关于酒精可燃与不可燃临界浓度的研究性学习实验探究报告

1、.【问题提出】21世纪是一个能源支撑着的时代，也是一个能源缺乏的时代。伴随着煤，石油，天然气等传统化石燃料储量的减少，人们将目光转向了寻求新型无污染的清洁能源，而酒精作为新型能源之一，未来的开发前景不可估量。且在化学学习中，酒精灯作为最常见的加热仪器，也是以酒精为能源燃烧的，但酒精灯的浓度是95，因此，我们就想；酒精作为可燃混合物，它是否在95以下的浓度中依然可燃？如果可以，它可燃与不可燃的临界浓度又是多少？对此我们决定展开实验探究。【背景知识】乙醇化学式C2H5OH描述：乙醇在常温常压下是一种易燃，易挥发的无色透明液体，低毒性，纯液体不可直接饮用；具有特殊香味，并略带刺激；微甘，并伴有刺激的

2、辛辣滋味。易燃，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物， 相对密度（d15.56）0.816。乙醇的用途很广，可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%75%的乙醇作消毒剂等， 乙醇与二甲醚（即甲醚）互为官能团异构体。毒性：低毒。急性毒性：LD50 7060mg/kg(大鼠经口)；7340 mg/kg(兔经皮)；LC50 37620 mg/m，10小时(大鼠吸入)；人吸入4.3 mg/L50分钟，头面部发热，四肢发凉，头痛；人吸入2.6 mg/L39分钟，头痛，无后作用。物理性质：分子量46.07熔点-114沸点78水溶性与水任意比混溶，其水溶液俗称酒精，可混溶于乙醚、氯

3、仿、甘油、甲醇等多数有机溶剂密度789kg/m（20）外观无色的液体、黏稠度低化学性质：1.乙醇可以与金属钠反应，产生氢气，但不如水与金属钠反应剧烈。 2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2 活泼金属（钾、钙、钠、镁、铝）可以将乙醇羟基里的氢取代出来。2.乙醇的催化氧化反应： 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O（条件是在Cu或Ag作催化剂的作用下加热）3.乙醇燃烧：发出淡蓝色火焰，生成二氧化碳和水（蒸气），并放出大量的热，不完全燃烧时还生成一氧化碳，有黄色火焰，放出热量 完全燃烧：C2H5OH+3O22CO2+3H2O4.乙醇可以和卤化氢发生取代反应，生成卤代烃和水

4、。 C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O 注意：通常用溴化钠和硫酸的混合物与乙醇加热进行该反应。故常有红棕色气体产生。5.乙醇可以在浓硫酸和高温的催化发生脱水反应，随着温度的不同生成物也不同。 A. 消去反应（分子内脱水）制乙烯（浓硫酸）C2H5OHCH2=CH2+H2O （消去反应） B. 缩合反应（分子间脱水）制乙醚（浓硫酸） 2C2H5OHC2H5OC2H5+H2O（取代反应）检测方法：醇含量的测定有物理方法和化学方法。物理方法：气相色谱法、密度瓶法、酒精计法、折射计测定法。化学方法：重铬酸钾比色法、莫尔氏盐法、碘量滴定法。酒精度数计算： 酒精水溶液中纯酒精的含量就是其浓度，我国是以

5、容量（体积）百分数进行酒精水溶液的浓度计算的。如平常说的五十度酒是指在20时100体积酒精溶液中含有50体积纯酒精。计算式：酒精容量=（纯酒精容量数/酒精水溶液总容量数）*100%酒精度数=酒精容量*100%医用酒精：主要成分是乙醇，并且它是混合物。医用酒精是用淀粉类植物经糖化再发酵经蒸馏制成，相当于制酒的过程，但蒸馏温度比酒低，蒸馏次数比酒多，酒精度高，制成品出量高，含酒精以外的醚、醛成分比酒多，不能饮用，但可接触人体医用。是植物原料产品。消毒机理：要使蛋白质变性，就要让蜷曲、螺旋的蛋白质分子长链舒展、松弛，其中关键是破坏形成蜷曲和螺旋的各种力。酒精分子有两个末端，一端是憎水的(一C2H5)

6、，可以破坏蛋白质内部憎水基团之间的吸引力；一端是亲水的(一OH)，但它难以破坏蛋白质外部的亲水基团之间的吸引力。另一方面。水分子虽然可以松弛蛋白质亲水基团之间的吸引力，但它即使钻进细菌内部，也无法破坏其蛋白质中憎水基团之间的吸引力。所以，纯酒精或水都不足以使细菌内的蛋白质变性，只有酒精和水共同存在，同时使保持蛋白质几何形状的各种吸引力松弛，蛋白质才会失去生理活性。因此，只有一定浓度的酒精溶液，才能达到良好的消毒杀菌目的。不同浓度（以下的浓度均是指体积分数）：95%的酒精常用于擦拭紫外线灯。这种酒精在医院常用，而在家庭中则只会将其用于相机镜头的清洁。75%的酒精用于消毒。这是因为，过高浓度的酒精

