氧氣氧氣快快來

 

壹、活動目標  Goal 

1.了解氣體可能會有的特性。

2.了解如何製備氧氣(可分為實驗室方法、生活上的方法) 

大概念 Big Idea 

1.氣體對我們生活上的影響是甚麼? 

核心問題(探究問題) Essential Question 

1.可以幫助燃燒的氣體是哪一種?

2.如何簡單製備及收集氣體? 

教學對象

教學時間

作者(服務單位) 

通訊作者e-mail 

彭志中dere41252@gmail.com 

貳、課程綱要對照 Course Outline 

這是素養導向?

2-4-8-3 認識各種天然與人造材料及其在生活中的應用,並嘗試對各種材料進行加工與運用。

2-4-7-1 認識化學反應的變化,並指出影響化學反應快慢的因素。

2-3-3-2 探討氧及二氧化碳的性質;氧的製造、燃燒之瞭解、氧化(生鏽) 。 等,二氧化碳的製造、溶於水的特性、空氣污染等現象。

2-3-3-1 認識物質的性質,探討光、溫度、和空氣對物質性質變化的影響。

1-4-2-3 能在執行實驗時,操控變因,並評估「不變量」假設成立的範圍。

1-4-4-4 能執行實驗,依結果去批判或瞭解概念、理論、模型的適用性。 

參、活動原理 Theory 

第一部分:反應原理

(1)雙氧水的學名為過氧化氫水溶液。

(2)二氧化錳作為催化劑,可加速雙氧水的分解速率。

(3)增加氧氣的總產量方法

a增加雙氧水的濃度。

b加入更多的雙氧水。

(1)化學方程式

【圖一】

第二部分:反應原理

(1)第二部分反應原理類似於第一部分,主要反應物皆為雙氧水,產物為氧氣,但使用紅蘿蔔做催化劑。

(2)紅蘿蔔裡有過氧化氫(英文為Catalase)的酵素,可以加速雙氧水的分解。

【圖二】

第三部分:反應原理

(1)第三部分反應原理類似於第一部分,主要反應物皆為雙氧水,產物為氧氣,但使用金針菇做催化劑。

2)金針菇裡也有過氧化氫酶(英文為Catalase)的酵素,可以加速雙氧水的分解。 

【圖三】

3)比較一下你覺得紅蘿蔔比較有效率還是金針菇? 

【圖一】

【圖二】

【圖三】

肆、活動材料 Material 

器材(一組需要的材料)

1.線香1根 

2.水槽1個

3.薊頭漏斗1個

4.吸濾瓶1個 

5.橡皮導管1條

6.滴管1支

7.玻璃片2片

8.廣口瓶2個

9.小刀1支

10.沾版1個(切紅蘿蔔使用)

11.寶特瓶600ml*1

12.玻璃瓶300-400ml*1

13.剪刀一隻。

14.紅蘿蔔1支。

15.金針菇50g

藥品

伍、活動步驟 Step 

第一部分

實驗流程

(1) 先放水少量的水倒入吸濾瓶中,水量要超過薊頭漏斗的管口。水槽裝

   八分滿的水備用。

(2)將一匙的二氧化錳粉末倒入錐形瓶中。

(3)將廣口瓶裝滿水倒放在水槽中。

(4)用滴管取雙氧水滴入薊頭漏斗,氧氣開始產生。一開始產生的氣體先不要蒐集,約等待20秒後再將橡皮管放入廣口瓶中。

(5)蒐集一瓶氧氣備用。

(6)使用點燃的線香,放入瓶子當中,觀察燃燒的狀況

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第二部分(闖關活動使用)

實驗流程

(1) 先放水少量的水倒入吸濾瓶中,水量要超過薊頭漏斗的管口。水槽裝

滿八分滿的水備用。

(2)將少許的紅蘿蔔切碎倒入錐形瓶中。

(3)將廣口瓶裝滿水倒放在水槽中。

(4)用滴管取雙氧水滴入薊頭漏斗,氧氣開始產生。一開始產生的氣體先不要蒐集,約等待20秒後再將橡皮管放入廣口瓶中。

(5)蒐集一瓶氧氣備用。

(6)使用點燃的線香,放入瓶子當中,觀察燃燒的狀況

【圖四】【圖五】


第三部分(簡易製備使用)

