1、從105年指考窺見(jiàn)化學(xué)探究實(shí)作新視野百發(fā)百中乙炔槍：探究實(shí)作開(kāi)端咻咻瓶：引導(dǎo)式教學(xué)的開(kāi)始探究實(shí)作：碳微觀紫第1頁(yè)，共32頁(yè)。食譜教學(xué)探究實(shí)作的開(kāi)端百發(fā)百中乙炔槍：實(shí)驗(yàn)原理乙炔（C2H2）是以共價(jià)鍵形成叁鍵的不飽和有機(jī)化合物，因此乙炔中的四個(gè)原子在同一直線上。碳化鈣（俗稱電石）加水反應(yīng)式所示：CaC2(s)+ 2H2O(l) Ca(OH)2(aq) +C2H2(g) 第2頁(yè)，共32頁(yè)。高效能燃燒產(chǎn)生的乙炔氣可以用排水集氣法收集當(dāng)罐中乙炔量多，氧氣量不足時(shí)，燃燒會(huì)產(chǎn)生黑色碳?；蛞谎趸迹绶磻?yīng)式所示： 2C2H2(g) + O2(g) 4C(s) + 2H2O(g) 2C2H2(g) + 3O2(

2、g) 4CO(g) + 2H2O(g) 當(dāng)氧氣充足時(shí)，足以讓乙炔完全燃燒，如反應(yīng)式所示： 2C2H2(g) + 3O2(g) 4CO2(g) + 2H2O(g) 第3頁(yè)，共32頁(yè)。乙炔氣製備實(shí)驗(yàn)裝置1.反應(yīng)瓶（250 mL抽濾瓶）2.鐵架及鐵夾3.橡皮管4.養(yǎng)樂(lè)多罐數(shù)個(gè)5.瓦斯點(diǎn)火槍6.塑膠槽（排水集氣法用）7.碳化鈣（俗稱電石）第4頁(yè)，共32頁(yè)。學(xué)生試射乙炔氣第5頁(yè)，共32頁(yè)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程注意事項(xiàng)橡皮塞與導(dǎo)管接口處，可先抹上一些肥皂水，檢查裝置是否漏氣。剩餘的CaC2應(yīng)加水處理，確定不再起泡為止，方可廢棄。乙炔為易燃易爆的氣體，實(shí)驗(yàn)桌上不可再?gòu)氖氯紵钠渌麑?shí)驗(yàn)。第6頁(yè)，共32頁(yè)。百發(fā)百中乙炔槍關(guān)

3、卡說(shuō)明：能完整說(shuō)明電石加水產(chǎn)生乙炔氣體的反應(yīng)，並傳遞乙炔氣的危險(xiǎn)性。同學(xué)學(xué)習(xí)排水集氣法收集乙炔氣體，以瓦斯點(diǎn)火器射出，擊中講臺(tái)目標(biāo)物即過(guò)關(guān)。第7頁(yè)，共32頁(yè)。影片欣賞引導(dǎo)式教學(xué)的開(kāi)端酒精蒸氣與空氣以不同比例混合產(chǎn)生高效能燃燒資料來(lái)源：/watch?v=pxC8p439isU第8頁(yè)，共32頁(yè)。我們是否也可將乙炔槍實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)一步作成一系列的實(shí)驗(yàn)研究呢？第9頁(yè)，共32頁(yè)。引導(dǎo)式教學(xué)設(shè)計(jì)大鋼 師生共同討論研究主題1.自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟2.與老師討論實(shí)驗(yàn)可行性3.自主學(xué)習(xí)做實(shí)驗(yàn)4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析5.發(fā)現(xiàn)問(wèn)題6.老師總結(jié)7.修正實(shí)驗(yàn)8.解決問(wèn)題第10頁(yè)，共32頁(yè)。師生共同討論研究目的乙炔氣體與不同的空氣比例混

