探究為什麼-從檸檬酸與小蘇打探究化學反應1(化學計量、反應速率與限量試劑)

                                                                                                      <內容參考PASCO資訊，轉載請註明出處>

簡介

        生活的週遭處處發生著化學反應的過程，例如物質燃燒、氧化、漂白等等，反應有可能伴隨著氣體生成、沉澱產生、顏色變化，可以透過這些巨觀的現象評斷反應物的消耗量與產物的生成量，藉由化學反應原子不滅的原理，從反應物的消耗量推斷可能的生成量，或是從目標的生成量推斷所需的反應物消耗量，這就是化學計量。

        本次的活動將透過常見的家用化學品:檸檬酸與小蘇打，觀察兩者相互反應所產生的巨觀現象，並搭配感應器量測反應前後的溫度、酸鹼值與氣壓的變化，探究化學反應能量轉移過程、酸鹼值的曲線與化學計量。

活動所需材料與設備

• 無線溫度感應器(PS-3201)
• 無線pH感應器(PS-3204)
• 無線氣壓感應器(PS-3203)
• SPARKvue軟體
• 檸檬酸粉
• 小蘇打粉
• 軟木塞蓋
• 1000ml燒杯
• 100ml燒杯
• 250ml錐形瓶
• 250ml樣品瓶

活動流程

1. 製備0.12M的小蘇打溶液(取10.24g的小蘇打粉溶於1000ml的水中)
2. 取40ml的小蘇打溶液於樣品瓶中
3. 開啟無線氣壓感應器，並與SPARKvue軟體連接
4. 將氣體軟管一端接於氣壓感應器，另一端透過軟木塞固定於樣品瓶口
5. 在軟體中建立氣壓與時間座標圖
6. 加入0.1g的檸檬酸粉於小蘇打溶液中，同時點擊開始測量

7. 觀察反應過程中巨觀的變化，同時觀察氣壓的變化
8. 當氣壓的變化逐漸平緩後，點擊停止測量
9. 重複步驟2~步驟8的流程，每次試驗可增加檸檬酸粉的反應量
10. 觀察隨著檸檬酸粉的量增加，氣壓的變化量與變化速率

問題討論

1. 透過肉眼觀察小蘇打與檸檬酸相互反應後產生的巨觀變化，再根據兩者的化學式，反應後可能產生了什麼物質?試著列出此反應的方程式
2. 在活動中，反應了0.1g的檸檬酸後，最後產生了多少量的氣體?(試著上網查詢檸檬酸與小蘇打的分子量)
3. 在活動中，隨著檸檬酸的反應量增加，氣壓的變化量有跟著上升嗎?要如何解釋這樣的結果?
4. 在活動中，隨著檸檬酸的反應量增加，氣壓的變化速率有跟著上升嗎?要如何解釋這樣的結果?

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