不能做萃取剂）。是一种重要的溶剂，能溶解多种有机物和无机物。外观与性状：无色液体，有酒香。熔点(℃)：-114.1沸点(℃)：78.3相对密度(水=1)：0.79相对蒸气密度(空气=1)：1.59饱和蒸气压(kPa)：5.33(19℃)燃烧热(kJ/mol)：1365.5临界温度(℃)：243.1临界压力(MPa)：6.38辛醇/水分配系数的对数值：0.32闪点(℃)：12引燃温度(℃)：363爆炸上限%(V/V)：19.0爆炸下限%(V/V)：3.3溶解性：与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂。乙醇的化学性质1．与金属反应2CH3CH2OH+2Na==2CH3CH2ONa+H2结论：（1）乙醇可以与金属钠反应，产生氢气，但不如水与金属钠反应剧烈。（2）活泼金属（钾、钙、钠、镁、铝）可以将乙醇羟基里的氢取代出来。2．与氢卤酸反应C2H5OH+HBr==C2H5Br+H2O2C2H5OH+HX==C2H5X+H2O注意：通常用溴化钠和硫酸的混合物与乙醇加热进行该反应。故常有红棕色气体产生。3．氧化反应（1）燃烧：发出淡蓝色火焰，放出大量的热CH3CH2OH+O2==2CO2+3H2O（2）催化氧化：在加热和有催化剂（Cu或Ag）存在的情况下进行。2CH3CH2OH+O2==2CH3CHO+2H2O工业制乙醛4．消去反应（1）分子内消去制乙烯（170℃浓硫酸）C2H5OH+HOC2H5==C2H4+H2O（2）分子间消去制乙醚C2H5OH+HOC2H5==C2H5OC2H5+H2O（乙醚）(140℃浓硫酸）5.其他C2H5OH+CuO==CH3CHO+Cu+H2O酒精的作用药用酒精（乙醇）是医疗单位和家庭药箱的必备药品，是最常用的外用制剂之一。不同用途的酒精有不同的作用。1．95%的酒精用做燃料医疗单位常需使用酒精灯、酒精炉，点燃后用于配制化验试剂或药品制剂的加热，也可用其火焰临时消毒小型医疗器械。2．70%-75%的酒精用于灭菌消毒用于包括皮肤消毒、医疗器械消毒、碘酒的脱碘等。3.40%-50%的酒精用于预防褥疮4.25%-50%的酒精用于物理退热5.用于乙醇汽油【实验】（方案和数据来自其他文献）实验原理：究竟能够燃烧，与氧气发生氧化反应，生成二氧化碳和水。方案1：方案2（原理）：注：为混合后搅拌均匀加水至一定刻度时溶液的体积。实验用品：95%乙醇、（酒精灯）、蒸馏水、烧杯（10ml、20ml）、量筒（10ml、25ml）、胶头滴管、火柴、玻璃棒实验过程：方案1：3（1）用量筒量取一定量的95%酒精，并倒入烧杯中。（2）用另一只量筒量取一定量蒸馏水，倒入装有酒精的烧杯中，与之混合，并搅拌均匀。（3）用火柴试引燃烧杯内混合均匀后的酒精，并记录实验现象。（4）利用二分法，缩小范围，再次或多次实验。（5）分析数据，得出实验结论。95%酒精（ml）5555蒸馏水（ml）2.44.87.99.5体积比2：11：13：51：2现象方案2：（1）用量筒量取一定量的95%酒精，并倒入烧杯中。（2）向烧杯中加入蒸馏水并搅拌均匀，至液面到达某一刻度线。（3）用火柴试引燃烧杯内混合均匀后的酒精，并记录实验现象。（4）利用二分法，缩小范围，再次或多次实验。（5）分析数据，得出实验结论。95%酒精（ml）5555总体积（ml）16.7107.15.5体积分数（%）30%50%70%90%现象注：选择方案1或方案2进行实验。实施实验并记录数据（方案1）注：因体积比更易直观地表达出结论，故选择方案1实验数据：表一：95%酒精（ml）5555蒸馏水（ml）2.44.87.99.5体积比2：11：13：51：2现象可燃可燃不可燃不可燃表二：95%酒精（ml）5555蒸馏水（ml）55.35.96.8体积比19：209：108：107：10现象可燃可燃不可燃不可燃【分析该实验及其数据，得出结论，总结实验。】问题：1.实验时使用的酒精浓度是直接采用厂家提供的数据，这必然和实际有所差距。2.实验用量筒量取95%酒精和蒸馏水，也是引起误差的原因之一。分析上述表一、表二数据得出：1.通过在实验中利用二分法逐渐缩小范围，最终确定95%酒精可燃临界体积比在9：10—8：10之间，但由于实验所采用的酒精浓度是厂家提供的数据，与实际有一定差距，且实验过4程酒精易挥发，导致浓度降低，和实验仪器的精确性不等原因。酒精燃与不燃的实际临界状态与实验所得的数据肯定有所差异。2.通过实验确定酒精可燃与不可燃的临界体积比，对于充分利用实验室中酒精有积极的意义。可将原酒精灯中酒精替换为稍高于可燃与不可燃临界体积比的酒精（如由95%换为50%），这样既能达到酒精的燃烧效果，又能够节约酒精。在现在能源紧张的社会，其显示意义可想而知。【体会】亲身经历研究的整个过程，并在实践中煅炼我们发现问题和解决问题的能力，认识到参与无小事，更培养了我们的参与意识和创新精神。通过查阅资料，设计实验，准备实验，实施实验，收集数据，分析数据得出结论，使我们熟悉了实验过程和科学探究步骤，培养了科学探究精神。