氫氣槍

出自 全民科學平台
於 2019年2月14日 (四) 05:21 由 張鈞祺 (對話 | 貢獻) 所做的修訂 (時間)
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目的

學習以簡易的器材及藥品製備氫氣,混合適量的空氣後,點燃爆發,體驗氫氣燃燒的威力。

原理

鋅與酸作用後產生氫氣。用養樂多的空瓶收集適量氫氣後,以「瓦斯點火槍」點燃,氫燃燒所放出的熱量,部分可作為推進養樂多瓶飛出去的動力。化學反應式如下:

競賽

利用大會提供的器材及藥品,製備氫氣,以空的養樂多瓶收集後,裝置成氫氣槍,進行下列競賽。

活動一:射得遠

以瓦斯點火槍點燃養樂多瓶內氫與空氣的混合氣體後,射出養樂多瓶,比賽射程的遠近。射程以瓶子的著地點為準,每隊可射擊三次,取最遠一次距離計算,依遠近排序競賽隊後,以六等第計分法(見表一)計分。

活動二:射得準

設置五個同心圓作為目標靶,其直徑分別為50、100、150、200及250公分,靶心距離射擊處八公尺,如下圖所示。以瓦斯點火槍點燃養樂多瓶內氫與空氣的混合氣體後,將養樂多瓶射向目標靶。,離靶心愈近得點愈高。每隊可射擊五次,將五次得點相加,依積點的高低排序後,以六等第計分法(見表一)計分。


活動三:創意設計

(此項單獨計算成績)作品必須事先做好,報到時交出。設計時請特別注意功能,例如:1.子彈(瓶子)的性能,2.發射裝置,3.產生氫氣的裝置及配方,4.收集氫氣的方式與裝置。),還有創意及美觀。限制:活動一與活動二必須使用容量為100毫升的養樂多瓶,可加裝其他裝置(如加重、飛翼、導向、降落傘等),必須使用大會提供的點火槍或自備類似的點火槍。活動三則不受此限。

器材

1.大會提供:

除鹽酸倒入指定回收桶外,所有器材於該項競賽後,整理好交給評審。

有孔矽膠塞1個(大小配合養樂多空瓶)

瓦斯點火槍1支

小塑膠盆1個(當水槽用)

安全眼鏡1付護耳隔音耳機1付氫氣發生器裝置(如下圖,競賽時大會提供)

鋅粒15克 鹽酸(6M)

70mL(裝於100mL的塑膠瓶內)

塑膠點滴瓶(100mL)1個

導管40公分

2.自備:

養樂多空瓶(100毫升)10個

(需經評審檢查其安全性)牛奶瓶蓋10個

(將裝有氫氣的養樂多瓶,倒置於其上以免氫氣逸出)

氫的製備

1.製備氫氣的裝置如圖二。裝置好了後,先檢查整組裝置是否「不漏氣」?並作收集氣體的空白練習:養樂多瓶裝滿水後倒立於小臉盆內,用手輕壓產生氫氣的空白塑膠點滴瓶。

2.取鋅粒約15克,放入塑膠點滴瓶。

3.於塑膠點滴瓶倒入6 M鹽酸70毫升後,即見鋅粒與鹽酸作用產生氫氣,因此要立即加蓋(連有導管),並旋緊蓋子,便可收集氫氣。收集足夠瓶數的氫氣後,立即把鹽酸倒回原來裝鹽酸的塑膠瓶,阻止鋅繼續與鹽酸作用,並回收鹽酸備用。

評分方法

1.活動(一)射得遠:每隊射擊三次,取最遠一次距離計算,依遠近排序後,以六等第計分法(見表一)計分。

2.活動(二)射得準:以射準靶的準確性給分。最內圈得25點,依次遞減5點,靶外得2點(如圖1)每隊射擊五次,將五次得點相加後,以六等第計分法(見表一)計分。

3.將活動一和活動二分數相加後,所有隊伍的得分依高低排序後,再採六等第計分法(見表一)計分,分數最高的隊伍頒發單項競賽優勝獎,若分數相同時以抽籤決定。


4.本項得分與另外三項競賽成績相加後,優勝隊伍頒發大會獎,總成績得分相同時,依序以氫氣槍、蛋玩高手、彈不虛發、灌籃高手的得分順序決定名次。

5.活動三依整體的創意(50%)、功能(30%)、美觀(20%)等特色評分,得分最高的隊伍,頒發創意獎,此項評分不列入總成績內計算。

時間

原則說明 10分鐘

準備氫氣槍時間 20分鐘

射擊與評審時間 30分鐘

共60分鐘

注意事項

1.製備氫氣時,手持塑膠點滴瓶(氫氣發生裝置),絕對避免點滴瓶橫倒,導致瓶內酸液噴出。

2.氫氣易燃,製備時必須嚴禁附近不能有火焰或火花,以免引火爆炸,切記保持通風良好。

3.欲停止氫氣發生時,要將酸液倒入空瓶中,保留酸液備用。倒出酸液後,倒入清水於氫氣發生器,以水沖洗鋅粒數次,即可停止反應,保留鋅粒可再次使用。

4.製備氫氣與射擊瓶子時,均需配戴護目鏡。

5.引爆氫氣時,必須要戴護耳隔音耳機,以防爆鳴音。

6.養樂多瓶內集滿氫氣時,因缺助燃物無法點燃。瓶內氫氣與空氣的混合比例,影響爆發的威力,因此要事先練習,找出最適當的比例。可考慮收集氫氣時養樂多瓶不要裝太滿的水,留一部分的空氣。

7.在家裡用廢鐵罐或其他金屬(銅除外)剪成片狀後,放進氫氣發生器(塑膠瓶)內與浴廁用的鹽酸作用,也可製備氫氣。

注意事項

1.製備氫氣時,手持塑膠點滴瓶(氫氣發生裝置),絕對避免點滴瓶橫倒,導致瓶內酸液噴出。

2.氫氣易燃,製備時必須嚴禁附近不能有火焰或火花,以免引火爆炸,切記保持通風良好。

3.欲停止氫氣發生時,要將酸液倒入空瓶中,保留酸液備用。倒出酸液後,倒入清水於氫氣發生器,以水沖洗鋅粒數次,即可停止反應,保留鋅粒可再次使用。

4.製備氫氣與射擊瓶子時,均需配戴護目鏡。

5.引爆氫氣時,必須要戴護耳隔音耳機,以防爆鳴音。

6.養樂多瓶內集滿氫氣時,因缺助燃物無法點燃。瓶內氫氣與空氣的混合比例,影響爆發的威力,因此要事先練習,找出最適當的比例。可考慮收集氫氣時養樂多瓶不要裝太滿的水,留一部分的空氣。

7.在家裡用廢鐵罐或其他金屬(銅除外)剪成片狀後,放進氫氣發生器(塑膠瓶)內與浴廁用的鹽酸作用,也可製備氫氣。