化學課程及評估指引(中四至中六)

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(首次適用於 2018/19 學年中四學生)

教師指南

目錄

簡介 ... 1 第一部分 – 化學課程修訂 ... I-1 必修部分 ... I-1 選修部分 ... I-48 第二部分 – 化學課程註釋 ... II-1 一般注意事項 ... II-1 課題注意事項 ... II-3 附件 ... II-9

簡介

由 2013/14 學年開始實施的修訂化學科課程,在首個實施的周期完結後,課程發展議會、

教育局與香港考試及評核局共同檢視化學科課程及評估,根據從前線教師和不同持份者 蒐集到的意見及提議,制訂修訂建議。

本文件包括兩部分。第一部分展示課題內概述、學習目標(學生應學習)、學習成果(學

生應能)、建議學與教活動、價值觀和態度及科學、科技、社會和環境的連繫的修改,

以說明課程內容的修訂建議。這些修訂於 2018/19 學年實施,適用於將報考 2021 年香 港中學文憑考試的中四學生。教師在規劃課程時應同時參考由課程發展議會與香港考試 及評核局於 2007 年聯合編訂並於 2018 年更新的化學課程及評估指引(中四至中六),

而本文件第一部分乃上述指引的第 2.3.1 節和第 2.3.2 節的修訂課程。

文件的第二部分旨在列出上述指引的一些要點,並闡述課程中部分課題的深度和廣度,

以供教師參考。本部分所列的註釋,並非細大無遺,也不是教師在課堂上進行學與教的 指定範圍。相反,有關註釋實屬參考性質,讓教師按其學生的興趣、能力、實際的教學

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第 一 部 分 化 學 課 程 修 訂

( 首 次 適 用 於 2018/19 學 年 中 四 學 生 )

必 修 部 分

課 題 一 地 球

概 述

自 然 界 由 化 學 物 質 組 成 , 而 這 些 物 質 可 從 地 殼 、 海 洋 和 大 氣 中 獲 得 。 本 課 題 的 目 標 是 讓 學 生 明 白 我 們 活 在 一 個 由 化 學 物 質 組 成 的 世 界 , 化 學 與 社 會 息 息 相 關 , 亦 是 我 們 需 要 學 習 的 重 要 領 域 。 本 課 題 的 另 一 目 標 是 讓 學 生 認 識 化 學 這 門 學 科 涉 及 探 究 如 何 從 環 境 中 分 離 出 有 用 的 物 料 , 並 分 析 這 些 物 料 。 完 成 本 課 題 後 , 學 生 應 對 初 中 科 學 科 課 程 中 的 科 學 探 究 和 所 學 的 化 學 概 念 有 進 一 步 的 了 解 。

學 生 應 認 識「 元 素 」、「 化 合 物 」和「 混 合 物 」、「 物 理 變 化 」和「 化 學 變 化 」、

「 物 理 性 質 」和「 化 學 性 質 」、「 溶 劑 」、「 溶 質 」和「 飽 和 溶 液 」等 詞 彙 。 學 生 也 須 懂 得 以 文 字 反 應 式 表 達 化 學 變 化 , 及 建 議 合 適 的 方 法 分 離 混 合 物 和 合 適 的 試 驗 檢 定 化 學 物 種 。

學 生 應 學 習 學 生 應 能

a. 大 氣

• 空 氣 的 成 分

• 以 分 餾 法 從 液 態 空 氣 中 分 離 氧 和 氮

• 氧 的 試 驗

 描 述 分 餾 液 態 空 氣 的 過 程 並 明 白 其 中 涉 及 的 概 念 和 步 驟

 示 範 如 何 進 行 氧 的 試 驗

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學 生 應 學 習 學 生 應 能 b. 海 洋

• 海 水 的 成 分

• 從 海 水 中 提 取 食 鹽 和 分 離 出 純 水

• 顯 示 食 鹽 樣 本 中 含 鈉 和 氯 化 物 的 試 驗

• 顯 示 某 樣 本 中 含 水 的 試 驗

• 海 水 的 電 解 及 其 生 成 物 的 用 途

 描 述 海 中 各 種 礦 物

 示 範 如 何 從 海 水 中 提 取 食 鹽 和 分 離 出 純 水

 描 述 蒸 發、蒸 餾、 結 晶 和 過 濾 等 不 同 物 理 分 離 法 的 過 程 並 明 白 其 中 涉 及 的 概 念 和 步 驟

 評 鑑 在 不 同 情 況 下 採 用 蒸 發 、 蒸 餾 、 結 晶 和 過 濾 等 物 理 分 離 法 是 否 恰 當

 示 範 如 何 進 行 焰 色 試 驗、氯 化 物 的 試 驗 和 水 的 試 驗

c. 岩 石 和 礦 物

• 岩 石 為 礦 物 的 來 源

• 以 金 屬 礦 石 提 取 金 屬 為 例 , 說 明 從 礦 物 中 可 分 離 出 有 用 的 物 料

• 石 灰 石 、 白 堊 和 大 理 石 為 不 同 形 式 的 碳 酸 鈣

• 以 熱 、 水 和 酸 對 碳 酸 鈣 的 作 用 為 例 , 說 明 侵 蝕 過 程

• 碳 酸 鈣 的 熱 分 解 及 二 氧 化 碳 的 試 驗

• 顯 示 石 灰 石( 或 白 堊、大 理 石 ) 樣 本 中 含 鈣 和 碳 酸 鹽 的 試 驗

 描 述 從 金 屬 礦 石 提 取 金 屬 的 方 法,如 物 理 方 法 、 單 獨 加 熱 和 與 碳 共 熱

 描 述 自 然 界 中 碳 酸 鈣 的 各 種 不 同 形 式

 明 瞭 熱、水 和 酸 的 作 用 可 使 化 學 品 起 變 化

 利 用 文 字 反 應 式 描 述 化 學 變 化

 示 範 如 何 進 行 二 氧 化 碳 和 鈣 的 試 驗

建 議 學 與 教 活 動

為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果 , 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 :

 搜 尋 與 大 氣 有 關 的 議 題 , 如 空 氣 污 染 和 分 餾 液 態 空 氣 所 得 產 物 的 應 用

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 使 用 適 當 的 儀 器 和 技 巧 進 行 焰 色 試 驗 及 氯 化 物 的 試 驗

 進 行 顯 示 某 樣 本 中 含 水 的 試 驗

 解 決 有 關 分 離 混 合 物 的 難 題 , 如 鹽 、 糖 和 砂 的 混 合 物 , 砂 、 水 和 油 的 混 合 物

 從 氧 化 銀 提 取 銀

 探 究 熱 、 水 和 酸 對 碳 酸 鈣 的 作 用

 設 計 並 進 行 碳 酸 鈣 的 化 學 試 驗

 參 與 有 關 保 存 天 然 資 源 議 題 的 決 策 練 習 或 討 論

 利 用 文 字 反 應 式 來 描 述 化 學 變 化

價 值 觀 和 態 度

透 過 本 課 題 的 學 習 , 學 生 可 建 立 以 下 的價 值 觀 和 態 度 :

 重 視 化 學 品 的 安 全 處 理 和 棄 置

 意 識 到 人 類 所 需 的 多 種 物 料 均 源 自 地 球

 關 注 天 然 資 源 蘊 藏 量 有 限 的 問 題

 顯 示 對 化 學 的 興 趣 和 好 奇 心

 欣 賞 化 學 家 在 分 離 和 鑑 定 化 學 物 種 方 面 的 貢 獻

科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 的 連 繫

鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題 , 包 括 :

 從 空 氣 中 提 取 的 氧 氣 可 作 醫 療 用 途 。

 前 往 缺 乏 潔 淨 和 安 全 水 源 地 區 的 旅 客 使 用 涉 及 化 學 反 應 的 方 法 淨 化 食 水 。

 除 了 從 廣 東 省 輸 入 食 水 外,海 水 化 淡 是 另 一 個 為 香 港 市 民 提 供 淡 水 的 方 法 。

 為 了 保 護 環 境 , 化 學 物 種 的 開 採 和 提 取 應 予 以 監 管 。

 從 電 解 海 水 所 得 的 生 成 物 對 我 們 的 社 會 都 是 有 益 的 。

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課 題 二 微 觀 世 界 I

概 述

化 學 研 習 常 常 需 要 把 宏 觀 世 界 的 現 象 與 微 觀 世 界 內 原 子 、 分 子 和 離 子 間 的 相 互 作 用 聯 繫 起 來 。 透 過 學 習 本 課 題 中 原 子 、 分 子 和 離 子 的 結 構 , 以 及 元 素 和 化 合 物 內 的 鍵 合 , 學 生 將 可 獲 得 一 些 基 本 的 化 學 原 理 知 識 , 從 而 可 進 一 步 闡 釋 化 學 的 宏 觀 現 象 , 例 如 變 化 規 律 、 不 同 化 學 反 應 所 得 的 觀 察 、 反 應 速 率 和 化 學 平 衡 ; 同 時 , 學 生 也 應 能 進 行 與 化 學 式 有 關 的 各 項 計 算 , 奠 定 在 繼 後 課 題 學 習 摩 爾 計 算 的 基 礎 。

此 外 , 透 過 學 習 金 屬 、 巨 型 離 子 物 質 、 簡 單 分 子 物 質 及 巨 型 共 價 物 質 的 性 質 , 學 生 應 能 理 解 物 質 的 鍵 合 、 結 構 和 性 質 之 間 的 相 互 關 係 。 利 用 對 各 類 結 構 的 認 識 , 學 生 應 能 區 別 具 有 不 同 結 構 物 質 的 性 質 , 並 明 白 到 認 識 物 質 的 結 構 有 助 決 定 其 用 途 。 有 鑑 於 物 料 化 學 在 應 用 化 學 中 愈 趨 重 要 , 本 課 題 為 學 生 提 供 基 礎 知 識 , 以 便 他 們 日 後 可 以 進 一 步 學 習 現 代 社 會 中 新 物 料 的 發 展 。

