200白沙化学惊奇秀.PDF

2007白沙化學驚奇 秀 The 2007 NCUE Wonder of Chemistry Show 【策劃者：楊水平 】【示範者：李俊穎 】【更多化學驚奇秀】 浴火重生的黑魔龍 器材和溶液 鋁罐 1~2 個、鋁箔少許、研缽一組、刮勺一支、滴管一支、火柴一盒。 氯酸鉀 (KClO , potassium chlorate) 少許、方糖數塊、藥用酒精少許。 3 安全須知 示範時點火前須戴上安全眼鏡！ 示範時需在場地通風良好之處。 示範桌面上無易燃物以避免危險。 示範步驟 1. 取一個空鋁罐倒立放置在示範桌面上作為燃燒平台，並且在鋁罐下面墊一塊鋁箔 保護桌面。 2. 取 1 ~ 3 塊方糖置入研缽中，搗碎並且磨細。 3. 混合少許氯酸鉀〈氯酸鉀與方糖比約為 1 ：1 ~ 3 ：2 〉於研缽中，並且研磨均勻。 4. 放混合粉末在鋁罐底部〈倒立的鋁罐〉，盡量堆成高山狀〈效果會比較好〉。 5. 用滴管取少許藥用酒精濕潤混合粉末，使其成糊狀即可。 6. 在混合糊狀物上面點火，觀察所起的變化〈一開始有橘紅色的火燄，待酒精快燒 完的時候，會放出白色較為劇烈的火焰，並有黑色的固體伴隨湧出〉。 廢棄物處理 所產生的黑炭待冷卻後直接到入垃圾桶即可。 所產生的煙霧為二氧化碳、水蒸氣，少許揮發的氯化鉀鹽類，注意通風即可。 原理和概念（簡易） 利用乙醇燃燒所放出的熱，提供給蔗糖被氯酸鉀氧化和氯酸鉀分解所需要的能量 蔗糖被氯酸鉀氧化放出的能量，提供給蔗糖脫水所需要的能量。如此的連鎖反 1 應，導致蔗糖在高熱下脫水，而產生黑色固體（黑炭）。 原理和概念（進階） 在這個示範實驗中，至少牽涉到三個反應： 乙醇燃燒：C H OH + 3O → 2CO + 3H O + heat 2 5 2 2 2 蔗糖被氯酸鉀氧化：C H O + 8KClO → 12CO + 11H O + 8KCl + heat 12 22 11 3 2 2 蔗糖脫水：C H O + heat → 12C + 11H O 12 22 11 2 而這三個反應皆是放熱反應，所放出的熱可引發下一個反應的發生。 黑色的長條狀固體的形成，是由於遇熱的蔗糖在少量脫水的情形下會產生黏稠狀 的焦糖，而在連鎖的反應中不斷的釋放大量的水蒸氣〈產生許多氣泡〉，導致黑 炭如同泡沫般不斷的湧出，因此產生了黑色長條狀的固體。 問題和討論 1. 剛點火你觀察到什麼現象？之後你又觀察到什麼現象？ 開始時橘色的火焰緩慢地燃燒，過一小段時間後，產生劇烈的火焰，火焰由 橘黃轉為較為白幟的火焰，隨後即有黑色的條狀物湧出，伴隨有許多煙霧揮 發出來。 2. 在混合物中哪一個成分造成劇烈火焰的產生？ 由於氯酸鉀受熱後會放出氧氣以及大量的熱量，故產生劇烈的火燄。 3. 為什麼會產生黑色的條狀物？ 遇熱的蔗糖在少量脫水的情形下會產生黏稠狀的焦糖，而在連鎖的反應中不 斷地釋放大量的水蒸氣〈產生許多氣泡〉，導致黑炭如同泡沫般不斷地湧出， 因此產生了黑色長條狀的固體。 4. 生活中有哪些東西也可以利用這種方式來進行脫水？ 糖水煮至飽和後，繼續加熱便會少許的脫水產生焦糖。紙張在受熱後〈未燃 燒〉會變黃、變黑，也是脫水碳化的反應。 5. 這種反應與一般利用濃硫酸脫水有何異同？ 原理大致相同，但濃硫酸脫水時會伴隨著刺鼻的煙霧產生，但用氯酸鉀分解 時產生的高熱分解蔗糖並不會產生刺鼻煙霧，且濃硫酸將蔗糖脫水反應較 慢，並且要用濃度很高