乙醇与钠反应的实验探究与改进*

针对钠与乙醇反应的实验进行探究与改进。探索出反应试剂的最佳用量,可在较长时间内观察到氢气燃烧时的淡蓝色火焰;通过实验条件模拟、利用酒精检测仪检测,探究乙醇蒸气燃烧的条件,得出采用最佳试剂用量进行实验时乙醇蒸气对氢气的燃烧并未产生影响。实验改进后,在普通可见光下,也可明显地观察到氢气燃烧时的淡蓝色火焰。     

氢气燃烧时,怎样才能得到淡蓝色火焰?

氢气燃烧时,由于尖咀玻管是由钠玻璃制成的,所以火焰呈黄色,难以观察到淡蓝色火焰。我们分别用了以下两种装置,均可较清楚地观察到氢气燃烧时的淡蓝色火焰。第一种是用普通圆殊笔的金属头,套在     

多功能防爆仪

本仪器的作用和特点是：可将防爆式氢气燃烧管联结于可燃性气体发生器（如启普发生器）的气体出口处作安全装置,即“防爆仪”。又可作氢气燃烧时,以观察淡蓝色火焰的专用装置,即“防爆式氢焰灯”。还可作“防爆式气体发生器”,如制氢气、一氧化碳和乙烯等。其特点是具有防爆功能和能产生一个平稳的氢气流,使燃烧的淡蓝色火焰持续而稳定。     

氢气可燃性、还原性的综合实验

１．如图所示,将氢气通入大试管中,稍等片刻,在导管A处用小试管收集氢气验纯,证明氢气纯净之后,在A处点燃氢气,用该氢焰加热试管中的氧化钢。2.待黑色氧化铜被还原成光亮的铜时,移开A管,并将A管举起让学生观察火焰,再将一干燥烧杯扣在火焰上,观察烧杯上出现水珠同时让学生用手触摸烧杯感到烧杯变热。     

氢气燃烧火焰颜色影响因素的研究及演示方案再设计

基于对氢气燃烧火焰颜色的不同解释,从焰色反应、火焰温度、气体流速等3方面影响因素设计方案进行实验研究,得出影响氢气火焰颜色的主要因素是气流速度、火焰温度及药品的焰色反应。巧用球形干燥管既控制气流速度、又控制火焰温度的特点,设计出可以观察到氢气燃烧火焰呈明显蓝色的演示装置。用可现取的仪器药品、可执行的实验方案、可重现的实验现象、可检验的实验结果,验证了教材中关于氢气燃烧火焰颜色的论述,突破了实际操作中氢气燃烧颜色不易观察的局限。     

“水进火出”──氢气验纯操作的一个验证实验

刚检验纯度的试管内存在氢气火焰,再用此试管用向下排空气法继续收集氢气前必须用拇指堵住试管口使火焰熄灭以免发生爆炸。     

添加氢气对LPG/空气预混火焰结构的影响

针对氢气添加的LPG(液化石油气)+空气预混火焰结构进行了数值研究, 详细计算了在含氢比a为0%到45%、稀释引子D为21%到16%条件下的自由蔓延火焰, 得到了不同燃烧条件(φ=0.7-1.4)下的绝热燃烧速率变化规律. 由于LPG中的主要成分为丙烷和丁烷, 作者针对C3和C4物质提出了详细化学反应动力学系统, 并针对氢气添加的丁烷燃烧过程进行了数值计算, 得到了与实验相一致的结果, 验证了改进的详细化学机理的有效性. 此外, 进一步计算了对撞双火焰的加氢LPG火焰, 更加深入地探讨了火焰拉伸对燃烧稳定性和温度的影响, 重点研究了φ在0.5到0.7的稀薄燃烧, 验证了氢气添加可以有效提高稀薄燃烧条件下熄火拉伸率, 扩大稀薄燃烧的极限, 增加火焰的稳定性.     