藉 搜 集 和 分 析 有 關 原 子 結 構 和 週 期 表 的 資 料 等 活 動 , 學 生 應 認 識 到 原 子 結 構 的 發 現 和 週 期 表 發 展 的 歷 史 對 現 代 化 學 所 帶 來 的 影 響 。 另 外 學 生 亦 應 知 道 符 號 和 化 學 式 是 組 成 科 學 家 傳 遞 化 學 概 念 的 共 通 語 言 的 基 礎 部 分 。

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學 生 應 學 習 學 生 應 能 a. 原 子 結 構

• 元 素 、 原 子 和 符 號

• 元 素 的 分 類:金 屬、非 金 屬 和 類 金 屬

• 電 子 、 中 子 和 質 子 為 次 原 子 粒 子

• 簡 單 的 原 子 模 型

• 原 子 序 (Z)和 質 量 數 (A)

• 同 位 素

• 以 1 2C=12.00 為 基 準 的 同 位 素 質 量 和 相 對 原 子 質 量

• 原 子 的 電 子 排 佈 ( 至 Z=20 )

• 貴 氣 體 的 穩 定 性 與 其 電 子 排 佈 的 關 係

 說 明 元 素 與 原 子 的 關 係

 使 用 符 號 來 表 示 元 素

 將 元 素 按 其 性 質 分 為 金 屬 或 非 金 屬

 瞭 解 某 些 元 素 同 時 具 有 金 屬 與 非 金 屬 的 性 質

 說 明 及 比 較 質 子、中 子 和 電 子 的 相 對 電 荷 和 相 對 質 量

 利 用 質 子、中 子 和 電 子 描 述 原 子 的 結 構

 闡 釋 和 運 用 符 號 , 如2311Na

 運 用 所 給 的 原 子 序 和 質 量 數 推 算 原 子 和 離 子 中 的 質 子、中 子 及 電 子 數 目

 通 過 相 關 資 料 從 元 素 中 識 別 同 位 素

 進 行 有 關 同 位 素 質 量 和 相 對 原 子 質 量 的 計 算

 認 識 和 推 斷 出 原 子 的 電 子 排 佈

 利 用 電 子 圖 表 達 原 子 的 電 子 排 佈

 找 出 貴 氣 體 的 穩 定 性 與 八 隅 體 規 則 的 關 係

b. 週 期 表

• 元 素 在 週 期 表 中 的 位 置 與 其 電 子 排 佈 的 關 係

• 第 I、 II、 VII 和 0 族 內 同 族 元 素 在 化 學 性 質 的 相 似 性

 明 瞭 週 期 表 內 各 元 素 是 依 原 子 序 數 由 小 至 大 排 列 的

 認 識 週 期 表 是 一 個 有 系 統 的 排 列 元 素 方 式

 界 定 元 素 在 週 期 表 中 的 族 數 和 週 期 數

 找 出 元 素 在 週 期 表 中 的 位 置 與 其 電 子 結 構 的 關 係

 找 出 第 I、 II、 VII 和 0 族 元 素 的 電 子 排 佈 與 其 化 學 性 質 的 關 係

 描 述 第 I、II 和 VII 族 元 素 活 潑 性 的 差 異

 推 測 週 期 表 內 某 一 族 中 一 些 陌 生 元 素 的 化 學 性 質

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學 生 應 學 習 學 生 應 能

c. 金 屬 鍵  描 述 金 屬 鍵 合 的 簡 單 模 型

d. 金 屬 的 結 構 和 性 質  描 述 金 屬 所 具 的 一 般 性 質

 找 出 金 屬 性 質 與 其 巨 型 金 屬 結 構 的 關 係

e. 離 子 鍵 和 共 價 鍵

• 藉 電 子 轉 移 而 形 成 離 子 鍵

• 陽 離 子 和 陰 離 子

• 簡 單 離 子 化 合 物 的 電 子 圖

• 離 子 化 合 物 的 名 稱 和 化 學 式

• 以 氯 化 鈉 為 例 , 說 明 離 子 結 構

• 藉 電 子 共 用 而 形 成 共 價 鍵

• 單 鍵 、 雙 鍵 和 三 鍵

• 簡 單 共 價 分 子 的 電 子 圖

• 共 價 化 合 物 的 名 稱 和 化 學 式

• 式 量 和 相 對 分 子 質 量

 利 用 電 子 圖 描 述 離 子 及 離 子 鍵 的 形 成

 繪 畫 陽 離 子 和 陰 離 子 的 電 子 圖

 利 用 週 期 表 的 資 料 預 測 由 金 屬 原 子 與 非 金 屬 原 子 所 形 成 的 離 子

 辨 認 多 原 子 離 子

 根 據 離 子 的 化 學 式 , 為 常 見 陽 離 子 和 陰 離 子 命 名

 根 據 所 含 離 子 , 為 離 子 化 合 物 命 名

 描 述 常 見 離 子 在 水 溶 液 所 呈 現 的 顏 色

 透 過 離 子 化 合 物 所 含 離 子 及 其 數 目 的 比 例 , 闡 釋 其 化 學 式

 參 照 離 子 化 合 物 的 名 稱 或 所 含 離 子 , 寫 出 其 化 學 式

 描 述 離 子 晶 體 的 結 構

 描 述 共 價 鍵 的 形 成

 利 用 電 子 圖 描 述 單 鍵 、 雙 鍵 和 三 鍵 的 形 成

 以 H3O+和 NH4+為 例 , 利 用 電 子 圖 描 述 配 位 共 價 鍵 的 形 成

 按 照 共 價 化 合 物 所 含 的 元 素 及 其 原 子 數 目 的 比 例 , 闡 釋 其 化 學 式

 參 照 共 價 化 合 物 所 含 的 原 子 , 寫 出 其 名 稱 和 化 學 式

 適 當 地 運 用 化 學 符 號 和 化 學 式 傳 遞

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學 生 應 學 習 學 生 應 能

 界 定 及 分 辨 以 下 詞 彙 : 式 量 和 相 對 分 子 質 量

 進 行 有 關 化 合 物 的 式 量 和 相 對 分 子 質 量 的 計 算

f. 巨 型 離 子 物 質 的 結 構 和 性 質

 描 述 如 氯 化 鈉 和 氯 化 銫 等 物 質 的 巨 型 離 子 結 構

 利 用 離 子 化 合 物 的 結 構 及 鍵 合 , 說 明 並 解 釋 其 性 質

g. 簡 單 分 子 物 質 的 結 構 和 性 質

 描 述 如 二 氧 化 碳 和 碘 等 物 質 的 簡 單 分 子 結 構

 認 識 於 分 子 之 間 存 在 范 德 華 力

 利 用 簡 單 分 子 物 質 的 結 構 及 鍵 合 , 說 明 並 解 釋 其 性 質

h. 巨 型 共 價 物 質 的 結 構 和 性 質

 描 述 如 金 剛 石 、 石 墨 和 石 英 等 物 質 的 巨 型 共 價 結 構

 利 用 巨 型 共 價 物 質 的 結 構 和 鍵 合 , 說 明 並 解 釋 其 性 質

i. 比 較 一 些 重 要 類 別 的 物 質 的 結 構 和 性 質

 比 較 具 有 巨 型 離 子 結 構 、 巨 型 共 價 結 構 、 簡 單 分 子 結 構 和 巨 型 金 屬 結 構 的 物 質 的 結 構 和 性 質

 利 用 物 質 的 結 構 和 鍵 合 來 推 斷 其 性 質 ; 或 利 用 物 質 的 性 質 推 斷 其 結 構 和 鍵 合

 利 用 物 質 的 結 構 解 釋 其 用 途

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建 議 學 與 教 活 動

為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果 , 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 :

 搜 尋 和 簡 報 有 關 發 現 原 子 結 構 的 資 料

 搜 尋 和 簡 報 有 關 元 素 和 週 期 表 發 展 的 資 料

 進 行 有 關 相 對 原 子 質 量 、 式 量 和 相 對 分 子 質 量 的 計 算

 繪 畫 原 子 、 離 子 和 分 子 的 電 子 圖

 探 究 週 期 表 中 同 族 元 素 化 學 性 質 的 相 似 性 , 如 第 I 族 元 素 與 水 的 反 應 、 第 II 族 元 素 與 稀 氫 氯 酸 的 反 應,以 及 第 VII 族 元 素 與 亞 硫 酸 鈉 溶 液 的 反 應

 預 測 週 期 表 內 某 一 族 中 一 些 陌 生 元 素 的 化 學 性 質

 分 別 寫 出 離 子 化 合 物 和 共 價 化 合 物 的 化 學 式

 命 名 離 子 化 合 物 和 共 價 化 合 物

 探 究 某 些 寶 石 的 成 分 與 其 外 觀 色 彩 的 關 係

 利 用 一 組 水 溶 液 預 測 離 子 的 顏 色,如 分 別 按 氯 化 鉀 和 重 鉻 酸 鉀 的 水 溶 液 推 測 K+aq)、 Cr2O72aq)和 Claq)的 顏 色

 探 究 水 溶 液 ( 如 重 鉻 酸 銅 (II)及 高 錳 酸 鉀 ) 的 離 子 向 相 反 電 極 的 遷 移

 製 作 離 子 晶 體 和 共 價 分 子 的 三 維 模 型

 利 用 電 腦 程 式 研 習 離 子 晶 體、簡 單 分 子 物 質 和 巨 型 共 價 物 質 的 三 維 影 像

 製 作 金 剛 石 、 石 墨 、 石 英 和 碘 的 模 型

 利 用 物 質 的 性 質 推 斷 其 結 構 或 利 用 物 質 的 結 構 推 斷 其 性 質

 利 用 物 質 的 結 構 論 證 其 一 些 特 定 的 用 途

 閱 讀 或 撰 寫 有 關 物 料 如 石 墨 和 鋁 的 結 構 和 應 用 的 文 章

價 值 觀 和 態 度

透 過 本 課 題 的 學 習 , 學 生 可 建 立 以 下 的價 值 觀 和 態 度 :

