酒精可燃与不可燃的临界浓度探究

曹牧萱

摘  要：二十一世纪是一个需要海量能源作为发展支撑的时代，同时也是能源严重匮乏的时期，伴随煤炭、石油、天然气等传统能源储备量大幅度缩减，人们开始将目光转移到酒精之上。作为一种新型能源，酒精有着不可估量的开发潜力。基于此，本文将主要针对酒精可燃与不可燃临界浓度展开探究。

关键词：酒精;临界浓度;可燃;非可燃

引言：

我在学习过程中对于化学实验有着浓厚的兴趣，高一时就产生了研究酒精可燃浓度的想法，后来慢慢找时间做了实验和验证。本文主要以探究酒精溶液可燃与不可燃的临界浓度为目的，通过利用二分法，对实验酒精溶液浓度进行多次改变，对现象與实验结果进行分析，最终较精确地得出酒精溶液燃烧的临界质量分数为36.25%。质量分数低于36.25%的酒精溶液虽然不可燃，但其中仍然含有一定量的酒精，若将其弃去无疑是一种能源浪费，如若采取适当的措施促使其质量分数比临界质量分数得到提升，便能够通过乙醇溶液中进行新燃烧。

一、酒精内涵

酒精专业称呼为乙醇，其在常温与常压下易燃烧，并且会挥发无色透明状液体，不具备较高毒性，纯粹液体状态下人体不得直接饮用，具有特殊香味，同时带有一定刺激性。其所产生的蒸汽可与空气相结合，成为具有爆炸性的混合物质，密度为（d15.56）0.816。酒精在人们日常生活当中应用范围极为广泛，可用于醋酸、饮料、香精、燃料、染料等制造当中，并且其也经常以70%至75%体积分数用于医疗、消毒。另外，酒精与二甲醚之间相互为官能团异构体^[1]。

二、物理性质

酒精分子量为46.07，熔点为-114摄氏度，沸点为78摄氏度，水溶性使其能够与任意水分子混溶，例如乙醚、氯仿、甘油、甲醇等。密度为每20摄氏度789kg/m³，不具备较高黏稠度^[2]。

三、化学性质

首先，酒精能够与金属钠相互反应产生氢气，但反应无法超越金属钠与水的反应，反应公式为2CH₃CH₂OH+2Na→2CH₃CH₂ONa+H₂↑。其次，酒精催化氧反应为2CH₂CH₂HO+O₂→2CH₃CHO+2H₂O，其反应条件为需在Cu或Ag作为催化剂作用情况下进行加热。

四、实验探究

（一）实验目的

本文主要目标在于找寻酒精可燃与不可燃临界点质量分数。

（二）实验用品

质量分数为99.7%酒精溶液，其余所需用品为蒸馏水、两个5毫升小烧杯、十毫升量筒一个、胶头滴管两个、玻璃棒、火柴、镊子、温度计、湿抹布等。

（三）实验原理

酒精溶液在一定质量分数作用下能够在空气中发生燃烧现象，形成火焰为淡蓝色，同时生成二氧化碳和水，本文公式为。

（四）实验步骤

首先，使用5毫升量筒取4克酒精，酒精质量需为99.7%，确保其在二十摄氏度时密度能够达到每厘米0.8克，即为5毫升酒精。然后，再将酒精溶液在小烧杯内点燃。接着对现象进行观察并谨慎记录。如若在上述条件下，酒精能够燃烧，则再行配置酒精溶液，质量分数为50%，即为4克酒精。接着将上述50%酒精在小烧杯中点燃，若发生燃烧现象，再继续配置酒精，此次配置质量分数为25%，随后重复第一步与第二步。若酒精无法燃烧，便需配置质量分数为0.25+0.5/2=37.5%的酒精，随后同样重复第一步与第二步，如此反复，直至得出酒精燃烧条件临界点质量分数。

（五）实验要求

在对不同质量分数酒精溶液配制过程当中，需为酒精质量提供保障，并且确保所用于量取酒精的量筒与胶头并未参与到量取蒸馏水步骤当中，同时将室内温度控制在二十摄氏度之内。另外，出于对局部燃烧对温度造成差异这一情况的考虑，在点燃酒精溶液时必须在小烧杯当中进行，并且保证室内不通风，从而规避局部水蒸发，令酒精质量分数提升这一现象。

（六）数据处理

经过试验后所得数据具体内容如表一。t=19.8摄氏度，所得结果公式如下

五、试验结论与误差分析

（一）结论

经由上述数据可以看出，酒精可燃与不可燃临界质量分数为35.04%。

（二）误差分析

通过上述数据，本文所使用蒸馏水为实验室提供，其密度为1.2g/cm³，但是在实际当中，其密度可能略大于这一数值。另外，由于酒精属于易挥发物质，因此在试验过程当中所量取酒精会有少量挥发，因此，在实际配制酒精溶液过程当中，其质量分数要略低于理论数值。

结束语：

综合上文所示，虽然其他不可燃酒精不可燃，但是其内部仍存有一定酒精，若直接舍弃便是一种对资源的浪费，如若在其中加入一定程度氧化钙，随后对酒精进行蒸出，亦或使用恰当措施促使其临界质量分数质量值达到移动程度，也能够促使其燃烧，这一结论能够促使资源得到更好利用的同时，最大程度地节约资源，对于我国社会资源紧缺问题的解决拥有较大实际意义。

参考文献：

[1]金静，王俊，张金专. 酒精在常见可燃地面材料燃烧痕迹特征规律研究[J]. 安全与环境学报，2017，17（004）：1339-1342.

[2]解立峰，李斌，沈正祥，等. 可燃液体爆燃特性及其抑制实验[J]. 爆炸与冲击，2009（06）：659-664.