學生見到「氧化」就講「加氧」,一考 MnO₄⁻ 就散。這一堂把定義換成「電子轉移+氧化數變化」,兩種語言都要識互譯。
本堂目標 學生能夠:① 用氧化數判斷氧化與還原;② 平衡半反應式並合成全式;③ 用電量算電解產物質量。
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 |
| 離子 |
Fe²⁺ 與 Fe³⁺ 的分別 |
少一個電子 |
| 摩爾 |
0.0005 mol 的 KMnO₄ 有幾多粒子 |
3.01 × 10²⁰ |
| 電量 |
Q = It 的單位 |
C = A × s |
02 課堂流程(60 分鐘)
| 時間 |
環節 |
導師做什麼 |
學生做什麼 |
| 0–8 分 |
三套定義 |
加氧、失電子、氧化數上升 |
講出三者等價 |
| 8–22 分 |
氧化數 |
規則逐條示範,求 Mn、Cr、S |
算出 +7 / +6 / +6 |
| 22–38 分 |
半反應式 |
配平原子、氧、氫、電荷 |
寫出 MnO₄⁻ 還原半式 |
| 38–52 分 |
電解計算 |
Q = It → mol e⁻ → mol 金屬 |
算出 0.3175 g Cu |
| 52–56 分 |
滴定應用 |
KMnO₄ 滴定 Fe²⁺ 的 1:5 |
算出 0.0025 mol |
| 56–60 分 |
離場檢查 |
三題收回即批 |
獨立完成 |
03 講解腳本(照著說就可以)
第一幕:定義要三套一齊講
氧化=加氧/失電子/氧化數上升;還原=相反。三者永遠同時發生,叫氧化還原。
氧化劑自己被還原,還原劑自己被氧化,這個「反身」關係是最常見的失分位。
要學生講:MnO₄⁻ 變 Mn²⁺ 是氧化還是還原,它做氧化劑還是還原劑。
第二幕:氧化數:先定已知,再解未知
KMnO₄ 中 K = +1、O = −2,設 Mn = x:1 + x + 4(−2) = 0 → x = +7。
SO₄²⁻:x + 4(−2) = −2 → x = +6。單原子離子的氧化數就等於電荷。
提醒:先寫「設 x」,再列方程,最後才寫答案,步驟分才拿得全。
第三幕:電解:電量是橋樑
Q = It。0.50 A 通 1930 s → 965 C → 965 ÷ 96 500 = 0.01 mol e⁻。
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu,所以 Cu 只有 0.005 mol,質量 = 0.005 × 63.5 = 0.3175 g。
要學生計:同一電量改為沉積 Ag(Ag⁺ + e⁻),質量是多少(1.08 g)。
04 必教題型與步驟
| 題型 |
例子 |
步驟 |
答案 |
| 氧化數 |
求 Mn 在 KMnO₄ |
設 x,總和等於離子電荷 |
+7 |
| 半反應式 |
MnO₄⁻ → Mn²⁺(酸性) |
配 O 加水、配 H 加 H⁺、配電荷加 e⁻ |
8H⁺ + 5e⁻ 在左 |
| 滴定 |
KMnO₄ 滴定 Fe²⁺ 1:5 |
mol KMnO₄ × 5 |
0.0025 mol Fe²⁺ |
| 電解 |
0.50 A × 1930 s 沉積 Cu |
Q → mol e⁻ → 除 2 → 乘 63.5 |
0.3175 g |
合理性檢查(一定要教):半反應式的電荷兩邊要相等;若左邊總電荷 −1、右邊 +2,就一定漏了電子。
05 獨立練習三題
| 題目 |
答案 |
想觀察什麼 |
| Mn 在 KMnO₄ 的氧化數 |
+7 |
有沒有先寫 K = +1、O = −2 |
| 0.0200 M KMnO₄ 25.0 cm³ 對應多少 mol Fe²⁺ |
0.0025 mol |
有沒有乘 5 |
| 0.50 A × 1930 s 沉積的 Cu 質量 |
0.3175 g |
有沒有除 2 |
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 |
| 氧化劑被氧化 |
寫「MnO₄⁻ 被氧化」 |
「氧化劑自己係被還原,佢令對方氧化。」 |
| 氧化數方程漏電荷 |
S 在 SO₄²⁻ 寫 +4 |
「總和要等於 −2,唔係 0。」 |
| 電解忘記除電子數 |
Cu 算成 0.01 mol |
「Cu²⁺ 要兩個電子,所以要除 2。」 |
| 滴定比例用 1:1 |
Fe²⁺ 算成 0.0005 mol |
「一個 MnO₄⁻ 收五個電子,所以係 1 比 5。」 |
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 |
| Mn 在 KMnO₄ 的氧化數 |
+7 |
三題全對=可進電化學電池 |
| KMnO₄ 與 Fe²⁺ 的摩爾比 |
1 : 5 |
錯一題=下堂前重講半反應式 |
| 0.50 A × 1930 s 的 Cu 質量 |
0.3175 g |
錯兩題以上=回到第三幕 |
09 導師常問
氧化數要背規則嗎?
要,五條基本規則(單質 0、氧 −2、氫 +1、離子等於電荷、總和為零)就夠。
半反應式一定要酸性?
題目寫酸性才加 H⁺;鹼性要加 OH⁻ 並配水。
電解只考沉積質量?
亦會考氣體體積,同樣先算 mol e⁻ 再按比例。
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