化學教育

化學實驗、示範實驗、情境試題、實驗試題、形成性評量、總結性評量、化學發展史、化學家傳記

化學實驗室實驗:乙炔的簡易製備和反應〔II〕

化學實驗室實驗:乙炔的簡易製備和反應 (Simple Experiments with Acetylene)〔II〕
國立彰化女子高級中學化學科陳琬菁老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

連結:乙炔的簡易製備和反應〔I〕

學生講義之二(Student Handout II)

觀察紀錄

一、化學示範

1. 冰塊點火:寫出此示範實驗的變化現象及化學原理。
2. 寶特瓶氣爆:寫出此示範實驗的變化現象及化學原理。

二、乙炔性質的檢測

A1:乙炔的可燃性

● 乙炔是否具有可燃性:      
● 點火是否具有爆鳴聲:      
● 寫出乙炔完全燃燒的反應式:                                                

化學實驗室實驗:乙炔的簡易製備和反應〔I〕

化學實驗室實驗:乙炔的簡易製備和反應 (Simple Experiments with Acetylene)〔I〕
國立彰化女子高級中學化學科陳琬菁老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

學生講義之一(Student Handout I)

化學示範

1. 老師示範「冰塊點火」,學生觀察變化的現象,並討論冰塊為何會起火燃燒。
2. 小老師示範「寶特瓶氣爆」,其餘學生觀察變化的現象,並討論產生氣爆的原因。

實驗介紹

乙炔(Acetylene or ethyne,C2H2)是一種以共價鍵形成叁鍵的不飽和有機化合物。乙炔中的碳-碳叁鍵是兩個碳原子利用sp混成軌域形成的,因此乙炔中的四個原子會在同一直線上,碳-碳-氫的鍵角為180o。碳化鈣(Calcium carbide,俗稱電石)加水會形成乙炔和氫氧化鈣,如反應式[1]所示:

CaC2(s)+ 2H2O(1) → Ca(OH)2(aq) + C2H2(g)    [1]

化學教室活動:自製簡易光電比色計(Homemade Simple Spectrophotometer)〔IV〕

化學教室活動:自製簡易光電比色計(Homemade Simple Spectrophotometer)〔IV〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結,參閱「教師手冊之一」

教師手冊之二(Teacher’s Guide II)

實驗紀錄樣本

A. 實驗數據紀錄於表二,並進行數據處理。

本次實驗設定IC = 5 mA。

表二  配製一個空白液和五種標準液以及未知濃度的測定

化學教室活動:自製簡易光電比色計(Homemade Simple Spectrophotometer)〔III〕

化學教室活動:自製簡易光電比色計(Homemade Simple Spectrophotometer)〔III〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
 

請按此連結,參閱「學生講義之一」「學生講義之二」

教師手冊之一(Teacher’s Guide I) 

背景資料

A. LED測試盒

整組儀器除了定電流LED驅動電路需仔細配線外,其他很容易按「學生手冊」的說明組裝。在定電流LED驅動電路方面,可以考慮以市售LED測試盒代替自己組裝。一個LED測試盒價格約250元,可到電子街詢問,作者購自台中廣華電子。

按照圖一的順序連接,先選擇定電流值(2~30 mA,下圖係選用30 mA進行連接)後,再連接一個藍光LED,便完成定電流驅動電路。 

圖一 利用LED測試盒完成定電流驅動電路

化學教室活動:自製簡易光電比色計(Homemade Simple Spectrophotometer)〔II〕

化學教室活動:自製簡易光電比色計(Homemade Simple Spectrophotometer)〔II〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結,參閱「學生講義之一」

學生講義之二(Student Handout II)

實驗步驟

B. 實驗操作流程圖

1. 放置比色管到比色槽中,並用一顆樂高積木(2 × 4)予以加蓋,如圖十二所示。

圖十二 放置比色管到比色槽中

化學教室活動:自製簡易光電比色計(Homemade Simple Spectrophotometer)〔I〕

化學教室活動:自製簡易光電比色計(Homemade Simple Spectrophotometer)〔I〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

學生講義之一(Student Handout I)

實驗介紹

本實驗的目的是藉由自製簡易的光電比色計,透過數個等差級數濃度的標準液,以及Excel軟體製作檢量線,來探討有色溶液濃度的測定。再者,藉由此機會,學習光電比色計所涉及的光電原理。

在高中化學課本裡,提及有色溶液的顏色越深,其濃度越濃。這僅僅是定性關係的描述。在此次的活動中,經由自製簡易的光電比色計及進行實驗,更深入地探討有色溶液的濃度與顏色深淺之定量關係。

