Eksperimen: Pembakaran alkohol

Pembakaran alkohol ialah amali Tingkatan 5 dalam bab Sebatian Karbon yang menunjukkan cara siri homolog terbakar dan hasil yang terbentuk. Ia mengukuhkan idea bahawa bahan api organik membebaskan tenaga dan memberi karbon dioksida serta air, dan ia menyediakan asas untuk eksperimen berasingan yang mengukur haba pembakaran. Panduan ini menetapkan matlamat, radas, prosedur bernombor, pemerhatian yang dijangka, dan kemahiran proses sains yang dihargai oleh kertas amali.

Matlamat

Untuk menyiasat pembakaran alkohol di udara, mengenal pasti hasil pembakaran lengkap, dan membandingkan sejauh mana bersih ahli siri alkohol yang berbeza terbakar.

Radas dan bahan

• Penunu spirit kecil atau mangkuk pijar dengan sumbu
• Siri pendek alkohol, contohnya metanol, etanol, propan-1-ol dan butan-1-ol
• Tabung didih kering atau corong yang disambung kepada air kapur
• Kuprum(II) sulfat kontang (putih) atau kertas kobalt(II) klorida (biru) untuk menguji air
• Air kapur untuk menguji karbon dioksida
• Corong turas, tiub penghantar dan sedutan (pam turas) untuk menarik hasil pembakaran melalui ujian
• Angkup, tikar tahan haba, dan jubin putih

Prosedur

1. Sediakan penunu spirit kecil yang mengandungi alkohol pertama dan nyalakannya dengan berhati-hati.
2. Pegang tabung didih yang sejuk dan kering (atau corong yang disongsangkan) sebentar di atas nyalaan supaya sebarang hasil cecair terpeluwap pada kaca yang sejuk.
3. Uji cecair terpeluwap: tambah ia kepada kuprum(II) sulfat kontang putih, atau sentuhkannya pada kertas kobalt(II) klorida biru, dan rekod perubahan warna.
4. Menggunakan pam turas, tarik gas dari atas alkohol yang terbakar melalui tiub penghantar ke dalam tabung uji berisi air kapur dan perhati air kapur.
5. Perhati dan rekod warna serta jelaga nyalaan, dan pegang jubin putih sebentar dalam nyalaan untuk melihat sama ada jelaga terenap.
6. Padamkan penunu, biarkan ia sejuk, kemudian ulang langkah 1 hingga 5 dengan setiap alkohol secara bergilir, mengekalkan radas yang sama.
7. Rekod bagi setiap alkohol rupa nyalaan, sama ada air terbentuk, dan sama ada air kapur berubah.

Pemerhatian yang dijangka

Setiap alkohol terbakar dengan nyalaan dan membebaskan haba, dan radas di atas nyalaan menjadi hangat. Cecair tidak berwarna terpeluwap pada kaca yang sejuk; ia menukarkan kuprum(II) sulfat kontang putih kepada biru (atau menukarkan kertas kobalt(II) klorida biru kepada merah jambu), menunjukkan cecair itu ialah air. Gas yang ditarik melalui air kapur menjadikan air kapur keruh (putih berkabus), menunjukkan karbon dioksida terhasil. Apabila anda bergerak sepanjang siri kepada alkohol dengan lebih banyak atom karbon, nyalaan cenderung menjadi lebih kuning, lebih berkilau dan lebih berjelaga, dan lebih banyak jelaga terenap pada jubin putih.

Inferens dan kesimpulan

Alkohol mengalami pembakaran: ia bertindak balas dengan oksigen di udara, membebaskan haba, dan dalam pembakaran lengkap hasilnya ialah karbon dioksida dan air. Air disahkan dengan menukarkan kuprum(II) sulfat kontang kepada biru, dan karbon dioksida dengan menjadikan air kapur keruh. Jelaga yang meningkat sepanjang siri menunjukkan bahawa alkohol dengan kadar karbon yang lebih tinggi lebih cenderung terbakar tidak lengkap, mengenapkan karbon (jelaga) apabila bekalan udara terhad. Kesimpulannya ialah alkohol ialah bahan api mudah terbakar yang pembakaran lengkapnya memberi karbon dioksida dan air, manakala pembakaran tidak lengkap menghasilkan jelaga.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

Membuat inferens. Daripada pemerhatian bahawa gas menjadikan air kapur keruh, inferkan bahawa karbon dioksida ialah hasil pembakaran.