 領 悟 科 學 證 據 是 歸 納 和 解 釋 物 質 的 基 礎

 體 會 運 用 模 型 和 學 說 有 助 解 釋 物 質 的 結 構 和 性 質

 欣 賞 科 學 家 在 建 立 週 期 表 過 程 中 的 堅 持,從 而 體 會 科 學 知 識 會 隨 時 間 而 改 變 和 累 積

 體 會 闡 釋 觀 察 到 的 現 象 時 , 證 據 本 身 具 有 局 限 性

 體 會 運 用 鍵 合 和 結 構 概 念 有 助 理 解 宏 觀 世 界 中 的 現 象,如 物 質 的 物 理 性

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科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 的 連 繫

鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題 , 包 括 :

 使 用 通 用 的 化 學 符 號 和 化 學 式 有 助 世 界 各 地 人 們 的 互 相 溝 通 。

 物 質 的 俗 名 可 與 其 系 統 名 稱 聯 繫( 如 食 鹽 和 氯 化 鈉、食 用 蘇 打 和 碳 酸 氫 鈉 )。

 根 據 研 究 物 質 的 結 構、化 學 鍵 合 及 其 他 性 質 所 得 出 的 發 現,研 製 了 一 些 專 門 的 新 物 料 , 如 防 彈 纖 維 、 超 導 體 和 超 能 膠 。

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課 題 三 金 屬

概 述

由 於 金 屬 在 日 常 生 活 中 用 途 廣 泛 , 故 此 自 遠 古 以 來 從 礦 石 中 提 取 金 屬 是 人 類 一 項 重 要 活 動 。 本 課 題 讓 學 生 了 解 如 何 從 礦 石 中 提 取 金 屬 , 以 及 金 屬 與 其 他 物 質 的 反 應 , 並 懂 得 利 用 實 驗 證 據 , 建 立 金 屬 的 活 性 序 。

金 屬 的 腐 蝕 為 人 類 帶 來 社 會 和 經 濟 方 面 的 問 題 。 因 此 , 必 須 發 展 一 些 方 法 以 保 存 蘊 藏 量 有 限 的 金 屬 資 源 。 探 究 導 致 金 屬 腐 蝕 的 成 因 和 防 止 腐 蝕 的 方 法,是 有 意 義 的 解 難 學 習 活 動,並 有 助 學 生 建 立 運 用 地 球 資 源 的 正 面 態 度。

化 學 反 應 式 是 表 達 化 學 反 應 的 簡 明 和 通 用 的 方 式 。 學 生 應 能 把 文 字 反 應 式 轉 寫 為 化 學 反 應 式 , 並 認 識 到 藉 反 應 式 可 顯 示 化 學 反 應 中 反 應 物 和 生 成 物 間 的 定 量 關 係 。 學 生 亦 應 懂 得 涉 及 摩 爾 和 化 學 反 應 式 的 運 算 。 從 本 課 題 獲 取 的 摩 爾 概 念 , 可 讓 學 生 作 好 準 備 , 學 習 其 他 課 題 所 涉 及 溶 液 濃 度 、 氣 體 摩 爾 體 積 和 反 應 的 平 衡 常 數 的 計 算 。

學 生 應 學 習 學 生 應 能

a. 金 屬 的 存 在 和 提 取

• 金 屬 在 自 然 界 中 以 自 由 態 和 化 合 態 形 式 存 在

• 把 金 屬 氧 化 物 加 熱 或 與 碳 共 熱 以 獲 取 金 屬

• 以 電 解 提 取 金 屬

• 金 屬 的 發 現 與 金 屬 提 取 的 難 易 程 度 和 原 料 是 否 容 易 取 得 有 關

• 有 限 的 金 屬 蘊 藏 量 與 金 屬 資 源 的 保 存

 說 明 金 屬 的 來 源 和 其 在 自 然 界 中 存 在 的 形 式

 解 釋 為 何 需 要 提 取 金 屬

 明 瞭 金 屬 的 提 取 涉 及 其 礦 石 的 還 原

 描 述 並 解 釋 由 礦 石 提 取 金 屬 的 主 要 方 法

 找 出 從 礦 石 提 取 金 屬 的 難 易 程 度 與 金 屬 活 潑 性 的 關 係

 參 照 金 屬 提 取 的 難 易 程 度 推 斷 發 現 某 些 金 屬 的 先 後 次 序

 寫 出 金 屬 提 取 的 文 字 反 應 式

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學 生 應 學 習 學 生 應 能

 描 述 金 屬 資 源 有 限 故 有 需 要 將 金 屬 再 循 環

 從 社 會、經 濟 及 環 境 角 度 評 價 金 屬 的 再 循 環

b. 金 屬 的 活 性

• 一 些 常 見 金 屬 如 鈉、鈣、

鎂、鋅、鐵、鉛、銅 等 與 氧( 或 空 氣 )、 水 、 稀 氫 氯 酸 和 稀 硫 酸 的 反 應

• 金 屬 活 性 序 與 金 屬 形 成 正 離 子 的 趨 向

• 置 換 反 應 及 利 用 活 性 序 解 釋 該 等 反 應

• 利 用 活 性 序 預 測 涉 及 金 屬 的 反 應

• 金 屬 的 提 取 方 法 與 其 在 活 性 序 位 置 的 關 係

 描 述 及 比 較 一 些 常 見 金 屬 與 氧 ( 或 空 氣 )、 水 和 稀 酸 的 反 應

 寫 出 金 屬 與 氧( 或 空 氣 )、水 和 稀 酸 反 應 的 文 字 反 應 式

 參 照 金 屬 與 氧( 或 空 氣 )、水 和 稀 酸 的 反 應 編 排 金 屬 的 活 性 序

 寫 出 平 衡 的 化 學 反 應 式 以 描 述 不 同 的 反 應

 運 用 物 態 符 號 (s)、 (l)、 (g)和 (aq)來 書 寫 化 學 反 應 式

 找 出 金 屬 的 活 性 與 金 屬 形 成 正 離 子 趨 向 的 關 係

 描 述 並 解 釋 涉 及 不 同 金 屬 和 金 屬 化 合 物 水 溶 液 的 置 換 反 應

 利 用 所 給 資 料 推 斷 金 屬 的 活 性 次 序

 寫 出 平 衡 的 離 子 反 應 式

 利 用 金 屬 活 性 序 預 測 金 屬 反 應 的 可 行 性

 找 出 金 屬 的 提 取 方 法 與 其 在 活 性 序 中 的 位 置 的 關 係

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學 生 應 學 習 學 生 應 能 c. 反 應 質 量

• 化 學 反 應 式 所 顯 示 的 反 應 物 和 生 成 物 之 間 的 定 量 關 係

• 摩 爾 、 亞 佛 加 德 羅 常 數 和 摩 爾 質 量

• 化 合 物 中 元 素 的 質 量 百 分 比

• 從 實 驗 數 據 導 出 實 驗 式 和 分 子 式

• 從 化 學 反 應 式 求 出 反 應 質 量

 明 瞭 及 運 用 平 衡 反 應 式 所 提 供 的 定 量 資 料

 進 行 有 關 摩 爾 、 亞 佛 加 德 羅 常 數 和 摩 爾 質 量 的 計 算

 利 用 適 當 資 料 計 算 化 合 物 中 元 素 的 質 量 百 分 比

 利 用 質 量 組 成 及 摩 爾 質 量 求 出 實 驗 式 和 分 子 式

 利 用 相 關 的 反 應 式 計 算 反 應 物 和 生 成 物 的 質 量 並 指 出 兩 者 的 關 係

 解 決 有 關 限 量 試 劑 的 問 題

d. 金 屬 的 腐 蝕 和 保 護

導 致 鐵 銹 蝕 的 因 素

預 防 鐵 銹 蝕 的 方 法

鐵 銹 蝕 對 社 會 和 經 濟 的 影 響

鋁 的 抗 腐 蝕 性

陽 極 電 鍍 為 增 強 鋁 的 抗 腐 蝕 性 的 方 法

 說 明 鐵 銹 的 本 質

 描 述 導 致 鐵 銹 蝕 的 主 要 條 件

 描 述 並 解 釋 影 響 鐵 銹 蝕 速 率 的 因 素

 描 述 在 探 究 鐵 銹 蝕 的 實 驗 中 使 用 鐵 銹 指 示 劑 ( 六 氰 合 鐵 (III) 酸 鉀 和 酚 酞 混 合 物 ) 時 可 見 的 現 象

 描 述 並 解 釋 預 防 鐵 銹 蝕 的 各 種 方 法 , 如 :

i. 塗 抹 油 漆 、 油 或 覆 蓋 塑 膠 ii. 鍍 鋅

iii. 鍍 錫 iv. 電 鍍 v. 陰 極 保 護 vi. 犧 牲 性 保 護 vii. 合 金

 認 識 鐵 銹 蝕 對 社 會 和 經 濟 的 影 響

 明 白 鋁 的 活 性 較 預 期 低 而 抗 腐 蝕 度 則 較 預 期 高 的 原 因

 描 述 陽 極 電 鍍 如 何 增 強 鋁 的 抗 腐 蝕 性

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建 議 學 與 教 活 動

為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果 , 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 :

