從105年指考窺見化學(xué)探究實作新視野課件

1、從105年指考窺見化學(xué)探究實作新視野百發(fā)百中乙炔槍：探究實作開端咻咻瓶：引導(dǎo)式教學(xué)的開始探究實作：碳微觀紫第1頁，共32頁。食譜教學(xué)探究實作的開端百發(fā)百中乙炔槍：實驗原理乙炔（C2H2）是以共價鍵形成叁鍵的不飽和有機化合物，因此乙炔中的四個原子在同一直線上。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，共32頁。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，燃燒會產(chǎn)生黑色碳?；蛞谎趸?，如反應(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，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，共32頁。乙炔氣製備實驗裝置1.反應(yīng)瓶（250 mL抽濾瓶）2.鐵架及鐵夾3.橡皮管4.養(yǎng)樂多罐數(shù)個5.瓦斯點火槍6.塑膠槽（排水集氣法用）7.碳化鈣（俗稱電石）第4頁，共32頁。學(xué)生試射乙炔氣第5頁，共32頁。實驗過程注意事項橡皮塞與導(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，實驗桌上不可再從事燃燒的其他實驗。第6頁，共32頁。百發(fā)百中乙炔槍關(guān)

3、卡說明：能完整說明電石加水產(chǎn)生乙炔氣體的反應(yīng)，並傳遞乙炔氣的危險性。同學(xué)學(xué)習(xí)排水集氣法收集乙炔氣體，以瓦斯點火器射出，擊中講臺目標(biāo)物即過關(guān)。第7頁，共32頁。影片欣賞引導(dǎo)式教學(xué)的開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源：/watch?v=pxC8p439isU第8頁，共32頁。我們是否也可將乙炔槍實驗步驟進(jìn)一步作成一系列的實驗研究呢？第9頁，共32頁。引導(dǎo)式教學(xué)設(shè)計大鋼 師生共同討論研究主題1.自行設(shè)計實驗步驟2.與老師討論實驗可行性3.自主學(xué)習(xí)做實驗4.實驗數(shù)據(jù)分析5.發(fā)現(xiàn)問題6.老師總結(jié)7.修正實驗8.解決問題第10頁，共32頁。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溶劑溶液的顏色及性質(zhì)分析。第11頁，共32頁。實驗原理奈米材料的定義：當(dāng)物件的長、寬或高至少有一個長度介於1100 nm大小的尺度時，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。說明：奈米為長度的單位，1 奈米（nm）109 m。第12頁，共32頁。當(dāng)乙炔燃燒後所形成的碳微粒溶於甲苯中時，出現(xiàn)何種顏色時可以推估其碳微?？赡転槟蚊椎燃墸坷碚撋夏蚊滋即厝芙庠诩妆街械?/p>

5、顏色為淡紫色。第13頁，共32頁。實驗步驟各組依據(jù)研究目的自行設(shè)計調(diào)整試管中乙炔與空氣達(dá)成特定比例 第14頁，共32頁。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，共32頁。實驗結(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，被點燃的瞬間產(chǎn)生火光，試管口持續(xù)有火焰，此時有一團(tuán)火球就從試管口往試管底移動，此時整支試管都是黑色碳粒。如果實驗中減少乙炔的含量，用火柴點燃?xì)怏w的瞬間，就會產(chǎn)生很大的爆鳴聲。 第16頁，共32頁。以分光光度計檢測含有碳黑的甲苯溶液過濾後，以分

6、光光度計測量其吸收度，探討在不同空氣比例下，燃燒產(chǎn)物的吸收度。第17頁，共32頁。分光光度計功能說明1. 測定樣品中欲鑑定的成分對特定波長的吸 收度，由吸收度的大小進(jìn)而測出其濃度值。2. 先掃描溶液中所含有色物質(zhì)在全光譜（紫 外光可見光光譜儀）中的最大吸收波長。 當(dāng)有色物質(zhì)濃度愈大，所測出吸收度也愈 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, c=莫耳濃度第18頁，共32頁。使用分光光度計注意事項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。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)，濃度太大時需稀釋

7、，濃度太烯時，需依據(jù)該化合物性質(zhì)使用適當(dāng)?shù)娘@色劑。第19頁，共32頁。改變捕捉奈米碳微粒的材料，找出最適合用來捕捉奈米碳微粒的素材燃燒甲苯時的情形以淺底紙碗蓋熄火焰第20頁，共32頁。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，共32頁。不同的有機化合物燃燒做比較，找出燃燒產(chǎn)生的碳簇與化合物結(jié)構(gòu)間的關(guān)連性有機溶劑5mL放入坩鍋，並以火柴點燃，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，共32頁。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雙氧水分解的影響第23頁，共32頁。各組實

8、驗結(jié)果分析分組上臺以PPT報告研究成果乙炔：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，共32頁。改變捕捉奈米碳微粒的材料，以分光光度計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

9、，共32頁。探討燃燒所得的碳簇、活性碳及二氧化錳對雙氧水分解的影響時間(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，共32頁。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，共32頁。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，共32頁。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)沸點吸收度正己烷69C3.6環(huán)己烯82.8C6.4甲苯110.6C77.4第29頁，共32頁。探究實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，也有成功的機會，實驗成功的關(guān)鍵不在題目，簡單說，是不怕苦，這樣才能培養(yǎng)解決困難的能力。沒有解決不了的問題，但為了降低失敗的風(fēng)險，研究主題不要偏離能力太遠(yuǎn)，安全很重要。實驗小組所組成的團(tuán)隊必須具有互補性，如果成員的同質(zhì)性太高，每次討論無法獲得不同的思維，大家意見都相同，就無法訓(xùn)練思辯力。實驗領(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，共32頁。探究實作課程設(shè)計：相當(dāng)於獨立研究探究實作課程設(shè)計跟國中做過的獨立研究很像：學(xué)生從課本主題概念延伸發(fā)想找尋研究題材，設(shè)計相關(guān)實驗，並將課本所學(xué)擴(kuò)大範(fàn)圍至整個面向，進(jìn)一步跨領(lǐng)域與