电石.docx
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电石.docx
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电石
謝老師是高中物理老師,居然撈過界教起化學?
關於跨領域,他是這麼說的:
『離開他的教室,學生便不是學物理了,現實生活中諸多變因~什麼都可以去探索,什麼都能教!
』
跨領域可以激出什麼火花?
這場研習果然是有無數火花。
******
研習的時間有限,主要內容是以電土(電石)為主。
電石來自煉鋼後的副產品,農人用它來催熟水果,礦工用它來照明,原住民用它來驅鳥、嚇山豬!
這回謝老師用它來教我們電石的創意教學。
之一觀察、猜想與判斷
把電土從容器中取出觀察,聞聞、摸摸(碰過電土要立刻洗手,並把手擦乾),它的外型就像石頭。
謝老師告訴我們:
『進行每一步驟前,都須請學生猜想會發生什麼事情,並提出判斷依據。
』
『石頭可以燒嗎?
』燒燒看。
用火燒石頭(電石),嗯~石頭不能燃燒。
『水可以燒嗎?
』水倒在一個空盤,用火燒”水”,結果呢?
還是燒不起來,水不具可燃性~所以才能滅火呀。
那麼…..如果石頭(電石)加水,這時候是否可以燒得起來?
(以下關於電石加水後氣體的燃燒實驗有一定的危險性,須在通風處示範時且注意安全。
)
選一個小的,加到水中,看到有氣泡產生了。
這氣泡是否可燃?
咱們來試試。
(注意安全!
)
燃燒一瞬間!
為什麼?
顯然,不可燃的二種物質混合後產生了具有可燃性的新物質,過程中發生了什麼變化?
當然是化學變化。
『電石放大顆一點,又會如何?
』
表面積越大,反應速率越快;反應物越多,可燃氣體的量也增加。
火燒得更旺!
(當然~危險性也大。
)
第一部份結論:
『電石帶有臭味,碰到水就冒氣,點火就冒火,還會冒黑煙!
』
之二推論與驗證~電石的成分元素
如何證明電石所含之成分元素種類?
如果要進行科學驗證,可以更慎重一些,甚至~更趣味些。
趣味性是謝老師的專長,這個階段他帶大家從現象的觀察,再進一步教導學生如何檢測所有產物,據以判定電土的主要成份與相關反應。
找個寶特瓶,加水,放一顆電石,這是放熱反應。
再套上氣球,我們要收集氣體產物。
『心型氣球可避免直汽球翹起時造成之尷尬。
』謝老師邊操作邊說明。
謝老師連這點也注意到了,青春期的學生的確會對翹起的直氣球產生某方向的聯想。
接著將氣球綁在掃把柄上:
『如果將裝有可燃氣體的氣球放在火上加熱會如何?
』先前燒小氣泡,火焰已經驚人,這個氣球~裡頭全是可燃氣體,燒起來.........只怕火焰更猛烈!
在此之前,先燒一個裝空氣的氣球做為對照。
裝空氣的氣球放在火焰上,氣球破了。
再來是觀察裝有可燃氣體的氣球變化:
氣球內可燃氣體主成分是乙炔,當氣球被燒破瞬間,乙炔也將被燃燒...
觀察燃燒過程不只爆,瞬間還會有大量的火焰與黑煙。
黑煙的成份是什麼?
這是燃燒不完全形成的碳粒。
在燻黑的欄杆上灑些水,水珠會在碳黑表面滑動,這是碳的疏水性質。
有碳的形成表示:
『電石的成分中含有碳元素。
』(燃燒時產生的二氧化碳不易觀察,所以,藉由不完全燃燒產生的碳黑~可推知。
)
至於,電石泡的水還能做什麼呢?
『已經證明有碳了,還要證明有鈣!
