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.WD.【问题提出】21世纪是一个能源支撑着的时代，也是一个能源缺乏的时代。伴随着煤，石油，天然气等传统化石燃料储量的减少，人们将目光转向了寻求新型无污染的清洁能源，而酒精作为新型能源之一，未来的开发前景不可估量。且在化学学习中，酒精灯作为最常见的加热仪器，也是以酒精为能源燃烧的，但酒精灯的浓度是95，因此，我们就想；酒精作为可燃混合物，它是否在95以下的浓度中依然可燃如果可以，它可燃与不可燃的临界浓度又是多少对此我们决定展开实验探究。【背景知识】乙醇化学式C2H5OH描述：乙醇在常温常压下是一种易燃，易挥发的无色透明液体，低毒性，纯液体不可直接饮用；具有特殊香味，并略带刺激；微甘，并伴有刺激的辛辣滋味。易燃，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物，相对密度（d15.56）0.816。乙醇的用途很广，可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%75%的乙醇作消毒剂等， 乙醇与二甲醚（即甲醚）互为官能团异构体。毒性：低毒。急性毒性：LD50 7060mg/kg(大鼠经口)；7340 mg/kg(兔经皮)；LC50 37620 mg/m，10小时(大鼠吸入)；人吸入4.3 mg/L50分钟，头面部发热，四肢发凉，头痛；人吸入2.6 mg/L39分钟，头痛，无后作用。物理性质：分子量46.07熔点-114沸点78水溶性与水任意比混溶，其水溶液俗称酒精，可混溶于乙醚、氯仿、甘油、甲醇等多数有机溶剂密度789kg/m（20）外观无色的液体、黏稠度低化学性质：1.乙醇可以与金属钠反响，产生氢气，但不如水与金属钠反响剧烈。2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2活泼金属（钾、钙、钠、镁、铝）可以将乙醇羟基里的氢取代出来。2.乙醇的催化氧化反响：2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O（条件是在Cu或Ag作催化剂的作用下加热）3.乙醇燃烧：发出淡蓝色火焰，生成二氧化碳和水（蒸气），并放出大量的热，不完全燃烧时还生成一氧化碳，有黄色火焰，放出热量完全燃烧：C2H5OH+3O22CO2+3H2O4.乙醇可以和卤化氢发生取代反响，生成卤代烃和水。C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O注意：通常用溴化钠和硫酸的混合物与乙醇加热进展该反响。故常有红棕色气体产生。5.乙醇可以在浓硫酸和高温的催化发生脱水反响，随着温度的不同生成物也不同。A. 消去反响（分子内脱水）制乙烯（浓硫酸）C2H5OHCH2=CH2+H2O （消去反响）B. 缩合反响（分子间脱水）制乙醚（浓硫酸） 2C2H5OHC2H5OC2H5+H2O（取代反响）检测方法：醇含量的测定有物理方法和化学方法。物理方法：气相色谱法、密度瓶法、酒精计法、折射计测定法。化学方法：重铬酸钾比色法、莫尔氏盐法、碘量滴定法。酒精度数计算：酒精水溶液中纯酒精的含量就是其浓度，我国是以容量（体积）百分数进展酒精水溶液的浓度计算的。如平常说的五十度酒是指在20时100体积酒精溶液中含有50体积纯酒精。计算式：酒精容量=（纯酒精容量数/酒精水溶液总容量数）*100%酒精度数=酒精容量*100%医用酒精：主要成分是乙醇，并且它是混合物。医用酒精是用淀粉类植物经糖化再发酵经蒸馏制成，相当于制酒的过程，但蒸馏温度比酒低，蒸馏次数比酒多，酒精度高，制成品出量高，含酒精以外的醚、醛成分比酒多，不能饮用，但可接触人体医用。是植物原料产品。消毒机理：要使蛋白质变性，就要让蜷曲、螺旋的蛋白质分子长链舒展、松弛，其中关键是破坏形成蜷曲和螺旋的各种力。酒精分子有两个末端，一端是憎水的(一C2H5)，可以破坏蛋白质内部憎水基团之间的吸引力；一端是亲水的(一OH)，但它难以破坏蛋白质外部的亲水基团之间的吸引力。另一方面。水分子虽然可以松弛蛋白质亲水基团之间的吸引力，但它即使钻进细菌内部，也无法破坏其蛋白质中憎水基团之间的吸引力。所以，纯酒精或水都缺乏以使细菌内的蛋白质变性，只有酒精和水共同存在，同时使保持蛋白质几何形状的各种吸引力松弛，蛋白质才会失去生理活性。因此，只有一定浓度的酒精溶液，才能到达良好的消毒杀菌目的。不同浓度（以下的浓度均是指体积分数）：95%的酒精常用于擦拭紫外线灯。这种酒精在医院常用，而在家庭中则只会将其用于相机镜头的清洁。75%的酒精用于消毒。这是因为，过高浓度的酒精会在细菌外表形成一层保护膜，阻止其进入细菌体内，难以将细菌彻底杀死。假设酒精浓度过低，虽可进入细菌，但不能将其体内的蛋白质凝固，同样也不能将细菌彻底杀死。40%50%的酒精可预防褥疮。长期卧床患者的背、腰、臀部因长期受压可引发褥疮，如按摩时将少许40%50%的酒精倒入手中，均匀地按摩患者受压部位，就能到达促进局部血液循环，防止褥疮形成的目的。25%50%的酒精可用于物理退热。高烧患者可用其擦身，到达降温的目的。