金屬與硝酸反應方程式的寫法：一種對於初學化學者的有效記憶法設計 (下)
Writing Reactions of Metals with Nitric Acid: A Mnemonic Device for Introductory Chemistry Students (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
(承上篇)
使用有效的記憶法能夠快速的記住新的資訊，許多有關此類的設計已經廣泛的應用，例如高中教科書常提及的原子能階高低順序的圖形記憶法、電磁學中的弗來明左手定則及大學熱力學中 \( 8 \) 個狀態函數的記憶方法等。
有關金屬和硝酸反應會產生何種生成物的記憶方法，係利用左手為輔助如圖一所示。
金屬與硝酸反應方程式的寫法：一種對於初學化學者的有效記憶法設計 (上)
Writing Reactions of Metals with Nitric Acid: A Mnemonic Device for Introductory Chemistry Students (I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
在學習化學課程時，除了深刻的理解各項的原理之外，還必須記住一些通則，以利快速解決問題，或內化成知識的架構，例如學習多電子原子的軌域填法時，不但要了解四種量子數的來龍去脈，更要藉助有效的各類記憶法(參考資料1)，才能正確的依據遞建原理(Aufbau Principle)，快速的將電子由低能階往高能階填，而不會產生先填 \(3d\) 軌域再填 \(4s\) 軌域的錯誤；學習熱力學時也有相同的情況，除了必須了解各項狀態函數(state function)的推導，有許多記憶法(參考資料2)能協助學子有效的記憶並在適當的時機加以應用。
3D有趣的實驗：“鋁”小人消失
國立台北教育大學自然科學教育學系 在職碩士班賴佳祺
鋁是地球上存量最豐富的金屬元素，由於其質輕（密度小），常以合金的形態廣用於航空器材。此外，鋁生鏽的時候，會形成一層保護層，這種保護層能保護物質表面不受到進一步的生鏽。然而大部分金屬是只能與酸反應，而鋁及鋅屬於兩性金屬元素，不但可以和酸反應，也可以和鹼產生反應，鋁箔較容易取得，故本實驗使用鋁與氫氧化鈉溶液的化學反應。在錐形瓶內使鋁箔與氫氣化鈉溶液作用以產生氫，並點燃瓶內的氣體，以說明所產生的氣體是氫氣。
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3D有趣實驗：神奇的隱形墨水
國立臺北教育大學自然科教育系 教學碩士班楊韶鈞
硝酸鉀(KNO3)是強氧化劑，與有機物接觸後能引燃或爆炸，常被用於製作火藥、火柴、玻璃及試劑。本實驗將硝酸鉀溶於水中，使之成為過飽和水溶液，當毛筆沾了硝酸鉀水溶液於白紙上寫字，風乾後雖然呈現無色，看似「無字天書」，但只要線香引燃白紙，就能讓無字天書現形，硝酸鉀水溶液就是最神奇的「隱形墨水」。
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3D有趣實驗：變色搖搖瓶
國立台北教育大學自然科學教育系教學碩士班 葉嘉雯
藍瓶實驗（Blue bottle reaction）是早期，自美國引進台灣的高中化學的演示實驗，由教師演示，藉由魔術般的化學變化，以引起學生對化學的好奇心與興趣。在一個瓶子裡裝入無色溶液，當激烈振動後，水溶液會由無色快速變成藍色，再靜置桌上幾秒鐘之後，藍色會逐漸褪去，轉為無色，此實驗可重複進行，非常吸睛，對於國小學童有很大的吸引力，因此，很適合將本科學活動融入國小高年級水溶液單元課程的第一節課，引起學童學習動機。
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3D有趣實驗：耐燒的紙幣
國立臺北教育大學自然科學教育系 教學碩士班劉俊宏
95％酒精與水1：1混合，將紙張浸於混合溶液後，點火燃燒紙張，如同魔術般的表演，點火燃燒後，紙張依然完整無缺。
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3D有趣實驗：廚房裡的科學—膨糖
國立臺北教育大學自然科學教育系 教學碩士班宋碧瑩
「糖」是廚房中常見的調味料，煮甜食、烹飪調味都少不了它；「小蘇打粉」除了做糕餅烘焙用之外，也是廚房裡清潔的好幫手。本實驗以糖為主角，將糖加入適量的水之後煮成糖漿，再加入小蘇打粉，使糖漿膨脹成固體狀的「膨糖」。
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3D有趣實驗：顏色變變變(碘的氧化與還原)
國立台北教育大學自然教育學系 教學碩士班林俊杰
將碘酒加入水中稀釋，再分別加入一般市售的維他命C錠、綠茶及海波(硫代硫酸鈉)等進行攪拌，觀察其顏色變化。
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3D有趣實驗：有氧運動－氧化還原反應
國立臺北教育大學自然科學教育系 教學碩士班周勇
本實驗是一個關於氧化還原反應和催化作用的例子。常溫下的雙氧水（H2O2）不容易分解產生氧氣，但若以碘化鉀（KI）加入雙氧水中，則會先作用產生碘分子（I2）， 碘離子(I– )再和碘分子(I2)生成碘三根離子（I3–），而 I3– 和二氧化錳一樣對雙氧水的分解具有催化作用，於是產生了氧氣，而碘化鉀被氧化產生碘。
在實驗中加入了沙拉脫只是為了製造泡泡，而噴上麵粉是為了檢驗碘的存在，最後則利用線香來檢驗是否有氧氣的產生。
此外，在生活中碘化鉀不易取得，因此本實驗嘗試以金針菇取代碘化鉀，發現具有相同的效果，其主要原因是：金針菇含有過氧化氫的分解酶(Enzyme of Decomposition)所致。
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增加反應物的莫耳數，平衡會往左移動嗎？（二）
Increase the amount of reactants, will the equilibrium shift to the left? (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏
三、微分 $$Q_x$$ 值求極小值
為了要聚焦於添加氮氣對 $$Q_x$$ 值的影響，我們設定下列函數：
$$\displaystyle f(n_{N_2})=Q_x-K_x=\frac{n^2_{NH_3}}{n_{N_2}\times n^3_{H_2}}\times n^2_t-K_x~~~~~~~~~(5)$$
為了求極小值，必須對 $$(5)$$ 式微分，其中 $$K_x$$ 於定溫下為定值，因此
$$\displaystyle \frac{\partial f}{\partial n_{N_2}}=\frac{\partial Q_x}{\partial n_{N_2}}=\frac{n^2_{NH_3}}{n^3_{H_2}}\times (\frac{2n_t}{n_{N_2}}-\frac{n^2_t}{n^2_{N_2}})=\frac{n^2_{NH_3}\times n_t}{n^3_{H_2}\times n_{N_2}}\times (2-\frac{n_t}{n_{N_2}})~~~~~~~~~(6)$$
由上式及圖一可知，當 $$\frac{n_{N_2}}{n_t}=\frac{1}{2}$$ 時出現極小值，在此例中恰為添加氮氣 $$0.10~mol$$ 時，即其起始值之莫耳分率為 $$0.5(\frac{0.10+0.10}{0.30+0.10})$$，當超過此點值開始由變小轉成變大 $$(\frac{n_{N_2}}{n_t}>\frac{1}{2})$$，即其斜率大於 $$0$$，也就是說 $$\frac{\partial f}{\partial n_{N_2}}=\frac{\partial Q_x}{\partial n_{N_2}}>0$$，當增加氮氣莫耳數時，$$f$$ 值和 $$Q_x$$ 也變大。