冰醋酸

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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