2020年5月12日 星期二

未知物檢驗

前情提要

話說鹽酸濃度測出來之後...第二場來了

未知物檢驗是每年一定會排除萬難的實驗
事前準備很累
過程也必須注意非常多的東西
但學生從步驟開始完全只能靠自己和同學的幫忙來完成任務
絕對不是紙筆可以學習到的經驗

五種透明溶液(每年都有一些調整),七個參考答案
所需的器材和藥品只要實驗室有就提供
但必須跟老師說,由老師確認後拿給你
過程中所有的檢驗方式...安全第一
操作的人必須戴上手套,若會產生氣體也要在窗台通風處執行
事前的安全說明和老師的嚴正立場非常重要
只要不遵守,老師就會馬上變身成恐龍(他們都已經很清楚了...)
這樣才能維持實驗室的秩序卻也能給他們最大的發揮空間









過程中不斷去觀察每一組的執行情況
也鼓勵他們跨組討論,反正每組的答案都不同~~
「我們把這兩根試管加在一起會有沉澱耶~~」巡視時學生很興奮的跟我說
「那代表甚麼意思?有沉澱表示有反應,你可以知道是哪兩個物質會有這樣的反應嗎?」
「...」
學生只是瞎貓碰到死耗子,也不知道是甚麼東西
「先做初步分類,再看看這兩根試管是否屬於同一個分類或不同?這樣就比較容易知道是哪兩個物質反應...」
學生這時才開始想要先測酸鹼...
天兵...

「老師~~」有同學悄悄來找我討論
「我們加銅片進去有產生藍色耶~~」
我的硝酸調整過濃度,會看到硝酸銅,但產生的二氧化氮(或一氧化氮)不明顯
「這可能會有氣體...」我提醒他們到窗台旁實驗
「有甚麼東西會是藍色...上學期我們有做過類似的實驗...」
只見她一臉茫然...「有嗎?」
「沒有嗎?」我必須沉住氣
只見她開始到處找救兵,終於又跑來跟我說,「老師~~我知道了,是硫酸銅!」
「硫酸銅在水中會解離,所以你覺得藍色是銅離子的顏色?還是硫酸根離子的顏色?」
我沒想到她竟然會答不出來...還是成績不錯的學生...
「硫酸也會解離出硫酸根離子,硫酸有顏色嗎?」我提醒她
「所以藍色是銅離子的顏色!」她興奮地說
「很好,所以我們有提到過,有甚麼物質和銅反應會讓銅變成銅離子?」
我給的濃度都不高,所以硫酸是不會和銅反應的
這個小女生望著我笑了一笑,很高興地跑開了~~

有人偷偷用吹風機
有人偷偷拿吸管吹氣
有人要氨水
有人要酒精燈
有人要電池
有人要支管錐形瓶(集氣瓶,收集氣體)
甚麼亂七八糟的狀況都來了...






另外也提醒學生儘量用確認法,真不行才用刪去法
預期加入某些物質會有反應,實際操作確實也觀察到預期的現象就是確認法
如果沒發生預期的現象,二選一的結果就是刪去法
刪去法可能會有誤差,最好再用另一個方法確認
從實驗報告中很多學生也都有留意到這點
真是令人欣慰






這個實驗步驟思路很鮮明
也值得鼓勵


但更多人搞不清楚實驗步驟和實驗觀察紀錄的差別
通通混在一起
未來還要多幾次訓練了...










實驗報告很難改,但改得很爽
發回之前讓他們自願上來說明怎麼做的
經過一學期的磨練,加分已經和科學麵的效果一樣了(但還是繼續發科學麵...)
「要說到讓同學們了解...」我提醒他們
也許詞不達意,也許扭扭捏捏
但總是一個練習
學校(老師)不給機會,他們如何學習?




