化學

化學教室活動:利用化學平板探索電解(Exploring Electrolysis using ChemPad)〔IV〕

化學教室活動:利用化學平板探索電解(Exploring Electrolysis using ChemPad)〔IV〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

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教師指引之三(Teacher’s Guide III)

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化學教室活動:利用化學平板探索電解(Exploring Electrolysis using ChemPad)

教學提示

  1. 新的不鏽鋼盤表面附著一層油脂,須事先用藥用酒精擦拭過,否則容易造成斷路,影響電解實驗的效果。
  2. 切換開關的單芯線容易在焊接的過程中因拉扯而斷裂,可於焊接電路完成時,以熱熔膠填入固定之。
  3. 多芯細線組成的電線,焊接前最好交岔纏捲成單一股線,再焊上焊鍚。否則不易焊鍚,而且容易脫落。可在電線上先焊鍚,再焊在金屬柱孔上,較容易成功。
  4. 水彩紙應該事先泡過硫酸鈉水溶液,電解時才容易導電,實驗效果佳。

化學教室活動:利用化學平板探索電解(Exploring Electrolysis using ChemPad)〔III〕

化學教室活動:利用化學平板探索電解(Exploring Electrolysis using ChemPad)〔III〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

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教師指引之二(Teacher’s Guide II)

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化學教室活動:利用化學平板探索電解(Exploring Electrolysis using ChemPad)

氯鹼工業(Chlor-alkali industry)

氯鹼工業(Chlor-alkali industry)
國立臺灣師範大學化學系大學部四年級陳昱勝

氯鹼工業(Chlor-alkali industry)顧名思義就是製備鹼與氯的方法。自從工業革命以後,酸與鹼在工業上的用途日益增大,由於化學工業發展的結果,酸與鹼更是化學工業的大宗。

在常溫下,氯氣是一種黃綠色、刺激性氣味、有毒的氣體,溶於水可生成鹽酸與次氯酸,並可進而製備過氯酸、氯酸、亞氯酸,皆為重要的工業原料。

氯氣得發現早在1774年由科學家卡爾•威廉•席勒(Carl Wilhelm Scheele)在實驗室裡利用鹽酸加上二氧化錳產生黃色氣體-氯氣。

HCl + MnO2 → MnCl2 + 2 H2O + Cl2

分子間作用力

分子間作用力 (Intermolecular force)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級郭修甫

從微觀的分子世界來看,分子不斷的運動,但其彼此間存在著某些吸引或排斥的力量。由荷蘭物理學家約翰內斯•凡得瓦(Johannes van der Waals)所發現,因此又名凡得瓦力(Van der waals force)。

凡德瓦力(Van der waals force)有三種不同類型,依照分子的極性不同可分為:

1. 偶極-偶極力(dipole-dipole interaction)
2. 偶極-誘導偶極力(dipole-induced dipole interaction)
3. 倫敦分散力(London dispersion force)

形式電荷

形式電荷 (Formal Charge)
國立臺灣師範大學化學系三年級林宥辰

很多的分子和多電子離子常有不同路易士結構(Lewis structure)形式,例如硫酸根離子有一個全為單鍵的路易士結構,和多個含有雙鍵的路易士結構,然而我們應該如何決定,何種結構形式為最接近真實情況的表示呢?

其中一種方法為,利用氧化數判定,但通常我們判斷氧化數的價態分布,是把共用電子對之電子都歸類為電負度較大的原子所擁有,但事實上這樣會過度估計了價數。換句話說,雖然氧化數在氧化還原反應中很實用,但它卻在估計分子中原子的個別價數上較不恰當,所以氧化數並不適合用來判斷恰當的路易士結構。

所以,我們引入了另一種更適合判斷路易士結構之恰當性的方法──形式電荷。
首先,我們需要瞭解形式電荷不同的兩個概念:

1.分子中,中性原子的價電子數
2.分子中鍵結原子的價電子數

化學教室活動:利用化學平板探索電解 – I

化學教室活動:利用化學平板探索電解 (Exploring Electrolysis using ChemPad)〔I〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 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 (Student Handout)

