化学自习室移动版

首页>必修二>硫氮与环境>常识与故事9>

黑火葯究竟有多伟大

黑火药爆炸的化学方程式是:3C + S+ 2KNO3 =K2S + 3CO2 +N2 该反应当然是“主要反应”,但不排 除爆炸中还有其他物质产生,比如CO、CO2、NO2等。那 么,这个方程给了我们哪些信息?

1. 黑火药的原料来自自然,基本上是现成的。古代发明燃料不可能人工合成,诸如现代的TNT、硝化甘油、 硝酸纤维等。

2. 爆炸一定是放热反应,其主要产物是气体。这是 化学炸药的威力所在,气体受热急剧膨胀,没有大量气 体产生制不成炸药。

3. 化学炸药多半含大量硝基或含氮元素(工业硝酸 的主要用途之一是制炸药),它们的热稳定性较差,受热 容易分解产生大量氮气。这些含氮物质(包括硝酸盐)是不能带上公共交通工具的。有种火箭推进剂的主要 成分是H2NN(CH3)2(偏二甲肼)和N2O4,也是大量含氮 物,点燃后迅猛燃烧并全部生成气体:H2NN(CH3)2 + 2N2O4 = 3N2 +2CO2 +4H2O ,可见其推力之大。

4. K2S是一种很奇怪的产物,这就使得这个反应方 程式很难理解。通常我们理解硫的燃烧产物应是+4价,如锻烧硫铁矿、燃油、燃煤都产生SO2。于是我们试 着按+4价臆测硫黄的反应产物是,写出来的化 学方程式是:1.5C+S+2KNO3 =K2SO3 +1.5CO2 +N2

根据方程式发现硫黄和硝石的用量不变,CO2却大 量减少,也就是说炸药的爆炸威力骤然下降。黑火药爆 炸的原方程式中,气药比是4 mol/270 g,而臆测方程中 的气药比是2.5 mol/252 g,后者仅为前者的2/3。

我们恍然大悟,古代黑火药爆炸的反应中硫黄是氧 化剂,是KNO3的“帮凶”,帮着氧化了更多的炭粉,产生 了更多的CO2,而那个臆测反应中硫黄作还原剂,是“挖 KNO3墙角”的。当然,这并不说明古人懂化学,那个爆炸威力最大化的配方可能是多少代人经过无数次实验确定的,化学方程式则是现代人根据配方计算出来的。

真是个值得深度玩味的化学方程式!却在应试教 育的大环境下,太多人认为这个方程式是“不考的”(有 多种元素变价且反应太特殊),课堂上对其没有任何讨 论或说明,使其成了课本上一串可有可无的符号。

(责任编辑:化学自习室)
说点什么吧
  • 全部评论(0
    还没有评论,快来抢沙发吧!