改完後發回訂正再收回一次
學生的回饋就會是老師最大的動力!!
所以...同學們,不要吝嗇給老師鼓勵啊,最終收穫最大的還是你們

2020年5月5日 星期二

反應速率的教學

之前改良過許多次測量反應速率的實驗儀器
當然要拿來用用才過癮~~

但為甚麼要改良?這件事反而才是值得跟學生聊的地方
「...我們來列舉課本設計的這個(硫代硫酸鈉加鹽酸)實驗有甚麼優缺點好了」說完實驗流程和目的之後和學生閒聊
學生很快地列舉出了一些優缺點
我也提供了一些經驗,畢竟有些東西做過才會知道
「基本上我很不喜歡二氧化硫的味道(鞭炮味),所以原先設計的方法需要較大量的藥品,
而且由上而下觀察剛好都在當二氧化硫抽氣機...」所以我自己列舉了最後一項
(二氧化硫的味道有些學生很愛,但建議真的不要吸入太多,容易誘發氣喘)

接下來當然就是有沒有甚麼避免或解決這些問題的方法
學生其實紙上作業的功夫也是很厲害的
想出了一些解決之道,我也幫忙用紅字寫上
這些訓練都在練習如何控制變因,這也是學生在真實操作中最容易犯的錯


最後在簡單說明我設計的儀器原理
基本上就是工具,知道運作模式就可以了,學生沒必要會做這種東西





實際示範操作結果如下

在稀釋硫代硫酸鈉的時候(2M稀釋為1M)直接利用10ml的量筒調配
結果儀器測量出來超過40秒,甚至顏色似乎也比較淡一些
完蛋了~~,在家試都好好,正式來就出錯
「老師,有沒有可能(硫代硫酸鈉)太稀了?」好樣的!怎麼有這麼厲害的學生
「太棒了!!確實這種事是很可能發生的,假設儀器遮光的硫需要0.1g,高濃度產生的硫超過0.1g沒關係,反正儀器就是測到0.1g就會停止」
「但如果濃度太低,產生的硫小於0.1g,那就可能根本無法遮光,時間就會變很長,但其實我試過,1M應該是夠的才對...」其實我自己也慌了
「老師,我覺得會不會是你在量筒裡面稀釋不均勻的關係?」
天啊~~,我竟然犯這種錯
沒錯,用10ml量筒稀釋藥品確實很容易會混合不均勻
沒有攪拌的情況下,上層主要還是水
因此濃度並不是預期的1M
「你們太棒了~~,確實是老師的錯,我們重新配,但這次保守一點,配1.5M...」
被學生糾正的感覺還不錯啊~~

最後再用真實的數據練習如何畫成關係圖
這是第一次詳細的說明表和圖的轉化
未來還會有機會讓他們來實際操作的


最後順便讓全班試試自己判斷產生硫的停止時間
果然每個人的標準差很多啊~~

硫酸加石灰水會有沉澱嗎?

感覺上這個反應是很理所當然的
就是會產生硫酸鈣的白色沉澱
但實際做過這個實驗嗎?
結果很讓人灰心...

不管(飽和)石灰水加濃硫酸或稀硫酸,甚至直接加入96%的最高濃度硫酸
甚至在放在冰塊中冰鎮
依然看不出絲毫的沉澱...

映辛學妹給了一些建議,「會不會是鈣離子濃度不夠?」
有可能喔~~
因此直接配了氯化鈣的溶液
一加入硫酸馬上白色就現形~~

這下子上課得更小心地說明了

若再從理論來看
根據維基百科的資料(雖然不一定準,但參考參考吧,又不是寫論文...)
硫酸鈣溶解度0.24g
氫氧化鈣溶解度0.185g


若取100ml的石灰水來做實驗
計算結果如下

沒算沒事,算了才發現
理論上沉澱只有0.1g  !!!
我實驗取的石灰水基本上也不到10ml
換句話說沉澱理論上只有不到0.01g
另外,溫度對硫酸鈣的影響似乎也不大

(對岸的資料,參考就好,別太認真)
難怪沒感覺啊~~