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實驗介紹

在此教室活動中,你將使用老師事先製作完成的化學平板(ChemPad),進行有趣的電解實驗。化學平板包含一個電解平板及兩支電解筆(不鏽鋼線和銅線)。電解平板的設計,外觀是一個相框,材質是木製或不銹鋼,底面是一塊金屬板(不鏽鋼和鋁板),上面鋪上一張濕潤的水彩紙(或不織布),一個電池及電流切換開關嵌入相框的背面。利用化學平板,及不同材質的電解筆,於水彩紙(或不織布)上,噴上電解液和酸鹼指示劑,即可在課堂上進行一系列的氧化還原反應、酸鹼中和及錯合反應等典型的化學實驗。化學平板可多次重複使用、藥品減量達95%以上,符合綠色環保的原則。兩款不同材質的化學平板的示意圖,如圖一所示。本活動你將使用不銹鋼製作的化學平板進行電解實驗,圖二為利用不銹鋼盤製作化學平板的背面組裝零件。

化學教室活動:利用化學平板探索電解

化學教室活動:利用化學平板探索電解 (Exploring Electrolysis using ChemPad)
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

實驗介紹

化學教室活動:利用化學平板探索電解〔I〕

 

在此教室活動中,你將使用事先製作完成的化學平板(ChemPad),進行有趣的電解實驗。利用化學平板,及不同材質的電解筆,於水彩紙(或不織布)上,噴上電解液和酸鹼指示劑,即可在課堂上進行一系列的氧化還原反應、酸鹼中和及錯合反應等典型的化學實驗。化學平板可多次重複使用、藥品減量達95%以上,符合綠色環保的原則。

電位滴定法(Potentiometric Titration Method)

電位滴定法(Potentiometric Titration Method)
臺北市立第一女子高級中學二年級楊詠鈞

簡介:

電位滴定法與傳統滴定相似,但不需使用指示劑,而是利用至少一對的電極浸入溶液,依照滴定目標元素(或化合物)離子濃度不同的變化,測出兩電極的電位差,並根據電位差而獲得該元素(或化合物)的濃度。

原理與設備:為了要測出浸入溶液中兩電極間的電位差,必須先確立(知道)其中一個對應電極的電位,最後才能獲得與另一電極間的電位差。此電極稱為參考電極,一般採用不易氧化、難溶性的金屬作為參考電極,例如飽和甘汞電極及Ag/AgCl電極兩種。而指示電極(Indicator Electrode)的內外離子濃度不同產生電位差,這個電位差與待測溶液離子濃度成線性關係。利用滴定試劑體積對溶液之電位作圖,可得一滴定曲線。將此曲線微分,可得到一尖峰圖,斜率的最大值即為滴定終點。

鈾 (Uranium)
臺北市立第一女子高級中學二年級陳亭均

簡介

鈾是元素週期表中錒系的金屬元素,原子序數為92,元素符號是U。鈾在地球上形成各式各樣的化合物,為許多礦物的構成元素之一,已知的含鈾礦物即超過150種。鈾存在於礦石、土壤以及水中,可藉開採含鈾礦物而提煉獲得。鈾元素於1789年被德國化學家馬丁•克拉普羅特(Martin Heinrich Klaproth)首先發現。鈾之英文名稱 Uranus 沿自天王星,而天王星名字來自希臘神祇烏拉諾斯。

鈾原子有92個質子和92個電子,其中6個是價電子。它的中子數目介於141至146個之間,共有六個同位素。自然界的鈾礦主要含有兩種鈾的同位素,即「鈾–235」(U235,比例約占0.7%)與「鈾–238」(U238,比例約占99.3%),其中鈾–235才能產生分裂反應,而鈾–238並不能產生分裂反應。所有鈾同位素皆不穩定,具有微弱放射性。鈾是自然元素中質量次重、原子量次高的元素,僅次於鈽-244。它的密度比鉛高出約70%,但不如金、鎢密實。鈾在自然界中以數百萬分率的低含量存在於土壤、礦石和水中,可藉由開採瀝青鈾礦等含鈾礦物並提煉之。

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