』回到原先反應的寶特瓶。
瓶中的混合物靜置後分層,下層灰白,上層則有一些澄清液體。
利用不織布過濾,將濾液更澄清了。
倒在一個透明杯中,一人發一根吸管~可不是要大家喝喔,咱們是要用吹的。
開始比賽,吹~吹~吹~三十秒後,看看有什麼變化?
誰變化的多?
澄清液體出現白色混濁,這是二氧化碳測試,透明液體其實是澄清石灰水。
口中呼出的二氧化碳與澄清石灰水(碳酸氫鈣)反應生成白色碳酸鈣沉澱,其化學反應式為:
CO2+Ca(OH)2→Ca(CO)3+H2O氫氧化鈣是由電石與水反應後而得,並經CO2吹氣實驗證明,此實驗顯示:
電石的成分中含有鈣元素。
以上面的試驗,可幫助分析電石的成份。
簡單敘述如下,也可以設計成試題(文字敘述需再修飾):
某個未知物(電石)與水的反應後,產生氣體與液體的產物(混合物)。
試驗
(一)氣體產物可燃,不完全燃燒時產生黑色濃煙。
試驗
(二)液體混合物經過濾後,與口中呼出的二氧化碳形成白色混濁。
試問:
試驗
(一)黑色物質可能是什麼成分?
試驗
(二)中的白色混濁可能是什麼?
經由二個試驗結果可推知,此未知物(電石)含有哪些成分元素?
之三電石的化學性質
電石的主要成份是碳化鈣(CaC2),與水反應會產生氫氧化鈣與乙炔(C2H2),其反應式如下:
CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2+熱乙炔具有可燃性,如果燃燒完全,便會產生CO2及H2O。
其燃燒的化學反應為:
2C2H2+5O2→4CO2+2H2O+熱若是不完全燃燒,則會產生黑色的碳粒或是一氧化碳。
電石常用於「催熟」各種水果,它會和空氣中的水氣產生乙炔。
包括香蕉、木瓜、芒果…等,許多水果的成熟,都和它本身產生的酵素以及乙炔(主要是乙烯)有關。
加入電石的目的就是要藉由乙炔,讓未熟時便採收的水果在販售前成熟過程加快!
再次提醒,電石加水的實驗有一定的危險性,化學老師的責任是要在安全的地方以正確的操作態度進行實驗,且不因學生起哄而將反應物的量提高。
畢竟我們是教學者,不是表演者。
以下影片來自中天新聞,新聞起源來自一位高中老師在毫無安全設備下,直接在講台上示範電石遇水的產物乙炔點燃會噴火的反應…..新聞內容也介紹電石,並報導過去曾有2名消防隊員,因沒發現火場內有電石,灑水灌救時引發氣爆遭灼傷:
後記:
謝老師所設計的課程活動總是會穿插許多小實驗,個個實用並具有啟發性,並且每個活動又可以延伸到其他內容。
例如在燃燒乙炔氣球實驗中,謝老師假藉忘了帶蠟燭而用紙杯裝酒精引火,順便帶出”酒精”這個次主題。
在石灰水吹出白色沉澱後,還能搭配檸檬酸加以變化。
除了一物多用,也能由檸檬酸為”汽水”主題埋下伏筆。
白色的混濁其實是碳酸鈣,加些檸檬酸會如何?
酸遇碳酸根,產生二氧化碳,變成冒泡的汽水!
整個研習過程驚奇連連,”火花”不斷!
不過,明明是教師的研習,過程中卻不時出現學生的歡笑,怎麼回事?
原來是在健康中心旁等待量身高體重與視力的學生,在圍觀著。
倚著窗觀看的模樣真是可愛呢!
他們見識一堂”爆炸性的科學課”。
面對這群熱情捧場的學生,咱們送他們一顆大氣球!
可不是送”乙炔氣球”,我們丟一個裡頭有著螺絲墊片的大氣球,給他們傳著玩….(老師人好好喔!
學生一定這麼認為。
嘿嘿~真的嗎?
)
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