7、会在细菌表面形成一层保护膜，阻止其进入细菌体内，难以将细菌彻底杀死。若酒精浓度过低，虽可进入细菌，但不能将其体内的蛋白质凝固，同样也不能将细菌彻底杀死。40%50%的酒精可预防褥疮。长期卧床患者的背、腰、臀部因长期受压可引发褥疮，如按摩时将少许40%50%的酒精倒入手中，均匀地按摩患者受压部位，就能达到促进局部血液循环，防止褥疮形成的目的。25%50%的酒精可用于物理退热。高烧患者可用其擦身，达到降温的目的。因为用酒精擦拭皮肤，能使患者的皮肤血管扩张，增加皮肤的散热能力，其挥发性还能吸收并带走大量的热量，使症状缓解。但酒精浓度不可过高，否则可能会刺激皮肤，并使表皮散失大量的水分。清洁能源：即绿

8、色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，它包括核能和“可再生能源”。传统意义上，清洁能源指的是对环境友好的能源，意思为环保，排放少，污染程度小。但是这个概念不够准确，容易让人们误以为是对能源的分类，认为能源有清洁与不清洁之分，从而误解清洁能源的本意。清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调 经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。可再生能源，是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、地热能（包括地源和水源）

9、海潮能这些能源。可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此，可再生能源的开发利用，日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。中国前景：未来十年，中国能源将实现两个目标：一是到2020年非化石能源占一次能源消费总量的比重达到15%左右；二是到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%45%。如今，中国已经成为全球清洁能源投资第一大国。据2012年全球清洁能源投资报告显示，2012年全球投资总额为2687亿美元，相当于2004年的5倍。其中，中国在清洁能源方面的投资达到创纪录的677亿美元，较2011年增加20%，投资总额位居世界第一，成为全球清洁能源领头羊。燃料乙醇：燃料乙醇一般是指体

10、积分数达到99.5%以上的无水乙醇，是 良好的辛烷值调和组分和汽油增氧剂，燃烧乙醇汽油能够有效减少汽车尾气中的PM2.5和CO，其作为可再生液体燃料的代表之一，可补充化石燃料资源，降低石油资源对外依存度，减少温室气体和污染物排放，近年来受到世界各国的广泛关注。自巴西、美国率先于20世纪70年代中期大力推行燃 料乙醇政策以来，加拿大、法国、西班牙、瑞典等 国纷纷效仿，目前以甘蔗、玉米为原料的第1代燃 料乙醇产业已经形成规模，燃料乙醇已经成为世界消费量最大的生物燃料。目前，燃料乙醇的生产方法主要分为化学合成法和生物法。化学合成法包括乙烯路线和合成气路线，生物法分为生物化学法和热化学法。乙醇做燃料清

11、洁程度比较：理论上乙醇燃烧只产生，水和二氧化碳，但是存在燃烧不完全的问题（因为是液态和空气接触不足）容易产生微量一氧化碳。而甲烷是气体和氧气接触充足，只产生无害的水和二氧化碳。所以都是清洁能源而甲烷较乙醇更清洁。【实验设计】由于实验器材限制，我们未能得到实验室95%浓度的酒精，但我组同学善于观察生活，善于向生活取材，我们发现药店里有贩卖75%浓度的医用酒精，且实验证实该浓度酒精可燃，于是我们知道，在实验室酒精灯95%的浓度之下的其他浓度依然可燃。在生活常识中，我们知道；酒精浓度越低越不易燃，我们便决定，以稀释75%浓度的医用酒精从而得到其他更低浓度的酒精，由此依次实验，不断逼近酒精可燃与不可燃

12、的临界浓度。【实验过程结果】我们每次选取10ml 75%的医用酒精进行稀释；由稀释定理可知，稀释前后溶质乙醇的量不变，设为得到浓度为x的酒精，需加水n ml，则x，n满足：10*0.75=（10+n）*x，即：n=（7.5-10*x）/x，由此我们通过计算就能得知，为得到指定浓度x的酒精，需加水的量。通过计算与配置，得到指定浓度酒精，依次实验探究其是否可燃。通过实验，现将实验结果表格呈现如下：（每次稀释前状态都为10ml 75%医用酒精）加水量n/ml得到酒精浓度x现象0.7170%可燃2.5060%可燃5.0050%可燃8.7540%可燃15.0030%不可燃11.4335%不可燃10.8336%可燃【实验结论】分析实验数据可知，酒精可燃与不可燃的临界浓度约是35.5%【实验分析】由于实验器材由我小组内部成员自行准备，如：每次的加水量的取得，由于没有量筒和胶头滴管，我们小组内商议后决定以小型医用注射器代替，不免存在较大误差，且随着实验进行，原医用酒精也在蒸发，浓度减小。综上所述，我们认为，此次实数值偏大。【实验意义】通过实验探究得知酒精的临界浓度后，对于实验室使用酒精具有积极意义,我们可以在以后使用酒精作燃料时，通过适当降低浓度（如将实验室用的95%改用40%，50%），以在不影响酒精燃