學生背得出「酸加鹼變鹽加水」,但一到摩爾比就當 1:1。這一堂只做一件事:把係數放回方程式,之後所有計算都由它推。
本堂目標 學生能夠:① 寫出中和方程式並讀出酸與鹼的摩爾比(含碳酸鈉這類 1:2 的情況);② 用 n = c × V 由滴定體積反推未知濃度與樣本純度;③ 講出為甚麼強酸強鹼用酚酞、弱鹼滴定用甲基橙。
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 |
| 摩爾計算 |
1 mol 代表幾多粒子、質量怎樣來 |
n = m / M,n = c × V |
| 酸鹼定義 |
H⁺ 與 OH⁻ 分別由誰放出 |
酸放出 H⁺,鹼放出 OH⁻ |
| 容量單位 |
cm³ 怎樣變 dm³ |
cm³ ÷ 1000 = dm³ |
02 課堂流程(45 分鐘)
| 時間 |
環節 |
導師做什麼 |
學生做什麼 |
| 0–5 分 |
先問一條摩爾比 |
「25 cm³ 0.100 M 碳酸鈉要幾多 HCl?」不給提示 |
答 25 cm³(當成 1:1) |
| 5–15 分 |
寫方程式、圈係數 |
CO₃²⁻ + 2H⁺ → CO₂ + H₂O,圈出那個 2 |
圈得出 2 並講出理由 |
| 15–27 分 |
滴定四步 |
寫方程式、算摩爾、乘比例、反推濃度 |
四步得出 25 cm³ |
| 27–38 分 |
純度反推 |
1.2 g 樣本配 250 cm³,取 25 cm³ 滴定 |
純度 80.0% |
| 38–45 分 |
指示劑與離場三問 |
酚酞 8.3–10.0、甲基橙 3.1–4.4 |
三題全對 |
03 講解腳本(照著說就可以)
第一幕:先圈係數,再講中和
把 CO₃²⁻ + 2H⁺ → CO₂ + H₂O 寫在黑板正中,用紅筆圈住 2,然後才講「中和」兩個字。學生最大的錯誤不是不懂酸鹼,而是把所有反應當 1:1;係數一圈出來,n(酸) = 2 × n(鹼) 就是唯一要記的一行。用數字落地:25 cm³ 的 0.100 M 碳酸鈉有 0.0025 mol,要 0.0050 mol H⁺,即 0.200 M 鹽酸 25 cm³。
同一條方程式,換濃度、換體積都只是把數字搬進去;係數永遠不動。
問學生:如果碳酸鈉換成氫氧化鈉,體積會變幾多?為甚麼?
第二幕:滴定四步是一條固定流水線
第一步寫方程式並圈係數;第二步用 n = c × V 算出已知一方;第三步乘係數比得出未知一方的摩爾數;第四步除以未知體積得出濃度。四步固定次序,學生的草稿紙就照這四行寫,批改時一眼看到錯在哪一步。
純度題只是把第三步之後加多一步:24 cm³ 的 0.100 M 鹽酸 = 0.0024 mol,而取樣只取了 25/250,所以整瓶有 0.0240 mol,乘 40 得 0.96 g,除以樣本質量 1.20 g 就是 80.0%。這一步要學生自己講出「為甚麼要乘 10」,講不出就是比例未通。
問學生:為甚麼純度要用整瓶的摩爾數,而不是滴定那一管的?
第三幕:指示劑不是裝飾,是選終點的顏色
酚酞在 pH 8.3–10.0 由無色變粉紅,適合強鹼滴酸(終點在鹼性一側);甲基橙在 3.1–4.4 由紅變黃,適合強酸滴弱鹼。選錯指示劑,終點與等當點差太遠,計出來的濃度會系統性偏高或偏低,而且誤差方向可以預測。
順便做一條稀釋題收尾:10 cm³ 的 1.0 M 鹽酸稀釋到 250 cm³,濃度變 0.040 M,pH = 1.40;同濃度強鹼 0.010 M 則是 pH 12.00。這兩個數字並排寫出来,學生才會記得 pH 是對數,不是線性。
問學生:為甚麼 0.010 M 鹽酸的 pH 是 2,而 0.010 M 氫氧化鈉是 12?
04 必教題型與步驟
| 題型 |
例子 |
步驟 |
答案 |
| 摩爾比判斷題 |
由方程式決定乘幾倍 |
先寫方程式、圈係數,再決定乘 1 還是乘 2 |
碳酸鈉對鹽酸是 1:2 |
| 濃度反推題 |
由滴定體積求未知濃度 |
n = cV 三步:已知、比例、除以體積 |
單位先換成 dm³ |
| 純度計算題 |
由滴定結果算樣本純度 |
先算全瓶摩爾數,再乘摩爾質量,最後除以樣本質量 |
取樣體積要用比例放回全瓶 |
| 指示劑選擇題 |
按酸鹼強弱選指示劑 |
看等當點 pH 落在哪一側,再對顏色轉變範圍 |
酚酞 8.3–10.0 |
合理性檢查(一定要教):三個數字要互相咬合:0.0025 mol 碳酸鈉需 0.0050 mol 酸,而 0.0050 mol 除以 0.200 M 剛好是 25 cm³,與題目給的體積一致;純度線亦一樣:0.0240 mol × 40 = 0.96 g,除以 1.20 g 得 80.0%,答案必須小於 100%,大過 100% 代表比例乘錯方向。
05 獨立練習三題
| 題目 |
答案 |
想觀察什麼 |
| 25.0 cm³ 0.100 M 碳酸鈉需幾多 cm³ 0.200 M 鹽酸? |
25.0 cm³ |
有無乘那個係數 2 |
| 1.20 g 不純氫氧化鈉配成 250 cm³,取 25 cm³ 用去 24 cm³ 0.100 M 鹽酸,純度幾多? |
80.0% |
有無把取樣體積乘回 10 |
| 10.0 cm³ 1.0 M 鹽酸稀釋到 250 cm³,pH 是幾多? |
1.40 |
濃度是 0.040 M 而非 1.0 M |
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 |
| 把所有中和當 1:1 |
碳酸鈉那題答 25 cm³ 卻寫 12.5 cm³ 的推理 |
係數是方程式給的,不是慣例。 |
| 忘記把取樣體積放回全瓶 |
純度算成 8% |
你只滴了十分之一,整瓶要乘十。 |
| cm³ 直接代進 cV |
n 算大一千倍 |
先用 1000 除,再乘濃度。 |
| 指示劑當裝飾 |
任何滴定都寫酚酞 |
等當點在酸性一側就要用甲基橙。 |
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 |
| 碳酸鈉對鹽酸的摩爾比 |
1:2 |
答 1:1 代表方程式未寫 |
| 純度計算第一步 |
先算滴定管摩爾數,再乘取樣比例 |
直接除樣本質量代表流程未成形 |
| 酚酞的轉色範圍 |
pH 8.3–10.0 |
答不出代表指示劑一節要重講 |
09 導師常問
為甚麼滴定要做三次取平均?
每次終點判斷有 ±0.05 cm³ 的隨機誤差,取平均可壓低,離群那次要棄用並講出原因。
可以用 pH 計代替指示劑嗎?
可以,而且更準;DSE 仍常考指示劑,因為要考學生對等當點位置的判斷。
純度為甚麼一定小於 100%?
樣本含雜質,實測氫氧化鈉質量必然低於樣本總質量;算出大過 100% 就是乘錯比例。
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