教師資源
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PASCO 科學教室-酸與鹼
MAY 06 ,2020
主題1-溶液的基本性質與檢測(適合國中~高1)
在化學中，透過pH來定義溶液的酸鹼性，pH與[H+]存在著對數的關係，然而pH究竟代表什麼樣的概念呢，為什麼科學家定義25。C下pH為7代表是中性?現在就使用鹽酸來稀釋來學習pH代表的化學含意
了解pH在化學裡的含意之後，再來要學習的就是究竟要如何檢驗未知溶液的pH值，在傳統的實驗室裡，常常透過石蕊試紙、酚酞或是酚紅來作為「酸鹼指示劑」，你知道聖誕紅也可以作為酸鹼指示劑嗎?
在現今，科技的進步而發展了更多可以精確的量測pH的設備，而PASCO的無線pH感應器就是現代科技下的產物，非常適合在化學教育中搭配的教學設備，透過簡單的SPARKvue軟體操作，能夠將量測的pH即時呈現在軟體中，並進一步的分析。
透過設備，更能夠方便的量測許多未知溶液的pH，也可以探索生活常喝的飲料酸鹼性的差異，更能夠進行水質的分析
- 試著用活動的結果，說明酸性溶液究竟是什麼? 生活中有哪些溶液是屬於酸性呢?
- 酸鹼指示劑具有什麼特性?為什麼聖誕紅能作為酸鹼指示劑?
- 想想看，如果環境的溫度改變了，中性的溶液的pH還會維持在7嗎?
主題2-透過滴定實驗學習酸鹼中和反應(適合高2~高3)
溶液根據pH定義其酸鹼性，以pH為7作為區分酸性與鹼性溶液的依據，此外，酸性溶液與鹼性溶液相互混合時，可能產生酸鹼中和的化學反應。「滴定」為最常用來分析酸鹼中和的實驗技術。PASCO的無線滴定計數器，取代了傳統的滴定設備，透過數位量測，將整個滴定過程的體積變化、pH變化與溫度變化即時呈現至SPARKvue軟體中。現在透過NaOH與HCl的反應，來探索酸鹼滴定的過程，並進行基本的分析。
透過滴定過程所產生的pH變化曲線，可以觀察酸鹼中和反應裡的「中性點」、「當量點」以及「滴定終點」，現在也來進行弱酸的滴定，並比較弱酸與強酸分別進行滴定實驗所產生的pH變化曲線差異性
酸性與鹼性溶液不僅是在實驗室看見的化學藥品而已，生活中處處可以看見酸性與鹼性的物質，有些甚至還可以食用，要如何透過這些日常生活的酸鹼物質來進行中和反應的實驗呢?
- 酸鹼中和反應裡，實際參與反應的離子有哪些?強酸與弱酸有什麼差異?
- 哪些原因影響了滴定過程裡pH曲線的形態?
- 從pH滴定曲線中，要如何判別「當量點」與「中性點」?兩點的位置有相同嗎?
- 分別使用強酸與弱酸來進行滴定實驗，所產生的pH曲線型態有什麼差異?導致這些差異的原因有哪些?
- 如何從滴定曲線中，觀察緩衝溶液的存在?
- 酸鹼中和反應的能量變化為和?屬於吸熱還是放熱反應?
實驗3-人體酸鹼恆定的奧秘:緩衝溶液(適合高2~高3)
透過酸鹼滴定實驗，了解到中和反應過程裡反應的機制以及影響的原因。在弱酸或弱鹼的滴定過程裡，可以很明顯的看到在某個區段下，溶液的pH不易受到外在環境加入酸或鹼而影響，這個區段稱為「緩衝溶液」。究竟緩衝溶液具有哪些特性?影響緩衝溶液的緩衝能力原因有哪些?
事實上，緩衝溶液不是只有在滴定過程中才會出現的狀態，緩衝溶液抵抗酸鹼變化的功能廣泛的應用於工業與生物技術中，在人體內，血液與細胞內液也是屬於緩衝溶液，也因此才能維持住體內的酸鹼恆定。
- 緩衝溶液內的離子組成是什麼?什麼條件下能夠達到最好的緩衝能力?
- 人體的血液離子組成是什麼?為什麼血液能夠作為緩衝溶液?
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