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跨領域能擦出什麼火花?謝迺岳老師的電石之火! 次要群組 [科學動手做::動手做課程] 列印 推薦
作者或來源 zfang 2013-06-11 21:06:01
關鍵字 1謝迺岳老師 2乙炔 3電石 4氣球
此文完整連結 http://zfang.zipko.info/713.html
文章歡迎轉載,請尊重版權註明連結來源。
不正常人類人腦智慧研究所
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校內自然領域安排創意教學的研習,發下通知才知道要邀請謝迺岳老師。趕緊寫信給謝老師:『...今天接到校內研習通知,才知道下周223(三)您會來本校進行創意教具DIY分享呢!!很期待您分享的創意點子。如有啥需要,請告訴我喔!!』謝老師的回信很快:『zfang,你希望我上些什麼?我可以準備。』

在此之前,"只"聽過老師二場動手做的研習,一場在五權,做衣架弓箭、鼻笛(謝迺岳老師『創意教具DIY』 );一場在多年前的物理教學示範研討會,以膠帶棉線與寶特瓶為題材,教保特瓶旋轉,用膠帶做魔戒、吊瓶子、養樂多大聲公(學摩西分離紅海 勁爆喇叭與養樂多大聲公 ),『知道老師有許多寶,所以~無論分享什麼,都會帶著好奇心與超認真的學習態度,並為研習留下記錄。』謝老師的研習,每一回都收穫滿滿,滿到從來沒能夠一次能整理完!這篇記錄,還好,只拖半年。


『那就教化學吧--電土、汽水、酒精等,如何?』謝老師說。

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。

 

創意教學研習心得   時間:2011.02.23
主講:謝迺岳老師  地點:福科國中化學實驗室

 

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 à 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:
CaC22H2O→Ca(OH)2C2H2+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:  2C2H25O2→4CO22H2O+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?)

不一會兒,走廊上傳出氣球爆破與驚呼聲……氣球內裝金屬墊片有何玄機?這也是研習內容。請見之前文章:當錢、無患子遇上氣球~氣球炸彈DIY

 

 
分類:自然領域與研習心得 2011/10/02 11:42

END
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