粉尘爆炸演示创新实验设计

河北省大城县第四中学 张铁峰

一、改进目的

人教版化学九年级上册第132页，验证可燃性粉尘（面粉、煤粉）在有限空间内遇明火发生爆炸的实验中，用蜡烛点燃，是因为蜡烛火焰温度高，有利于发生爆炸，但它受气流的影响也易熄灭；并且将蜡烛点燃、容器盖盖好后，再来鼓气吹面粉，由于容器内气体受热膨胀及氧气的消耗，使得粉尘燃烧时氧气不足，实验效果变差；此外，由于金属罐本身不透明，不能看到容器内的面粉急速燃烧引起的爆炸现象。因此，我对实验进行了改进，设计方案如下。

二、改进方案

（一）方案一

1.实验器材：塑料杯、去口的小塑料瓶、打火机、导管、气囊、塑料片（2块）、长螺丝等。

2.制作过程：取一塑料杯（约20 cm 高），在塑料杯侧面开一条细缝，把长螺丝用螺母固定在细缝上（细缝内外各垫一块塑料片，起到密封作用），使杯内、外螺丝长度各露出约2 cm，且螺丝能沿细缝上下滑动。塑料杯底部固定一打火机，使杯内螺丝正好与打火机开关接触。塑料杯、塑料瓶（盛面粉）底部各打一孔，用胶水固定好导气管。塑料杯盖上打一小口，并在小孔上粘一块纸。（如图1）

图1

3.实验过程：小塑料瓶装上面粉后放入塑料杯内，盖上杯盖，用气囊向塑料杯内充气，使杯内充满面粉，按下塑料杯侧面的长螺丝点燃打火机，杯内弥漫的面粉颗粒被迅速点燃，发生爆炸，杯盖顶部小孔处粘的纸片被“吹”破，发出尖锐的爆鸣声，并伴有火光，效果十分明显。

4.装置改进的意义：面粉弥漫到整个装置中才被点燃，避免了原实验提前点燃蜡烛过早消耗氧气而使实验效果不明显的缺点；先充满面粉再点燃更能模拟生活场景；避免了点燃蜡烛后再充入空气把蜡烛吹灭的风险；把爆炸装置杯盖处改成小孔并粘上纸，效果更明显、更安全。

（二）方案二

1.实验器材：塑料盒（白酒包装盒）、充电电池（6 V）、电风扇（6 V）、开关、电热丝、导线等。

2.制作过程：在塑料盒（白酒包装盒）底部装一个6 V的小电扇，小电扇下方凹槽内放面粉，小电扇上方有一用导线连接的螺旋状电热丝，电热丝上有一段火柴，塑料盒（白酒包装盒）的底座内部安装有充电电池（6 V），外部有开关控制电热丝和小电扇（电热丝、小电扇并联）。在塑料盒顶部打一个直径3 cm 的孔，小孔用白纸粘上。（如图2）

图2

3.实验过程：闭合小电扇开关，小电扇转动，使面粉弥漫在整个容器中；闭合电热丝开关，电热丝发热引燃火柴头，瞬间引燃面粉，发生爆炸，塑料盒顶部的纸片被炸开。

4.装置改进的意义：整个装置简单方便，只需按两次开关即可；实验安全，爆炸产生的气流很容易吹破纸片。

通过实验的改进，提高了粉尘爆炸实验的成功率和安全系数，使老师操作更容易，装入一次面粉可以连续在多个班级进行实验，并能使学生更直观地观察到“可燃性粉尘与空气接触时，遇到明火就容易发生爆炸”这一现象。