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中四化學｜混合物分離與純度 備課指引（導師用）｜色層分析、蒸餾、再結晶
學生能把「蒸餾、過濾、色層分析」倒背如流，但一到「點解揀这个方法」就停；Rf 與百分產率又常寫成小數與百分比互相混淆。這一堂用三條判準把選擇變成計算。
本堂目標 學生能夠：① 用溶解度、沸點、粒徑與吸附力四條判準選分離方法；② 由色層圖的距離計 Rf 並與標準品比對；③ 用再結晶產率、滴定純度與熔點範圍三個證據判斷「有幾純」。
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 |
|---|---|---|
| 溶解與過濾 | 鹽水中的鹽怎樣取回 | 蒸發或蒸餾 |
| 百分比 | 18.5 ÷ 25.0 乘 100 等於幾多 | 74.0% |
| 滴定摩爾比 | Na₂CO₃ 與 HCl 的摩爾比 | 1 : 2 |
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 | 四條判準 | 溶解度、沸點、粒徑、吸附力 | 每題先講判準再講方法 |
| 8–20 分 | 色層分析 | 溶質走 4.2 cm、溶劑前緣 6.0 cm | Rf = 0.70 |
| 20–32 分 | 蒸餾與分液 | 乙醇 78.4 °C、水 100.0 °C | 相差 21.6 °C |
| 32–44 分 | 再結晶與產率 | 粗產物 25.0 g，回收 18.5 g | 74.0% |
| 44–54 分 | 滴定純度與熔點 | 2.50 g 樣本、24.0 cm³ 的 1.00 M HCl | 50.9% |
| 54–60 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：先問「兩樣東西邊方面唔同」，才問用咩方法
分離方法不是背誦清單，而是四個差異的對應：溶解度不同用結晶或萃取；沸點不同用蒸餾或分餾；粒徑不同用過濾或離心；在固定相與流動相的吸附力不同用色層分析。
例：沙與鹽，沙不溶、鹽溶，所以先加水溶解、過濾取沙，再把濾液蒸發取鹽。回收 4.6 g 沙（92%）與 1.7 g 鹽（85%），總回收率 90%。
損失的去向要講清楚：轉移時黏在濾紙與燒杯壁、蒸發時濺出、結晶時留在母液。題目問「為何不是 100%」就答這三處，不要答「誤差」。
例：沙與鹽，沙不溶、鹽溶，所以先加水溶解、過濾取沙，再把濾液蒸發取鹽。回收 4.6 g 沙（92%）與 1.7 g 鹽（85%），總回收率 90%。
損失的去向要講清楚：轉移時黏在濾紙與燒杯壁、蒸發時濺出、結晶時留在母液。題目問「為何不是 100%」就答這三處，不要答「誤差」。
要學生做：把「油與水分離」用四條判準講一次，並說出用分液漏斗而非蒸餾的理由。
第二幕：色層分析：Rf 是一個比值，不是距離
Rf = 溶質移動距離 ÷ 溶劑前緣距離。溶質走 4.2 cm、前緣 6.0 cm，Rf = 4.2 ÷ 6.0 = 0.70；另一斑點走 2.4 cm，Rf = 0.40，兩者相差 0.3，所以能分開。
Rf 永遠在 0 與 1 之間；大於 1 必然是把前緣與溶質位置調轉。Rf 受溶劑、溫度、濾紙批號影響，所以鑑定要靠「與標準品在同一張紙上並排跑」而不是查表數值。
分液漏斗的分層看密度：乙醚 0.713 g/cm³ 輕於水 0.998 g/cm³，所以有機層在上；題目問「邊層係邊個」就答密度，不要答顏色。
Rf 永遠在 0 與 1 之間；大於 1 必然是把前緣與溶質位置調轉。Rf 受溶劑、溫度、濾紙批號影響，所以鑑定要靠「與標準品在同一張紙上並排跑」而不是查表數值。
分液漏斗的分層看密度：乙醚 0.713 g/cm³ 輕於水 0.998 g/cm³，所以有機層在上；題目問「邊層係邊個」就答密度，不要答顏色。
要學生講：為何 Rf 一定要在同一張色層紙上比較才有意義。
第三幕：純度要三個證據，不是一個數字
第一，產率：粗產物 25.0 g 回收 18.5 g，74.0%，低於七成要檢查是溶解損失還是未完全結晶。
第二，滴定純度：2.50 g 不純碳酸鈉用去 24.0 cm³ 的 1.00 M HCl，n(HCl) = 0.024 mol，n(Na₂CO₃) = 0.012 mol，質量 = 0.012 × 106 = 1.27 g，純度 50.9%。
