蜡烛中的碳

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制造蜡烛的主要原料是石蜡,有没有简单的办法验证其中的碳元素?

制造蜡烛的主要原料是石蜡,石蜡不是单一的化学成分,是几种高级烷烃的混合物,主要是正二十二烷和正二十八烷,碳元素含量高达85%,当空气供给量不足或者火焰温度下降时,蜡烛很容易燃烧不充分析出碳单质,再被热空气扩散成为碳粉形式。

实验素材

  • 蜡烛
  • 碟子(陶瓷、不锈钢均可)

实验步骤

  1. 点燃蜡烛
  2. 观察蜡烛火焰分为蓝色的外焰和黄色的中焰
  3. 用碟子的底部缓慢逼近蜡烛火焰最亮的部分(小心,碟子会变得很烫)
  4. 观察碟子的底部的积碳

实验原理

蜡烛的火焰从下往上由几部分组成:

  • 烛芯两侧的蓝色(外焰):氧气充足,熔化的蜡充分燃烧,温度最高
  • 烛芯顶端的棕红色内火焰(焰心):氧气不足,蜡发生炭化,产生炭粒
  • 上方发光(内焰):氧气适量,炭化仍存在,产生炭粒,如果这个部位不能维持一定高的温度(1100°C),炭粒就不能燃烧而积存下来。

当碟子底部靠近焰心时,既减少了外部的氧气供给,又降低了火焰的温度,使许多炭粒不能得到燃烧而附着在碟子底部。

蜡烛是多种高级烷烃的混合物,碳氢比不确定,用 $C_x H_y$ 表示,完全燃烧的反应式为

$$C_x H_y + O_2(充足) \to CO_2 + H_2O$$

高级烷烃含碳量高达85%,当供给的氧气不足时,容易发生不完全燃烧而生成一氧化碳,反应式为

$$C_x H_y + O_2 (不足)\to CO + H_2O$$

如果氧气进一步不足,则析出碳单质,就是积炭。

$$C_x H_y + O_2(不足) \to C + H_2O$$


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