化学教学笔谈——评概念教学中的绝对化与死抠

H2在空气中燃烧生成水,这是极简单的常识问题,不会有人异议,但是如果说除水以外还有什么别的其他物质生成,那可能就疑虑多多了。有以下这么一个实验事实：把一张新浸润的碘化钾淀粉纸片从氢气火焰的上方向下盖片刻(也可以让氢气火焰的内焰靠近润湿的淀粉纸片移动),会发现纸片上不完全燃烧的部位留下蓝紫色痕迹。这是什么原因呢?会不会是纸片在加热时上面的KI受热生成的I2所致呢?下面的实验似乎又否定了这种解释。     

中学化学几个实验的改进和补充

氢气在空气中爆炸实验初中课本中介绍的氢气爆炸实验,由于在实验过程中氢气很容易跑掉,往往使实验不能成功,现介绍一种较容易成功的实验装置。1.实验装置见图1、2。内套管取一支小试管（管径不超过1.5cm）用塞子塞住后,用酒精灯火焰穿过石棉网（或青瓦片）的小孔而成的尖火焰,加热小试管离试僻底2cm处处等烧红处开孔后,冷却之,在沙轮上将孔磨光。     

加压下氢气对煤焦水蒸气气化反应的影响

在加压固定床微分反应器上对霍林河褐煤焦(HLH)、神木烟煤焦(SM)和晋城无烟煤焦(JC)与水蒸气/氢气混合气的加压气化反应特性进行了研究。结果表明,氢气对煤焦水蒸气气化反应具有明显的抑制作用,其抑制作用大小分别随氢气分压、总压和煤阶的提高而增强,而随反应温度升高而减弱;有氢气存在和无氢气存在时煤焦水蒸气气化反应过程都能用相同的动力学模型描述,有氢气存在时煤焦水蒸气气化的最终碳转化率低于纯水蒸气气化的最终碳转化率;氢气对煤焦水蒸气气化反应的抑制机理与氢气的分压范围有关,当氢气分压很低时,氢气的抑制作用主要是由于氢气离解生成的氢原子占据煤焦表面活性位所致,而当氢气分压很高时,氢气的抑制作用主要是由于氧交换反应的逆反应加强所致。     

自制微型洗气瓶在钠与乙醇实验改进中的应用

钠与乙醇反应实验,按照传统的方法来做,氢气燃烧现象不明显且火焰呈黄色,而不是应呈现的淡蓝色。为此笔者自制了一种简便实用的微型洗气瓶,排除了杂质对氢气燃烧实验现象的干扰,取得了很好的实验效果。     

不同底气中微量CO,CO2和CH4的定量分析

对不同底气中微量CO, CO_2和CH_4进行定量分析。考察了在HayeSep D,Porapak Q和5A分子筛色谱柱上,不同底气中2μmol/mol的CO, CO_2和CH_4在气相色谱氢火焰离子化检测器(FID)上的响应值,并且对这3种气体在不同色谱柱上的出峰情况进行了讨论。选择氮气为底气的混合气作为标准,分别对氢气,氩气和氦气为底气的混合气进行校准,比较不同底气相同浓度的3种气体在FID上校准值和重量值的相对偏差。在5A分子筛柱上,以氢气为底气的混合气中一氧化碳和甲烷的校准偏差分别为–19%和–20%;在Porapak Q柱上,以氢气为底气的混合气中二氧化碳和甲烷的校准偏差小于1.0%。当采用以氮气为底气的混合气校准氦气、氩气、氢气为底气的混合气时,在5A分子筛柱上,以氢气为底气的一氧化碳和甲烷校准偏差最大。该方法具有良好的重复性和准确度,适用于高纯气体中常见杂质的测定。     

(BN)12氢化物的结构和稳定性研究

采用密度泛函理论对(BN)12氢化物的结构和氢气分子的平均结合能进行了计算,并对它的结构、能量和热力学数据进行了分析,发现在(BN)12团簇结合一个氢气分子时,1,2加成产物比1,3加成产物更稳定;在B12N12H12中,氢气分子的平均结合能达到最大值;B12N12H24在温度高于320 K时是热力学上不稳定的,会发生分解放出氢气.     

