粉尘爆炸实验的再改进

摘要

粉尘爆炸实验具有现象明显、趣味性强的特点，易于引起初中生对实验的浓厚兴趣，但按照教材实验进行操作时却发现，其成功率较低。为此，利用日常生活中的软塑料瓶和吸管等物品自制粉尘爆炸实验装置，具有现象明显、成功率高和节约药品等优点，颇具教学价值，具备一定的推广性。

Graphical abstract

关键词

粉尘爆炸实验 / 软塑料瓶 / 吸管 / 多孔塑料圆片 / 注射器 / 氧气 / 面粉

化学爆炸一般是指可燃物在有限的空间内急剧地燃烧，即刻在短时间内聚积大量的热，遂使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸的现象。人教版化学九年级上册第132～第133页安排有粉尘爆炸实验^［1］，教材提供的影像资料凸显其实验现象较为明显，体现了声音大、冲击力强的视听觉效果。但在实验教学过程中发现，若教师按照教材实验方法操作，则实际演示的成功率较低，造成了药品的浪费。

查阅文献后可知，很多一线教师对该实验都进行了改进：方洁芳等^［2］使用“魔术贴”，乔金锁^［3］自制漏斗，而孙换男等^［4］自制打气筒和小漏斗；另外，徐宁等^［5］使用自制点火装置和进气装置对粉尘扬起加以改进，效果较好。分析上述改进方法后发现：上述实验改进存在药品用量较大，或者用具的制作相对烦琐等不足。为进一步优化实验方法，笔者结合充分燃烧燃料的措施，首次采用注射器同时将氧气和少量面粉注入塑料瓶中的方法，经多次实验，效果较好。现将实验改进方法介绍如下，供同行参考。

1 实验药品和器材

干面粉、氧气、电子打火器、注射器、软塑料瓶、吸管、乳胶管、弹簧夹、细线、剪刀等。

2 自制粉尘爆炸实验装置

（1） 裁去软塑料瓶瓶底，再在瓶底裁出一小口，将电子打火器顶端伸入瓶底中间位置。

（2） 将所裁瓶底剪成小圆片，在圆片上钻出许多小孔。

（3） 在塑料瓶瓶壁上钻一小孔，沿孔插入一小段吸管；给瓶内吸管的一端装入足量干面粉（约2颗黄豆面积大小），再将瓶外吸管的一端与乳胶管的一端相连接，最后将乳胶管的另一端与注射器乳头相连接；用细线系住圆片，再用瓶盖以旋紧方式固定细线，就能使多孔塑料圆片悬挂在瓶中。说明：吸管口应对准圆片的中间部位，旋紧瓶盖即可。实验装置如图1所示。

3 实验过程和现象

用注射器吸入约30 mL氧气，连接好乳胶管，打开弹簧夹，快速推动注射器活塞，使氧气和面粉一起鼓入瓶内，在面粉接触到多孔塑料圆片的瞬间，部分面粉穿过圆片小孔，部分面粉冲击在圆片上，使得圆片不停地旋转和摇摆，能清晰地看到面粉粉尘不停地上下翻动；关闭弹簧夹，取下注射器，开启电子打火器，立即听到“砰”的声音，软塑料瓶被炸得高高跃起。

4 实验创新点

（1） 粉尘爆炸实验首次用注射器向瓶内同时鼓入氧气和面粉，提高了瓶内氧气含量，使面粉燃烧得更充分。

（2） 瓶内悬挂多孔塑料圆片的作用：①多孔塑料圆片取自塑料瓶的瓶底部分，充分利用材料，避免了浪费。②经实验发现：注射器鼓入氧气和面粉时，对单片圆片的冲击力度较大，圆片呈摇摆和旋转状，面粉扬起充分；采用两片或多片圆片实验时，圆片容易紧挨到一起，对面粉的扬起反而有抑制作用。③多孔塑料圆片受到冲击后，会延长面粉下落时间，实验操作时间充裕。

5 实验优点

（1） 材料易得，制作简单。软塑料瓶、吸管是日常生活中常见物品，利用剪刀等工具能很快制成上述自制爆炸实验装置。

（2） 节约药品，现象明显，安全性好。提高软塑料瓶中氧气的含量，使面粉燃烧得更充分，自然减少了面粉用量；爆炸声音固然没有教材提供的影像视频中的声音那么大，但也给学生带来了强烈的震撼：软塑料瓶较轻，在爆炸冲击力不是很强的情况下，软塑料瓶也能被炸得高高跃起，现象明显，实验更安全。

（3） 实验成功率高，可操作性强，教师在课堂中的演示效果较好，具备一定的推广性。

参考文献

[1] 人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.义务教育教科书化学九年级（上册）［M］.北京：人民教育出版社，2023.

[2] 方洁芳，张俊，何桂华.粉尘爆炸实验的改进［J］.化学教学，2021（04）：70-72.

[3] 乔金锁.粉尘爆炸实验的改进［J］.化学教学，2016（02）：67-69.

[4] 孙换男，袁林，李德前.粉尘爆炸装置的创新设计［J］.实验教学与仪器，2022，39（02）：38-39.

[5] 徐宁，徐晗.粉尘爆炸实验的再改进［J］.中小学实验与装备，2023，33（03）：41-42.