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速成石筍---醋酸鈉過飽和溶液的結晶
by yangsp, 2011-04-30 09:35:51, 人氣(32920)

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:郭紋杏 N3242009】【編修者:楊水平


速成石筍---醋酸鈉過飽和溶液的結晶

簡介

澄清的醋酸鈉過飽和溶液滴在醋酸鈉晶體上,迅速地產生大量結晶並放出熱量。若滴在同一個位置上,則醋酸鈉結晶會向上生長形成醋酸鈉石筍

示範步驟

1. 準備醋酸鈉過飽和溶液(配製步驟如下所示 ),並且準備妥器材,如圖一所示。
1. 用玻棒沾少許的醋酸鈉晶體在玻璃片上,如圖二所示。
2. 緩慢地滴加醋酸鈉過飽和溶液在醋酸鈉的晶體上,如圖三~十所示。
3. 滴加的過程形成類似石筍的醋酸鈉結晶,如圖三~十所示。
圖一  中間燒杯內含醋酸鈉過飽和溶液 圖二  沾少許的醋酸鈉晶體在玻璃片上
圖三   滴醋酸鈉過飽和溶液在醋酸鈉晶體上 圖四   緩慢地滴在醋酸鈉的結晶晶體上
圖五   緩慢地滴在醋酸鈉的結晶晶體上 圖六   緩慢地滴在醋酸鈉的結晶晶體上
圖七  緩慢地滴在醋酸鈉的結晶晶體上 圖八  緩慢地滴在醋酸鈉的結晶晶體上
圖九  緩慢地滴在醋酸鈉的結晶晶體上 圖十  緩慢地滴在醋酸鈉的結晶晶體上

請按此連結速成石筍---醋酸鈉過飽和溶液的結晶,YouTube。

(拍攝者:吳政隆和謝孟樺;影像製作和轉檔者:李忠家;影片後製作:陳薇婷

 

 

溶液和器材

1. 醋酸鈉過飽和溶液:在錐形瓶中,置入 50 g 的 CH3COONa•3H2O(sodium acetate trihydrate)和 5 mL 的水,攪拌並加熱直到所有的醋酸鈉晶體全部溶解,然後於室溫下靜置冷卻。
2. 玻璃片一片。
3. 玻棒一支。
4. 本生燈或加熱板一個。

原理和概念

1. 在物理化學裡,飽和溶液是一種物質不能夠再溶解更多物質的溶液而且加入額外量的物質將呈現沈澱。若溶液中有雜質存在,則造成溶液為不飽和而且能夠溶解更多的物質,此種溶液變成過飽和溶。過飽和溶液較飽和溶液有更多的溶質溶解在溶劑中,這種狀態屬於介穩態 。若加入一些固體的晶體或晃動使其產生微小的結晶,則此狀態會失去平衡,過多的溶質會結晶出來,並且放出熱量。緩慢地滴加醋酸鈉過飽和溶液在醋酸鈉的晶體上, 會形成類似石筍的醋酸鈉結晶。

教學提示

1. 製備醋酸鈉過飽和溶液時,須充分加熱攪拌直到呈現透明澄清液為止,再經冷卻得到醋酸鈉過飽和溶液。冷卻時可以用鋁箔包杯口或用表玻璃蓋住杯口,避免因溫度突然下降而產生結晶。
2. 在滴加醋酸鈉過飽和溶液在晶體上時,必須慢慢地滴加,使液滴有足夠時間凝固。石筍狀的結晶愈長愈容易斷掉。
3. 示範過的醋酸鈉晶體可重複使用,但不容易回復到完全澄清的狀態。
4. 在滴加醋酸鈉過飽和溶液時要特別小心,杯口不能接觸到晶體,否則整個燒杯的溶液會迅速地結成晶體。

問題和參考答案

1. 從這實驗中觀察到什麼現象?
答: 醋酸鈉過飽和溶液產生白色結晶,而且放出大量的熱,觸摸表玻璃底部可感受到其為放熱反應。
2.  速成石筍的示範前後的溶解和結晶為物理變化和化學反應?
答: 此實驗應為物理變化。溶解的過程為物理變化,且屬於吸熱反應。同理,結晶的形成應與溶解相似,其過程應為物理變化,且屬於放熱反應。

參考資料

1. Crystallization of Supersaturated Sodium Acetate, Chemistry Comes Alive, Division of Chemical Education, Inc., American Chemical Society (Accessed on 2011/04/30).
2. Crystallization from Supersaturated Solutions of Sodium Acetate, DEMONSTRATION LAB, Chemistry Department, University of Wisconsin-Madison (Accessed on 2011/04/30)..
3. http://chemed.chem.purdue.edu/demos/moviesheets/15.2.html (Accessed on 2011/04/30).

適用程度

國民小學 ˇ國民中學 ˇ高級中學 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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