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沸石为什么可以防止暴沸？

我爱教化学

2023-08-29 21:07:33

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给烧瓶中液体加热时，通常会加入沸石或碎瓷片以防液体暴沸。那沸石或碎瓷片为什么可以防止暴沸呢？

先说成因：对过热液体继续加热，会骤然而剧烈地发生沸腾现象，这种现象称为“暴沸”。或叫作“崩沸”。过热是亚稳状态。

由于过热液体内部的涨落现象，某些地方具有足够高的能量的分子，可以彼此推开而形成极小的气泡。当过热的液体温度远高于沸点时，小气泡内的饱和蒸气压就比外界的压强高，于是气泡迅速增长而膨胀，以至由于破裂引起工业容器的爆炸。液体之所以发生过热的原因是液体里缺乏形成气泡的核心。为避免容器的暴沸，可在容器中放含有空气的无釉陶块等。

解决方案：为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态，常加沸石，或一端封口的毛细管，因为它们都能防止加热时的暴沸现象，把它们称做止暴剂又叫助沸剂，需注意的是，不能在液体沸腾时，加入止暴剂，不能用已使用过的止暴剂。

简单说就是因为加热时烧杯中的液体会向上冲，从而造成了一个个冒出来的“喷泉”，剧烈时甚至会溅出伤人，而沸石能够有效的阻止液体的向上冲，使加热时液体能够保持平稳。

沸石能防暴沸相信大家都知道了，但是碎瓷片也能防暴沸，可能就鲜为人知了。暴沸现象会使液体温度回到沸点，有时是危险的，所以应该增加液体中的气泡。垃圾可以循环再用，碎了的瓷片也同样有其一席用武之地。究其原因在于，碎瓷片是一种多孔物质，即多孔性硅酸盐，可作为沸石，能够产生气泡，使得熔剂沸腾时产生的气体足以快速通顺地脱离液面。沸石和碎瓷片具有相同的性质，原理一样。纯净的液体由于缺少气化核心，加热超过沸点但是仍不沸腾，这种现象就是沸腾滞后现象。这时候，只要加一点碎瓷片就能使沸腾滞后现象打破，产生沸腾。

所谓暴沸现象就是：由于液体气泡起着汽化核的作用，液体中的气泡不断减少，使得温度即时超过了沸点，也不会沸腾，形成了过热液体。这里要知道的一点是，过热液体是非常不稳定的。当过热液体侵入气泡或者温度突然急剧下降时，就会产生剧烈的沸腾，并且伴有爆裂声，这种现象就叫暴沸了。

碎瓷片由于含有很多的毛细孔，其中包括有气体。在加热沸腾时，气体因为受热逸出，从而产生更多的气泡，补充缺少的气泡，因此起到了防止暴沸的作用。

补充：

沸石的作用: 沸石的作用就是使气泡细化，沸石表面有很多微孔，表面能低，气泡会优先在沸石表面生成，然后迅速排出，另外起到一定的阻隔作用，小气泡不能聚集，就不会暴沸了。

暴沸是液体局部受热致使温度高于沸点而未出现沸腾（无汽化中心），当出现汽化中心立即汽化，局部产生很大的气泡，是液体体积极速增加，带动液体快速上升至液面破裂所产生的现象。

沸石的骨架构造比较空疏，比重约为2，其脱水后的空腔占一半；使用沸石，除了以上老师说的作用外，还有：其导热性好，不至于热量局部聚集；随水翻滚，起搅拌作用，是液体受热均匀；液体汽化在气泡中容易进行，气泡稍大即脱离，不易暴沸。

生活中的爆沸现象：

微波炉煮的开水会二次爆沸

■实验器材：一个微波炉，两个约150毫升的小玻璃杯和一个约300毫升的大玻璃杯，一些茶叶、咖啡粉和牛奶。

■实验过程：水开后放咖啡粉爆沸溢出

往微波炉里煮沸的水里加咖啡粉。

先用普通铁锅将水烧开，关火后等水面平静放入茶叶，水中没有丝毫动静。

接着，将装了约120毫升自来水的小杯放入微波炉，用微波加热3分钟。时间到了，水已开始沸腾，戴好防护手套，将玻璃杯拿出来，此时水不再沸腾，恢复平静。放了一小勺咖啡粉进去，水中冒出一些气泡，但没有沸腾，更没有喷溅出来。

随后，把小杯装好水再放入微波炉加热，时间为3分30秒，用同样的方式再次实验。

咖啡粉刚一放入，原本平静的水面立即剧烈沸腾起来，大量气泡充满水杯并溢出来，比啤酒快速倒入酒杯产生的气泡还快还多。

不过，不到5秒钟，沸腾现象就消失了，水面恢复平静，只是水少了许多。

放入茶叶也出现相同结果

往微波炉里煮沸的水里加茶叶。

再次把装水的小玻璃杯放入微波炉加热3分钟，端出后立即放入茶叶，结果仅有少量气泡，不会沸腾。

加热时间延长至3分30秒，玻璃杯中的水在微波炉内早已沸腾，再端出后，放入一小勺茶叶，水立即再次沸腾，不过，相对于放入咖啡粉，沸腾得不那么剧烈，时间也只有两秒左右。

再把大玻璃杯装上约240毫升自来水，放入微波炉加热4分钟，此时水还没有沸腾，取出后放入茶叶，几乎没有什么气泡产生。

随后，装水的大玻璃杯再次放回微波炉加热，这次是5分钟，水基本沸腾，取出后放入茶叶，只出现少量气泡，没有沸腾。

再将一个敞口的玻璃碗装上约240毫升水，放入微波炉加热5分钟，水开始沸腾，取出后放入茶叶，水同样没有再次沸腾。

牛奶煮开后放糖会“鼓气”

往微波炉里煮沸的牛奶里加糖。

在小玻璃杯中倒入大半杯鲜牛奶，放入微波炉中加热两分半钟，牛奶已沸腾。

取出后，牛奶表面恢复平静，这时放入一小勺白糖，牛奶突然从中间沸腾起来，像一个半圆的球，而不是冒出很多大气泡。

两三秒钟后，沸腾现象消失。

释疑：从内向外加热难以汽化放茶叶后气泡快速聚集

为什么用普通方式煮的开水，平静后加入咖啡粉或茶叶，水面“波澜不惊”，而用微波炉煮的开水放入咖啡粉或茶叶，会再次沸腾？

一般情况下，用锅等器具来加热水时，热量是逐渐渗透的。而微波炉是由内到外整体给水加热的，加热到一定时间，水温已超过沸腾时的100℃，但热量不能在容器内部循环，没有附着的点，形不成气泡，液体无法汽化，表面也没有明显的沸腾现象。放入咖啡粉或茶叶等固体物质时，在固体表面上会产生汽化，小气泡会大量冒出来并聚集在一起，产生爆沸的现象。

1、（2022·甲卷）硫化钠可广泛用于染料、医药行业。工业生产的硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质。硫化钠易溶于热乙醇，重金属硫化物难溶于乙醇。实验室中常用95%乙醇重结晶纯化硫化钠粗品。回答下列问题：

(1)工业上常用芒硝(Na₂SO₄·10H₂O)和煤粉在高温下生产硫化钠，同时生成CO，该反应的化学方程式为_______。