初中科學|燃燒、氧化與質量守恆備課指引(導師用)|燃燒三角示範、2.4 克鎂帶增重、四個常見錯誤
- 2026-11-13
學生個個燒過蠟燭,但多數講不出「為何罩上燒杯就熄」,也解釋不了「燒完變輕」與「鐵生鏽變重」為何可以同時成立。這一堂只做三件事:把燃燒拆成三個必要條件、把氧氣量算成克、把系統分密閉與開放。
01 先備知識(開課前 3 分鐘快檢)
以下任何一項未過關,本堂就會卡住,先補該項:
| 技能 | 快檢題 | 過關標準 |
|---|---|---|
| 元素與化合物 | 氧化鎂是元素還是化合物? | 化合物(鎂與氧兩種元素化合) |
| 化學式與原子量 | Mg 是 24、O 是 16,MgO 的式量是多少? | 40 |
| 空氣成分 | 空氣中氧約佔幾多? | 約 21%(體積),氮約 78% |
02 課堂流程(45 分鐘)
| 時間 | 環節 | 導師做什麼 | 學生做什麼 |
|---|---|---|---|
| 0–3 分鐘 | 先備快檢 | 問氧化鎂、式量、空氣成分三題,記錄弱項 | 口頭答,錯的寫在筆記首行 |
| 3–12 分鐘 | 燃燒三角示範 | 先燒紙,再罩燒杯(缺氧熄),再用濕布(降溫),逐次只拿走一邊 | 每次講出「少了哪一邊」,畫三角標三邊 |
| 12–22 分鐘 | 完全與不完全燃燒 | 黑板寫兩條方程式,計 16 克甲烷要 64 克氧、要 9.5 倍體積空氣 | 跟做一題,標出原料與產物的克數 |
| 22–32 分鐘 | 質量守恆對照 | 密閉瓶燒鎂帶 2.4 克(得 4.0 克),開放燒蠟燭(變輕)並解釋氣體走了 | 兩個系統各畫一個箭頭:質量加了什麼、少了什麼 |
| 32–40 分鐘 | 獨立練習 | 發四題(見練習欄),導師巡行只問不答 | 互相對答案,錯的講出錯在哪一步 |
| 40–45 分鐘 | 離場檢查 | 五條口頭快問,未過關留堂補 | 口頭答,全部答中才放行 |
03 講解腳本(照著說就可以)
第一幕:燃燒三角:缺一邊就熄
三個示範,每次都只拿走一邊。第一,燒一張紙——有可燃物、有氧、有熱,繼續燒。第二,罩上燒杯——氧氣用完,火焰縮細然後熄,杯壁有水珠(氫燃燒生成水)。第三,用濕布蓋住——水吸熱,溫度跌到著火點以下,熄。
黑板畫一個三角,三邊寫可燃物、氧氣、著火溫度。每一種滅火法都對應一邊:沙/滅火氈隔氧,水降溫,關煤氣閥拿走可燃物。要學生講出三種,並指定每種斷哪一邊。
收句講實:滅火不是「用魔術弄熄」,而是拿走三角其中一邊——所以電器火災不能用水(導電),要用二氧化碳。
第二幕:完全與不完全燃燒:氧氣夠不夠是關鍵
黑板寫兩條。完全燃燒:CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O。數一數:16 g 甲烷配 64 g 氧,得 44 g 二氧化碳加 36 g 水,兩邊都是 80 g。
氧不足就不完全燃燒:2CH₄ + 3O₂ → 2CO + 4H₂O。一氧化碳與血紅素結合的能力遠高於氧,佔住了運氧的位置,所以頭暈、昏迷可以很快出現;二氧化碳不會這樣做,它的危險是佔住空間令人缺氧。這一句要講清,否則學生會把兩者混為一談。
再算體積:空氣中氧只佔 21%,所以燒 1 L 甲烷理論上要 2 L 氧,即約 9.5 L 空氣(2 ÷ 0.21)。這解釋了為何在密封小房間燒炭會產生一氧化碳——氧不夠。
第三幕:質量守恆:先問系統是密閉還是開放
把 2.4 g 鎂帶放入密閉瓶,加熱燃燒,冷卻後秤得 4.0 g 白色氧化鎂。2Mg + O₂ → 2MgO,48 g 鎂配 32 g 氧得 80 g 氧化鎂;2.4 g 鎂用去 1.6 g 氧,2.4 + 1.6 = 4.0,重量對得上。
再燒一根蠟燭在開口杯裡,質量變輕。學生會問「不是守恆嗎」。答案是:二氧化碳與水蒸氣散入空氣,走的質量不在秤上;如果罩上鐘罩再秤,總質量不變。
最後講鐵鏽:4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃,5.0 g 鋼絲棉完全生鏽約得 7.1 g,增重 2.1 g 全部來自氧。要學生複述一句:先問系統密閉未,才問質量有沒有變。
