东南大学材料学院（211189）李擎宇
本文介绍了3个化学小发明。第1个是外置药桶型泡沫灭火器，它可以反复使用并可随关随停；第2个是新型启普发生器，它适用液体和液体反应随用随制气体；第3个是冰雪天汽车上坡防滑橡胶履带，它利用化学反应放热解决了雨天上坡路面湿滑的问题。
生活中一些看似难以解决的问题，通过细致观察，理智分析，就会捕捉到一闪即逝的灵感，找到巧妙的解决方法，经历探究过程中无数次的失败或成功，会感受到小发明的无穷魅力。
1外置药桶型泡沫灭火器
正常的泡沫灭火器内有两个内胆，分别盛放两种液体，它们是硫酸铝和碳酸氢钠溶液，两种溶液互不接触，不发生化学反应。需要工作时，把灭火器倒立，两种溶液混合在一起，就会产生大量的二氧化碳气体，如图1所示。其化学反应方程式为：Al2（SO4
传统的泡沫灭火器平时不能碰倒，否则就会发生化学反应，直至泡沫灭火器内部材料用尽。笔者的改进就是在桶盖上安装外置药液瓶，内部改进为3个室，上面一个为NaHCO3盛液室，另一个为Al2（SO4）3盛液室，最下部为反应室，模型如图2所示。
使用前封闭输液开关，安装两个外置药桶，一个装满碳酸氢钠溶液，另一个装满硫酸铝溶液。根据化学反应条件，碳酸氢钠药桶的体积大约是硫酸铝药桶体积的6倍。使用时，打开输液开关，液体进入各自的盛液室，拨动单向门联动开关，液体进入反应室开始剧烈反应，通过导管喷出气体，单向门可以利用反应室气压控制液体流入速度，防止压强过大引起爆炸。需要停止时，封闭气体出口，单向门开关封闭液体，药液不进入反应室，反应停止。长期不用时，关闭联动开关及输液开关即可。
2新型启普发生器
实验室常见的启普发生器要求是块状固体与液体反应制备气体，利用气压升高使固液分离，从而使反应中止，以达到随用随制，随关随停的效果。其原理如图3所示。
笔者设计的启普发生器结构如图4所示。容器分上下两室，上室A盛液体，下室B可放置固体或液体。上下室通过一根倒U型管连通，通过虹吸现象可以使A室液体滴入B室，当化学反应产生的气体越来越多时，气压使液体不再滴入，反应停止，达到控制反应的效果。
短管下安装一个浮沉子防止气体进入A室逃逸。浮尘子上部为锥形容器（上部封闭一些气体，下端开有小孔），下部为镂空小球，中间由细线相连。当加装A液体时，浮沉子上浮，液体透过镂空小球进入U型管滴入B室，开始化学反应制备气体；当关闭气体出口时，B室气压高于锥形瓶内气压，液体通过小孔进入锥形瓶，浮尘子由于重力增大下沉，封闭U型管，防止气体进入上层容器。
这种新型启普发生器，不但可以完成传统启普发生器液体与固体反应制取氢气、二氧化碳、硫化氢等气体实验，也可以完成液体与液体反应制取二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、氨气等气体实验。
3冰雪天汽车上坡防滑橡胶履带
一场冰雪过后，高架桥上坡路面摩擦力迅速变小，部分汽车开不上去，造成道路拥堵。传统解决办法是撒盐化雪或铺设草垫，不但污染环境而且腐蚀桥梁。笔者设计的防滑橡胶履带可由工程车铺到引桥上，防滑履带下安装遇空气自发热的化学药品，融冰后可以紧贴路面，天气转暖后由工程车收回，装上发热材料反复使用，其模型如图5所示。
履带中空，安装真空包装的发热材料：铁粉、水、木粉、活性炭、食盐和沸石等，其化学反应方式同暖手宝、炭热宝等类似，4Fe+3O2=2Fe2O3。当汽车碾压履带，真空袋破裂，发热材料与空气接触，发生化学反应并放热，从而融化积雪保障道路通畅。加装氯化的作用是使整个发热材料内形成原电池加快反应速率。
收稿日期：2014-11-26