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雙氧水運(yùn)輸安全影響因素探究

文檔作者：李炎飛文檔來源：上海南洋模范高級中學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)： 115 1	更新時間： 2023年06月18日
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雙氧水運(yùn)輸安全影響因素探究
李炎飛(上海南洋模范高級中學(xué)，上海200235)
摘要：雙氧水由于其結(jié)構(gòu)的特殊性而具有較大的不穩(wěn)定性，
極易分解，分解產(chǎn)生的熱量與可燃物接觸而引起著火，同時分
解釋放助燃荊的氧氣，在運(yùn)輸?shù)让荛]環(huán)境中最終可能導(dǎo)致爆
炸。這使得雙氧水的貯存及運(yùn)輸過程中，對于外界環(huán)境的要求
非常高，諸如溫度、濃度、酸堿度、催化劑、光照等因素的控制極
為重要。通過本次研究過程中發(fā)現(xiàn)，雙氧水在較低濃度時，分
解速率較慢，但隨著濃度的升高，分解速率逐漸增大；在雙氧水
濃度溫度升高過程中，分解速率逐漸提高，但總體來講溫度對
于其影響較小，室溫下雙氧水可以維持較為穩(wěn)定的狀態(tài)：酸性
條件下，尤其是pl-l<3左右較為穩(wěn)定，pH=9時最易導(dǎo)致分解危
險性最大；金屬離子的存或多或少對雙氧水的分解起到催化作
用，其中尤以銅離子最為顯著，應(yīng)控制運(yùn)輸過程中銅離子的
摻入。
關(guān)鍵詞：雙氧水；／g輸安全；濃度；溫度；分解速率
過氧化氫(俗稱雙氧水)是一種重要的無機(jī)化工原料和精
細(xì)化工產(chǎn)品，含量一般有3％、30％、35％，有的甚至高達(dá)90％，
常用的有30％或35％。由于其無污染的特性，被稱為“最清潔”
的化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于化工、紡織、造紙、軍工、電子、航天、醫(yī)
藥、建筑及環(huán)境保護(hù)等行業(yè)，具有廣泛的應(yīng)用前景。雙氧水呈
弱酸性的無色透明液體，分子式為H202，結(jié)構(gòu)式為H-O—O-H，
由于其分子結(jié)構(gòu)的低對稱性及過氧鍵的存在，造成雙氧水容易
發(fā)生自發(fā)分解反應(yīng)?；瘜W(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，遇堿、熱、光、粗糙表
面、重金屬及其它雜質(zhì)會引起分解，同時放出氧氣和熱量，具有
較大的安全隱患。
然而作為一種重要的化工原料，雙氧水難以避免地遇到遠(yuǎn)
距離運(yùn)輸及長時間貯存的需求，這種過于活潑的化學(xué)性質(zhì)使得
其貯存運(yùn)輸成為一大難點(diǎn)，稍有不慎極可能引發(fā)火災(zāi)甚至爆
炸。如在運(yùn)輸過程中，貯存雙氧水容器的材質(zhì)只能用純鋁(>
99．6％)、不銹鋼、玻璃、陶瓷和聚乙烯塑料等。以防止其較強(qiáng)的
氧化能力腐蝕容器，高濃度雙氧水溶液對雜質(zhì)較敏感，少量存
在的有機(jī)或無機(jī)雜質(zhì)都會使其催化分解，進(jìn)一步導(dǎo)致火災(zāi)甚至
爆炸；諸如溫度、光照強(qiáng)度、pH等，亦對其穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，
一定程度上引起雙氧水分解。
因而，對于其穩(wěn)定性及分解速率的研究尤為重要，是指導(dǎo)
過氧化氫安全運(yùn)輸及貯存的有力保障。本次課題中，模擬雙氧
水運(yùn)輸環(huán)境，通過測定不同反應(yīng)條件下收集相同體積氧氣的時
間，探究了濃度、溫度、PI-I、金屬離子等因素對于雙氧水分解速
率的影響，通過控制變量法設(shè)計實(shí)驗過程并對實(shí)驗結(jié)果加以整
理分析，探討雙氧水貯存及運(yùn)輸安全注意事項。
1實(shí)驗部分
1．1實(shí)驗原理
雙氧水分解方程式如下：
2H202—_’2H20+02
在一定條件下，雙氧水分解速率越高，則反應(yīng)越劇烈，反應(yīng)
程度越大，在固定時間內(nèi)產(chǎn)生的氧氣越多。通過控制反應(yīng)變
量，測定不同條件下反應(yīng)0．5小時內(nèi)收集的氣體體積，一定程度
上即可反應(yīng)出不同影響因素對于雙氧水分解速率的影響。考
慮到實(shí)際雙氧水運(yùn)輸及貯存過程中不會額外加入催化劑，本次
實(shí)驗中未添加MnO：等催化劑，主要探究了溫度、濃度、pH、金屬
離子等影響因素的影響。
1．2主要試劑與儀器
采用主要試劑包括：不同濃度Hz0：溶液(化學(xué)純)、CuSO·、
MnSO,、ZnSO一、NaOH(分析純)、純水
主要實(shí)驗裝置包括pH計、恒溫槽、水槽、溫度計、鐵架臺、
計時器、圓底燒瓶、量筒等
1．3實(shí)驗內(nèi)容
搭建測量氣體體積的儀器，進(jìn)行氣密性檢查，按照不同研
究內(nèi)容，分別進(jìn)行以下實(shí)驗：
1．3．1溫度對雙氧水分解速率的影響
量取1．0mL 30％的雙氧水于干燥的圓底燒瓶中，置于特定
溫度的恒溫槽中，反應(yīng)開始計時30rain，記錄30℃、40℃、50cc、
60。C、70℃、80％、900C下收集氣體的體積數(shù)據(jù)。
1．3．3 pH對雙氧水分解速率的影響
量取10mL 30％的雙氧水于干燥的圓底燒瓶中，加入NaOH
調(diào)節(jié)pH由3．1—13．3，置于60。C的恒溫槽中，反應(yīng)開始計時
30min，記錄不同pH下收集氣體的體積數(shù)據(jù)。
1-3_4雙氧水濃度對分解速率的影響
分別量取10ml 30％的雙氧水稀釋成5％、10％、15％、20％、
25％的不同濃度，在pH為6．0的反應(yīng)條件下分別在溫度為30。C
和60。C的條件下放置30rain，記錄收集氣體的體積數(shù)據(jù)。
1．3．5金屬離子對分解速率的影響
量取10ml 30％雙氧水于干燥的圓底燒瓶中，加入一定濃度
的Cu2+溶液后，置于60。C的恒溫槽中，30min后，記錄量筒中水
的體積。同理測定不同濃度下Zn“、Mn2+對實(shí)驗結(jié)果的影響。
2實(shí)驗結(jié)果與討論
2．1溫度對雙氧水分解速率的影響
本模塊中，以濃度為30％雙氧水為研究對象，模擬實(shí)際運(yùn)

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