田昊 张竞文 李昊晴

摘 要 本次研究性学习，为了解决在木炭烧烤中存在的“木炭点燃耗时长用料多”的现状，我们小组就“探究木炭快速点着的方法”这一问题进行了探究。本次研究我们主要采用实验法和材料查询法，分准备、实验、实验数据处理及原理探究四部分完成。准备阶段为木炭，酒精等相关用具的购买；实验阶段以控制变量的方法分“对必要材料的实验”和“对新添加材料的实验”两组进行，记录点燃用时及燃烧效果；原理探究以资料查询及思考推理的方式进行。经过探究我们发现：将纸板蘸上酒精放于下层点燃可使木炭较快速点燃且放出烟雾较少，燃烧效果较好。

关键词 快速点燃；蘸上酒精；放于下层；点燃时间

研究背景

当今国内复古风侵袭，人们为了重拾旧时代的回忆开始重新使用古老的用品工具，装修设计领域复古美引领潮流，七八十年代的歌曲再次被听众们所热衷，越来越多的餐厅用木炭代替电能，木炭烤肉、烧烤如今屡见不鲜。在使木炭点燃的过程中，木炭点燃耗时长用料多的现状让人们十分头疼，为了一顿烧烤要付出近两个小时的时间来点燃木炭，这样的代价让原本快乐悠闲的烧烤时光变得乏味无趣。因而对于那些热爱烧烤的人们来说，如何让木炭快速点燃成为一急待解决的问题。在这样的社会背景下，我们小组针对如何快速点燃木炭，将不必要的时间消耗降到最低一问题展开研究。

1 研究目的

1.1 知识目标

了解糖，醋，面粉等有机物的化学结构及放热原理，为学习有机化学及化学热力学打下基础。

1.2 能力目标

提高设计实验，动手实验，分析实验的能力及处理数据，查找并整理资料，解决实际问题的素质[1]。

1.3 情感目标

培养学习化学的兴趣。

2 研究方法

实验法，材料查询法

3 研究过程

3.1 准备阶段

（1）购买和收集纸板、木炭、燃炉、酒精、面粉、白糖、醋。（张竞文、李昊晴、于卓凡）

（2）查找相关资料，思考木炭难以点着的原因。（田昊、刘东龙、刘昊天）

3.2 实施阶段

进行实验：

第一部分，对必要材料的实验：

用多种方法处理木炭和纸板进行实验，记录从开始加热到木炭完全燃烧的时间。由刘东龙、李昊晴、张竞文负责。

第二部分，对新添加材料的实验：

用酒精、面粉、白糖、醋进行实验，在加热过程中不断加入上述物质。由田昊、刘昊天、于卓凡负责。

3.3 总结阶段

（1）对实验数据进行处理，得出最佳点燃方式。（蔡佳冰、刘昊天、李昊晴）

（2）查找资料，思考出现该实验结果的原因。（田昊、于卓凡、张竞文、刘东龙）

4 研究结果与讨论

本实验主要分两个部分进行：

第一部分：对必要材料的实验

4.1 纸板

（1）实验过程：①将纸板放于燃炉上层，观察火焰状态，测定并记录木炭达到红热状态的时间。②将纸板放于燃炉下层，观察火焰状态，测定并记录木炭达到红热状态的时间。

（2）实验现象：实验a中火焰不明显，木炭2小时达到红热状态；实验b中火焰较明显，木炭1小时13分达到红热状态。

（3）实验结论：纸板放于燃炉下层可使木炭较快点着。

（4）实验分析：纸板的主要成分是纤维素（C6H10O5），其与空气的反应原理为：C6H10O5+6O2==6CO2+5H2O。又根据化学反应原理：增大反应物的接触面积，会加快化学反应速率可知：实验a中，纸板放于燃炉上层，当其上再放上木炭时，纸板表面与空气的接触面积大大减小，化学反应速率减小，放热较慢，因而木炭无法在短时间内获得足够的能量使其燃烧，故效果较差；而在实验b中，纸板放于燃炉下层、木炭在上层，纸板表面与空气的接触面积较大，化学反应速率较快，放热较快，因而木炭在较短时间内获得足够的能量使其燃烧，故效果较好[2]。