4、合燃燒，所得的碳簇甲苯溶液的顏色比較。找出最適合捕捉奈米碳微粒的素材。將不同的有機(jī)化合物燃燒做比較，找出燃燒產(chǎn)生的碳簇與其結(jié)構(gòu)間的關(guān)連性。探討碳簇活性碳與二氧化錳對(duì)雙氧水 分解的影響。探討乙炔燃燒所捕捉的碳簇在其它有機(jī)溶劑溶液的顏色及性質(zhì)分析。第11頁(yè)，共32頁(yè)。實(shí)驗(yàn)原理奈米材料的定義：當(dāng)物件的長(zhǎng)、寬或高至少有一個(gè)長(zhǎng)度介於1100 nm大小的尺度時(shí)，此種原子集團(tuán)形成的材料就稱為奈米材料，而一般傳統(tǒng)材料稱為塊材。說(shuō)明：奈米為長(zhǎng)度的單位，1 奈米（nm）109 m。第12頁(yè)，共32頁(yè)。當(dāng)乙炔燃燒後所形成的碳微粒溶於甲苯中時(shí)，出現(xiàn)何種顏色時(shí)可以推估其碳微粒可能為奈米等級(jí)？理論上奈米碳簇溶解在甲苯中的

5、顏色為淡紫色。第13頁(yè)，共32頁(yè)。實(shí)驗(yàn)步驟各組依據(jù)研究目的自行設(shè)計(jì)調(diào)整試管中乙炔與空氣達(dá)成特定比例 第14頁(yè)，共32頁(yè)。排水集氣法收集乙炔，調(diào)整試管中乙炔與空氣達(dá)成特定比例（C2H2：空氣比例 1：19 20：0）試管內(nèi)乙炔燃燒產(chǎn)生碳黑 有些碳簇溶解在甲苯中呈現(xiàn)淡黃褐色第15頁(yè)，共32頁(yè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果參考當(dāng)乙炔和空氣體積比為1：3，3：7，11：9及3：2時(shí)，被點(diǎn)燃的瞬間產(chǎn)生火光，試管口持續(xù)有火焰，此時(shí)有一團(tuán)火球就從試管口往試管底移動(dòng)，此時(shí)整支試管都是黑色碳粒。如果實(shí)驗(yàn)中減少乙炔的含量，用火柴點(diǎn)燃?xì)怏w的瞬間，就會(huì)產(chǎn)生很大的爆鳴聲。 第16頁(yè)，共32頁(yè)。以分光光度計(jì)檢測(cè)含有碳黑的甲苯溶液過(guò)濾後，以分

6、光光度計(jì)測(cè)量其吸收度，探討在不同空氣比例下，燃燒產(chǎn)物的吸收度。第17頁(yè)，共32頁(yè)。分光光度計(jì)功能說(shuō)明1. 測(cè)定樣品中欲鑑定的成分對(duì)特定波長(zhǎng)的吸 收度，由吸收度的大小進(jìn)而測(cè)出其濃度值。2. 先掃描溶液中所含有色物質(zhì)在全光譜（紫 外光可見(jiàn)光光譜儀）中的最大吸收波長(zhǎng)。 當(dāng)有色物質(zhì)濃度愈大，所測(cè)出吸收度也愈 大，這就是比爾定律Beers Law。 A=bc A=吸收度, =莫耳吸收係數(shù), b=光徑長(zhǎng), c=莫耳濃度第18頁(yè)，共32頁(yè)。使用分光光度計(jì)注意事項(xiàng)欲分析的成分必須有吸收光線的能力，亦即需要有顏色的溶液。 需選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)。使用正確光源和偵檢器。欲分析物質(zhì)的濃度需在適當(dāng)?shù)墓?fàn)圍內(nèi)，濃度太大時(shí)需稀釋

7、，濃度太烯時(shí)，需依據(jù)該化合物性質(zhì)使用適當(dāng)?shù)娘@色劑。第19頁(yè)，共32頁(yè)。改變捕捉奈米碳微粒的材料，找出最適合用來(lái)捕捉奈米碳微粒的素材燃燒甲苯時(shí)的情形以淺底紙碗蓋熄火焰第20頁(yè)，共32頁(yè)。各種不同材質(zhì)容器捕捉甲苯燃燒所得的碳簇情形坩鍋所附著的碳簇較多各試管中液體即為後排各容器中所溶出之碳簇甲苯溶液第21頁(yè)，共32頁(yè)。不同的有機(jī)化合物燃燒做比較，找出燃燒產(chǎn)生的碳簇與化合物結(jié)構(gòu)間的關(guān)連性有機(jī)溶劑5mL放入坩鍋，並以火柴點(diǎn)燃，冷卻後以10mL甲苯將坩鍋內(nèi)壁外圈上的碳微粒溶解出第22頁(yè)，共32頁(yè)。雙氧水被催化分解而產(chǎn)生的泡沫柱探討燃燒所得的碳簇、活性碳及二氧化錳對(duì)雙氧水分解的影響第23頁(yè)，共32頁(yè)。各組實(shí)