(1).先將寶特瓶鑽孔,可以放置吸管的大小。

(2).將一小段吸管插入如果發現邊邊可能漏氣、週圍可以用熱熔膠封起來。

(3).將透明塑膠管插在吸管上。

【圖六】

(4).將水盆裝水裝八分滿。

(5).將玻璃瓶裝滿水到放在水盆裡,把塑膠管的另一端放入水槽內。

(6).將切好的金針菇或紅蘿蔔放入寶特瓶中。

(7).接著將雙氧水放入寶特瓶裡,一次可以加個20ml。

(8).此時可以把寶特瓶蓋上,這時會發現有氣泡從水槽內的塑膠管開始冒出來。

(9).我們先讓剛開始冒出的泡泡放出20秒,暫時不要收集。

(10).接著將玻璃瓶裝滿水到立在水槽內,但玻璃瓶的口不要離開水面。

(11).將水槽內的管子放入玻璃瓶內,這時會發現瓶子內的水位下降,裡面逐漸填滿氣體。填滿之後就用蓋子或玻璃片蓋起來,正立的放置在桌面上。 

【圖七】

12. 使用點燃的線香,將瓶蓋或玻璃片打開放入瓶子當中,觀察燃燒的狀況。

【圖八】

【圖四】

【圖五】

【圖六】

【圖七】

【圖八】

教案學習單

(待調整)

1.為何蓟頭漏斗的末端要在水面以下?

2.為什麼剛開始收集的氣體不能收集?

3.這種收集方法主要是利用氧氣甚麼特性?

4.線香放入瓶中燃燒的情形,推測氧氣有甚麼特性?

5.紅蘿蔔的大小會影響反應嗎?

增加選擇題

1.本次實驗可以助燃的氣體叫做甚麼氣體?

(a)二氧化碳 (b)氮氣(c)氧氣(d)氦氣

2.本次實驗可以加速雙氧水分解的物質稱為?

(a)二氧化錳 (b)大理石(c)氫氧化鈉(d)碳酸氫鈣

3.本次收集氣體的方式叫做甚麼法

(a)海水集氣法 (b)排水集氣法(c)向上集氣法(d)向下集氣法

4.本次收集氣體完氣體時,我們通常會蓋上玻璃片,然後瓶口的方向是?

   (a)向右 (b) 向上(c) 向左(d)向下

5.接著上題繼續回答,瓶口朝向上或下或左或右的原因是?

   (a)收集的氣體比空氣氫 (b) 收集的氣體比空氣重(c)收集的氣體跟空氣一

   樣重(d)不論重量為何都沒影響 


(待調整)

實作注意事項 

實驗安全事項

(1)雙氧水具有侵蝕、氧化皮膚的特性,請小心使用。

(2)薊頭漏斗的長管末端應在水面下(避免氧氣從漏斗逸出)。

(3)若發現錐形瓶內氣體產生速度太快,雙氧水從薊頭漏斗噴

  出,應立即將導管移出水面。

(4)反應剛開始所產生的氣體不收集(混有空氣)。

(5)使用排水集氣法收集氧氣,這個步驟可以讓學生了解此氣

  體難溶於水。

(6)收集完成之集氣瓶應以玻璃片蓋住,廣口瓶口須向上(氧

  氣比空氣重)。

(7)使用紅蘿蔔產生氣體速度較慢,但仍可以看到產生氣體現

  象。但使用金針菇會發現效果很好。

實驗廢棄物處理

本實驗所使用的液態藥品,皆可以稀釋後倒入水槽,所剩的其他垃圾設回收處理即可。

教學心得

這個實驗主要讓學生可以親自己體會氣體可能會有的性質,因為空氣為無色無味的氣體,要感受氧氣的存在。除了日常的呼吸之外,並沒有其他機會可以直接的感受氧氣的存在。本實驗把氧氣所具有的助燃性,用劇烈燃燒的火光展示在學生面前。對於氧氣的助然可以有更深刻的體驗,更能相信雖然眼睛看不到氧氣的存在,但它的影響卻實存在影響我們的環境。 

參考資料 

氧氣的製備與性質。南e學習網。無日期。取自https://www.nani.com.tw/nani/jlearn/natu/ability/ability_list.jsp?file=a1/3_a1_2_2.htm&p_page=ability_3.jsp