4.2 待点燃木炭

（1）实验过程：①将木炭直接放入燃炉，测定并记录木炭达到红热状态的时间。②将木炭在酒精中浸泡15min后放入燃炉，测定并记录木炭达到红热状态的时间。（注：实验a，b中纸板均放于燃炉下层。）（2）实验现象：实验a，b中木炭均在1小时16分达到红热状态。（3）实验结论：木炭达到红热状态的时间与是否用酒精处理无关。（4）实验分析：酒精的沸点是78℃，在常温（25℃）下是易挥发的液体。木炭中的酒精在接触到温度较高的火焰之后，在木炭表面与氧气接触的小部分酒精发生剧烈燃烧，放出热量大部分作用于木炭；而渗透进木炭中未与氧气接触的大部分酒精在温度较高的火焰的作用下挥发到空气中，其中一部分散失到空气中，另一部分在空气中燃烧，但放出的热量大部分散失到空气中。故总体来看，酒精燃烧的大部分热量散失到空气中，只有小部分作用于木炭，支持其达到红热状态。

5 第二部分：对新添加材料的实验

5.1 酒精

（1）实验过程：①将酒精直接洒向木炭，观察火焰状态。②将纸板蘸上酒精后不断放入，直至木炭点燃，观察火焰状态，测定并记录木炭达到红热状态的时间。

（2）实验现象：实验a中火焰被熄灭；实验b中火焰旺，木炭30分钟达到红热状态。

（3）实验结论：用“将纸板蘸上酒精后不断放入，直至木炭点燃”的方法，可使木炭较快点燃。

（4）實验分析：根据酒精燃烧的热化学方程式“C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l） △H =-1370.3kJ/mol。”可知，酒精燃烧剧烈放热多且快。但实验a中由于一次性加入的酒精过多，大量酒精挥发吸热，使温度降低，低于纸板（纤维素）的燃点，导致火焰熄灭实验b中酒精单次放入量小，故可以燃烧放热，又因为其多且快的放热使木炭较快点燃[3]。

5.2 面粉、白糖和食醋

（1）实验过程：①将面粉直接撒入燃炉，观察火焰状态。②将白糖直接撒入燃炉，观察火焰状态。③将食醋直接撒入燃炉，观察火焰状态。

（2）实验现象：实验a中火焰并无太大变化；实验b中火焰变旺，但是持续时间短，且有焦糖的气味；實验c中火焰熄灭。

（3）实验结论：白糖可使木炭较快点着，但相比酒精稍有不足。

（4）实验分析：

①实验a：根据化学反应原理：增大反应物的接触面积，会加快化学反应速率可知：面粉虽可燃，可直接撒入后在燃炉中成块存在，与空气接触面积较小，故化学反应速率慢，放热速度慢，放出的能量中散失到空气中的量较多，故效果较差。

②实验b：根据白糖（蔗糖）燃烧的热化学方程式“C12H22O11（s）+12O2（g）==12CO2（g）+11H2O（l）ΔH=-5640.9kJ/mol”可知：白糖的放热量高。又因其燃烧较稳定，故可以给予木炭能量，但白糖点燃之前要融化，吸收大量的热量，且由化学反应方程式可知：燃烧1mol白糖需消耗12mol氧气，而空气中氧气的量相对白糖所需量较少，故大部分白糖燃烧不完全，故相比酒精稍有不足。

③实验c：食醋不可以燃烧，可以给予木炭能量，故无法使其达到红热状态；又因其含水量较大，放入后会吸收纸板的热量，使得火焰的温度降低，最终熄灭。

6 第三部分：实验结论

将纸板蘸上酒精放于下层点燃可使木炭较快速点燃且放出烟雾较少，燃烧效果较好。

7 结束语

这次开展的研究性学习中，我们对生活中令许多人都烦恼的事情进行了研究——如何使木炭快速燃烧，这一研究，一是希望可以研究出有效是使木炭快速燃烧的方法，二是让我们对于所学化学知识得以实践。在这个过程中，组内成员共同合作，互相帮助，克服了重重困难，机智地化解了在实验过程中的意外，并负责做好收尾打扫的工作。让我们对团队合作精神深有体会，并且锻炼了我们在生活中的动手能力，而且让我们对生活的态度更加积极，激发出我们探索的欲望。开始接触到研究性学习这个课题时还不知道它有何意义，但现在，这个过程带给我们许多学习的情趣和全新的感受，有利于我们健全人人格的培养，全面的和灵活的开放我们的思维。同时，也让我们度过了一个充实有趣的假期。

参考文献

[1] 王红.木炭的妙用[J].初中生辅导，2002，（24）：15.

[2] 刘欣华.木炭的多孔及吸附性实验[J].实验教学与仪器，1999，（Z1）：37.

[3] 孙志学，郭海伦，侯黎.化学8[J].中学生数理化（初中版），2005，（12）：10.