物質變化

3D 化學實驗:激烈的鋁熱反應 (Vigorous Thermite Reaction)

3D 化學實驗:激烈的鋁熱反應 (Vigorous Thermite Reaction)
國立彰化師範大學化學系 林聖揚、顧展兆、楊水平

前言

鋁熱反應是工業史上一個重要的里程碑,它產生的高熱不但可使高熔點的金屬融化,而且可應用在焊接上。本實驗利用簡單的裝置進行鋁熱反應,過程中發生劇烈的氧化還原反應,精采奪目的火花四處噴射,同時放出高溫使鋁罐熔化,並且產生可被磁鐵吸引的鐵。

3D 化學實驗:驚蟄的四條黑蛇

3D 化學實驗:驚蟄的四條黑蛇 (Growing Four Black Snakes)
國立彰化師範大學化學系 彭郁惠、顧展兆、楊水平

前言

此實驗使用砂糖和小蘇打粉,並加入打火機油和酒精膏,再利用點火槍點燃,使砂糖進行脫水反應,慢慢地產生長條狀、黑黑的碳,就宛如黑蛇從沙堆裡慢慢地探出頭來,接著開始緩慢地成長並移動身軀,具有趣味性和科學性,能激發學生學習化學的興趣。

一種評量學生對化學平衡觀念精熟度的方法

一種評量學生對化學平衡觀念精熟度的方法(A Method to Evaluate Students’ Mastery of the Chemical Equilibrium Concept)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏

學生在學習化學平衡時,經常對於一些重要的概念產生混淆,諸如化學反應的可逆性 (reversibility);反應平衡時是反應完成或是終結?平衡是靜態 (static) 或動態 (dynamic);平衡是否在振盪 (oscillating) 後完成…等,以致造成後續的學習困擾。有經驗的教師在教導這些章節時,均會利用各種方法,以強化這些概念,並釐清迷思,更輔以評量試題,以診斷學生是否確實能精熟這些內容。但使用一般選擇題的評量方式,很難看出學生選擇某個選項後面的真正理由,無法得知產生迷失的所在。Marco Ghirardi 等作者曾提出以畫出微觀圖像的評量方式(請參酌參考文獻 4)做為替代方式,具有立即性的診斷效果,茲將其法引用於高中教學並介紹如後,供大家參酌。

學生在化學平衡認知上的迷思概念(下)

學生在化學平衡認知上的迷思概念(下)(Student’s Misconceptions on the Concept of Chemical Equilibrium (II))
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏

連結:學生在化學平衡認知上的迷思概念(上)

為了使可逆及動態平衡的概念更加穩固,可藉下列演示實驗讓學生有更深刻的印象,如果學生此時尚未學習錯離子,(式— 2)可用藍色、粉紅色物質代表錯離子,無須寫出化學式。將水合氯化亞鈷晶體大約 3 克,置入燒杯中,加入異丙醇液體使晶體溶解,配成 25 mL 的溶液,其濃度約為 0.5 M,呈深藍色。配好的「非」水溶液的系統可由下式表示,在此水分子不是溶劑,而是反應物。

學生在化學平衡認知上的迷思概念(上)

學生在化學平衡認知上的迷思概念(上)(Student’s Misconceptions on the Concept of Chemical Equilibrium (I))
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏

甫教高中生有關化學平衡的章節時,經常碰到幾個觀念學生容易混淆、無法了解,例如可逆性 (reversibility)、反應完成或終結有何差別、平衡是靜態 (static) 或動態 (dynamic)、平衡位置向左或向右移動的意涵…等,這些困擾有些源自於學生先備知識的認知架構,匡限了後學內容的認知了解,有些源自於教學用語的不良溝通,更有些出自没有適當的模型或演示,造成微觀現象的不了解,這些問題不僅在國內的教學現場處處可見,在國外的研究探討也屢見不鮮,詳見參考文獻。本文將以一些實例說明這些迷失概念產生的原因,並藉助一些演示實驗,加以釐清及說明。

3D 有趣實驗:點燃方糖

3D 有趣實驗:點燃方糖
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

用鑷子夾起方糖直接在火源上加熱時,會發現方糖會出現變黑和熔化的現象,但不易燃燒起來。若將方糖沾上鹽巴或紙片灰燼後,用鑷子夾起方糖直接在火源上加熱時,會發現方糖比較容易被點燃起來。方糖放在鐵湯匙上直接在火源上加熱時,當方糖全部熔化成液體時,再持續加熱,最後仍可以觀察的方糖被點燃的情形。顯示方糖本身可燃,加入食鹽或紙張灰燼可以幫助更容易燃燒。

方糖是白糖粉末壓成正方體的形狀,是一種蔗糖 (C12H22O11),這糖加熱燃燒的反應式如下:

C12H22O11 + 熱 → 12 CO2 + 11 H2O

實驗影片

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3D 有趣實驗:手搖發電機鎳幣鍍銅

3D 有趣實驗:手搖發電機鎳幣鍍銅
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

利用手搖發電機提供直流電的電源,讓硫酸銅溶液中的銅離子發生還原鍍於鎳幣上,銅幣上的銅金屬氧化變成銅離子溶解於溶液中。

外接電池的正極端 Cu → Cu2+ + 2e

外接電池的負極端 Cu2+ + 2e → Cu

實驗影片

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3D 有趣實驗:微型水火箭

3D 有趣實驗:微型水火箭
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

本實驗是利用食用醋和鎂帶化學反應產生氫氣,再將空氣與氫氣大約以 5 比 2 的比例裝進微型水火箭(此時氧氣與氫氣的比例大約是 1 比 2),此時微型水火箭中仍有約一半的體積是水。利用電子打火機的點火裝置改造的點火器,讓微型水火箭裡的混合氣體點火爆炸產生壓力,將水向後噴出,因此微型水火箭向前飛出,這就是水火箭的發射原理。

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實驗影片

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3D 有趣實驗:棉花加壓點火燃燒

3D 有趣實驗:棉花加壓點火燃燒
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

棉花加壓點火燃燒是利用加壓筒對空氣瞬間加壓,讓加壓桶內的空氣溫度上升,此時加壓筒內的氧氣濃度也跟著提高。當加壓筒內的溫度上升,再加上氧氣濃度提高,兩個因素幫助棉花在加壓筒內氧化燃燒。

實驗影片

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