04 必教題型與步驟
| 題型 | 例子 | 步驟 | 答案 |
|---|---|---|---|
| 三角對應 | 二氧化碳滅火筒熄火,斷了三角哪一邊? | 由「它做了什麼」推:把空氣隔開 | 氧氣(隔絕空氣,同時降溫) |
| 方程式配平與質量計算 | 2.4 g 鎂完全燃燒生成幾多氧化鎂? | 先配平,再用 24 → 40 的比例 | 2.4 × 40 ÷ 24 = 4.0 g |
| 體積換算 | 16 g 甲烷完全燃燒要幾多氧氣? | 先算莫耳數,再乘 32 | 1 mol 甲烷要 2 mol 氧 = 64 g |
| 系統判斷 | 開口燒蠟燭質量變輕,是否違反質量守恆? | 先界定系統邊界,再追每個產物去哪裡 | 不違反:CO₂ 與水蒸氣散入空氣 |
05 獨立練習三題
| 題目 | 答案 | 想觀察什麼 |
|---|---|---|
| ① 用濕布蓋住火焰,斷了燃燒三角哪一邊? | 著火溫度(水吸熱,降到著火點以下) | 能否講出降溫而非「弄濕」 |
| ② 2.4 g 鎂完全燃燒,生成氧化鎂幾多克? | 4.0 g(用去 1.6 g 氧) | 有否用 24 對 40 的比例 |
| ③ 16 g 甲烷完全燃燒要幾多氧氣? | 64 g(2 mol) | 有否先把甲烷當 1 mol 再乘 2 |
| ④ 5.0 g 鋼絲棉完全生鏽約得幾重? | 約 7.1 g(增 2.1 g 來自氧) | 能否講出增重來源是氧而不是水 |
06 學生常見錯誤與糾正句
| 錯誤 | 學生通常這樣寫 | 導師這樣說 |
|---|---|---|
| 以為燃燒一定有火焰 | 「鐵燒起來有火花,所以鐵有火焰」 | 「火焰係氣體燃燒。鐵絲係紅熱發光、火花係微粒飛濺,唔係火焰。呢個要分清楚,寫實驗觀察時會扣分。」 |
| 用質量守恆硬套開放系統 | 「燒完質量一定同原本一樣」 | 「先問系統密閉未。開放系統有氣體走,秤到嘅質量當然會少;要證明守恆就罩住再秤。」 |
| 把生鏽當成鐵自己變質 | 「鐵放久了自己會變質」 | 「要有氧同水兩樣一齊。所以乾燥密封的鐵唔會生鏽,油層/漆層係把水同氧隔開。」 |
| 以為二氧化碳有毒 | 「CO₂ 有毒,所以滅火筒危險」 | 「CO₂ 唔係毒,係令人缺氧;真正同血紅素結合、令人中毒嘅係 CO。兩個要分開講。」 |
07 家課建議(直接指到練習卷題號)
- 科學科章節索引(重溫相連章節) 喺索引揀「物質三態與粒子模型」,對照氣體體積換算
- 燃燒觀察紀錄 在家長陪同下燒一根蠟燭,記錄火焰顏色、杯壁水珠、罩杯後幾秒熄
- 計算練習 做卷內第 1–4 題(質量比、體積換算、系統判斷),每題寫出用哪條比例
08 離場檢查(最後 5 分鐘)
| 題目 | 答案 | 判定 |
|---|---|---|
| 燃燒三角三樣是甚麼? | 可燃物、氧氣、著火溫度 | 答「火、空氣、燃料」要糾正為著火溫度 |
| 2.4 g 鎂燒完得幾重? | 4.0 g 氧化鎂 | 答 2.4 g 即未計入氧 |
| CO 為何比 CO₂ 危險? | 與血紅素結合,阻斷運氧 | 答「有毒」要再問一層機制 |
| 密閉瓶燒鋼絲棉,質量如何變? | 增加(氧加入成為氧化物) | 答「不變」要問「氧去哪裡」 |
| 空氣中氧約佔幾多? | 約 21%(五分之一) | 答 78% 是把氮當氧 |
09 導師常問
學校沒有密閉燃燒瓶,怎樣示範質量守恆?
用耐熱玻璃瓶加橡皮塞,或改用密封密實袋(要留空間讓氧氣足夠)燒一小段鎂帶;亦可用鋼絲棉加醋與水在密閉瓶內生鏽,兩日後秤增重,安全又明顯。
學生混淆一氧化碳與二氧化碳,用甚麼記?
記「一」與「血」——一氧化碳抓住血紅素;「二」與「悶」——二氧化碳令人缺氧窒息。再給一句:CO 有毒性,CO₂ 只是窒息性。
質量守恆的計算一定要用莫耳嗎?
初中不必。用「24 g 鎂對 40 g 氧化鎂」這種式量比例就夠,重點是叫學生寫出「(克數 ÷ 式量) × 目標式量」,養成同一套手續。
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