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咦!蠟燭怎麼自己亮起來囉!
by yangsp, 2011-09-25 08:36:51, 人氣(6038)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】  【製作者:陳琬菁  E524008


咦!蠟燭怎麼自己亮起來囉!

簡介

輕輕地拿著一支玻璃棒,靠近一支"暗藏玄機" 的蠟燭,結果,蠟燭便燃燒起來囉!這是一根不需要打火機或火柴棒的神奇蠟燭喔!

示範步驟

1. 將蔗糖用研缽磨碎,增加其表面積以促進反應速率。
2. 取一根蠟燭,將蠟燭沿著燭蕊周圍的石蠟部分挖約 0.5 公分深的凹洞。
3. 固定蠟燭於培養皿中。
4. 以少許蔗糖及少許氯酸鉀填滿蠟燭的凹洞。
5. 用玻璃棒沾濃硫酸,使濃硫酸沿著玻棒滴下一滴至蔗糖與氯酸鉀的混合物中。
5. 硫酸滴入混合物中的一瞬間,蠟燭燃燒了起來!如圖一所示。
註:燭蕊附近黑色的物質為蔗糖被硫酸脫水後的碳。
圖一

溶液和器材

1. 蠟燭一根。
2. 培養皿一個。
3. 玻璃棒一支。
4. 濃硫酸 18 M (H2SO4; Concentrated Sulfuric Acid) 少許。
5. 氯酸鉀 (KClO3; Potassium Chlorate) 少許。
6. 蔗糖 (C12H22O11) 少許。

原理和概念

1. 濃硫酸在此實驗當作脫水劑,使蔗糖脫水而產生大量的熱 ,其反應式如下:
C12H22O11
(s) → 12 C(s) + 11 H2O(g) + heat
2. 由蔗糖分解所產生的熱足以使 KClO3 分解而產生氧氣 ,其反應式如下:
 2 KClO3
(s) + heat → 2 KCl(s) + 3 O2(g)
3. 由 KClO3 所產生的高濃度 O2,使蔗糖所產生碳燃燒更旺盛,而碳與氧反應產生足夠的熱,使蠟燭的石蠟汽化而點燃燭蕊,因此蠟燭便自己燃燒起來囉!其反應式如下:
 C
(s) + O2(g)
→ CO2(g) + heat 

教學提示

1. KClO3 為強氧化劑,所以盡量不要使 KClO3 與它種物質摩擦(例如:蔗糖),以避免發生爆炸的危險。
2. 實驗中所使用的硫酸為濃硫酸而且一滴即足夠。若使用稀釋的硫酸,效果不是很好。
3. 蠟燭由石蠟做成;石蠟(碳氫化合物)燃燒的反應式如下:
 C25H52
(s) + 38 O2(g) → 25 CO2(g) + 26 H2O(g) + heat 

問題和參考答案

1. 在空氣中即有氧的存在,那為什麼還需要氯酸鉀來產生氧氣呢?
答: 因為需有高濃度的氧氣存在,以使反應夠快而能夠點燃蠟燭。
2.  使氯酸鉀分解產生氧氣所需的熱,來自何處?
答: 由於蔗糖遇到濃硫酸脫水,並釋放出大量的能量,此能量正是使氯酸鉀分解的熱來源。
3. 蠟燭是如何燃燒的?
答: 過程包括物理變化與化學變化: (1)蠟固體熔化 → 蠟液體 → 蠟蒸氣,此過程為物理變化。(2)之後蠟蒸氣燃燒而產生 CO2(g) 與 H2O(g)及光與熱,此步驟為化學變化。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd Ed., 1988, Volume 2, pp 107-108, Washington, D.C., American Chemical Society.
2. 林麗霞, 十萬個為什麼(I), 國際少年出版社, 台北市,1991,頁 59-61。
3. 林麗霞,十萬個為什麼(II), 國際少年出版社, 台北市,1991,頁 139-140。
4. 科學的奧秘 , 國際少年出版社, 台北市 ,1991 , 頁47-49。
5. 蘇賢錫,姜宏哲,兒童科學金庫, 台北市, 好兄弟出版社, 1986,頁 408,頁 157-159。

適用程度

國民小學 國民中學 ˇ高級中學 ˇ大學普通化學

安全

 ● 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 ● 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。

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