DSE 化學|酸鹼滴定與 pH 備課指引(導師用)|莫爾數比、滴定計算、指示劑選擇
- 2026-11-01
學生計到「用了 25.0 cm³」,但被問「為甚麼是這個指示劑」時,只答「老師話用酚酞」。
本堂目標 學生能夠:① 由 [H⁺] 算 pH 並判斷強酸弱酸的分別;② 用莫爾數比完成滴定計算(含二元酸);③ 解釋指示劑的選擇取決於等當點的 pH,而非習慣。
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 |
|---|---|---|
| 莫爾數 n = cV | V 用 dm³,cm³ 要先除 1000 | 25.0 cm³ 0.100 M = 2.50 mmol |
| 酸鹼中和 | H⁺ + OH⁻ → H₂O | H₂SO₄ 一個分子給兩個 H⁺ |
| log 的概念 | pH 每跌 1=[H⁺] 升 10 倍 | pH 2 比 pH 3 酸十倍 |
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 | 先備快檢 | n = cV 即場三題,其中一題用 cm³ | 全部轉 dm³ 才算 |
| 8–20 分 | pH 與強弱酸 | 0.0100 M HCl → pH 2.00;弱酸只部分電離 | 講出「電離度」三字 |
| 20–34 分 | 滴定計算 | 25.0 cm³ 0.100 M NaOH 需 HCl 25 cm³;換 H₂SO₄ 仍 25 cm³ 但只 1.25 mmol | 自己寫 1:2 比 |
| 34–46 分 | 滴定曲線與指示劑 | 強酸強鹼等當點 pH 7;弱酸強鹼 8–9;強酸弱鹼 4–5 | 對應三種指示劑 |
| 46–54 分 | 實驗細節 | 滴定值 [24.8, 24.85, 25.6],棄 25.60,取平均 24.825 | 講出為何棄那一點 |
| 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:pH 不是「酸鹼度」三個字,是一個濃度指標
pH = −log[H⁺]。0.0100 M 的 HCl 完全電離,[H⁺] = 0.0100 M,pH = 2.00;
同樣 0.0100 M 的醋酸只電離約 1%,[H⁺] 大約 10⁻⁴ M,pH 接近 4。同濃度、pH 差兩個單位,差別全在「電離度」。
課堂上要用一句話釘死:pH 講的是溶液中自由的 H⁺,不是瓶子上的濃度。所以強酸稀釋十倍 pH 升 1,弱酸稀釋十倍 pH 只升約 0.5。
同樣 0.0100 M 的醋酸只電離約 1%,[H⁺] 大約 10⁻⁴ M,pH 接近 4。同濃度、pH 差兩個單位,差別全在「電離度」。
課堂上要用一句話釘死:pH 講的是溶液中自由的 H⁺,不是瓶子上的濃度。所以強酸稀釋十倍 pH 升 1,弱酸稀釋十倍 pH 只升約 0.5。
要學生複述:pH 由自由 H⁺ 濃度決定,不是由酸的標籤濃度決定。
第二幕:滴定計算:先寫莫爾數比,後代數
固定流程:① 寫方程式;② 算已知一邊的 n = cV(記得 cm³/1000);③ 用係數比換另一邊;④ 除以濃度得體積。
例:25.0 cm³ 的 0.100 M NaOH,n(OH⁻) = 0.100 × 0.0250 = 2.50 mmol,用 0.100 M HCl 就要 25 cm³。
換成 0.0500 M H₂SO₄:n(H₂SO₄) = 1.25 mmol,但一個分子給兩個 H⁺,所以要 2.50 mmol OH⁻,即 25 cm³ 的 0.100 M NaOH。酸濃度減半、體積不變,因為「一個打兩個」。這一步是 DSE 最常失分的位置。
例:25.0 cm³ 的 0.100 M NaOH,n(OH⁻) = 0.100 × 0.0250 = 2.50 mmol,用 0.100 M HCl 就要 25 cm³。
換成 0.0500 M H₂SO₄:n(H₂SO₄) = 1.25 mmol,但一個分子給兩個 H⁺,所以要 2.50 mmol OH⁻,即 25 cm³ 的 0.100 M NaOH。酸濃度減半、體積不變,因為「一個打兩個」。這一步是 DSE 最常失分的位置。
要學生講:H₂SO₄ 與 NaOH 的莫爾數比是多少(1:2),為甚麼。
第三幕:滴定曲線決定指示劑,不是習慣決定
強酸加強鹼:等當點 pH 7,但曲線在 pH 3–10 之間幾乎垂直,酚酞(8.2–10.0)與甲基橙(3.1–4.4)都跳得過去。
弱酸加強鹼(例如醋酸加 NaOH):等當點偏鹼(pH 約 8–9),一定要用酚酞;用甲基橙會在等當點之前就變色,滴定值偏細。