ChemMatters《化學時事》:一本適合於高中教師和學生的化學教育雜誌

ChemMatters化學時事》:一本適合於高中教師和學生的化學教育雜誌
國立彰化師範大學化學系楊水平副教授 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

雜誌簡介

ChemMatters化學時事》是美國化學會(American Chemical Society, ACS)自1983年開始發行的一本化學教育雜誌,ISSN 0736-4687,每一年出版四期(2月、4月、10月和12月)。此雜誌出版宗旨為揭露日常生活的化學,使我們生活的化學非神秘化,文章的內容涵蓋有趣的、生活的、科技的和時事的化學,並且設計用於高中化學課程和教學。此雜誌提供教師手冊(Teacher’s Guide)作為高中化學教材、教學和評量之用,內容相當豐富而且完整,包含學生問題、問題答案、背景知識、化學概念、迷失概念、動手活動、課堂示範和額外資源,以促進學生學習化學的理解。

此雜誌除設有總編輯之外,還設有藝術主編,編輯風格猶如坊間流行的雜誌,版面設計精美而且非常活潑、每頁文字搭配多張彩色照片,非常迎合高中學生的興趣及喜愛,極易吸引他們的注意和閱讀。例如:近年來,哈利波特小說和電影風靡全世界之際,此雜誌於2009年2月出版哈利波特的化學專題,探索在羅琳的哈利波特系列書籍中,哈利波特和他的朋友進行一些最有名的神奇實驗背後的化學。圖一為此雜誌當期的封面。

圖一  2009年2月ChemMatters以哈利波特當作雜誌封面
圖片來源:Secrets of Harry Potter’s Magic Revealed, ChemMatters, ACS

化學示範實驗:神奇的閃光紙[II]

化學示範實驗:神奇的閃光紙(How to Make Flash Paper for Magic Tricks)[II]
國立台中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結,參閱「神奇的閃光紙[I]」

原理和概念

● 硝化纖維或硝基纖維素(Nitrocellulose),又名纖維素硝酸酯(cellulose nitrate),也稱為閃光紙(flash paper),通常由棉絨纖維和木漿等纖維材料浸入濃硝酸和濃硫酸混合液或其他的硝化劑中製得,硝酸提供硝基,硫酸當作催化劑,纖維素轉換成硝酸纖維素和水,其反應稱為硝化反應(nitration),如下反應式所示。

3HNO3+ C6H10O5 → C6H7(NO2)3O5 + 3H2O

在上述反應式中,C6H10O5為纖維素的單體,C6H7(NO2)3O5為硝化纖維的單體。纖維素的結構式如圖十五所示,硝化纖維的結構式如圖十六所示。

圖十五 纖維素的結構式

圖片來源:Cellulose, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulose

圖十六 硝化纖維的結構式

圖片來源:Nitrocellulose, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrocellulose

化學示範實驗:神奇的閃光紙[I]

化學示範實驗:神奇的閃光紙 (How to Make Flash Paper for Magic Tricks)[I]
國立臺中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
 
前言 

你(妳)曾經看過電視節目的魔術師點燃一張神奇的紙張嗎?此神奇紙張瞬間燃燒化為烏有,沒有留下任何灰燼。其實,魔術師使用的神奇紙張是一張經由特殊化學反應處理的紙張,我們稱之為閃光紙(flash paper)。閃光紙要如何製作呢?本示範實驗除描述詳細的製作過程之外,我們也以各種不同的形式把玩閃光紙,創造非常神奇的燃燒效果,驚奇又有趣。

示範實驗影片
 


化學傳記:1960年諾貝爾化學獎得主-威拉得.利比(Willard Libby)

化學傳記:1960年諾貝爾化學獎得主-威拉得.利比(Willard Libby)
國立師範大學化學系陳奕竹研究生/國立師範大學化學系教授葉名倉責任編輯


威拉得.利比(Willard Libby)

威拉得•法蘭克•利比(Willard Frank Libby,1908年12月17日-1980年9月8日)是一位美國物理化學家,他最有名的成就是在1949年發展出了放射性碳定年法(radiocarbon dating),這對考古學而言是一項重大的革命。

利比出生在科羅拉多州偉谷。他分別在1931年和1933年於加州大學伯克利分校獲得化學碩士學位和化學博士學位,並在該校擔任一名講師,後來成為了助理教授。1930年,利比建造了靈敏的蓋式計數器(geiger counters)測量微弱的自然放射性和人工放射性。在1941年,他加入了化學年會(Alpha Chi Sigma (ΑΧΣ))的伯克利分會在得到古根海姆獎學金(Guggenheim Fellowshi)後,1941年時他大部分的時間都在普林斯頓大學做研究。

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