中學化學示範：自製簡易蒸餾裝置進行示範教學   李俊穎 新北市立光復高級中學jimmyli819@yahoo.com.tw 前言 面對新課綱的高中化學課程，在「十二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校—自科學領域課程綱要」中，有提到主題「物質的結構與功能（C）」和副主題「物質的分離與鑑定（Ca）」，以及相關的學習內容「CCa-Ⅴc-1混合物的分離過程與純化方法：蒸餾、萃取、色層分析、硬水軟化及海水純化等。」。為配合108課綱的學習內容，筆者設計一個利用家用物品組裝簡易的蒸餾裝置，在教學方法上以師生互動對話討論的方式進行示範教學，在問與答之間引導學生觀念的建構，在操作與觀察之中思考其中的原理。此示範教學也配合手機直播的方式讓在教室遠方的學生方便觀察細微的現象。 筆者規劃約15分鐘的演示教學內容，分為三個部分：第一部分由生活常見的米酒、高粱酒切入，並且透過點火說明米酒的酒精濃度不足以直接點燃；第二部分利用自製的簡易蒸餾裝置展示蒸餾的過程並藉此說明其原理；最後一個部分則以食鹽的溶解度粗略地判斷酒精的濃度，並以咻聲瓶的點火作為結尾。 示範教學影片欣賞 影片網址：自製簡易蒸餾裝置進行示範教學，https://www.youtube.com/watch?v=z0iMuc_j52E。 器材與藥品 l 器材：塑膠水盆 2個、寶特瓶（標籤撕掉） 2個、電工膠布 1捲、空鋁罐 5個、燒杯（50 mL）4個、燒杯（250 mL）1個、燒杯（1000 mL）1個、塑膠滴管 5隻、水果叉（或蛋糕叉）數隻、藥勺  1隻、冰塊（冰浴用）適量、食鹽適量。 l 藥品：料理米酒1瓶、58°高粱酒 1瓶、酒精（95%）1瓶。 l 視訊直播器材：手機 1隻（可連線網路，筆者以自己的臉書帳號直播） 示範教學過程 階段一：    酒類介紹與可燃性示範 1.    首先，教師在桌面上擺放「料理米酒」和「金門高粱酒」兩種家庭常見的酒類，藉此吸引學生的目光並且引導學生思考這兩種酒的差異。在此階段大多數的學生可以透過瓶身的標示說出酒精濃度的差異，引導學生觀看標籤，米酒的酒精濃度大多落在19~22%，高粱酒大多為58%，如圖1所示。 圖1：陳列米酒和高粱酒給學生觀察並引導討論酒精濃度的差異。 2.    接著，讓學生猜測米酒與高粱酒何者可以點火燃燒。教師利用鋁罐倒立的凹槽作為燃燒平台，分別倒入少量的米酒和高粱到兩個鋁罐凹槽，以點火槍點火，並請學生仔細觀察何者可以著火燃燒，此時暫時關閉教室的電燈會更有助於觀察，如圖2所示。   圖2：以點火槍點燃米酒（在白色鋁罐凹槽內）和高粱酒（在黃色鋁罐凹槽內），高粱酒可以點燃，米酒則否。 3.    教師帶領學生討論上述點火實驗的結果，此階段大多的學生會了解酒精濃度是能否著火的關鍵，但可能不太清楚可以燃燒的酒精臨界濃度，此時示範教師可以口頭說明需要約40%以上（大多文獻資料提到50%或以上）的酒精濃度才能順利點火燃燒，因此米酒無法點燃，高粱酒則可以燃燒。 階段二：    自製簡易的蒸餾裝置 1.    首先，請學生仔細觀察教師的示範，並且提示觀察現象與稍後的問題討論相關。此時教師取出兩個燒杯，並於其中一個燒杯內倒入80毫升的95%酒精，此時可邀請一位學生取另一個燒杯裝滿自來水，接著倒入自來水到裝有酒精的燒杯中，以水稀釋酒精至刻度約200毫升處，此時教師詢問學生酒精濃度的改變，最終稀釋的酒精濃度約落於30~40%之間。 2.    隨後，教師取出兩個寶特瓶（標籤撕掉），倒入上述的酒精溶液到其中一個寶特瓶內，拿起另一個寶特瓶請學生仔細觀察瓶內有無液體，教師強調瓶內是乾燥的並無其他液體成分。此時教師邀請另一位學生協助將兩個瓶子的瓶口對接在一起，裝有酒精溶液者為下瓶，空瓶子為上瓶，如圖3所示。   圖3：教師說明蒸餾裝置的架構（左）；邀請學生協助組裝蒸餾裝置（右）。 3.    以電工膠布纏繞兩個寶特瓶的瓶口對接處，待螺紋處都纏繞一圈膠布後，小心地扳彎折上方的寶特瓶，使之產生一點的角度，再纏繞數圈膠布。扳動瓶身加大彎折角度，再次纏繞數圈膠布。重複上述步驟直至兩個瓶身的夾角約120°，如圖4所示。   圖4：在組裝蒸餾裝置時，邊纏繞邊彎折做出夾角，直到兩瓶瓶身的夾角約120°。 4.    取出兩個塑膠盆，下瓶端（裝酒精溶液者）浸泡在熱水浴中並蓋上兩條抹布以利保溫，上瓶端（空瓶）浸泡冰水浴中，完成蒸餾裝置如圖5所示。在完成組裝裝置後。引導學生思考此裝置的組裝用意為何，並且藉此討論蒸餾的原理。   圖5：自製簡易蒸餾裝置的組裝（左）；組裝完成蒸餾裝置的外觀（右）。 […]