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DSE 化學|氧化還原滴定計算備課指引(導師用)|電子守恆、五步計算與四個常見錯誤

DSE 化學|氧化還原滴定計算備課指引(導師用)|電子守恆、五步計算與四個常見錯誤

  • 2026-11-05

學生做酸鹼滴定很順,一到氧化還原就忘記乘電子數,或者把「取 25.0 cm³ 做一次滴定」當成整瓶的答案。這一堂只鎖三件事:先數電子得出莫耳比、用五步把數字排好、最後把等分乘回整瓶。

本堂目標 學生能夠:① 由兩條半反應的電子數推出莫耳比,並講出為什麼是 5 比 1;② 用 n、莫耳比、除以體積三步算出未知濃度;③ 完成回滴定計算,把等分結果乘回整瓶並得出樣本百分含量。

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
莫耳濃度 20.0 cm³ 的 0.0200 M 溶液含多少莫耳 4.00 × 10⁻⁴ mol
半反應配平 MnO₄⁻ 在酸性溶液中變成 Mn²⁺ 要幾粒電子 5 粒,所以 Fe²⁺ 要 5 個
有效數字 0.0200 M 與 20.0 cm³ 應該保留幾位 3 位有效數字

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 三個位置 黑板寫「莫耳比、體積、乘回」三格,問哪一格最易漏 舉手指出自己上次漏哪一格
5–14 分 數電子 寫兩條半反應,逐粒數電子,得出 5 Fe²⁺ 對 1 MnO₄⁻ 自行配平並圈出電子數
14–24 分 直接滴定五步 示範 n(MnO₄⁻)、乘 5、除以樣本體積、乘摩爾質量、寫單位 同一組數據自己重算一次
24–33 分 回滴定與等分 把 250.0 cm³ 取 25.0 cm³ 的 ×10 講清,示範由等分回推整瓶 畫出「整瓶—等分—乘回」三個箭頭
33–40 分 真題一題 完整計一次並寫齊中間步驟 獨立完成,對答案時標出漏步
40–45 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:先數電子,莫耳比就不是背的

學生把 5 比 1 當成口訣,題目一改成 Cr₂O₇²⁻ 就整題崩。開場只做一件事:寫兩條半反應,Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻ 與 MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O,然後問「電子由誰交給誰,要幾多粒」。答案一出,莫耳比就是電子數的交換比例:5 個 Fe²⁺ 交 5 粒電子,剛好夠 1 個 MnO₄⁻。
把「先數電子」寫在黑板上方,之後每次見新氧化劑都先做這一步,學生就不再靠記憶。

要學生做:在兩條半反應的電子前面畫圈,並寫一句「5 個 Fe²⁺ 換 1 個 MnO₄⁻」。

第二幕:五步次序:n、比、體積、質量、單位

氧化還原滴定的錯多數不是算術,是次序:忘了乘 5、把 cm³ 當 dm³、或者把答案單位寫成 g。固定五步:① n(MnO₄⁻) = c × V(V 先轉 dm³);② 乘莫耳比得 n(Fe²⁺);③ 除以樣本體積得濃度;④ 乘摩爾質量得質量;⑤ 寫齊單位。
示範一組數:25 cm³ 樣本用去 20 cm³ 的 0.02 M KMnO₄,n = 4.00e-04 mol,n(Fe²⁺) = 2.00e-03 mol,c = 0.0800 M;若問質量就是 0.1116 g。每個數都要學生自己按一次計數機。

要學生做:把五步寫在計算紙左邊,每完成一步打勾,缺一步不交卷。

第三幕:回滴定:乘回整瓶之前先問一次「這一管代表幾分之幾」

回滴定最常見的錯是隻手把等分的答案當成整瓶。教法是先畫三個箭頭:整瓶 250.0 cm³ → 取 25.0 cm³ → 乘 10 回整瓶。乘回之前一定要學生口講一句「這一管是整瓶的十分之一」。
示範:1.2 g 礦石溶成 250 cm³,取 25 cm³ 用去 18.4 cm³ 的 0.02 M KMnO₄,n(MnO₄⁻) = 3.68e-04 mol,等分含鐵 1.84e-03 mol,整瓶 1.840e-02 mol,質量 1.0267 g,百分含量 85.6%。雜質留在小數位,不要硬湊 100%。

要學生做:在答案旁寫「×10」並圈起來,然後才寫百分比。

04 必教題型與步驟

題型 例子 步驟 答案
直接滴定求濃度 25 cm³ 樣本用去 20 cm³ 的 0.0200 M KMnO₄ n → 乘 5 → 除以樣本體積 0.0800 M
求樣本質量 同上數據,問樣本含鐵幾克 在濃度之後多一步乘摩爾質量 0.1116 g
回滴定求純度 1.2 g 礦石,250.0 cm³ 取 25.0 cm³,用 18.40 cm³ 等分 → ×10 → 除樣本質量 85.6%
誤差分析 終點滴多了 0.10 cm³,結果偏高幾多 用多出的體積除以原體積 約 0.54% 偏高
合理性檢查(一定要教):合理性檢查:① 電子要守恆,5 個 Fe²⁺ 對 1 個 MnO₄⁻,若寫成 1 比 1 一定錯;② KMnO₄ 自身指示劑,終點是淡粉紅持久 30 秒,不是深紫;③ 濃度單位 mol dm⁻³,體積一定要先由 cm³ 轉 dm³;④ 純度 85.6% 合理,礦石必然含雜質,若計出 100% 以上就是乘回或稱量出錯;⑤ 有效數字跟題目最少的位數,0.0200 M 給 3 位,答案就不要寫 6 位。

05 獨立練習三題

題目 答案 想觀察什麼
直接滴定 25 cm³ 樣本用 20 cm³ 的 0.0200 M KMnO₄,求 c(Fe²⁺) 看有無乘 5、有無把 cm³ 轉 dm³
求質量 同上,求 25 cm³ 樣本含鐵幾克 看摩爾質量用 55.8 還是 56
回滴定 1.20 g 礦石,250.0 cm³ 取 25.0 cm³,用 18.40 cm³,求百分含量 看有無 ×10 與分母放對

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
忘記乘電子數 n(Fe²⁺) = 4.00 × 10⁻⁴ mol 「MnO₄⁻ 收幾粒電子?那 5 個 Fe²⁺ 去了哪裡?」
cm³ 沒轉 dm³ c = 4.00 × 10⁻⁴ ÷ 20.0 「mol dm⁻³ 的分母是 dm³,你現在除的是 cm³ 還是 dm³?」
回滴定沒乘回整瓶 答案直接寫 0.103 g 「這一管是整瓶的幾分之幾?乘回去了沒有?」
終點顏色判斷錯 溶液一見紫色就停 「淡粉紅持久 30 秒才算終點,深紫代表你已經過終點。」

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
莫耳比 5 Fe²⁺ 對 1 MnO₄⁻,理由講電子數 答 1 比 1=回到第一幕
五步次序 n、乘比、除體積、乘摩爾質量、單位 漏乘比=重講第二幕
回滴定乘回 先 ×10 再算百分比 沒乘回=回到第三幕

09 導師常問

學生算術常錯,是否應禁止用計數機?

不要禁。要求每個中間值先寫在紙上再入機,錯就錯在抄數而不是按鍵。

要不要背常見氧化劑的電子數?

不必背,但要會在酸性溶液中配平 MnO₄⁻ 與 Cr₂O₇²⁻ 兩條半反應。

回滴定的題目一定會給整瓶體積嗎?

多數會,若只給「稀釋至 250.0 cm³」,就要自己判斷這 250.0 cm³ 是整瓶。

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