 搜 尋 和 簡 報 有 關 金 屬 的 存 在 及 其 在 日 常 生 活 用 途 的 資 料

 分 析 資 料 並 連 繫 金 屬 活 性 和 年 表 中 的 青 銅 器 時 代 、 鐵 器 時 代 和 現 代 等 不 同 時 期

 設 計 和 進 行 實 驗 從 金 屬 氧 化 物 ( 如 氧 化 銀 、 氧 化 銅 (II)、 氧 化 鉛 (II)和 氧 化 鐵 (III)) 中 提 取 金 屬

 選 定 合 適 的 方 法 從 礦 石 提 取 金 屬

 把 文 字 反 應 式 轉 寫 為 化 學 反 應 式

 以 電 腦 模 擬 作 輔 助 , 書 寫 平 衡 化 學 反 應 式

 進 行 實 驗 探 究 金 屬 與 氧 ( 或 空 氣 )、 水 和 稀 酸 的 反 應

 利 用 實 驗 證 據 編 排 金 屬 的 活 性 序

 進 行 實 驗 探 究 金 屬 與 水 溶 液 中 金 屬 離 子 的 置 換 反 應

 解 釋 鋅 與 固 體 氧 化 銅 (II)置 換 反 應 化 學 示 範 所 得 的 觀 察

 書 寫 離 子 反 應 式

 進 行 實 驗 測 定 氧 化 鎂 或 氧 化 銅 (II)的 實 驗 式

 進 行 有 關 摩 爾 和 反 應 質 量 的 計 算

 進 行 實 驗 研 究 發 粉 / 碳 酸 氫 鈉 的 熱 分 解 , 並 解 決 相 關 的 化 學 計 量 問 題

 設 計 並 進 行 實 驗 探 究 影 響 鐵 銹 蝕 的 因 素

 進 行 實 驗 研 究 可 用 來 預 防 鐵 銹 蝕 的 方 法

 考 慮 社 會 、 經 濟 和 科 技 等 方 面 的 因 素 , 選 定 預 防 金 屬 腐 蝕 的 合 適 方 法

 搜 尋 和 簡 報 有 關 香 港 金 屬 回 收 工 業 和 保 存 全 球 金 屬 資 源 的 措 施 的 資 料

價 值 觀 和 態 度

透 過 本 課 題 的 學 習 , 學 生 可 建 立 以 下 的價 值 觀 和 態 度 :

 肯 定 科 學 和 科 技 帶 來 有 用 物 料 的 貢 獻

 明 白 在 科 學 探 究 中 公 平 比 較 的 重 要 性

 重 視 採 取 適 當 的 安 全 措 施,方 進 行 涉 及 具 危 險 性 化 學 品 和 劇 烈 反 應 的 實 驗

 關 注 金 屬 蘊 藏 量 有 限 的 問 題 , 並 意 識 到 保 存 和 善 用 資 源 的 重 要 性

 認 識 摩 爾 概 念 在 研 習 定 量 化 學 的 重 要 性

 欣 賞 化 學 在 發 展 防 銹 方 法 方 面 為 社 會 及 經 濟 作 出 的 貢 獻

(15)

科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 的 連 繫

鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題 , 包 括 :

 雖 然 鋼 鐵 工 業 是 內 地 溢 利 最 高 的 工 業 之 一,但 其 增 長 受 到 不 少 限 制,例 如 中 國 的 原 材 料 短 缺 。

 推 行 新 科 技 不 但 能 提 高 金 屬 提 取 過 程 的 效 率,同 時 亦 可 控 制 該 等 過 程 對 環 境 的 影 響 。

 提 倡 保 存 金 屬 資 源 可 喚 醒 人 們 關 注 環 境 保 護 。

 為 提 高 一 些 產 品( 如 汽 車 、 飛 機 、 窗 框 和 眼 鏡 框 )的 性 能 , 人 們 有 需 要 發 展 新 的 合 金 以 取 代 純 金 屬 。

(16)

課 題 四 酸 和 鹽 基

概 述

在 我 們 身 邊 發 生 的 諸 多 化 學 過 程 中 , 不 論 是 在 工 業 還 是 在 生 物 方 面 、 在 實 驗 室 還 是 在 日 常 生 活 環 境 中 , 均 涉 及 酸 和 鹽 基( 或 鹼 )。 在 初 中 科 學 科 課 程 中 , 學 生 已 初 步 認 識 了 酸 和 鹼 。 在 本 課 題 中 , 學 生 將 進 一 步 學 習 酸 和 鹽 基

( 或 鹼 ) 的 性 質 和 反 應 , 同 時 認 識 摩 爾 濃 度 的 概 念 。 學 生 亦 應 注 意 由 使 用 酸 和 鹼 所 引 起 的 潛 在 危 險 。

此 外 , 學 生 將 會 學 習 運 用 儀 器 量 度 pH、各 種 製 備 鹽 的 方 法 及 涉 及 酸 和 鹼 的 容 量 分 析 。 透 過 這 些 實 驗 練 習 , 他 們 應 能 掌 握 重 要 的 實 驗 技 巧 、 分 析 數 據 和 闡 釋 實 驗 結 果 。 完 成 本 課 題 後 , 預 期 學 生 能 掌 握 主 要 的 技 巧 以 進 行 課 程 要 求 的 探 究 研 習 , 及 獲 取 相 關 的 基 本 知 識 以 便 日 後 修 讀 分 析 化 學 和 進 行 更 複 雜 的 化 學 定 量 分 析 。

學 生 應 學 習 學 生 應 能

a. 酸 和 鹼 的 簡 介

• 在 日 常 生 活 和 實 驗 室 常 用 的 酸 和 鹼

• 以 稀 氫 氯 酸 和 稀 硫 酸 為 例 , 說 明 酸 的 性 質 和 化 學 反 應

• 酸 的 性 質 和 氫 離 子 (H+(aq))

• 顯 示 酸 的 性 質 時 水 所 扮 演 的 角 色

• 酸 的 鹽 基 度

• 以 氫 氧 化 鈉 和 氨 水 溶 液 為 例 , 說 明 鹼 的 性 質 和 化 學 反 應

• 鹼 的 性 質 和 氫 氧 離 子 (OH(aq))

• 濃 酸 和 濃 鹼 的 腐 蝕 性 質

 認 識 一 些 家 用 物 品 是 酸 性 的

 陳 述 實 驗 室 常 見 的 酸

 描 述 酸 的 性 質 及 其 典 型 的 反 應

 寫 出 酸 反 應 的 化 學 反 應 式 和 離 子 反 應 式

 找 出 酸 的 性 質 和 內 含 的 氫 離 子 (H+(aq)) 的 關 係

 描 述 顯 示 酸 的 性 質 時 水 所 扮 演 的 角 色

 說 明 不 同 酸( 如 HCl、H2SO4、H3PO4、 CH3COOH ) 的 鹽 基 度

 利 用 與 酸 的 反 應 定 義 鹽 基 和 鹼

 認 識 一 些 家 用 物 品 是 鹼 性 的

 陳 述 實 驗 室 常 見 的 鹼

 描 述 鹼 的 性 質 及 其 典 型 的 反 應

 寫 出 鹼 反 應 的 化 學 反 應 式 和 離 子 反 應 式

(17)

學 生 應 學 習 學 生 應 能

 找 出 鹼 的 性 質 和 內 含 的 氫 氧 離 子 (OH(aq))的 關 係

 描 述 酸 和 鹼 的 腐 蝕 性 質 及 處 理 酸 鹼 時 的 安 全 措 施

b. 指 示 劑 和 pH

• 以 石 蕊 、 甲 基 橙 和 酚 酞 為 例 , 介 紹 酸 鹼 指 示 劑

• pH 標 度 用 以 量 度 溶 液 的 酸 度 和 鹼 度

pH = log[ H+(aq)]

• 使 用 通 用 指 示 劑 和 合 適 的 儀 器 量 度 溶 液 的 pH 值

 說 明 石 蕊 、 甲 基 橙 和 酚 酞 在 酸 性 和 鹼 性 溶 液 中 呈 現 的 顏 色

 描 述 使 用 合 適 的 指 示 劑 測 試 酸 度 和 鹼 度

 找 出 pH 標 度 與 物 質 的 酸 度 或 鹼 度 的 關 係

 進 行 有 關 強 酸 溶 液 中 H+(aq)的 濃 度 與 pH 值 的 計 算

 建 議 及 示 範 使 用 合 適 方 法 來 測 定 物 質 的 pH 值

c. 酸 和 鹼 的 強 度

• 以 酸 和 鹼 在 水 溶 液 中 離 解 的 程 度 解 釋 強 酸 和 弱 酸 、 強 鹼 和 弱 鹼 的 意 義

• 比 較 酸 ( 或 鹼 ) 強 度 的 方 法

 描 述 酸 和 鹼 的 離 解

 找 出 酸 和 鹼 強 度 與 其 離 解 程 度 的 關 係

 運 用 合 適 詞 彙 描 述 酸 和 鹼 : 強 與 弱 、 濃 與 稀

 建 議 及 進 行 實 驗 比 較 酸 或 鹼 的 強 度

d. 鹽 和 中 和 作 用

• 鹽 基 為 與 酸 的 化 性 相 逆 物 質

• 中 和 作 用 為 酸 與 鹽 基

( 或 鹼 )之 間 的 反 應,此 反 應 只 生 成 水 和 鹽

• 中 和 作 用 的 放 熱 本 質

• 製 備 可 溶 鹽 和 不 溶 鹽

 寫 出 中 和 作 用 的 化 學 反 應 式 和 離 子 反 應 式

 說 明 常 見 鹽 類 水 溶 解 度 的 通 則

 描 述 在 製 備 、 分 離 和 淨 化 可 溶 的 鹽 及 不 溶 的 鹽 時 所 使 用 的 技 巧

 建 議 製 備 某 一 特 定 鹽 的 方 法

 命 名 由 酸 鹼 反 應 生 成 的 常 見 鹽 類

(18)

