氫氣、氧氣尬起來會怎樣?轟!光與聲音的化學反應!讓國中生也瘋狂的爆鳴實驗

我是科學教練桑子研。每一天都是一場實驗。

親身感受爆鳴氣的威力!~用聲音與光來學習化學變化~

當我們在實驗室裡拿出「氫氣」和「氧氣」時,學生的眼睛都亮了起來。這些看不見的氣體,只要靠近火源,就會發出「砰!」的一聲燃燒起來。這已經夠讓人驚訝了,但如果再問學生「把氫氣和氧氣混在一起會發生什麼事?」,他們臉上就會露出興奮期待的表情。只要做好萬全準備和安全措施,讓他們親身體驗一次,保證會留下深刻的學習印象。

① 氣體的特性:單獨收集氫氣或氧氣,靠近火源會怎樣?

首先,從基本觀念開始複習。

• 只收集氫氣靠近火源:發出「砰」的一聲輕微燃燒(與氧氣結合生成水)。

• 只收集氧氣,靠近點燃的香:火焰會變大,能親身感受到氧氣的助燃性。

這些都是可以安全進行的基本實驗,學生也能夠充分投入其中。

② 爆鳴氣的驚人威力!

接著來到今天的重頭戲:爆鳴氣。爆鳴氣就是將氫氣與氧氣以2:1的體積比混合而成的氣體。當這種氣體被點燃時,就會發出「轟隆!」的巨響!

首先,用來密封氣體的橡膠塞就藏有玄機。

橡膠塞上裝有三向活栓,可以自由地將氣體吸入或排出。用活栓和注射器將袋子裡的氣體完全抽空。然後,在袋子裡注入6立方公分的氧氣和12立方公分的氫氣,再關上活栓。

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橡膠塞上插著兩根大頭針,再將放電裝置連接到這兩根針上。按下點火器的開關,

轟!

氫氣和氧氣立刻發生化學反應。實驗後,可以看到袋子裡起霧,而且袋子會緊緊貼合,這些都是很棒的觀察點(影片裡橡膠塞飛出去了,請忽略…)。

③ 我的失敗經驗:肥皂泡爆鳴氣實驗…

我之前曾做過一個實驗,把爆鳴氣灌進肥皂泡裡再點火。畫面很華麗,聲音也很大,學生反應超好。但就是因為太得意,結果釀成大錯…

有一次,我忘記拔掉橡膠管就直接點火,結果整組裝置大爆炸!

燒瓶跳了起來,所有裝置都炸飛了。幸好沒人受傷,但當時嚇出的冷汗至今難忘。爆鳴氣實驗有個大原則:「當裝置內還有氣體時,絕對不能點火」。

④ 安全的做法:在長軟管內點燃爆鳴氣

因此,我強烈推薦一個更安全、更有觀賞性的方法:將爆鳴氣注入透明長軟管中,再從一端點火。這個方法非常適合在科學活動或教學示範中使用。

準備的材料有:軟管(內徑12mm8公尺長,可以在Joyful Honda買零裁的)、橡膠塞(1號,剛好吻合)、氫氣罐、氧氣罐、傘套、點火器、耳塞和護目鏡。

需要注意的是,氫氣罐用得很快。這次實驗發現一罐大概能用三次,大家要多加留意。

我使用的軟管內徑是12mm。我買的是10公尺的,有點長,所以裁成了8公尺來用。記得要剪掉2公尺。

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也可以在五金行買到,通常都有零裁服務。我買了10公尺,但覺得8公尺更剛好。橡膠會老化,所以盡量用新的。

搭配這個軟管的是1號橡膠塞。

首先將傘套三等分,並標上2:1的線。接著,按照氧氣1、氫氣2的比例注入氣體。

先將氧氣注入到第一個標線,然後再將氫氣注入到第二個標線。這種混合氣體就稱為爆鳴氣。接著將傘套的一端接上軟管,慢慢地將傘套折疊,把混合氣體擠入軟管中。這時還不要蓋上橡膠塞。等傘套完全收攏後,

用橡膠塞蓋上開口,

另一端插進點火器。

準備工作就完成了。喊著「3、2、1」的口號,按下點火器的開關,一聲巨響之後,化學反應瞬間發生,管內閃爍著光芒。

聲音非常大,所以一定要注意!記得摀住耳朵,並戴上護目鏡以防萬一。

這個實驗可以看到光和聲音的產生,了解爆炸這個現象,還能觀察到另一端的橡膠塞因氣體受熱膨脹而猛烈地彈飛出去。此外,軟管內會起霧,這說明有水生成。如果能用氯化鈷試紙測試一下就更完美了。

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