化學實驗室實驗：過氧化氫分解焓的測定（Determination of the Decomposition Enthalpy of Hydrogen Peroxide）〔III〕

化學實驗室實驗：過氧化氫分解焓的測定（Determination of the Decomposition Enthalpy of Hydrogen Peroxide）〔III〕
國立彰化師範大學化學系碩士生陳少軍和陳永祥 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

連結：過氧化氫分解焓的測定〔II〕

教師手冊之一（Teacher’s Guide I）

化學示範

在學生進行實驗之前，老師示範「阿拉丁神燈」的主要目的是，藉由觀察驚奇有趣的歧異事件，引起學生對於測定過氧化氫分解焓的興趣。

A. 器材和溶液

● 不鏽鋼水壺（約1 L容量，瓶蓋與壺口之間必須非常緊密，水煮沸時有鳴叫聲） 1個
● 30% 過氧化氫（30% hydrogen peroxide, H₂O₂） 1瓶
● 量筒（100 mL） 1支
● 衛生紙 1張
● 碘化鉀（Potassium iodide, KI） 少許
● 碳酸鈉（Sodium carbonate, Na₂CO₃） 少許
● 縫衣線 1小包（稍粗的線，不可太細）
● 刮勺 2支
● 乳膠手套 1雙

B. 事前準備和示範步驟

1. 事先準備一個不鏽鋼水壺，置入約65 mL的30%過氧化氫。

2. 取約2 g（約2刮勺）的碘化鉀和2g（約2刮勺）碳酸鈉，放在一張對折兩次的衛生紙上，並混合均勻此固體粉末。然後用衛生紙包住此粉末，並用一條粗縫衣線綁住衛生紙。

3. 懸吊此縫衣線於水壺的壺口並且蓋緊壺蓋，使壺口與壺蓋之間緊緊地扣住縫衣線。此衛生紙務必勿與過氧化氫溶液接觸。

4. 上課時，小心地提著此水壺到實驗室，放置在示範桌上，此時學生未察覺水壺內有包住粉末的衛生紙和過氧化氫溶液。然後請學生注意此水壺，再輕輕地打開水壺的 壺蓋並且立即蓋上，讓包住粉末的衛生紙掉入過氧化氫的溶液中。隨即在壺嘴處快速地冒出大量的白色煙霧，並且發出鳴叫聲，猶如阿拉丁精靈從神燈冒出，如圖九 所示。

圖九 冒出大量的煙霧猶如阿拉丁精靈從神燈冒出

5. 當水壺不再冒出白色煙霧後，老師提著此水壺給學生觸摸【注意：很燙，觸摸一下即可】，請學生說說觸摸的感覺。

6. 打開壺蓋，請學生觀看壺內的情形，並且與學生互動討論變化現象的化學原理。

7. 向學生說明這次實驗要探討熱化學，測定過氧化氫的分解焓。

教學提示

● 上課時間：教師化學示範：約10分鐘，教師實驗解說：約15分鐘，學生自製熱卡計：約15分鐘，學生實驗操作和原始數據登錄：約60分鐘。家庭作業：學生製作圖表和回答問題：約50分鐘。

● 蓋上一個連接溫度計的杯蓋在熱卡計上必須非常緊密，否則熱量容易散失而造成溫度的趨勢線過度傾斜，而導致讀取Tf的誤差很大。

● 在第B和C的實驗中，雖然使用碘化鉀和碳酸鈉的質量均趨近於2.0 g且不盡相同，但是由於它們的溶解熱不大，因此影響過氧化氫的反應焓之測定不大。

● 有些學生可能第一次作溫度的趨勢線，無法找出合適的溫度點，老師需要從旁協助。

● 若時間許可，則學生可以進行兩次或三次試驗，然後計算其平均值。

● 現在的學生對MS-Excel的使用並不陌生，本實驗可要求學生以MS-Excel製作圖表。

● 自製熱卡計可以重覆使用，勿當作廢棄物丟棄而浪費資源，學生實驗完畢應該集中保管。

藥品配製

● 若使用3%傷口消毒用的雙氧水，則不必配製。
● 若使用30%實驗室用的過氧化氫，配製3.0%過氧化氫：用移液管取50.00 mL的30%過氧化氫（在20℃，密度為1.1337 g/mL），置入500.00 mL的定量瓶中，加蒸餾水到刻度線，翻轉數次，混合均勻。此3.0%過氧化氫的密度為1.0134 g/mL（在20℃）。

連結：過氧化氫分解焓的測定〔IV〕