學 生 應 學 習 學 生 應 能 e. 溶 液 的 濃 度

• 以 mol dm 3( 摩 爾 濃 度 ) 表 示 溶 液 的 濃 度

 把 溶 液 的 摩 爾 濃 度 轉 換 以 g dm 3為 單 位

 進 行 有 關 溶 液 濃 度 的 計 算

f. 涉 及 酸 和 鹼 的 容 量 分 析

• 標 準 溶 液

• 酸 鹼 滴 定

 描 述 及 示 範 如 何 透 過 將 固 體 溶 解 或 將 濃 溶 液 稀 釋 來 製 備 指 定 濃 度 的 溶 液

 計 算 所 製 備 溶 液 的 濃 度

 描 述 及 示 範 進 行 酸 鹼 滴 定 的 技 巧

 應 用 溶 液 濃 度 的 概 念 和 利 用 酸 鹼 滴 定 的 結 果 解 決 化 學 計 量 問 題

 撰 寫 實 驗 報 告 將 容 量 分 析 實 驗 的 步 驟 和 結 果 表 達 出 來

建 議 學 與 教 活 動

為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果 , 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 :

 尋 找 天 然 酸 和 鹼 的 例 子 , 並 搜 尋 其 化 學 成 分 的 資 料

 探 究 稀 酸 與 金 屬 、 碳 酸 鹽 、 碳 酸 氫 鹽 、 金 屬 氧 化 物 和 金 屬 氫 氧 化 物 的 作 用

 設 計 和 進 行 實 驗 , 研 習 水 在 顯 示 酸 的 性 質 時 所 扮 演 的 角 色

 搜 尋 有 關 酸 ( 或 鹼 ) 具 有 危 害 性 質 的 資 料

 探 究 稀 鹼 與 金 屬 離 子 水 溶 液 生 成 金 屬 氫 氧 化 物 沉 澱 物 的 反 應

 探 究 稀 鹼 與 銨 化 合 物 生 成 氨 的 反 應

 進 行 實 驗 探 究 濃 酸 ( 或 濃 鹼 ) 的 腐 蝕 性

 搜 尋 有 關 常 用 酸 鹼 指 示 劑 本 質 的 資 料

 進 行 實 驗 找 出 一 些 家 用 物 品 的 pH 值

 使 用 數 據 記 錄 器 或 pH 計 量 度 物 質 的 pH 值

 設 計 和 進 行 實 驗 比 較 酸 ( 或 鹼 ) 的 強 度

 進 行 實 驗 辨 別 具 相 同 pH 值 的 強 酸 和 弱 酸

 探 究 中 和 過 程 中 溫 度 的 變 化

 製 備 和 分 離 可 溶 的 鹽 和 不 溶 的 鹽

 搜 尋 和 簡 報 有 關 中 和 作 用 的 應 用 資 料

(19)

 製 備 容 量 分 析 中 所 用 的 標 準 溶 液

 進 行 有 關 摩 爾 濃 度 的 計 算

 使 用 適 當 的 指 示 劑 、 pH 計 或 數 據 記 錄 器 進 行 酸 鹼 滴 定

 進 行 滴 定 實 驗 找 出 醋 中 所 含 醋 酸 的 濃 度 或 通 渠 劑 中 所 含 氫 氧 化 鈉 的 濃 度

 進 行 有 關 滴 定 的 計 算

 撰 寫 一 份 容 量 分 析 實 驗 的 詳 細 報 告

價 值 觀 和 態 度

透 過 本 課 題 的 學 習 , 學 生 可 建 立 以 下 的價 值 觀 和 態 度 :

 培 養 安 全 處 理 、 貯 存 和 棄 置 化 學 品 的 正 確 態 度 , 從 而 遵 守 安 全 規 則

 瞭 解 適 當 的 實 驗 技 巧 和 精 確 的 計 算 對 獲 取 準 確 結 果 的 重 要 性

 認 識 容 量 分 析 是 分 析 化 學 中 的 一 項 重 要 技 巧

 明 白 在 對 比 時 , 控 制 實 驗 變 項 的 重 要 性

 明 白 使 用 儀 器 有 助 提 高 科 學 探 究 的 效 率 和 準 確 度

科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 的 連 繫

鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題 , 包 括 :

 實 施 涉 及 中 和 作 用 的 措 施,可 以 控 制 汽 車、工 廠 和 發 電 廠 所 排 放 的 氮 氧 化 物 和 二 氧 化 硫 。

 苛 性 鈉 由 氯 鹼 工 業 製 造 , 而 氯 鹼 工 業 是 一 門 傳 統 的 化 學 原 材 料 工 業 。

 容 量 分 析 是 分 析 化 學 中 的 一 門 重 要 技 術,並 應 用 於 化 驗 實 驗 室 和 科 學 鑑 證 。

 抗 酸 劑 是 一 種 含 有 鹽 基 的 常 用 藥 物 , 可 用 來 中 和 胃 酸 並 舒 緩 胃 痛 。

(20)

課 題 五 化 石 燃 料 和 碳 化 合 物

概 述

碳 化 合 物 在 工 業 及 日 常 生 活 中 均 擔 當 著 重 要 的 角 色 , 它 的 主 要 來 源 是 煤 和 石 油。本 課 題 將 重 點 討 論 石 油 餾 分 作 為 燃 料 和 碳 氫 化 合 物( 或 烴 )的 來 源,

讓 學 生 認 識 使 用 化 石 燃 料 給 我 們 帶 來 的 好 處 和 方 便 , 例 如 為 人 類 提 供 家 用 燃 料 及 製 造 塑 膠 和 合 成 纖 維 等 合 成 聚 合 物 的 原 材 料 , 同 時 , 亦 讓 學 生 認 識 使 用 化 石 燃 料 所 帶 來 的 空 氣 污 染 、 酸 雨 、 全 球 暖 化 等 環 境 問 題 。 學 生 學 習 本 課 題 , 也 會 明 白 人 類 的 活 動 為 環 境 帶 來 重 要 的 影 響 。

此 外,本 課 題 將 介 紹 一 些 在 有 機 化 學 上 的 基 本 概 念,如 同 系 列、官 能 基、通 式 和 結 構 式 。 學 生 應 懂 得 書 寫 碳 鏈 帶 著 不 多 於 八 個 碳 原 子 的 烷 烴 、 烯 烴 、 烷 醇 和 烷 酸 的 系 統 名 稱 。 他 們 亦 須 學 習 烷 烴 和 烯 烴 的 化 學 反 應 ; 利 用 電 子 圖 說 明 透 過 描 述 單 次 取 代 的 鹵 甲 烷 的 生 成 , 學 生 便 能 了 解 有 機 化 學 反 應 通 常 涉 及 活 潑 的 物 種 ( 例 如 自 由 基 ), 並 以 多 於 一 個 步 驟 進 行 。

聚 合 物 可 由 細 小 的 有 機 分 子 ( 單 體 ) 經 化 學 反 應 合 成 得 來 , 這 過 程 稱 為 聚 合 。 學 生 應 明 白 如 何 生 成 加 成 聚 合 物 ; 此 外 , 學 生 應 瞭 解 一 些 常 見 加 成 聚 合 物 的 用 途 與 其 物 理 性 質 有 關,而 物 理 性 質 則 與 其 結 構 有 關。課 題 十 一「 碳 化 合 物 的 化 學 」 及 課 題 十 四 「 物 料 化 學 」 將 分 別 包 括 縮 合 聚 合 物 的 生 成 和 更 深 入 討 論 聚 合 物 的 性 質 。

(21)

學 生 應 學 習 學 生 應 能 a. 來 自 化 石 燃 料 的 烴

• 煤 、 石 油 和 天 然 氣 為 化 石 燃 料 和 碳 化 合 物 的 來 源

• 石 油 的 成 分 及 其 分 離

• 不 同 石 油 餾 分 性 質 的 遞 變

• 燃 燒 烴 的 熱 變 化

• 各 石 油 餾 分 的 主 要 用 途

• 使 用 化 石 燃 料 的 後 果

 描 述 化 石 燃 料 的 來 源

 說 明 石 油 為 烴 的 混 合 物,及 工 業 上 以 分 餾 將 其 分 離 成 各 有 用 的 餾 分

 認 識 作 為 脂 肪 族 烴 和 芳 香 族 烴 ( 如 苯 ) 來 源 的 石 油 在 經 濟 上 的 重 要 性

 找 出 餾 分 性 質 的 遞 變( 如 顏 色、黏 度、

揮 發 性 和 燃 燒 特 徵 )與 不 同 餾 分 內 分 子 的 碳 原 子 數 目 的 關 係

 解 釋 對 不 同 石 油 餾 分 的 需 求

 認 識 燃 燒 烴 為 放 熱 反 應

 認 識 由 燃 燒 化 石 燃 料 所 引 起 的 污 染

 評 估 使 用 化 石 燃 料 對 我 們 生 活 質 素 和 環 境 的 影 響

 建 議 減 少 從 燃 燒 化 石 燃 料 所 排 放 的 空 氣 污 染 物 的 措 施

b. 同 系 列、結 構 式 和 碳 化 合 物 的 命 名

• 碳 的 獨 特 性

• 以 烷 烴、烯 烴、烷 醇 和 烷 酸 為 例 說 明 同 系 列

• 烷 烴、烯 烴、烷 醇 和 烷 酸 的 結 構 式 和 系 統 命 名 法

 參 照 碳 的 獨 特 結 合 能 力 和 生 成 不 同 鍵 合 的 能 力,解 釋 碳 化 合 物 的 龐 大 數 目 和 多 樣 性

 解 釋 同 系 列 的 意 義

 明 瞭 同 系 列 內 各 成 員 顯 示 漸 變 的 物 理 性 質 和 相 似 的 化 學 性 質

 寫 出 烷 烴 的 結 構 式

 寫 出 烷 烴 的 系 統 名 稱

 將 碳 化 合 物 命 名 和 書 寫 結 構 式 的 方 法 推 廣 至 烯 烴 、 烷 醇 和 烷 酸

(22)

