DIS實驗探究煙花爆竹中的火藥燃燒產(chǎn)物SO2

陳繼清

1 研究背景

逢年過節(jié)國人喜歡燃放煙花爆竹，這是中華民族的傳統(tǒng)文化，有人還稱燃放煙花爆竹產(chǎn)生的硝煙為“年味”，殊不知燃放煙花爆竹會產(chǎn)生二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等氣體，這些有毒有害氣體對大氣環(huán)境是無形的“殺手”。當硝煙彌漫時，這些氣體對人體呼吸系統(tǒng)的各個部位都有著一定的損害作用。其中二氧化硫進入大氣層，氧化后在云中形成硫酸型酸雨，能強烈腐蝕建筑物與工業(yè)設(shè)備，酸雨可導(dǎo)致樹木、森林死亡，湖泊中魚蝦絕跡，使土壤營養(yǎng)遭到破壞，使作物減產(chǎn)或死亡，其污染性和危害性極大。通過班級調(diào)查發(fā)現(xiàn)，許多同學(xué)，特別是男生對燃放煙花爆竹的危害性認識不夠，大多數(shù)人表示春節(jié)一定要燃放煙花爆竹，這樣才有意思。雖然學(xué)生通過課外知識學(xué)習(xí)知道燃放煙花爆竹的危害和污染性，但是潛意識中認為不是很嚴重。利用自制實驗裝置通過現(xiàn)今最流行、實用的DIS實驗來探究燃放煙花爆竹的產(chǎn)物SO2并模擬酸雨的形成，能讓學(xué)生對燃放煙花爆竹的危害和污染性有更直觀、深刻的認識。

2 儀器、藥品

數(shù)字化信息系統(tǒng)（含二氧化硫傳感器、pH傳感器、數(shù)據(jù)采集器、筆記本電腦等）、5 L塑料色拉油桶（洗凈待用）、塑料球形漏斗、止水夾（1個）、鐵夾（1個）、鐵架臺、膠皮管、單孔橡皮塞、玻璃導(dǎo)管、燃燒匙、一小段導(dǎo)火線（取自煙花）、少量火藥（取自小爆竹）。

3 實驗裝置

4 實驗步驟

（1）如圖1所示，連接好儀器，關(guān)閉止水夾。

（2）向色拉油桶中注入少量水，直到浸沒pH傳感器。

（3）向燃燒匙中加入少量火藥，并插入一小段導(dǎo)火線，將導(dǎo)火線用很小一片透明膠帶固定在燃燒匙鐵柄上。

（4）打開數(shù)字化信息系統(tǒng)操作界面，同時開通二氧化硫傳感器通道和pH傳感器通道，先打開二氧化硫濃度測試界面，點擊“示波”，再點擊“開始”。此時，二氧化硫傳感器測試到空氣中二氧化硫的濃度；打開pH測試界面，點擊“數(shù)字”，再點擊“開始”，這時pH傳感器測試到水的pH值。

（5）點燃導(dǎo)火線，將燃燒匙迅速伸入桶內(nèi)，塞緊橡皮塞，觀察SO2濃度波形圖并保存。

（6）當火藥燃燒結(jié)束，冷卻后，向塑料球形漏斗中加入少量水，打開止水夾，讓水流入桶內(nèi)，關(guān)閉止水夾，振蕩。打開pH測試界面，點擊“數(shù)字”，再點擊“開始”，測試pH值。

5 實驗結(jié)果

6 實驗分析

（1）圖2中，曲線起點至a點說明桶內(nèi)SO2濃度起始值為0；a點至b點曲線上升，說明當點燃導(dǎo)火線引燃火藥后，桶內(nèi)SO2濃度逐漸增大；b點至c點曲線幾乎直線上升，反映當火藥充分燃燒后，桶內(nèi)SO2濃度極速增大，并迅速達到最大值20 ppm（該二氧化硫傳感器最大量程為20 ppm），說明火藥燃燒會迅速產(chǎn)生SO2氣體。

（2）圖3是實驗前測試的水（用冷開水代替蒸餾水）的pH值，為7.49，略顯堿性。

（3）圖4是實驗后測試到吸收了SO2后的水的pH值，為551，顯酸性，且小于5.6，猶如酸雨。

7 實驗意義

用DIS實驗探究燃放煙花爆竹的產(chǎn)物SO2和模擬酸雨的形成實驗，能定量、直觀地讓學(xué)生認識到燃放煙花爆竹的污染性，學(xué)生紛紛表示以后不能隨意燃放煙花爆竹，他們的環(huán)保意識大大增強。通過反思交流，達成共識：逢年過節(jié)燃放煙花爆竹是中華民族的傳統(tǒng)文化，但是燃放煙花爆竹必須限時限量并在規(guī)定區(qū)域內(nèi)進行，而且要燃放新型綠色無污染的煙花爆竹。使我們在歡快的煙花爆竹聲中干干凈凈地慶祝佳節(jié)。