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【实验】关于M84式震撼弹反应原理的详细探究报告 · 一

December 31, 2016 • Read: 69 • 瞎折腾,Lofter部分文章归档

难得雾霾假期,学校留了40张卷子,一共才五天休息啊喂。。。

好吧,卷子先放一边。今天晚上我又按照感觉做了一次实验。理论上的计算量是0.5mol镁粉搭配1mol硝酸铵,然后实际混的时候我心疼硝酸铵,所以只用了0.2mol,结果。。。看实验现象好像硝酸铵过量了一倍。所以,我觉得这个反应肯定不是简单的置换反应,而是相对复杂一点的几个连锁反应。以下是我的猜测。

在混合镁粉和硝酸铵时我闻到了浓烈的氨气味道,所以证明了常温下还是会发生置换反应,只是中间产物硝酸镁阻隔在了硝酸铵和镁粉中间,从而阻止了他俩在我混合的时候反应。由此可以排除主反应是置换反应。理由如下。(以下内容全部未经过证实,部分暂无理论支持)

假设电子点火头的温度足够高(603K,大约330℃)能够使得产生的硝酸镁受热分解,生成了氧化镁和二氧化氮以及氧气,但此时的温度不足以引燃镁粉在氧气中燃烧(镁粉燃点500℃),所以剩下的氧化镁还是会阻止反应进一步进行。而与此同时,330℃的温度会导致硝酸铵受热分解,因为硝酸铵在不同温度下分解产物不同,且该反应为放热反应,所以生成物如下:一氧化二氮、水、氮气、氧气、硝酸分子。其中一氧化二氮与水分子反应可生成硝酸和氮气。

反应进行到这里我也没有测量温度,但是按照实验视频,过量的硝酸铵显示自己分解,然后温度已经足够使镁粉发光,推测是使镁粉与上述反应生成的氧气和氮气反应。另外500℃下硝酸分子应该已经分解为二氧化氮和氧气还有水,而水,我猜反应应该不会到几千摄氏度的高温使水分解成氢气和氧气,所以就假定水与二氧化氮不参加与使镁发光的反应。而一氧化二氮同样在高温下能够分解成氮气和氧气。最终产物应该是氧化镁和氮化镁。其中氮化镁又和上面的水反应,生成氢氧化镁和氨气,氢氧化镁在受热情况下放出水分子变成氧化镁,氨气在一定程度上好像也会分解为氮气和氢气。氢气应该会被烧掉,或者释放到大气中,但是对于实验几乎没什么影响。而氮气最终参与上面的反应。

所以经过上述过程得到的最终产物应该会有氧化镁、氮气、水、氨气、氧气以及氮氧化物。

再次重申,以上过程纯属意淫,并未证实,大概是可以解释镁粉与硝酸铵的反应,并确认置换反应并不是主反应。如果各位能够找到一些详尽的学术资料来支撑或者修改我的猜测,在下感激不尽。自己弄了几张图:

请输入图片描述

↑简直就是胡来,我觉得这个解释里有好多不成立、有问题的地方,所以请各位帮忙推敲一下,到评论区留个言什么的,谢谢。

好吧,没有搞清楚反应原理,就只好暴力尝试了,根据实验视频的慢放,70秒的反应过程有近20秒是硝酸铵分解,所以我觉得硝酸铵的量应该减少三分之一到二分之一,也就是0.5mol镁粉配0.1到0.15mol的硝酸铵,但是我觉得0.75mol硝酸铵可能更合适,因为我的硝酸铵不多了2333

最后的最后,放张M84式的结构图吧,图源美国陆军,版权是美国联邦政府的,非官方授权翻译是我自己。本人谢绝各种跨国查水表和跨国送温暖,跨国快递也不行2333

请输入图片描述

恩,就这样吧。总觉得我家里面做这些实验总是特别费劲,或者说特别累。工具和试剂都不全,想要称个质量还得用天平,而且如果是学校的实验室的话,也不用心疼什么温度计什么的,直接怼上暴力测定反应热。但是毕竟是自己家里,而且也没有合适的试验场所,所以跟以前那年代做土地雷差不多吧2333按上图完美还原M84就不要想了,药柱是装在铝壳里的,外面是钢制的带孔壳,声音和光可以从中透出来,而且我也没见过这玩意的实际效果,声音是怎么搞出来的我也不清楚(初步断定是反应产生气体涨破铝壳,或者其他化学反应)。所以感觉这比烟雾弹难多了。

另外说起烟雾弹,我从我的书柜深处找到半瓶硝酸钾,所以算是可以制作烟雾弹了吧2333但是固体的烟雾弹能不能被电子点火头引燃也是个问题。

这次的报告就到这里吧。各位有什么想到的想法也可以留评论什么的。恩。


来自评论:

硝铵要研磨细,炒干。镁粉主要提供温度和闪光,可以还原硝铵中的氧。达到高温后硝铵直接爆炸性分解,生成大量气体产生声响,爆炸不需要太多的还原剂,所以硝酸铵要过量。


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Tags: 实验
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