第三，熔點：實測 122–124 °C，文獻 122 °C；範圍窄（2 °C）且貼近文獻才算純，範圍寬代表有雜質令熔點下降。
蒸餾的判據同樣是數字：乙醇 78.4 °C 與水 100.0 °C 相差 21.6 °C，差得夠遠才收得窄的餾份。
第二，滴定純度：2.50 g 不純碳酸鈉用去 24.0 cm³ 的 1.00 M HCl，n(HCl) = 0.024 mol，n(Na₂CO₃) = 0.012 mol，質量 = 0.012 × 106 = 1.27 g，純度 50.9%。
第三，熔點：實測 122–124 °C，文獻 122 °C；範圍窄（2 °C）且貼近文獻才算純，範圍寬代表有雜質令熔點下降。
蒸餾的判據同樣是數字：乙醇 78.4 °C 與水 100.0 °C 相差 21.6 °C，差得夠遠才收得窄的餾份。
提醒：純度百分比與產率百分比是兩件事，題目分開問就要分開答，混答必扣分。
04 必教題型與步驟
| 題型 | 例子 | 步驟 | 答案 |
|---|---|---|---|
| 計算 | Rf 值與分離判斷 | Rf = 溶質距離 ÷ 前緣距離 | 0.70 與 0.40 |
| 計算 | 再結晶產率 | 實際質量 ÷ 理論質量 × 100 | 74.0% |
| 計算 | 滴定求純度 | n(HCl) → n(Na₂CO₃) → 質量 → 百分比 | 50.9% |
| 解釋 | 選分離方法 | 先寫差異，再配方法 | 四條判準任一 |
合理性檢查（一定要教）：Rf 必須在 0 與 1 之間：0.70 合規；若算出 1.43 就是距離次序調轉。
產率不可以大過 100%：74.0% 合理；大過 100% 代表未乾透或稱了容器。
純度 50.9% 與滴定體積成正比，體積越大純度越高，方向要一致。
滴定摩爾比 1 : 2 若寫成 1 : 1，質量會變 0.64 g，純度變成 25.4%，一望就知不合比例。
熔點範圍 122–124 °C 貼近文獻 122 °C，範圍越窄越純。
產率不可以大過 100%：74.0% 合理；大過 100% 代表未乾透或稱了容器。
純度 50.9% 與滴定體積成正比，體積越大純度越高，方向要一致。
滴定摩爾比 1 : 2 若寫成 1 : 1，質量會變 0.64 g，純度變成 25.4%，一望就知不合比例。
熔點範圍 122–124 °C 貼近文獻 122 °C，範圍越窄越純。
05 獨立練習三題
| 題目 | 答案 | 想觀察什麼 |
|---|---|---|
| 溶質 4.2 cm、前緣 6.0 cm 的 Rf | 0.70 | 距離相除，留意單位一致 |
| 25.0 g 粗產物回收 18.5 g 的產率 | 74.0% | 實際 ÷ 理論 |
| 2.50 g 樣本含碳酸鈉的質量 | 1.27 g | 摩爾比 1 : 2 不可忘 |
| 沙鹽混合物總回收率 | 90% | 兩份回收相加再除總質量 |
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 |
|---|---|---|
| Rf 用前緣除溶質 | 答 1.43 | 「Rf 一定細過 1，大過 1 就係倒轉咗。」 |
| 產率當成純度 | 答「純度 74.0%」 | 「產率講收得幾多，純度講裏面有幾多係目標物。」 |
| 滴定忘記 1 : 2 | 純度算成 25.4% | 「Na₂CO₃ 要兩個 H⁺，摩爾數要除二。」 |
| 熔點範圍寬仍判為純 | 答「122–132 °C，所以純」 | 「範圍寬代表有雜質，雜質令熔點下降同拉闊。」 |
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 |
|---|---|---|
| Rf 的定義與兩個數值 | 0.70、0.40 | 錯＝重做距離相除 |
| 油水分離用咩儀器同理由 | 分液漏斗，密度不同 | 錯＝回到第一幕 |
| 滴定純度的摩爾比 | 1 : 2 | 錯兩題以上＝重講第三幕 |
09 導師常問
為何要用「與標準品並排」而不是查 Rf 表？
Rf 隨濾紙、溶劑比例、溫度與飽和度改變，數值可重現性有限，同紙並排才公平。
再結晶為何要冷卻才過濾？
目標物溶解度隨溫度下降而析出，雜質留在母液，冷卻不足會令產率大跌。
蒸餾可否分開沸點相差 5 °C 的兩液體？
很困難，要用分餾柱多次氣液平衡；簡單蒸餾一般要求相差 20 °C 以上。
本頁為 TutorZone 導師備課指引，內容由 TutorZone 團隊編寫；題目與流程為原創，並非任何學校或出版社的教材。
