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不來電的冰山美女---凍結溶液中的離子移動
by yangsp, 2011-10-29 22:52:39, 人氣(4133)

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:陳建明 E524025


不來電的冰山美女---凍結溶液中的離子移動

簡介

將自製的導電檢測計插入氯化銨溶液中,能使燈泡發亮,但將之置於液態氮中,不久燈泡卻不亮了。

示範步驟

1. 將自製的導電檢測計的插頭插入 AC 110 V 的插座,結果燈泡不亮。
2. 取一 100 mL 燒杯內裝約三分之一的氯化銨溶液,並置入自製的導電檢測計(製作方法請見溶液和器材),發現燈泡亮了,如圖一所示。
3. 將整個燒杯置入液態氮中,發現氯化銨溶液漸漸地變成固態,而且燈泡的亮度慢慢地減弱,最後不亮了,如下圖二和圖三所示。
圖一 圖二
圖三

溶液和器材

1. 一個自製的導電檢測計:到電子材料行或電器行購買一組電燈泡式的簡易照明設備,將其中一條電線減斷,去除兩端約五公分長的塑膠外皮,而且將兩端銅絲旋轉成各一條棒狀,用絕緣塑膠布綁緊兩條銅棒於試管外,注意銅棒不可接觸。
2. 氯化銨溶液:由 10 克的氯化銨 (Ammonium Chloride, NH4Cl),溶於水100mL。
3. 液態氮約 100 mL。
4. 一個絕熱瓶(如上圖藍色裝置)。

原理和概念

1. NH4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq)
2. 氯化銨溶液呈固態時,銨離子和氯離子不能移動導致不能導電。

教學提示

1. 液態氮在國中較難有如此資源,但亦可利用乾冰替代,亦可將氯化銨溶液倒入U型管中,再將自製的導電檢測計的兩端銅棒分別置於兩管口,U型管底部被乾冰包圍,亦可達到冷凍效果。

問題和參考答案

1. 為何氯化銨溶液置入液態氮中便無法導電了?
答: 因凝結成固態的氯化銨溶液之銨離子和氯離子被凍結而不能移動,導致不能導電。
2.  如將被冷凍的溶液取出置於一旁時間一久,燈泡會發亮嗎?
答: 會,如果放置久了,溶液會由固態再變成液態,故燈泡又發亮了。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd Ed., 1988, Volume 2, pp 134-135, Washington, D.C., American Chemical Society.
2. 國中理化,第三冊,第 13 章,國立編譯館,台北市。

適用程度

國民小學 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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