Al-LiBH4复合材料的制备与产氢性能

采用机械球磨法制备了Al-LiBH4系列铝基复合材料.该材料的产氢性能和X射线衍射(XRD)分析结果表明,反应温度升高有利于金属铝和LiBH4之间的相互促进作用,提高材料的氢气产量及产率.常温下该复合材料与水反应迅速,氢气产量高.球料比30∶1、球磨5 h制备的Al-25%LiBH4复合材料30 min内每克材料可以产生720 mL氢气;当反应温度升高至90℃时,在30 min内的氢气产量高达2026 mL/g,氢气产率达95%;而在90℃反应时Al-30%LiBH4材料的氢气产量为2211 mL/g,氢气产率在96%以上.     

氢气在Na-MAZ和Li-MAZ沸石原子簇上的吸附

采用基于密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)/PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof)交换相关泛函和双数值基加p极化(DNP)基组对氢气分子在Na-MAZ和Li-MAZ沸石原子簇上的吸附进行了研究, 计算得到吸附复合物的平衡几何结构参数、振动频率以及吸附能等数据. 结果表明: MAZ沸石中存在四个稳定的吸附位点, 分别为SI′、SI″、SII′和SII″位点; 氢气分子在Na-MAZ沸石的SII″位点吸附时最稳定, 而在Li-MAZ沸石中, 氢气分子处于SI″和SII″位点时最稳定. 吸附能越大, 氢气分子键长越长, 振动频率减少也越多. Li-MAZ沸石对氢气的吸附能力要明显强于Na-MAZ沸石的吸附能力, 理论上Li-MAZ沸石具有更高的氢气储量, 可能是一种潜在的储氢材料.     

可观察到氢气燃烧呈淡蓝色火焰的实验设计

现行高中化学教科书中钠与水的反应实验未提供验证反应所产生气体的实验装置。为使学生通过观察实验现象,直观地认识和理解钠与水反应产生的气体是氢气,在已设计"钠与水反应的实验装置"的基础上,从普通玻璃尖嘴导管焰色反应的干扰、煤油蒸气的干扰2个维度进行分析,最终设计出可以观察到氢气燃烧呈淡蓝色火焰的实验。     

青年教师应注重化学演示实验教学

教材中每一个演示实验,都有其特定的教学目的。如:在讲氢气的可燃性时,教材安排三个演示实验:第一个是说明氢气具有可燃性;第二个则是对学生进行安全教育,使学生懂得在使用氢气之前,检验纯度的必要性,第三个则是扩大了燃烧的定义。     

氢气对正丁烷/空气混合物催化着火的热作用和化学作用

通过对正丁烷/氢气/空气混合物在Pt 催化表面的详细反应机理分析, 研究了氢气添加对正丁烷/空气混合物催化着火过程的影响. 研究发现, 在正丁烷/空气混合中添加氢气有助于正丁烷在更低的温度下实现催化着火, 而且不同的氢气添加量对混合物的着火温度和着火过程呈现不同的影响: 当氢气添加量较小时, 氢气的作用主要呈现为热影响; 而当氢气添加量较大时, 氢气的作用主要呈现为化学影响. 这些结果与实验结果是一致的. 本文进一步确定了发挥不同作用的氢气添加量的范围, 并分别对热作用和化学作用情况下的着火启动反应进行了动力学分析.     

单壁碳纳米管吸附氢气的计算机模拟

采用巨正则系统的蒙特卡罗方法（GCMC）模拟常温（T－293K）时氢气在单壁碳纳米管中的吸附过程,氢气分之间、氢气分子与碳原子之间的相互作用采用Lennard-Jones模型,其中,将氢气对整个碳纳米管中所有碳原子的作用进行加和,以获得氢气分子与单根给定半戏的碳纳米管的相互作用模型,研究和讨论了5种半径的碳纳米管在293K时的吸附等温线以及在293K和5MPa时给定半径的碳纳米管的吸附量随管间距离的变化。     

钠跟水反应的演示实验(三)

按图组装仪器,先取下瓶塞,同时打开活塞(便于使尖嘴管内残留空气排净),向广口瓶里注入水,并加几滴酚酞试剂,使液面略低于瓶口。实验时向广口瓶里投入一小块金属钠,迅速将瓶塞塞紧,并把活塞关闭。此时钠跟水反应生成的氢气把广口瓶里水排型漏斗里,水渐呈红色。等到钠反应完毕,打开活塞的同时,迅速用火点燃,可观察到氢气燃烧的火焰。