因为用酒精擦拭皮肤，能使患者的皮肤血管扩张，增加皮肤的散热能力，其挥发性还能吸收并带走大量的热量，使病症缓解。但酒精浓度不可过高，否则可能会刺激皮肤，并使表皮散失大量的水分。清洁能源：即绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，它包括核能和“可再生能源”。传统意义上，清洁能源指的是对环境友好的能源，意思为环保，排放少，污染程度小。但是这个概念不够准确，容易让人们误以为是对能源的分类，认为能源有清洁与不清洁之分，从而误解清洁能源的本意。清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调 经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。可再生能源，是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、地热能（包括地源和水源）海潮能这些能源。可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此，可再生能源的开发利用，日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。中国前景：未来十年，中国能源将实现两个目标：一是到2020年非化石能源占一次能源消费总量的比重到达15%左右；二是到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%45%。如今，中国已经成为全球清洁能源投资第一大国。据2012年全球清洁能源投资报告显示，2012年全球投资总额为2687亿美元，相当于2004年的5倍。其中，中国在清洁能源方面的投资到达创纪录的677亿美元，较2011年增加20%，投资总额位居世界第一，成为全球清洁能源领头羊。燃料乙醇：燃料乙醇一般是指体积分数到达99.5%以上的无水乙醇，是 良好的辛烷值调和组分和汽油增氧剂，燃烧乙醇汽油能够有效减少汽车尾气中的PM2.5和CO，其作为可再生液体燃料的代表之一，可补充化石燃料资源，降低石油资源对外依存度，减少温室气体和污染物排放，近年来受到世界各国的广泛关注。自巴西、美国率先于20世纪70年代中期大力推行燃 料乙醇政策以来，加拿大、法国、西班牙、瑞典等 国纷纷效仿，目前以甘蔗、玉米为原料的第1代燃 料乙醇产业已经形成规模，燃料乙醇已经成为世界消费量最大的生物燃料。目前，燃料乙醇的生产方法主要分为化学合成法和生物法。化学合成法包括乙烯路线和合成气路线，生物法分为生物化学法和热化学法。乙醇做燃料清洁程度对比：理论上乙醇燃烧只产生，水和二氧化碳，但是存在燃烧不完全的问题（因为是液态和空气接触缺乏）容易产生微量一氧化碳。而甲烷是气体和氧气接触充足，只产生无害的水和二氧化碳。所以都是清洁能源而甲烷较乙醇更清洁。【实验设计】由于实验器材限制，我们未能得到实验室95%浓度的酒精，但我组同学善于观察生活，善于向生活取材，我们发现药店里有贩卖75%浓度的医用酒精，且实验证实该浓度酒精可燃，于是我们知道，在实验室酒精灯95%的浓度之下的其他浓度依然可燃。在生活常识中，我们知道；酒精浓度越低越不易燃，我们便决定，以稀释75%浓度的医用酒精从而得到其他更低浓度的酒精，由此依次实验，不断逼近酒精可燃与不可燃的临界浓度。【实验过程结果】我们每次选取10ml 75%的医用酒精进展稀释；由稀释定理可知，稀释前后溶质乙醇的量不变，设为得到浓度为x的酒精，需加水n ml，则x，n满足：10*0.75=（10+n）*x，即：n=（7.5-10*x）/x，由此我们通过计算就能得知，为得到指定浓度x的酒精，需加水的量。通过计算与配置，得到指定浓度酒精，依次实验探究其是否可燃。通过实验，现将实验结果表格呈现如下：（每次稀释前状态都为10ml 75%医用酒精）加水量n/ml得到酒精浓度x现象0.7170%可燃2.5060%可燃5.0050%可燃8.7540%可燃15.0030%不可燃11.4335%不可燃10.8336%可燃【实验结论】分析实验数据可知，酒精可燃与不可燃的临界浓度约是35.5%【实验分析】由于实验器材由我小组内部成员自行准备，如：每次的加水量的取得，由于没有量筒和胶头滴管，我们小组内商议后决定以小型医用注射器代替，不免存在较大误差，且随着实验进展，原医用酒精也在蒸发，浓度减小。综上所述，我们认为，此次实数值偏大。【实验意义】通过实验探究得知酒精的临界浓度后，对于实验室使用酒精具有积极意义,我们可以在以后使用酒精作燃料时，通过适当降低浓度（如将实验室用的95%改用40%，50%），以在不影响酒精燃烧效果的前提下,到达节约酒精，节约能源的目的,在如今能源紧张的社会下,其显示出的意义可想而知.同时在整个过程后，加强了我们的动手操作能力，锻炼了我们发现问题，解决问题的能力，实验过程中，成员们因地取材，通力合作在学习知识的过程中增进了同学情谊。平凉一中研究性学习成果报告关于酒精可燃与不可燃临界浓度的实验探究报告本组成员 贾峰 赵家敏 汝苗苗 刘雅怡 张宇涵 张恒(高二14班第三小组)指导教师 李蓬勃
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