正交实验法探究粉尘爆炸实验的最佳条件

彭柳婷 王振兴 黄都

爆炸是可燃物在有限空间内急剧燃烧，并在短时间内聚集大量的热使气体的体积迅速膨胀而引起的。为了探究在人教版化学九年级上册燃烧和灭火一节中面粉爆炸的最佳条件。本实验采用正交实验方法，通过设计因素与水平，探究粉尘爆炸的最佳条件及影响本实验的最主要因素。

1.指标的确定

本实验为粉尘爆炸实验，通过预做实验及对爆炸的描述，选取爆炸的剧烈程度（容器盖是否被炸飞、炸飞的距离、是否有爆炸的声音、声音大小、火焰高度等）来评价实验的优劣。

容器盖炸飞的距离大于1米—100分

大于0.5米—80分

有较大的爆炸声—60分

有轻微爆炸声—40分

容器盖被烧黑—20分

2.因素与水平的选取

经过初试实验及燃烧和爆炸的条件，本实验选取容器体积、预热时间、充入气体频率为影响因素，固定面粉的用量，固定蜡烛大小。

容器规格：容器大：高13cm直径7cm

容器中：高10cm直径5cm

容器小：高7cm直径4cm

装面粉的小容器高3cm，直径1.5cm

蜡烛高度2—3cm

3.实验步骤

（1）将面粉用蒸发皿炒干，大小容器打洞；

（2）连接装置：打气筒—长玻璃导管—尖嘴玻璃管—大容器；

（3）将炒好的面粉放满小容器，点燃蜡烛，一起放入到大容器中；

（4）预热结束后，盖好盖子，立即充气。

4.实验现象记录及打分

5.正交小助手直观分析数据及实验结果与讨论

6.结果与讨论

（1）根据数据，对本实验影响最大的因素是充入空气的频率，其次是预热时间，容器的大小对实验结果没有影响，

（2）最佳的实验条件是打气频率3次/3秒，预热时间5min。

有人提倡用八宝粥盒子作为本实验的大容器，有一定的根据，因为判断爆炸程度可以根据声音的大小和容器盖被炸飞的距离，小容器内气压大，理论会使爆炸声音大，并且盖子飞得远。但在现实情况下，八宝粥的盒盖与盒身连接较稳定，盖子被炸飞所需要的压力更大，且想观察容器内现象时（火焰高度、粉尘飞起的样子），八宝粥盒不利于观察。