自然與生活科技2上課本。翰林出版(106年6月三版二刷)。P50-P52。

生物活性過氧化氫酶的存在及作用。農業e線。取自https://read01.com/zh-tw/ExeEo0.html#.WjdSbVWWavF

誰是製氧小高手。中華民國第 54 屆中小學科學展覽會。取自https://activity.ntsec.gov.tw/activity/race-1/54/pdf/080211.pdf 

闖關活動(分鐘) 

壹、準備活動

教師準備

一、準備開始闖關時,準備兩張長桌。

二、將上述所有的氧氣製備器材,各放置一組在長桌上。

三、將藥品開瓶,並將滴管準備好。本實驗用的催化劑紅蘿蔔、金針菇也放置在旁。

四、水槽可以不先裝水,待會緊行實驗時再請闖關者裝入。

五、薊頭漏斗準備好,但不先插入錐形瓶內,也不先將二氧化錳放入集氣瓶。

六、闖關卡

七、集點小貼紙

八、將本實驗應該避免與注意事項列印好後貼製珍珠版上宣導。

九、獎品包

學生準備

一、預先分組。每組三至四人

貳、闖關之前

一、所參與的闖關者就訂位之後。由關主負責說明如何進行闖關,副關主來決定是否有完成關主所指定的任務,如果過程中有任何動作違反實驗安全,副關主可以取消該次任務,重新排隊參與闖關。

二、預先集合參加同學,以小組隊伍排列。

三、說明關卡配置與發下小組闖關卡。

四、安全實驗室宣導。

五、請學生注意禮貌,進入關關卡和離開關卡都要跟關主問好。也可以請小組編隊歌或隊呼,進關卡時表演給關主看,關主可視團隊精神、製作完成度等,加發集點小貼紙。

参、進入關卡

一、關主請小組列隊,跟關主敬禮,表演隊呼、隊歌等,最後大聲說「關主好」。

二、此時關主說:「哎呀各位小朋友大家好,你們好有精神,你們好,但我可不好啊,昨天不知誰把我唯一的線香給沾到水了,今日線香快熄的樣子,心情真不好,真不知會不會引起神明的怒氣啊」。副官主:黑黑別擔心今日來的消關主就要再讓線香,放出劇烈的光芒,一會就讓你看他們的表現。

三、關主介紹關名。

四、關主利用珍珠板(一)說明氧氣製備原理。

五、關主利用珍珠板(一)說明氧氣製備步驟及注意事項。

六、學生實作。關主與副關主在旁協助,一次進行不得超過兩組。

七、只要完成任務即可過關,因該實驗不適合使用競賽方式,所以只要收集完完整一瓶的氧氣將線香放入引起火光後,即可過關。

八、若還有多餘的時間,完成的小組可以進行作業的討論。。

九、活動進行時關主與副關主必須控制金針菇及雙氧水的量,避免加入太多雙氧水直接從薊頭漏斗噴出來。

十、關主結尾「哈哈今天各位小朋友幫我了個大忙,讓我的線香重新復燃,真的很感謝你們的協助,待完蓋完章後你們可以進行下一關的挑戰」

十一、若還有多餘的時間,進行挑戰題,關主可以直接問作業的題目,答

對的可以增加點數或貼紙。

伍、闖關結束

一、要小朋友回去討論學習單的內容。

二、如果可以小朋友如果帶回去討論後,將討論的結果寫在單子上面,如果完整可以和理化老師領取神秘小禮物。

三、可以嘗試問問看學生還有甚麼特氣體特別的性質,是可以拿來做實驗的? 

預算表

每人次每組的材料及預算(*以一組為單位)

項目.材料 / 數量/金額 (元)

1.雙氧水/1瓶/250元/瓶

2.紅蘿蔔/2根/49元/兩根

3.線香/60元/包

4.塑膠管/60元/30尺

5.六吋直吸管/12元/包

6.600ml寶特瓶/回收利用0元

7.金針菇/30元/包

8.二氧化錳/1罐/650元/瓶

9.400ml燒杯/2個/340元/2個

10.10*10玻片/1個/50元/片

總計 / 每人次(或每組)/

4元/每人次(最高)

3元/每人次(最低)