8、驗(yàn)結(jié)果分析分組上臺(tái)以PPT報(bào)告研究成果乙炔：空氣吸收度乙炔：空氣吸收度1：194.811：931.82：185.612：857.83：173.613：71.04：163.414：63.25：1510.615：521.06：1425.416：40.27：1319.017：31.48：1219.018：23.89：1111.019：10.410：1029.820：00.0乙炔燃燒，所捕捉的碳簇甲苯膠體溶液的吸收度第24頁(yè)，共32頁(yè)。改變捕捉奈米碳微粒的材料，以分光光度計(jì)比較差異性碳附著處吸收度10mL甲苯燃燒後附著材料之碳黑比較鐵罐9.4紙碗(深底)25.8紙碗(淺底)32.6坩鍋77.4第25頁(yè)

9、，共32頁(yè)。探討燃燒所得的碳簇、活性碳及二氧化錳對(duì)雙氧水分解的影響時(shí)間(秒)0510152025303540泡沫體積(mL)碳黑000011111活性碳02456891011二氧化錳0720293743495661碳簇可以催化雙氧水分解，但是碳簇與玻璃附著力太好，反而在催化效果上不如活性碳第26頁(yè)，共32頁(yè)。醇類燃燒所得碳簇在甲苯溶液中吸收度比較燃燒原料結(jié)構(gòu)沸點(diǎn)吸收度第二丁醇99C1.2環(huán)己醇160.8C14.8正戊醇137.5C18.8第三丁醇82.4C26.4第27頁(yè)，共32頁(yè)。酯類燃燒所得碳簇在甲苯溶液中吸收度比較燃燒原料結(jié)構(gòu)沸點(diǎn)吸收度乙酸乙酯77C0.2苯甲酸乙酯212C13.4乙酸戊

10、酯149C14.4甲基丙烯酸甲酯101C21.6第28頁(yè)，共32頁(yè)。環(huán)脂烴及芳香烴類燃燒所得碳簇在甲苯溶液中吸收度比較燃燒原料結(jié)構(gòu)沸點(diǎn)吸收度正己烷69C3.6環(huán)己烯82.8C6.4甲苯110.6C77.4第29頁(yè)，共32頁(yè)。探究實(shí)作一次就上手再好的題目都有可能失敗，現(xiàn)在看似不好的題目，也有成功的機(jī)會(huì)，實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵不在題目，簡(jiǎn)單說(shuō)，是不怕苦，這樣才能培養(yǎng)解決困難的能力。沒(méi)有解決不了的問(wèn)題，但為了降低失敗的風(fēng)險(xiǎn)，研究主題不要偏離能力太遠(yuǎn)，安全很重要。實(shí)驗(yàn)小組所組成的團(tuán)隊(duì)必須具有互補(bǔ)性，如果成員的同質(zhì)性太高，每次討論無(wú)法獲得不同的思維，大家意見(jiàn)都相同，就無(wú)法訓(xùn)練思辯力。實(shí)驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)很重要，做為領(lǐng)導(dǎo)人要有組織能力，不怕溝通，不怕失敗。第30頁(yè)，共32頁(yè)。探究實(shí)作課程設(shè)計(jì)：相當(dāng)於獨(dú)立研究探究實(shí)作課程設(shè)計(jì)跟國(guó)中做過(guò)的獨(dú)立研究很像：學(xué)生從課本主題概念延伸發(fā)想找尋研究題材，設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，並將課本所學(xué)擴(kuò)大範(fàn)圍至整個(gè)面向，進(jìn)一步跨領(lǐng)域與