氧化還原反應

3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔II〕

2013/10/08
3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔II〕 沒有迴響

3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔II〕
國立彰化師範大學化學系學生王楨 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「3D有趣實驗：化學咻聲瓶〔I〕」

原理和概念

  • 本實驗使用的藥用酒精，含95%乙醇（ethanol），乙醇為低沸點的醇類。當少量的乙醇置入有一小孔洞的塑膠瓶中時，氣態乙醇與空氣形成氣體混合物，在瓶口的混合物剛好提供了燃燒的必要條件之二條件－可燃物和助燃物；用點火槍點燃時，提供燃燒的第三個必要條件－達到燃燒的溫度。
  • 乙醇易與氧氣發生反應，點火後發生燃燒產生氧化還原反應，過程中伴隨著火焰的產生及能量的釋放。乙醇在空氣中燃燒的反應及其燃燒熱，如下反應式所示： 
    C2H5OH(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)  ΔHc = -1409.26 kJ/mol
  • 乙醇剛開始燃燒時，在瓶蓋孔洞附近的氧氣的相對濃度較高，因此氣態酒精的燃燒速率率極快。然而，燃燒到瓶蓋孔洞下方時，由於空氣只能從小孔洞進入，無法瞬間大量進入，此時氧氣的相對濃度較低，因此氣態乙醇並非一次全部燃燒，導致的燃燒速率變慢，而造成由上往下漸層的燃燒效果。
  • 由於氣態乙醇比酒精燈的液態乙醇的粒子表面積較大且活化能較低，因此氣態乙醇的燃燒速率比液態乙醇快。再者，由於酒精塊的酒精分子被醋酸鈣緊緊抓住（亦即酒精與醋酸鈣之間有強的氫鍵和離子－偶極吸引力），因此酒精燈的液態乙醇的燃燒速率比酒精塊的膠態酒精為快。
  • 由於氣態乙醇的燃燒反應非常快速且發生在具有小孔洞的瓶內，乙醇燃燒產生的高熱使二氧化碳氣體和水蒸氣快速膨脹，並衝出瓶蓋的孔洞，發出類似”咻”的尖銳聲響。
  • 不同的醇類會有不同的燃燒效果，像是焰色或是聲音的不同。若是使用甲醇則反應會較快，焰色則為藍色；若是使用正丙醇或異丙醇，則聲音會有些微不同，反應會較慢更易觀察，並產生藍色或黃色的火焰。
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3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔I〕

2013/10/08
3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔I〕 沒有迴響

3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔I〕
國立彰化師範大學化學系學生王楨 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

乙醇（俗稱酒精）可當作燃料和消毒劑，它很容易與氧氣發生劇烈的燃燒反應。若在一個塑膠瓶裡且只有一個小孔洞，填滿酒精於瓶中，搖晃使之產生氣體並點燃，酒精氣體會瞬間燃燒並發出絢麗的火焰以及發出“咻”的有趣聲響，具戲劇性現象且效果驚人，能加深學生的印象及提高學習的興趣。

實驗影片

請按此連結，戴紅藍眼鏡，觀看3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）紅藍，YouTube。

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3D有趣實驗：鎂粉的爆炸（Magnesium Powder Explosions）〔I〕

2013/10/03
3D有趣實驗：鎂粉的爆炸（Magnesium Powder Explosions）〔I〕 沒有迴響

3D有趣實驗：鎂粉的爆炸（Magnesium Powder Explosions）〔I〕
國立彰化師範大學化學系學生李錡峰 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

在節慶中常見的煙火和仙女棒，鎂粉扮演不可或缺點的角色，鎂粉燃燒產生強烈的白光。當鎂粉與硫酸銅等物質混合，利用點燃的線香接觸下，產生非常劇烈反應的爆炸。本實驗係利用化學實驗室常見的無水硫酸銅、鎂粉與氯酸鉀來製備具爆炸性的粉末，其爆炸效果驚人。

實驗影片

請按此連結，戴紅藍眼鏡，觀看3D有趣實驗：鎂粉的爆炸（Magnesium Powder Explosions），YouTube。

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化學實驗室實驗：不用氫氧化鈉，「銅銀金幣」變變變〔II〕

2011/08/24
化學實驗室實驗：不用氫氧化鈉，「銅銀金幣」變變變〔II〕 沒有迴響

化學實驗室實驗：不用氫氧化鈉，「銅銀金幣」變變變 (Turning Pennies into Silver and Gold without using Sodium Hydroxide)〔II〕
國立臺中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「學生手冊」

教師手冊 (Teacher’s Guide)

教學提示

1. 壹元銅幣在空氣中會與氧氣、二氧化碳及水等物質反應而生成鹼式碳酸銅，CuCO3•Cu(OH)2，顏色為翠綠色，是銅在自然界中最常存在化合物形式。因此，我們常常會發現壹元銅幣的表面有些綠斑，在進行實驗前可以用稀醋酸或食用醋清洗之。

2. 銅幣與鋅粉及氯化鋅溶液的浸煮過程，要注意銅幣是否完全浸入溶液中，並適時以金屬鑷子翻轉銅幣，使銅幣均勻鍍上一層金屬鋅。

3. 清洗已鍍上一層金屬鋅的硬幣時，可藉由手指輕輕刷洗。不可用強力水注沖刷，也不可以太大力搓柔，以免已鍍上鋅金屬剝落。

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化學實驗室實驗：不用氫氧化鈉，「銅銀金幣」變變變〔I〕

2011/08/24
化學實驗室實驗：不用氫氧化鈉，「銅銀金幣」變變變〔I〕 有 1 則迴響。

化學實驗室實驗：不用氫氧化鈉，「銅銀金幣」變變變（Turning Pennies into Silver and Gold without using Sodium Hydroxide）〔I〕
國立台中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