學 生 應 學 習 學 生 應 能 c. 烷 烴 和 烯 烴

• 石 油 為 烷 烴 的 來 源

• 烷 烴

• 裂 解 及 其 在 工 業 上 的 重 要 性

• 烯 烴

 利 用 結 構 式 來 分 辨 飽 和 烴 及 不 飽 和 烴

 描 述 烷 烴 的 化 學 反 應 : i. 燃 燒

ii. 與 氯 和 溴 的 取 代 反 應 , 以 甲 烷 與 氯 ( 或 溴 ) 之 反 應 為 例

 利 用 電 子 圖 適 當 的 圖 象 或 反 應 式 描 述 甲 烷 與 氯 的 單 取 代 反 應 所 涉 及 的 各 步 驟

 認 識 裂 解 為 獲 取 較 小 分 子( 包 括 烷 烴 和 烯 烴 ) 的 方 法

 描 述 如 何 在 實 驗 室 進 行 石 油 餾 分 的 裂 解

 解 釋 裂 解 在 石 油 工 業 的 重 要 性

 描 述 烯 烴 與 下 列 試 劑 的 反 應 : i. 溴

ii. 高 錳 酸 鉀 溶 液

 示 範 如 何 進 行 不 飽 和 烴 的 化 學 試 驗

d. 加 成 聚 合 物

 單 體 、 聚 合 物 和 重 複 單 位

 加 成 聚 合

 以 聚 乙 烯 、 聚 丙 烯 、 聚 氯 乙 烯、聚 苯 乙 烯 及 有 機 玻 璃 為 例 說 明 加 成 聚 合 物 的 結 構 、 性 質 和 用 途

 認 識 合 成 聚 合 物 是 由 稱 為 單 體 的 小 分 子 構 成

 認 識 烯 烴( 由 石 油 餾 分 裂 解 得 來 的 不 飽 和 化 合 物 ) 能 進 行 加 成 反 應

 瞭 解 烯 烴 和 其 他 不 飽 和 化 合 物 能 進 行 加 成 聚 合

 使 用 化 學 反 應 式 來 描 述 加 成 聚 合

 利 用 已 知 單 體 推 斷 加 成 聚 合 物 的 重 複 單 位

 利 用 加 成 聚 合 物 分 子 已 知 的 部 分 化 學 式 來 推 斷 其 單 體

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建 議 學 與 教 活 動

為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果 , 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 :

 搜 尋 和 簡 報 在 中 國 及 其 他 國 家 煤 、 石 油 和 天 然 氣 蘊 藏 地 點 的 資 料

 探 究 石 油 餾 分 的 顏 色 、 黏 度 、 揮 發 性 和 燃 燒 特 徵

 搜 尋 和 簡 報 有 關 石 油 餾 分 主 要 用 途 及 這 些 用 途 與 餾 分 性 質 的 關 係

 討 論 全 球 暖 化 與 使 用 化 石 燃 料 的 關 係

 繪 畫 烷 烴 、 烯 烴 、 烷 醇 和 烷 酸 的 結 構 式 及 書 寫 它 們 的 系 統 名 稱

 製 作 簡 單 的 烷 烴 、 烯 烴 、 烷 醇 和 烷 酸 的 分 子 模 型

 進 行 實 驗 探 究 烷 烴 和 烯 烴 的 典 型 反 應

 利 用 相 關 的 影 片 或 電 腦 動 畫 輔 助 研 習 甲 烷 與 鹵 素 的 取 代 反 應 的 本 質

 進 行 裂 解 石 油 餾 分 的 實 驗 並 測 試 生 成 物

 搜 尋 有 關 使 用 化 石 燃 料 對 社 會 和 環 境 的 利 弊 的 資 料 , 並 簡 報 有 關 論 據

 討 論 在 香 港 使 用 另 類 能 源 的 正 反 意 見

 搜 尋 有 關 發 現 聚 乙 烯 和 加 成 聚 合 物 發 展 的 資 料 或 閱 覽 相 關 文 章

 探 究 不 同 加 成 聚 合 物 的 性 質 , 如 強 度 和 遇 熱 軟 化 的 難 易 程 度

 根 據 所 給 資 料 , 書 寫 生 成 加 成 聚 合 物 的 化 學 反 應 式

 製 作 加 成 聚 合 物 的 實 物 或 電 腦 模 型

 進 行 實 驗 製 備 加 成 聚 合 物 ( 如 聚 苯 乙 烯 及 有 機 玻 璃 )

 從 一 個 已 知 加 成 聚 合 物 的 結 構 推 斷 其 單 體

價 值 觀 和 態 度

透 過 本 課 題 的 學 習 , 學 生 可 建 立 以 下 的價 值 觀 和 態 度 :

 欣 賞 有 系 統 地 組 織 科 學 資 料 的 重 要 性

 認 識 科 學 與 科 技 的 應 用 所 帶 來 的 益 處 和 影 響

 重 視 保 護 地 球 資 源

 明 白 為 了 社 會 可 持 續 發 展 , 有 必 要 使 用 其 他 能 源

 重 視 安 全 使 用 和 貯 存 燃 料

 認 識 合 成 物 料 用 途 廣 泛 和 應 用 它 們 時 的 局 限 性

 關 注 環 境 , 並 為 社 會 的 可 持 續 發 展 培 養 一 份 共 同 承 擔 的 責 任 感

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科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 的 連 繫

鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題 , 包 括 :

 石 油 工 業 為 社 會 帶 來 不 少 有 用 產 品 , 改 善 我 們 的 生 活 質 素 。 然 而 , 化 石 燃 料 的 生 產 、 運 輸 、 貯 存 和 使 用 卻 對 我 們 構 成 危 險 。

 燃 燒 化 石 燃 料 時 所 產 生 的 排 放 物 不 但 污 染 環 境,更 會 長 期 甚 或 永 久 性 地 影 響 氣 候 。

 科 學 與 科 技 的 應 用 , 往 往 在 經 過 一 段 長 時 間 後 , 才 會 顯 示 出 一 些 弊 端 , 如 使 用 含 鉛 汽 油 及 柴 油 造 成 的 污 染 問 題 和 塑 膠 的 棄 置 問 題 。 因 此 , 在 日 常 生 活 中 實 際 應 用 科 學 與 科 技 前,我 們 必 須 小 心 衡 量 其 對 社 會 與 環 境 所 引 起 的 利 弊 。

(25)

課 題 六 微 觀 世 界 II

概 述

本 課 題 建 基 於 課 題 二,目 的 是 擴 闊 學 生 對 物 質 的 鍵 合 和 結 構 的 認 識 和 概 念。

透 過 學 習 在 共 價 鍵 內 原 子 間 的 電 負 性 差 異 , 學 生 應 能 辨 認 極 性 鍵 分 子 和 它 們 帶 著 的 部 分 電 荷 。 參 照 鍵 的 極 性 和 分 子 的 形 狀 , 學 生 應 能 解 釋 分 子 的 極 性 ; 鍵 分 子 極 性 的 知 識 將 繼 而 幫 助 學 生 認 識 各 種 分 子 間 引 力 的 不 同 本 質 。 學 生 應 能 明 白 氫 鍵 的 來 源 、 本 質 和 強 度 , 以 及 分 辨 非 極 性 和 極 性 共 價 物 質 間 的 范 德 華 力 。 透 過 對 各 種 分 子 間 引 力 的 認 識 , 他 們 亦 將 能 利 用 某 些 分 子 晶 體( 如 冰 和 C6 0)的 結 構 解 釋 其 性 質 。 此 外 , 學 生 將 學 習 更 多 有 關 簡 單 分 子 物 質 的 知 識 , 如 一 些 共 價 分 子 的 形 狀 和 非 八 隅 體 結 構 。

學 生 應 學 習 學 生 應 能

a. 鍵 與 分 子 的 極 性  定 義 原 子 的 電 負 性

 描 述 週 期 表 中 主 族 元 素 的 電 負 性 在 同 一 族 由 上 而 下 和 同 一 週 期 由 左 至 右 的 一 般 趨 勢

 解 釋 共 價 鍵 中 電 子 不 均 勻 的 共 用 狀 況 如 何 構 成 非 極 性 及 極 性 鍵 的 現 象

 辨 認 極 性 分 子 如 HF、 H2O 、 NH3 和 CHCl3的 部 分 電 荷 參 照 電 負 性 、 鍵 的 極 性 及 分 子 的 形 狀,解 釋 分 子 如 HF、

H2O、 NH3 和 CHCl3 的 極 性 本 質 和 分 子 如 CH4和 BF3的 非 極 性 本 質

 解 釋 CH4和 BF3的 非 極 性 本 質

(26)

學 生 應 學 習 學 生 應 能 b. 分 子 間 引 力

• 范 德 華 力

• 氫 鍵

 解 釋 在 非 極 性 和 極 性 共 價 物 質 中 范 德 華 力 的 存 在

 說 明 影 響 分 子 間 范 德 華 力 強 度 的 因 素

 比 較 范 德 華 力 與 共 價 鍵 的 強 度

 利 用 HF、 H2O 和 NH3 為 例 描 述 氫 鍵 的 形 成

 比 較 范 德 華 力 與 氫 鍵 的 強 度

 明 白 氫 鍵 對 物 質 如 水 和 乙 醇 的 性 質 的 影 響

c. 分 子 晶 體 冰 的 結 構 和 性 質  描 述 冰 和 C6 0的 結 構

 利 用 冰 和 C6 0 的 結 構 和 鍵 合 說 明 並 解 釋 其 性 質

d. 具 有 非 八 隅 體 結 構 的 簡 單 分 子 物 質

 認 識 具 有 非 八 隅 體 結 構 的 共 價 分 子 的 存 在

 繪 畫 一 些 非 八 隅 體 分 子 如 BF3、 PCl5

和 SF6的 電 子 圖

e. 簡 單 分 子 的 形 狀  推 測 及 繪 畫 立 體 圖 以 表 示 以 下 分 子 的 形 狀 ︰ (i) 分 子 的 中 間 原 子 符 合 八 隅 體 規 則 ; (ii) 分 子 的 中 間 原 子 不 符 合 八 隅 體 規 則 且 沒 有 孤 電 子 對 ( 如 BF3、 PCl5 和 SF6

