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~~