強酸加弱鹼(例如 HCl 加氨水):等當點偏酸(pH 約 5),要用甲基橙。
實驗數據處理:24.8、24.85、25.6 三個滴定值,第三個偏離超過 0.7 cm³,屬於「過終點」,要棄置;首兩個平均 24.825 cm³(首兩個本身相差 0.05 cm³ 以內才可平均)。
弱酸加強鹼(例如醋酸加 NaOH):等當點偏鹼(pH 約 8–9),一定要用酚酞;用甲基橙會在等當點之前就變色,滴定值偏細。
強酸加弱鹼(例如 HCl 加氨水):等當點偏酸(pH 約 5),要用甲基橙。
實驗數據處理:24.8、24.85、25.6 三個滴定值,第三個偏離超過 0.7 cm³,屬於「過終點」,要棄置;首兩個平均 24.825 cm³(首兩個本身相差 0.05 cm³ 以內才可平均)。
提醒:棄掉的數據要講理由(過終點),不是「看起來不同就刪」。
04 必教題型與步驟
| 題型 | 例子 | 步驟 | 答案 |
|---|---|---|---|
| pH 計算 | 0.0100 M HCl 的 pH | [H⁺] = c(強酸全電離)→ pH = −log | 2.00 |
| 滴定體積 | 25.0 cm³ 0.100 M NaOH 需多少 0.100 M HCl | n = cV → 1:1 → V = n/c | 25 cm³ |
| 二元酸 | 0.0500 M H₂SO₄ 25.0 cm³ 需多少 NaOH | n × 2 = n(OH⁻),再除以濃度 | 25 cm³ |
| 指示劑選擇 | 弱酸+強鹼用哪個 | 先判等當點 pH 偏哪邊 | 酚酞(等當點 8–9) |
合理性檢查(一定要教):滴定答案要用「數量級檢查」:用 0.1 M 的酸鹼互滴,體積一定在同一數量級(幾十 cm³);若算出 0.25 cm³ 或 2500 cm³,九成是 cm³ 未轉 dm³ 或莫爾數比漏了係數。混酸鹼的 pH 一定要先算「過量那一邊」:25.0 cm³ 0.100 M HCl 加 15.0 cm³ 0.100 M NaOH,剩 H⁺ 1.00 mmol/40 cm³ → 0.025 M → pH 1.60,不是 7,也不是把兩個 pH 平均。
05 獨立練習三題
| 題目 | 答案 | 想觀察什麼 |
|---|---|---|
| 0.0010 M HCl 的 pH | 3.00 | 有沒有直接用 −log c |
| 25.0 cm³ 0.100 M NaOH 需 0.0500 M H₂SO₄ 多少體積 | 25 cm³ | 有沒有用 1:2 比(學生多數會答 50 cm³,即漏了係數) |
| pH 2 的溶液比 pH 5 酸多少倍 | 1000 倍 | 有沒有人把「差 3」當「3 倍」 |
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 |
|---|---|---|
| cm³ 沒有轉 dm³ | n = 0.100 × 25.0 = 2.5 mol | 「體積一定要除一千,25 cm³ 係 0.025 dm³。」 |
| 二元酸漏係數 | H₂SO₄ 與 NaOH 當 1:1 | 「一個硫酸有兩個 H⁺,所以鹼要兩倍。」 |
| 把 pH 相加平均 | pH 1 加 pH 3 得 pH 2 | 「pH 係 log,唔可以平均,要返去計 H⁺ 濃度。」 |
| 指示劑憑習慣選 | 所有滴定都用酚酞 | 「先睇等當點 pH,再揀變色範圍夾得住它的指示劑。」 |
07 家課建議(直接指到練習卷題號)
- DSE 化學練習卷(卷一) 甲部(多項選擇題)做頭 3 題:pH 與指示劑選擇
- 化學科章節索引 乙部 結構題 第 1 題:滴定計算,要求寫出莫爾數比那一行
08 離場檢查(最後 5 分鐘)
| 題目 | 答案 | 判定 |
|---|---|---|
| 0.0100 M HCl 的 pH | 2.00 | 三題全對=可進下一章(電化學) |
| 0.0500 M H₂SO₄ 25.0 cm³ 需 0.100 M NaOH 多少 | 25 cm³ | 錯一題=重講第二幕莫爾數比 |
| 弱酸加強鹼用哪個指示劑 | 酚酞 | 錯兩題以上=回到第三幕重畫滴定曲線 |
09 導師常問
pH 要背公式嗎?
要,pH = −log[H⁺];反向 [H⁺] = 10^(−pH) 也要識。
滴定數據一定要平均嗎?
只平均「相差 0.05 cm³ 以內」的兩至三個值,離群值要棄並寫理由。
指示劑可以隨便選嗎?
不可以,變色範圍要夾住等當點 pH,否則滴定值系統性偏細。
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