誰最會生氣 v2

原作者：蕭次融
關鍵詞：二氧化碳、酸鹼指示劑、碳酸鈣沉澱的生成、碳酸鈣沉澱的溶解
同義詞：電池的遊戲，電路的變化

現代人的生活離不開用電。從電能的產生、貯存、輸送及使用，有許多不同的方式，也都值得探索。乾電池是很好的貯能裝置，讓用電不會受到地域與天候的影響；小燈泡是容易取得的照明工具，配合簡單的工具與方法就能玩很多電流的趣味遊戲！

現象說明

動物呼吸的空氣中，其最主要的成分改變是氧與二氧化碳。若對透明杯內加有酸鹼指示劑的鹼液吹氣，則杯內的顏色會改變。

同樣的作法，若對杯內含有半飽和的透明消石灰水吹氣，則變成混濁。若繼續吹氣，混濁的溶液則變成澄清。

探究問題

1. 為什麼人的呼吸中，成分的最主要改變是氧與二氧化碳（生物的理由）？
2. 如何做實驗可以說明二氧化碳是酸性物質？
3. 為什麼人的吹氣，會使澄清的消石灰水混濁？這個現象可以說明什麼？
4. 為什麼對已變成混濁的消石灰水繼續吹氣，則混濁的溶液會變澄清？
5. 想一想：有什麼方法可以證明人的呼吸中，氣體的最主要改變是氧與二氧化碳（化學觀點）？

實作項目

學生實驗
目的

1. 利用酸鹼指示劑的變色以及澄清石灰水的混濁與再澄清，推測從口中呼出來的氣體是酸性，含有二氧化碳。
   

氫氧化鈉(3M)	1瓶	鹽酸(3M)	1瓶
酚酞 (0.4%)	1瓶	透明杯(200mL)	1個
氫氧化鈣(半飽和)	1瓶	透明片或保鮮膜(8x8cm)	4片
溴瑞香草酚藍 (0.4%)	1瓶	吸管(可彎)	4支

1. 註：
   1. 氫氧化鈉、鹽酸、酚酞、溴瑞香草酚藍(BTB)溶液，各裝於10 mL的滴瓶。
   2. 半飽和的氫氧化鈣溶液裝於100 mL的滴瓶。
   3. 透明片或保鮮膜上打一個圓孔以便插入吸管。
   4. 以上的器材供一組四名學生使用。

操作 (一)溶液的色變

1. 用透明的塑膠杯取清水20 mL後，滴入氫氧化鈉2滴與酚酞2滴，搖一搖杯子，得粉紅色溶液。
2. 用透明片或保鮮膜蓋住杯口並插入可彎吸管後，閉口，從鼻孔深深吸氣，然後從口經吸管慢慢向粉紅色溶液吹氣如圖1的(A)。若一次的呼氣不足於使溶液變成無色透明，如圖1的(B)，就換氣，繼續吹到粉紅色消失。數一下總共換了幾次氣。
3. 想一想吹氣後溶液為何褪色。
4. 在已褪色的溶液中，再滴入氫氧化鈉溶液n滴，又得粉紅色溶液，然後再吹氣，這一次總共換了幾次氣，為什麼？
5. 同上述的操作步驟，但改用溴瑞香草酚藍代替酚酞，結果有何異同？

(二)沉澱的產生與消失

1. 用透明杯取半飽和的氫氧化鈣20 mL，蓋上透明片或保鮮膜後插入可彎吸管，與前述溶液的色變同樣吹氣，不久就見溶液慢慢混濁(產生沉澱)。用化學反應式表示溶液產生沉澱的反應：

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1. 倒出一半的混濁液(約10 mL)於一個透明杯後，繼續吹氣，即見溶液慢慢澄清，這是沉澱溶解的現象。用化學反應式表示沉澱溶解的反應：

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結果與討論

1. 探究問題的參考答案在化學教科書或網路以及本篇的附件一可以找得到。
2. 實作的結果與分析，可參考本篇的附件一：教師手冊。

教學目標

讓學生探究人的呼吸氣體成分的主要改變（生物的理由以及化學的觀點）。

應用

1. 在科學上：電路、電池、傳統燈泡的教學。
2. 科技上：為複雜電路的學習建立基礎，增進學習電學的興趣。
3. 在藝術上：將細鐡線彎成各種造型，使電路更美觀。
4. 進階活動：將細鐡線的一端綁在已剝皮的電池上，其餘部分繞成波浪形。第二根細鐡線的一端綁在小燈泡上，另一端繞成圓圈。把小燈泡壓在電池正極，就可以玩「電流急急棒」。比賽誰能夠最快速且安全抵達終點而不會使燈泡亮起來。

參考資料

1. 化學教科書
2. 網路
3. 蕭次融，「遠哲科學競賽第二屆」手冊，遠哲科學教育基金會，台北（1996）。

其他

以競賽的方式，激發學生探究未知科學知識的興趣（參考本篇的附件二）。

原理

(一)溶液的色變

1. 酸鹼指示劑的酚酞，在鹼性溶液顯現粉紅色，在酸性溶液則為無色。因此若在水中，滴下酚酞溶液與氫氧化鈉溶液各一滴，則得粉紅色溶液。對此溶液經由吸管吹氣，一會兒溶液就由粉紅色變為無色。這是酸鹼中和，說明從口呼出的「口氣」是酸性。
2. 在地球表面的大氣中，通常含有氮氣、氧氣、二氧化碳與量非常少的其他氣體。N#8322;、O#8322;、CO#8322;在空氣中所佔的百分率分別為79.02%、20.95%、0.03%，這也是呼吸時所吸進的空氣成分。但是，呼吸時所呼出的氣體，其成分有了大的改變，氧氣減為15.8%，而二氧化碳的量增加100倍以上，成為4.0%，氮氣與其他氣體的量無多大改變，如圖2所示。二氧化碳的含量大增的原因在於體內的代謝作用，例如葡萄糖 的代謝，消耗了氧，而產生了二氧化碳與水，其反應式如下：

::[math]\mathrm{C_6H_1_2O_6(aq)} + \mathrm{6O_2} \; \xrightarrow{\triangle} \; \mathrm{6CO_2(g)} + \mathrm{6H_2O(l)}[/math]<p> </div>

</div>