冰醋酸

原作者：謝迺岳
關鍵詞：酸，金屬活性，酸鹼中和
同義詞：醋，醋酸，乙酸

傳說醋是漢代的黑塔發明的。有一天黑塔垂頭喪氣地去找父親「酒聖」杜康說，我把酒釀過頭了。杜康嚐了一口黑塔釀的「苦酒」，深深「醯」了一口氣說，是有點酸味，但是味道還不錯，做菜時加一點可以增加風味，給它取個名稱好嗎？黑塔說，現在是「酉」時，我釀了21日，就取名為「醋」吧。

冰醋酸的酸度是多少，可以與那些物質反應？	食用醋是如何製造的，工業醋是如何合成的？	冰醋酸與不同活性的金屬反應的速率為何？

探究問題

1. 食用醋是如何製造的，工業醋是如何合成的？
2. 醋在食品上有何作用，在工業上又有何貢獻？
3. 冰醋酸的酸度是多少，可以與那些物質反應？
4. 冰醋酸與不同活性的金屬反應的速率為何？

實作項目

1. 材料
   冰醋酸，塑膠杯（150mL），寶特瓶（600mL），針筒注射器（10mL），廣用指示劑，雙氧水（35%以上），細鐡線，鎂粉，銅線（或銅幣），泡泡水，線香，點火槍。
   
2. 製作
   把1mL廣用指示劑加入80mL自來水，再分裝在九個杯中，每杯9mL。將杯子排成一列，編號二至十；然後把冰醋酸放在列首，稱為編號一。用針筒從編號一的杯中抽出1mL液體注入編號二的杯中，再從編號二的杯中抽出1mL液體注入編號三的杯中，依此類推至第十杯。通常第六杯會變成綠色（pH=7），可回推冰醋酸的pH=2。
   
3. 操作
   
   1. 猜測：把十支細鐡線插入編號一至十的塑膠杯中，觀察誰產生的氣泡最快最多？先猜想再實做。
      
   2. 猜測：在寶特瓶蓋中插一根軟塑膠管，並在寶特瓶內盛90mL水與10mL冰醋酸。將3g鎂粉（約半瓶蓋）倒入瓶內並鎖緊瓶蓋，用半杯泡泡水盛接產生的氫氣。把泡泡水杯從寶特瓶旁移開後，用點火槍在泡泡杯口點火，會發生什麼事？先猜想再實做。
      
   3. 猜測：在寶特瓶中盛10mL冰醋酸與五枚銅幣（或銅線），再將10mL雙氧水倒入瓶中。十分鐘後會產生大量氧氣，可用線香檢查。接下來會發生什麼事？先猜想再實做？
      

結果與討論

冰醋酸是工業醋，有刺鼻味，藉滴定法可以測得冰醋酸的pH值約為2。醋酸能與金屬反應，也能把活性較弱的鹽類中的金屬離子取代出來，又可與某些有機物反應而能製作香料。

1. 結果：在編號一的純冰醋酸中，鐡的反應並不劇烈，是因為H⁺沒有被水稀釋，酸度反而不高。反應速率最快的是編號二的10%醋酸液，於是實驗二依此濃度實施。
2. 結果：鎂的活性比鐡強，因此反應迅速，會產生大量氫氣。氫氣密度小，因此要用泡泡水收集。在杯口對泡泡點火時會有輕微爆炸聲（混合氧氣時），或只出現一團火（未混合氧氣）。
3. 結果：銅的活性很弱，因此須將雙氧水混合冰醋酸製成「過醋酸」。瓶內首先出現少量氣泡；當液體變藍（銅離子色）且氣泡大量出現時，可使點著的線香冒火。最後瓶內液體會在瞬間沸騰，水溫達110℃能使寶特瓶縮小，十分壯觀。

教學目標

國中以上，親子班也可實施。

1. 知識上：深入認識人們以為熟悉的醋，知道金屬活性的差異。
2. 技能上：能用比較法測得pH值，能製作氫氣與氧氣。
3. 情意上：欣賞醋的發現故事；對科學實驗更加喜愛，但也更為謹慎注意安全。

應用

1. 在科學上：介紹酸鹼的pH值的測定法，發現反應速率與溫度的關係。
2. 在科技上：利用金屬活性製造化學反應；產生與收集氫氣與氧氣。
3. 在藝術上：運用廣用指示劑標示不同酸鹼值，形成彩虹色。
4. 進階活動：量化用鎂粉產生氫氣的實驗。尋求過醋酸與銅線實驗的最佳化。

參考資料

學習單-冰醋酸