第三章氧化还原13.doc

 3-1-1 金屬的氧化 實驗3-1 金屬的氧化 3-1-2 非金屬的氧化 實驗3-2 非金屬的氧化 3-2-1 氧化還原反應 實驗3-3 碳與氧化銅反應 3-2-2 鐵礦的冶煉  ─ 本節中，我將學習到 ────────────────── 金屬的氧化　　　　　　　非金屬的氧化 氧化物溶於水的酸鹼性 ─────────────────────────────── 物質燃燒需要哪些條件？有的物質於空 氣中加熱會起火燃燒、發光、發熱，反應劇烈；有的雖有變化，但不起火燃燒；有的則無反應，原因為何？ 3-1-1　金屬的氧化 　　物質在空氣中燃燒，是物質和空氣中的氧進行劇烈反應；鐵器長期暴露在空氣中而生鏽，是鐵和空氣中的氧進行緩和反應。這些與氧化合的反應，稱為氧化，氧化時的生成物稱為氧化物。化學上依元素在空氣中燃燒的難易程度，比較元素對氧的活性大小。愈容易與氧化合者活性愈大，愈不容易與氧化合者活性愈小。以下我們將以實驗探討金屬的活性大小，及其氧化物的性質。 【目的】比較鎂、鋅、銅在空氣中燃燒的難易，並探討其氧化物溶於水的酸鹼性。 【器材】（以組為單位） 項目 數量 項目 數量 酒精燈 1盞 鎂　粉 1刮勺 鋅　粉 1刮勺 銅　粉 1刮勺 錶玻璃 3個 燃燒匙 3支 廣用試紙 3張 刮　勺 1支 燒　杯（50毫升） 3個 探　針 1支 火　柴 1盒 量　筒（10毫升） 1個 蒸餾水 50毫升 稀鹽酸（1 M） 少許 【步驟】 　 注意：操作本實驗時，宜戴上安全眼鏡（或護目鏡）。 1. 將鎂粉置於燃燒匙內加熱（如圖A），觀察其是否容易著火，火焰的顏色為何。 2. 待燃燒匙內的燃燒產物冷卻後，置於錶玻璃上觀察，而後以刮勺將生成物置入50毫升燒杯中（如圖B），加入約10毫升蒸餾水，觀察是否溶解，並以廣用試紙測試溶液的酸鹼性。 　　　　鎂粉加熱　　　　　　　　　將鎂燃燒生成物置入燒杯中 3. 用稀鹽酸將燃燒匙清洗後，以刮勺除去殘留物質，再以清水洗淨。 4. 重複步驟1.，以鋅粉代替鎂粉，觀察其燃燒情形及火焰顏色。鋪在燃燒匙內的鋅粉以1／2匙為宜，當鋅粉剛著火時將火源移開，用探針挑開外層的氧化鋅（如圖C），使內部的鋅能和空氣充分接觸，觀察所發生的變化。 　 注意：以探針挑開外層熔化的鋅時，勿使鋅彈出燃燒匙之外，以免燙傷。 5. 重複步驟2.，觀察是否溶解，並以廣用試紙測試溶液的酸鹼性。 6. 將銅粉放於另一燃燒匙內加熱（如圖D），觀察是否燃燒。移開火源，待其冷卻後，將銅粉置於錶玻璃上，觀察其表面有什麼變化。以刮勺將生成物置入燒杯中，加入少許水，觀察是否溶解，並以廣用試紙測試溶液的酸鹼性。 7. 將以上實驗結果記錄於下頁表。 [表]：金屬燃燒及燃燒生成物之性質 觀察項目 金　屬 燃燒情形 火焰顏色 燃燒生成物在 水中溶解情形 廣用試紙測試溶液的酸鹼性 鎂 鋅 銅 【問題與討論】 1. 比較鎂、鋅、銅受熱後的變化，有何不同？ 2. 根據實驗結果，鎂、鋅、銅的燃燒難易程度為何？ 3. 比較鎂、鋅、銅燃燒生成物水溶液的酸鹼性，有何不同？ 　　鎂、鋅、銅三種金屬在空氣中加熱，其燃燒的難易程度不相同。其中鎂最容易起火燃燒，火焰呈非常明亮的白光，燃燒後的生成物略溶於水中，水溶液呈鹼性。鋅較不容易燃燒，鋅粉燃燒時，火焰呈黃綠色，若移開火源則燃燒立即停止，用探針挑開其表面，內部的鋅一旦與空氣接觸，則又起火燃燒。這種現象是因為鋅在當時的溫度能發生劇烈的氧化反應，但其表面生成的氧化鋅，會隔絕空氣中的氧與內部的鋅接觸，其燃燒後的生成物微溶於水中，水溶液呈弱鹼性。銅不易燃燒，加熱後表面生成一層黑色物質，這些黑色物質難溶於水，故水溶液呈中性。 　　根據實驗結果，鎂比鋅容易氧化，鋅又比銅容易氧化，因此它們對氧的活性順序是：鎂＞鋅＞銅。鎂與氧反應，生成氧化鎂的反應式如下（式3-1）： 鎂 ＋ 氧 → 氧化鎂 2 Mg ＋ O2 → 2 MgO　（式3-1） 　　　　氧化鎂溶於水，生成氫氧化鎂，其水溶液成鹼性，如式3-2所示。 　　　氧化鎂 ＋ 水 → 氫氧化鎂 　　　 MgO ＋ H2O → Mg(OH)2　　（式3-2） 　　一般而言，金屬的氧化物溶於水呈鹼性，會使廣用試紙變藍色或紫色，此類氧化物又稱為鹼性氧化物。 　　鹼金屬元素對氧的活性大，容易燃燒，例如鈉、鉀等置於空氣中易和氧、水等發生反應，故鈉、鉀必須貯存在石油中。鐵金屬製品長期暴露在空氣中，會起氧化反應，如鐵釘生鏽。鋅、鋁雖然活性大、易氧化，但表面會生成一層薄薄的氧化物，其質地緻密，能防止裡面的金屬繼續被氧化，故久置於空氣中也不容易鏽蝕。鉑、金等對氧活性很小的金屬，其製成的飾品或器物能在空氣中長期保存