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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

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。

本堂目標 學生能夠:① 講出燃燒三角三個必要條件,並用其中一邊解釋三種滅火法;② 寫出甲烷完全燃燒方程式(CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O)並用質量比算出所需氧氣;③ 講出不完全燃燒產生一氧化碳,並說出它與血紅素結合因而比二氧化碳危險;④ 分辨密閉與開放系統,用鎂帶 2.4 克燒成 4.0 克氧化鎂解釋「增重」的來源是空氣中的氧;⑤ 講出鐵生鏽需要氧與水兩者同時存在。

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
合理性檢查(一定要教):合理性檢查(一定要教):算出氧化鎂 4.0 g 之後問兩句——「2.4 g 鎂變 4.0 g,多出來的 1.6 g 從哪裡來?」與「增重只可能來自氣體,所以不可能由 2.4 g 變成 24 g」。若學生算出 24 g,多數是把式量 40 當成每個鎂原子而沒有按比例;若算出 1.6 g,就是把氧的質量當成產物總重。空氣中氧只佔 21%,所以「燒一燒重兩倍」在任何日常情況都不合理。

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)

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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