建 議 學 與 教 活 動

為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果 , 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 :

 探 究 不 均 勻 靜 電 場 對 極 性 和 非 極 性 液 體 射 流 的 影 響

 探 究 氫 鍵 對 液 體 流 動 的 影 響 , 例 如 比 較 具 有 不 同 羥 基 數 目 的 醇 的 黏 度

 找 出 乙 醇 分 子 間 氫 鍵 的 強 度

 以 范 德 華 力 和 氫 鍵 來 比 較 丙 烷 、 甲 氧 基 甲 烷 和 乙 醇 的 沸 點

(27)

 探 究 具 有 不 同 分 子 間 引 力 的 物 質 的 蒸 發 速 率

 探 究 水 的 表 面 張 力 和 黏 度

 搜 尋 及 簡 報 說 明 在 巨 分 子 ( 如 脫 氧 核 糖 核 酸 和 蛋 白 質 ) 內 氫 鍵 的 重 要 角 色 的 資 料

 製 作 冰 和 C6 0的 模 型

 運 用 電 腦 程 式 處 理 晶 體 結 構 的 立 體 影 像

 探 究 石 墨 和 C6 0的 性 質

 閱 讀 有 關 如 何 利 用 價 層 電 子 對 相 斥 (VSEPR)學 說 預 測 分 子 形 狀 和 此 學 說 的 局 限 性 的 文 章

 以 電 腦 模 擬 作 輔 助 , 探 究 一 些 指 定 分 子 的 形 狀

價 值 觀 和 態 度

透 過 本 課 題 的 學 習 , 學 生 可 建 立 以 下 的價 值 觀 和 態 度 :

 肯 定 科 學 和 科 技 帶 來 有 用 物 料 的 貢 獻

 體 會 模 型 有 助 我 們 想 像 物 質 的 結 構

 顯 示 對 化 學 在 社 會 和 科 技 兩 方 面 的 新 發 展 和 新 貢 獻 的 好 奇 心

 明 瞭 新 證 據 的 出 現( 如 發 現 布 克 碳 的 結 構 一 個 原 子 厚 度 的 二 維 石 墨 烯 晶 體 ) 可 能 導 致 有 關 鍵 合 知 識 的 新 進 展 和 修 訂

科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 的 連 繫

鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題 , 包 括 :

 納 米 碳 管 複 合 材 料( 富 勒 烯 結 構 家 族 的 成 員 之 一 )已 發 展 應 用 於 航 天 工 業 和 其 他 高 效 能 產 品 中 , 如 盔 甲 、 運 動 器 材 和 汽 車 等 。

 當 富 勒 烯 可 在 商 業 上 大 量 製 造,才 可 能 推 廣 應 用 在 電 子 元 件、半 導 體 和 製 藥 等 範 疇 。

 研 究 發 現 石 墨 烯 可 應 用 於 高 性 能 的 領 域,例 如 無 氣 的 水 過 濾 系 統、以 石 墨 烯 強 化 的 運 動 用 品 , 以 及 石 墨 烯 超 級 電 容 。

(28)

課 題 七 氧 化 還 原 反 應 、 化 學 電 池 和 電 解

概 述

化 學 反 應 涉 及 釋 放 或 吸 收 能 量,而 能 量 常 透 過 熱、光 和 電 三 種 形 式 來 轉 換。

在 化 學 電 池 中 , 化 學 能 轉 換 為 電 能 。 電 子 在 外 電 路 流 動 , 顯 示 在 電 極 發 生 氧 化 反 應 和 還 原 反 應( 氧 化 還 原 )。 本 課 題 介 紹 氧 化 還 原 的 概 念 , 以 助 學 生 瞭 解 電 池 內 所 發 生 的 化 學 變 化 。 學 生 將 使 用 常 見 的 氧 化 劑 和 還 原 劑 進 行 探 究 , 並 同 時 學 習 書 寫 氧 化 還 原 的 化 學 反 應 式 。

透 過 學 習 有 關 氧 化 還 原 反 應 的 概 念 , 學 生 應 可 理 解 較 複 雜 的 電 池 內 所 發 生 的 反 應 , 以 及 電 解 的 過 程 。 學 生 亦 應 明 白 透 過 比 較 有 關 物 種 在 電 化 序 的 位 置 , 便 可 以 預 測 發 生 氧 化 還 原 反 應 的 可 能 性 。 此 外 , 學 生 應 能 根 據 影 響 離 子 優 先 放 電 次 序 的 因 素 來 預 測 電 解 的 生 成 物 。

氧 化 還 原 反 應 的 概 念 大 量 應 用 於 工 業 和 日 常 生 活 上 。 學 生 應 明 白 電 化 學 對 科 技 創 新 的 貢 獻 , 並 由 此 改 善 生 活 質 素 。 另 一 方 面 , 學 生 亦 應 能 評 估 由 這 些 科 技 所 引 起 對 環 境 的 影 響 和 安 全 問 題 。

學 生 應 學 習 學 生 應 能

a. 日 常 生 活 使 用 的 化 學 電 池

• 原 電 池 和 二 級 電 池

• 化 學 電 池 的 用 途 及 與 其 相 關 的 特 性( 如 大 小、電 壓、電 容 量、可 充 電 性 及 價 格 等 )

 區 別 原 電 池 和 二 級 電 池

 描 述 常 用 原 電 池 和 二 級 電 池 的 特 徵 : i. 鋅 碳 電 池

ii. 鹼 性 錳 電 池 iii. 氧 化 銀 電 池 iv. 鋰 離 子 電 池

v. 鎳 金 屬 氫 化 物 (NiMH)電 池 vi. 鉛 酸 蓄 電 池

 論 證 不 同 化 學 電 池 因 應 個 別 目 的 下 的 用 途

 明 白 使 用 乾 電 池 對 環 境 的 影 響

(29)

學 生 應 學 習 學 生 應 能 b. 簡 單 化 學 電 池 中 的 反 應

• 化 學 電 池 需 包 含 : i. 兩 種 金 屬 電 極 和 一

種 電 解 質

ii. 金 屬 - 金 屬 離 子 半 電 池 及 鹽 橋( 或 多 孔 裝 置 )

在 電 極 發 生 的 變 化 與 外 電 路 的 電 子 流

半 反 應 式 和 電 池 的 總 反 應 式

 描 述 及 示 範 如 何 利 用 兩 個 金 屬 電 極 和 一 種 電 解 質 製 作 簡 單 化 學 電 池

 量 度 化 學 電 池 所 產 生 的 電 壓

 解 釋 由 兩 種 金 屬 電 極 和 一 種 電 解 質 構 成 的 簡 單 電 池 所 引 起 的 問 題

 解 釋 鹽 橋 ( 或 多 孔 裝 置 ) 的 功 能

 描 述 及 示 範 如 何 利 用 金 屬 - 金 屬 離 子 半 電 池 和 鹽 橋 ( 或 多 孔 裝 置 ) 製 作 簡 單 化 學 電 池

 解 釋 以 不 同 金 屬 對 作 為 電 池 電 極 時 產 生 不 同 電 壓 的 原 因

 書 寫 半 反 應 式 以 代 表 簡 單 化 學 電 池 內 每 個 半 電 池 的 反 應

 書 寫 簡 單 化 學 電 池 的 總 反 應 式

 預 測 簡 單 化 學 電 池 外 電 路 的 電 子 流 動 方 向 和 電 池 內 的 化 學 變 化

(30)

學 生 應 學 習 學 生 應 能 c. 氧 化 還 原 反 應

• 氧 化 及 還 原

• 氧 化 數

• 常 用 氧 化 劑 ( 如 MnO (aq)/ H+(aq)、

Cr2O7 (aq)/H+(aq)、

Fe3 +(aq)、 Cl2(aq) 、 不 同 濃 度 的 HNO3(aq)和 濃 H2SO4(l ))

• 常 用 還 原 劑 ( 如 SO3 (aq)、 I(aq)、

Fe2 +(aq)、 Zn(s ))

• 配 平 氧 化 還 原 反 應 的 反 應 式

 利 用 下 列 各 項 辨 認 氧 化 還 原 反 應 、 氧 化 劑 和 還 原 劑 :

i. 獲 得 或 失 去 氧 或 氫 原 子 ii. 獲 得 或 失 去 電 子

iii. 氧 化 數 的 改 變

 找 出 元 素 和 化 合 物 中 各 原 子 的 氧 化 數

 建 立 金 屬 還 原 能 力 和 金 屬 離 子 氧 化 能 力 的 一 般 趨 向

 描 述 一 些 常 用 氧 化 劑 和 還 原 劑 的 化 學 變 化

 找 出 化 學 物 種 的 還 原 能 力 和 氧 化 能 力 趨 向 與 其 在 一 已 知 電 化 序 的 位 置 的 關 係

 配 平 氧 化 及 還 原 反 應 的 半 反 應 式

 利 用 半 反 應 式 或 氧 化 數 的 改 變 配 平 氧 化 還 原 反 應 式

d. 化 學 電 池 內 的 氧 化 還 原 反 應

 鋅 碳 電 池

 含 惰 性 電 極 的 化 學 電 池

 燃 料 電 池

 描 述 鋅 碳 乾 電 池 的 構 造

 書 寫 鋅 碳 電 池 內 各 電 極 所 起 反 應 的 半 反 應 式 及 總 反 應 式

 描 述 和 製 作 包 含 惰 性 電 極 的 化 學 電 池

 推 測 含 惰 性 電 極 化 學 電 池 內 每 個 半 電 池 的 化 學 變 化

 書 寫 含 惰 性 電 極 的 化 學 電 池 內 每 個 半 電 池 所 起 反 應 的 半 反 應 式 及 總 離 子 反 應 式

 認 識 氫 氧 燃 料 電 池 的 原 理

 書 寫 氫 氧 燃 料 電 池 內 各 電 極 所 起 反 應 的 半 反 應 式 及 總 反 應 式

 陳 述 氫 氧 燃 料 電 池 的 優 點 及 缺 點

(31)