Mengenal pasti pemboleh ubah. Jika penyiasatan membandingkan jelaga sepanjang siri, pemboleh ubah dimanipulasi ialah alkohol yang digunakan (bilangan atom karbonnya), pemboleh ubah bergerak balas ialah sejauh mana nyalaan berjelaga (jelaga terenap pada jubin), dan pemboleh ubah dimalarkan ialah bekalan udara, sumbu dan jarak jubin daripada nyalaan.

Mengelaskan. Kelaskan setiap ujian hasil mengikut apa yang dikesannya: ujian air (kuprum(II) sulfat kontang atau kertas kobalt klorida) mengesan air; air kapur mengesan karbon dioksida.

Berkomunikasi. Jadualkan keputusan dengan satu baris bagi setiap alkohol dan lajur untuk warna nyalaan, jelaga, ujian air dan ujian air kapur, supaya trend sepanjang siri boleh dibaca sekali imbas.

Langkah keselamatan

• Pakai gogal keselamatan, kerana alkohol mudah terbakar dan dalam sesetengah kes terbakar dengan nyalaan yang hampir tidak kelihatan.
• Sumbat botol alkohol dan jauhkannya daripada nyalaan, supaya wap tidak menyala.
• Nyalakan hanya sedikit alkohol dalam penunu yang betul, supaya nyalaan kekal terkawal.
• Gunakan angkup untuk memegang tabung didih dan jubin dalam nyalaan, untuk mengelakkan luka bakar daripada kaca panas.
• Bekerja di atas tikar tahan haba di kawasan berpengudaraan, supaya haba dan gas pembakaran dikendalikan dengan selamat.

Kesilapan lazim

• Menggunakan tabung basah untuk ujian air. Jika tabung sudah lembap, anda tidak dapat memastikan sama ada air datang daripada nyalaan; mula dengan tabung yang kering dan sejuk.
• Mengelirukan dua ujian hasil. Kuprum(II) sulfat kontang bertukar biru menunjukkan air, bukan karbon dioksida; air kapur menjadi keruh menunjukkan karbon dioksida. Jangan tertukar.
• Tidak mengekalkan keadaan yang sama. Membandingkan jelaga hanya adil jika sumbu, bekalan udara dan kedudukan jubin sama bagi setiap alkohol; ubah hanya alkohol.
• Melaporkan nilai haba. Eksperimen ini mengenal pasti hasil dan membandingkan nyalaan; jangan cipta bacaan haba berangka di sini, kerana itu milik eksperimen haba pembakaran.
• Terlepas pembakaran tidak lengkap. Nyalaan kuning berjelaga itu sendiri ialah keputusan; rekodkannya dan bukan melaraskan udara sehingga setiap nyalaan kelihatan sama.

Bagaimana guru kami menggunakan eksperimen ini

Dalam kelas Kimia SPM satu-ke-satu, diajar dalam bahasa Inggeris bermula RM50 sejam, kami memastikan pelajar boleh menamakan hasil pembakaran, menyatakan ujian bagi setiap satu, dan menerangkan mengapa jelaga meningkat sepanjang siri, semua jawapan yang dihargai oleh kertas bertulis dan amali. Pembakaran alkohol menghubungkan tindak balas sebatian karbon dengan perubahan tenaga merentasi Kimia SPM, dan ia membawa terus kepada amali haba pembakaran yang berasingan dan taksiran amali Kertas 3 (Kertas 3 ialah Ujian Amali yang menaksir kemahiran proses sains), di mana ujian hasil yang jelas dan perbandingan yang adil memperoleh markah.