2013-09-08 09:30:50很旺的SAN

科學小實驗

化學小趣味實驗

http://content.edu.tw/junior/phy_chem/ty_lk/sir/content/cphb/cphbmenu.htm

http://content.edu.tw/junior/phy_chem/pd_kc/f5/indexf5.htm

閃光紙

原理和概念

● 硝化纖維或硝基纖維素(Nitrocellulose),又名纖維素硝酸酯(cellulose nitrate),也稱為閃光紙(flash paper),通常由棉絨纖維和木漿等纖維材料浸入濃硝酸和濃硫酸混合液或其他的硝化劑中製得,硝酸提供硝基,硫酸當作催化劑,纖維素轉換成硝酸纖維素和水,其反應稱為硝化反應(nitration),如下反應式所示。

3HNO3+ C6H10O5 → C6H7(NO2)3O5 + 3H2O

教學提示

1. 在步驟中所配製的混合酸,第一批放入5張秤量紙,反應時間約3~5分鐘即可取出。第二批再放入另外5張秤量紙,反應時間需加長至約10分鐘,這是因為混合酸已消耗一些,溶液的濃度也下降。依此比例時間,大約僅可以製作第三批閃光紙,愈後面的放入的秤量紙,其燃燒效果愈差,燃燒的速率也愈慢,且燃燒後有明顯的灰燼。提醒:最好使用新鮮的濃硝酸和濃硫酸,製作的閃光紙才會整張完美,其燃燒效果才有立即燃燒的效果

2. 製作閃光紙時,使用濃硫酸及濃硝酸浸泡時,務必在抽風櫃中操作!因為製作過程可能產生二氧化氮(NO2)氣體,此氣體有毒!請小心。濃硫酸及濃硝酸具有強腐蝕性,必須戴塑膠手套製作閃光紙。

3. 閃光紙要用塑膠密封袋密封保存,並儲存於低溫陰涼處,需要示範時再取出使用。若直接放在空氣中,或放在盒子裡,經大約數星期後,可能會因水蒸氣潮解而變成糊狀物。

4. 燃燒閃光紙時,當燃燒約一半之量時立即往上方拋出。勿手持閃光紙燃燒到結束,否則可能會燒到手。注意:燃燒的閃光紙勿朝人丟出!若擔心燒到手指,可以用鑷子夾住閃光紙再行點燃。中小學生勿獨自燃燒閃光紙,必須有老師和家長監督。由於燃燒閃光紙有火產生,因此示範時旁邊必須準備一具滅火器,以方便易燃物著火時滅火。

5. 閃光紙放置於手掌心燃燒時,會稍微有刺熱的感覺。無此經驗者,可以先用小張閃光紙試試感覺,再使用大張一點測試看看。若使用大張閃光紙,先彎折成碗狀,再倒立地放在手掌心燃燒,可降低接觸手掌心燃燒的時間,如此可以避免長時間接觸燃燒的火焰而燙傷。當點燃閃光紙時,應該有技巧地點燃上方,使燃燒火焰不直接接觸到手掌心,如此也可以避免長時間接觸燃燒的火焰而燙傷。若感覺有點疼痛而不舒服,可以立即拋開閃光紙。

6. 除了秤量紙之外,平板衛生紙也可以製作閃光紙,但要注意下面幾個問題:(i)單張衛生紙由兩層堆疊而成,放入混合酸前應該先分開成兩張。(ii)衛生紙容易吸收空氣中的水蒸氣,因此一定要先用烘箱加以烘乾,然後放入混合酸。否則,直接放入混合酸,會立刻變成糊狀而無法製作整張完美的閃光紙。(iii)混合酸的溫度一定要降至40℃以下,才能放入衛生紙進行硝化反應。若溫度過高,衛生紙也會立即變成糊狀而無法保持整張閃光紙。

7. 提醒示範者:現場演示示範實驗所展現的變化現象的臨場感,以及激發互動討論的教學效果,比單純的播放影片好很多。

8. 這個示範實驗所使用的溶液和器材均可重複使用,最好裝在一個標示「神奇的閃光紙」或放在相似主題的置物箱中備用。

藥品與器材

1. 燒杯(500 mL)  1個
2. 燒杯(250 mL)  1個
3. 量筒(100 mL)  2個
4. 玻璃棒  1隻
5. 滴管  2隻
6. 溫度計  1隻
7. 夾子(可用坩堝夾取代)  1隻
8. 火柴棒  1盒(或打火機  1個)
9. 線香  1條
10. 秤量紙  數張
11. 新鮮的濃硝酸(Fresh concentrated nitric acid, 70% HNO3)  125 mL
12. 新鮮的濃硫酸(Fresh concentrated sulfuric acid, 18 M H2SO4)  100 mL
13. 藥用酒精(95% ethanol)  約50 mL
14. 塑膠密封袋  1個

引用 http://www.youtube.com/watch?v=gZbOEhi4Pt8

蒸汽引擎--化學能轉為動能