學生講義（Student Handout）

實驗介紹

古代的方術之士有一種叫做「點石成金」的招術，此招術有如魔術師般地點銅成銀以及點銅成金，真是神奇極了。本實驗試圖利用鋅粉和氯化鋅水溶液，浸煮壹元銅幣，先變成「銀幣」，然後以電熱板加熱，變成「金幣」，如圖一所示。由於本實驗有別於傳統上使用氫氧化鈉溶液，因此煮沸過程不會產生刺鼻難聞的味道，不需要在抽風櫃內進行。

圖一 神奇的「銅銀金幣」變變變

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化學示範實驗：魔術玻棒點燃蠟燭和仙貝（Candle and Senbei Ignited by Magic Wand）﹝II﹞

2011/06/20
化學示範實驗：魔術玻棒點燃蠟燭和仙貝（Candle and Senbei Ignited by Magic Wand）﹝II﹞ 沒有迴響

化學示範實驗：魔術玻棒點燃蠟燭和仙貝（Candle and Senbei Ignited by Magic Wand）﹝II﹞
國立玉里高級中學化學科黃有道老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「魔術玻棒點燃蠟燭和仙貝﹝I﹞」

原理和概念

● 濃硫酸為常見的化學試劑，具有極強的腐蝕性，因此在使用時應該非常小心。濃硫酸亦有很強的脫水性，能使碳水化合物脫水以及留下黑色的碳，利用濃硫酸使蔗糖的脫水反應為放熱反應，如反應式[1]所示：

C12H22O11(s) → 12C(s) + 11H2O(g) + 429 kJ    [1]

在本示範實驗中，當濃硫酸滴到蔗糖中，蔗糖立即進行脫水反應並且放出大量的熱（429 kJ/mol sucrose）。

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化學示範實驗：魔術玻棒點燃蠟燭和仙貝（Candle and Senbei Ignited by Magic Wand）﹝I﹞

2011/06/20
化學示範實驗：魔術玻棒點燃蠟燭和仙貝（Candle and Senbei Ignited by Magic Wand）﹝I﹞ 沒有迴響

化學示範實驗：魔術玻棒點燃蠟燭和仙貝（Candle and Senbei Ignited by Magic Wand）﹝I﹞
國立玉里高級中學化學科黃有道老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

我有一支魔術玻棒，點蠟燭，蠟燭燃，點仙貝，仙貝燒。這是氯酸鉀與蔗糖反應之二，與先前的“「黑色異形」在蔗糖脫水中誕生”的原理相同。首先利用濃硫酸使 蔗糖或澱粉脫水並且放出熱量，引發蔗糖或澱粉與氯酸鉀的激烈反應，然後引燃蠟燭和仙貝。在示範時，學生不知道玻棒沾有濃硫酸，看見起火燃燒而感到非常驚訝。

示範實驗影片

請按此連結：魔術玻棒點燃蠟燭和仙貝（Candle and Senbei Ignited by Magic Wand），YouTube。

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化學示範實驗：利用常見物品演示水中生火（Underwater Fire using Common Items）﹝II﹞

2011/06/20
化學示範實驗：利用常見物品演示水中生火（Underwater Fire using Common Items）﹝II﹞ 有 1 則迴響。

化學示範實驗：利用常見物品演示水中生火（Underwater Fire using Common Items）﹝II﹞
國立台中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「利用常見物品演示水中生火﹝I﹞」

原理和概念

本次示範實驗的製備和反應涉及數個化學反應，如下所述。

● 製備乙炔（C2H2）氣體：固體的碳化鈣（電石）與水反應，如反應式[1]所示：

CaC2(s) + 2H2O(l) → C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)    [1]

● 製備氯氣（Cl2）：次氯酸鈉溶液（漂白水）與鹽酸（家用洗廁劑）反應，如反應式[2]所示：

NaOCl(aq) + 2HCl(aq) → Cl2(g) + NaCl(aq) + H2O(l)    [2]

● 使用氫氧化鈉溶液（馬桶疏通劑）去除氯氣的反應，此反應生成次氯酸鈉，如反應式[3]所示：

Cl2(g) + 2NaOH(aq) → NaOCl(aq) + NaCl(aq) + H2O(l)    [3]

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化學示範實驗：利用常見物品演示水中生火（Underwater Fire using Common Items）﹝I﹞

2011/06/20
化學示範實驗：利用常見物品演示水中生火（Underwater Fire using Common Items）﹝I﹞ 有 3 則迴響

化學示範實驗：利用常見物品演示水中生火（Underwater Fire using Common Items）﹝I﹞
國立台中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

水中生火！這是一件多麼神奇的事啊…。本示範實驗利用常見物品，以簡單安全的方法製備兩種氣體（乙炔和氯氣），並同時注入這兩氣體到裝水的寶特瓶中，當這些氣體在水中相遇時，便會產生驚人的火花而且燃燒起來，還有爆鳴聲，就如同水中煙火般的壯觀，可說是驚心動魄。

示範實驗影片

請按此連結：利用常見物品設計水中生火（Underwater Fire with Common Items），YouTube。

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