DIS实验探究烟花爆竹中的火药燃烧产物SO2

陈继清

1 研究背景

逢年过节国人喜欢燃放烟花爆竹，这是中华民族的传统文化，有人还称燃放烟花爆竹产生的硝烟为“年味”，殊不知燃放烟花爆竹会产生二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等气体，这些有毒有害气体对大气环境是无形的“杀手”。当硝烟弥漫时，这些气体对人体呼吸系统的各个部位都有着一定的损害作用。其中二氧化硫进入大气层，氧化后在云中形成硫酸型酸雨，能强烈腐蚀建筑物与工业设备，酸雨可导致树木、森林死亡，湖泊中鱼虾绝迹，使土壤营养遭到破坏，使作物减产或死亡，其污染性和危害性极大。通过班级调查发现，许多同学，特别是男生对燃放烟花爆竹的危害性认识不够，大多数人表示春节一定要燃放烟花爆竹，这样才有意思。虽然学生通过课外知识学习知道燃放烟花爆竹的危害和污染性，但是潜意识中认为不是很严重。利用自制实验装置通过现今最流行、实用的DIS实验来探究燃放烟花爆竹的产物SO2并模拟酸雨的形成，能让学生对燃放烟花爆竹的危害和污染性有更直观、深刻的认识。

2 仪器、药品

数字化信息系统（含二氧化硫传感器、pH传感器、数据采集器、笔记本电脑等）、5 L塑料色拉油桶（洗净待用）、塑料球形漏斗、止水夹（1个）、铁夹（1个）、铁架台、胶皮管、单孔橡皮塞、玻璃导管、燃烧匙、一小段导火线（取自烟花）、少量火药（取自小爆竹）。

3 实验装置

4 实验步骤

（1）如图1所示，连接好仪器，关闭止水夹。

（2）向色拉油桶中注入少量水，直到浸没pH传感器。

（3）向燃烧匙中加入少量火药，并插入一小段导火线，将导火线用很小一片透明胶带固定在燃烧匙铁柄上。

（4）打开数字化信息系统操作界面，同时开通二氧化硫传感器通道和pH传感器通道，先打开二氧化硫浓度测试界面，点击“示波”，再点击“开始”。此时，二氧化硫传感器测试到空气中二氧化硫的浓度；打开pH测试界面，点击“数字”，再点击“开始”，这时pH传感器测试到水的pH值。

（5）点燃导火线，将燃烧匙迅速伸入桶内，塞紧橡皮塞，观察SO2浓度波形图并保存。

（6）当火药燃烧结束，冷却后，向塑料球形漏斗中加入少量水，打开止水夹，让水流入桶内，关闭止水夹，振荡。打开pH测试界面，点击“数字”，再點击“开始”，测试pH值。

5 实验结果

6 实验分析

（1）图2中，曲线起点至a点说明桶内SO2浓度起始值为0；a点至b点曲线上升，说明当点燃导火线引燃火药后，桶内SO2浓度逐渐增大；b点至c点曲线几乎直线上升，反映当火药充分燃烧后，桶内SO2浓度极速增大，并迅速达到最大值20 ppm（该二氧化硫传感器最大量程为20 ppm），说明火药燃烧会迅速产生SO2气体。

（2）图3是实验前测试的水（用冷开水代替蒸馏水）的pH值，为7.49，略显碱性。

（3）图4是实验后测试到吸收了SO2后的水的pH值，为551，显酸性，且小于5.6，犹如酸雨。

7 实验意义

用DIS实验探究燃放烟花爆竹的产物SO2和模拟酸雨的形成实验，能定量、直观地让学生认识到燃放烟花爆竹的污染性，学生纷纷表示以后不能随意燃放烟花爆竹，他们的环保意识大大增强。通过反思交流，达成共识：逢年过节燃放烟花爆竹是中华民族的传统文化，但是燃放烟花爆竹必须限时限量并在规定区域内进行，而且要燃放新型绿色无污染的烟花爆竹。使我们在欢快的烟花爆竹声中干干净净地庆祝佳节。