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水中火

2022-11-03徐海邹棂释

发明与创新 2022年31期
关键词:无水乙醇徐海浓硫酸

◆徐海 邹棂释

动画片《海绵宝宝》中出现过海绵宝宝与派大星在海底生火的场景。以前看到这种画面时,你一定会认为这不符合科学常理,动画片在“骗人”!

水中真的能“生火”吗?让我们走进魔法实验室,一探究竟。

实验材料

浓硫酸,无水乙醇,高锰酸钾固体,25 mL小烧杯,一次性塑料移液管。

图1

实验步骤

1.用一次性塑料移液管往烧杯中加入5 mL无水乙醇。

图2

2.用一次性塑料移液管沿着烧杯壁往烧杯中缓缓加入5 mL浓硫酸。

图3

3.静置1分钟,待无水乙醇与浓硫酸分层(切记不能搅拌),再用一次性塑料移液管往烧杯中加入少量高锰酸钾固体。

图4

4.仔细观察你会发现,高锰酸钾固体在无水乙醇层与浓硫酸层的中间停留,并不断反应,在“水”中产生了许多火花。

图5

特别注意:

该实验会使用到危险的浓硫酸,实验者一定要佩戴好面罩、手套等防护装备,备好充足的清水,并在教师的指导下操作!在实验过程中会产生烟雾甚至明火,所以,该实验需在通风环境中进行!

“徐”徐道来

中南大学教授 徐海

高锰酸钾与浓硫酸接触时,生成了墨绿色油状的Mn2O7,Mn2O7熔点为5.9 ℃,其在常温下不稳定,可以迅速分解产生氧气。当它与无水乙醇等有机物接触时,发生爆炸生成MnO2(一种黑色的絮状物),产生的热量足以使无水乙醇燃烧。

注意:Mn2O7遇有机物即燃烧,受热爆炸分解,常温下缓慢释放出氧气转化为二氧化锰,分解时也会产生少量氧气。

科学大视野

无水乙醇可以在浓硫酸和高温的催化下发生脱水反应。反应温度不同,生成物也不同。

无水乙醇与浓硫酸共热时,若温度为140 ℃,无水乙醇发生分子间脱水,生成乙醚,其反应方程式如下:

无水乙醇与浓硫酸共热时,若温度为170 ℃,无水乙醇发生分子内脱水生成乙烯,其反应方程式如下:

切记,要注酸入醇(密度大的溶液注入到密度小的溶液中),酸与醇的比例是1∶3。制取时,要在烧瓶中加入碎瓷片(或沸石),以免暴沸。

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