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當我們黏在一起---氫氧化鋇與銨鹽的吸熱反應
by yangsp, 2011-04-14 16:43:14, 人氣(7970)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】  【製作者:葉志祥  N1242023


當我們黏在一起---氫氧化鋇與銨鹽的吸熱反應

簡介

藉著混合兩種固體化合物產生吸熱反應,反應系統的溫度會急遽的下降,造成不可思議的效果。

示範步驟

1. 分別稱重 32 克的固體氫氧化鋇及 11 克的固體氯化銨, 並置入一個小燒杯中。
2. 在木板上滴上數滴水形成一層薄層的水,其面積約為燒杯底部的面積,並且放燒杯在木板上。
3. 利用玻棒緩和第攪拌混合物,約 30 秒左右即可聞到刺激性的氨氣,同時觀察混合物由固體慢慢 地轉為液體。
4. 持續攪拌 12 分鐘後在燒杯的外壁可觀察到 一些小水滴,插入一支溫度計測量溫度,此時混合物的溫度可能達到零下-20 ~ -30 之間 ,如圖一所示。在停止攪拌後,零下溫度可以維持數分鐘之久。
5. 輕輕地舉起燒杯,燒杯與木板緊密地黏在一起而被舉起,如圖二所示。仔細觀察燒杯與木板黏合處。
圖一 反應後混合物的溫度 圖二 燒杯與木板黏在一起

請按此連結:當我們黏在一起---氫氧化鋇與銨鹽的吸熱反應,YouTube。(拍攝者:施孟光)

溶液和器材

1. 32 克的氫氧化鋇 (Ba(OH)2barium hydroxide)。
2. 11 克的氯化銨 (NH4Clammonium chloride)。
3. 125 mL 燒杯兩個。
4. 溫度計 (-3850) 一支。
5. 木板 (15 cm * 15 cm * 2 cm) 一片。
6. 玻棒一支。

原理和概念

1.

氫氧化鋇和氯化銨的反應式如下:

Ba(OH)2•8H2O(s) + 2 NH4Cl(s)  BaCl2•2H2O + 2 NH3(g) + 8 H2O(l)

      (白色)             (白色)                             (白色)

由於反應生成水,因此混合物攪拌一段時間後會呈黏稠狀而且有氨氣出現。

2.

自發性的正反應必須G < 0,其中 △G = H – TS,本 示範實驗的各項數據經計算結果如下:

H0298 =  62.3 (KJ), S0298 = 406 (KJ),G0298 = -60.2 (KJ)

由此得知,△G0298 在常溫常壓下小於零 ,因此本實驗的正反應可以自發進行。

教學提示

1. 反應過程中會溢出少量刺激性的氨氣,可讓學生以手扇方式聞其味道體驗但不可吸入過量。
2.

在示範過程中,溫度計、燒杯與木板木板黏在一起的情況可以近距離向學生展示,讓學生說出黏在一起的原因。

3.

改用不同種類的銨鹽如:NH4SCN(s), NH4NO3(s) 亦可得到不錯的效果。

問題和參考答案

1. 為何在攪拌的過程中混合物會由固體轉變為液體?
答: 在反應的過程中,帶有結晶水的氫氧化鋇會釋放水分子出來,而且反應的產物有水分子。
2.  在反應過程中,具有刺激性氣味是何種氣體?
答: 氨氣。
3.  為何燒杯與木板緊密地黏在一起 而被舉起木板不會掉落?
答: 因為固體的氫氧化鋇和固體的氯化銨反應,產生吸熱作用使燒杯下的水結冰而造成燒杯與木板緊密地黏在一起。

參考資料

1. Shakhashiri, Bassam Z; Chemical Demonstrations: a handbook for Teachers of chemistry, Volume 1, 1983, pp 10-12, Madison, Wis., University of Wisconsin Press.

適用程度

國民小學 ˇ國民中學 ˇ高級中學 ˇ大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。
 

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