學 生 應 學 習 學 生 應 能 e. 電 解

• 以 電 解 下 列 物 質 為 例 , 說 明 電 解 為 運 用 電 能 分 解 物 質 的 過 程 :

i. 稀 硫 酸

ii. 不 同 濃 度 的 氯 化 鈉 溶 液

iii. 硫 酸 銅 (II)溶 液

 陽 極 反 應 和 陰 極 反 應

 離 子 優 先 放 電 次 序 分 別 與 電 化 序、離 子 濃 度 和 電 極 性 質 的 關 係

 電 解 在 工 業 上 的 應 用:電 鍍

ii. 銅 的 純 化

 描 述 製 作 電 解 池 所 需 的 物 料

 參 考 影 響 離 子 優 先 放 電 次 序 的 各 因 素 推 測 在 電 解 池 中 每 一 電 極 的 生 成 物

 描 述 電 解 池 內 的 陽 極 反 應 、 陰 極 反 應 、 總 反 應 和 電 解 質 的 可 見 變 化

 明 白 電 鍍 和 銅 純 化 的 原 理

 描 述 電 鍍 和 銅 純 化 過 程 中 陽 極 反 應 、 陰 極 反 應 、 總 反 應 和 電 解 質 的 可 見 變 化

 明 白 電 鍍 工 業 對 環 境 的 影 響

建 議 學 與 教 活 動

為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果 , 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 :

參 考 所 得 的 資 料 , 選 定 日 常 生 活 中 適 用 的 化 學 電 池

製 作 簡 單 的 化 學 電 池 並 量 度 其 電 壓

書 寫 半 反 應 式

利 用 常 用 氧 化 劑 和 還 原 劑 進 行 實 驗 , 探 究 氧 化 還 原 反 應

找 出 元 素 和 化 合 物 中 各 原 子 的 氧 化 數

利 用 半 反 應 式 或 氧 化 數 配 平 氧 化 還 原 反 應 式

探 究 濃 硫 酸 與 金 屬 的 氧 化 還 原 反 應

探 究 不 同 濃 度 的 硝 酸 與 金 屬 的 氧 化 還 原 反 應

搜 尋 和 簡 報 有 關 燃 料 電 池 應 用 的 資 料

探 究 燃 料 電 池 車 的 操 作 原 理

 進 行 實 驗 探 究 鉛 酸 蓄 電 池 的 操 作 原 理

利 用 所 給 資 料 預 測 化 學 電 池 內 的 變 化

觀 看 或 製 作 展 示 化 學 電 池 反 應 的 電 腦 模 擬 片 段

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進 行 實 驗 探 究 電 解 過 程 中 影 響 離 子 優 先 放 電 次 序 的 各 因 素

搜 尋 和 簡 報 電 鍍 工 業 對 環 境 可 能 造 成 的 不 良 影 響

設 計 和 進 行 電 鍍 實 驗

閱 讀 有 關 從 鋁 礦 石 提 煉 鋁 所 涉 及 的 工 業 過 程 的 文 章

 討 論 在 汽 車 使 用 氫 氧 燃 料 電 池 的 利 弊

探 究 包 裝 食 品 的 脫 氧 劑 所 涉 及 的 化 學 原 理

價 值 觀 和 態 度

透 過 本 課 題 的 學 習 , 學 生 可 建 立 以 下 的價 值 觀 和 態 度 :

 欣 賞 創 新 科 技 對 提 高 生 活 質 素 的 貢 獻

 體 會 氧 化 數 的 概 念 有 助 研 習 氧 化 還 原 反 應

 培 養 安 全 處 理 、 貯 存 和 棄 置 化 學 品 的 正 確 態 度 , 從 而 採 取 安 全 措 施

 重 視 評 估 科 技 對 環 境 帶 來 的 影 響 的 需 要

科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 的 連 繫

鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題 , 包 括 :

 各 種 呼 氣 測 試 技 術,例 如 鈍 態 酒 精 感 應 器、初 步 呼 氣 測 試 和 憑 證 呼 氣 測 試 ( 如 醇 量 測 量 器 EC/IR) 等 , 均 是 利 用 燃 料 電 池 技 術 來 檢 測 酒 精 。

 氫 氧 燃 料 電 池 可 應 用 於 太 空 任 務 及 汽 車 等 範 疇,但 並 未 普 及 至 商 業 或 家 居 用 途 。

 發 展 各 式 各 樣 的 鋰 電 池,如 鋰 離 子 電 池、鋰 離 子 聚 合 物 電 池、鋰 鈷 電 池、

鋰 錳 電 池 和 鋰 鎳 電 池 , 以 應 付 各 類 消 費 產 品 的 需 求 。

 工 業 生 產 過 程 ( 如 金 屬 的 提 煉 、 氯 鹼 工 業 和 從 礦 石 ( 鋁 土 礦 ) 生 產 鋁 ) 往 往 涉 及 甚 多 電 解 過 程 。

 以 電 解 提 取 活 潑 金 屬 的 發 展 與 人 類 歷 史 進 程 有 著 密 切 的 關 係 。

(33)

課 題 八 化 學 反 應 與 能 量

概 述

每 當 化 學 反 應 發 生 時 , 能 量 變 化 會 隨 即 產 生 , 且 常 以 熱 的 形 式 出 現 , 化 學 體 系 能 以 不 同 形 式 吸 入 或 放 出 能 量 。 本 課 題 將 介 紹 化 學 能 學 的 基 本 概 念 及 一 些 焓 變 詞 彙 。 有 關 簡 單 量 熱 法 的 實 驗 和 赫 斯 定 律 的 定 量 討 論 , 可 以 幫 助 學 生 進 一 步 瞭 解 能 學 的 概 念 。 然 而 , 彈 式 量 熱 器 等 儀 器 的 使 用 則 不 在 本 課 題 的 學 習 範 圍 之 內 。

學 生 應 學 習 學 生 應 能

a. 化 學 反 應 中 的 能 量 變 化

• 能 量 守 恆

• 吸 熱 反 應 和 放 熱 反 應 , 以 及 這 些 反 應 與 鍵 的 斷 裂 和 形 成 的 關 係

• 利 用 能 量 守 恆 的 概 念 解 釋 化 學 反 應 中 的 能 變

• 描 述 認 識 焓 變( )為 恆 壓 下 的 熱 變

• 運 用 圖 表 及 焓 變 的 概 念 解 釋 放 熱 反 應 和 吸 熱 反 應 的 本 質

• 運 用 化 學 鍵 斷 裂 和 形 成 解 釋 放 熱 反 應 和 吸 熱 反 應 的 本 質

b. 標 準 反 應 焓 變 • 解 釋 並 運 用 以 下 詞 彙:反 應 焓 變 和 標 準 狀 況( 特 別 有 關 中 和、生 成 和 燃 燒 )

• 使 用 簡 單 量 熱 法 進 行 實 驗 求 出 焓 變

• 利 用 實 驗 結 果 計 算 焓 變

c. 赫 斯 定 律

• 利 用 赫 斯 定 律 求 出 難 以 從 實 驗 中 直 接 測 定 的 焓 變

• 涉 及 反 應 焓 變 的 計 算

• 運 用 赫 斯 定 律 繪 畫 簡 單 的 焓 變 循 環

• 進 行 涉 及 上 述 焓 變 循 環 和 有 關 焓 變 的 計 算( 特 別 求 出 難 以 從 實 驗 中 測 定 的 焓 變 )

(34)

建 議 學 與 教 活 動

為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果 , 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 :

 利 用 合 適 方 法 和 技 巧 設 計 並 進 行 實 驗 求 出 以 下 反 應 的 標 準 焓 變 : (a)酸 鹼 中 和 及 (b)酒 精 的 燃 燒

 參 照 赫 斯 定 律 , 為 反 應 焓 變 或 其 他 標 準 焓 變 的 定 量 關 係 繪 畫 焓 變 循 環

 與 其 他 精 密 技 術 相 比 , 討 論 簡 單 量 熱 法 的 局 限 性

 進 行 涉 及 (a)標 準 生 成 焓 變 、 (b)標 準 燃 燒 焓 變 及 (c)其 他 標 準 焓 變 等 標 準 反 應 焓 變 的 計 算

 進 行 實 驗 測 定 金 屬 氧 化 物 或 金 屬 碳 酸 鹽 的 生 成 焓 變

 找 出 解 決 有 關 標 準 反 應 焓 變 問 題 的 不 同 方 法

 探 究 暖 手 器 或 冰 墊 所 涉 及 的 化 學 原 理

價 值 觀 和 態 度

透 過 本 課 題 的 學 習 , 學 生 可 建 立 以 下 的價 值 觀 和 態 度 :

 重 視 以 有 系 統 的 方 式 來 理 解 化 學 反 應 熱 變 的 需 要

 體 會 跨 學 科 關 係 的 重 要 性,如 焓 變 的 計 算 涉 及 物 理 熱 學 的 定 量 處 理 方 法

 接 受 在 可 容 忍 範 圍 內 的 定 量 實 驗 結 果

科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 的 連 繫

鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 、 科 技 、 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題 , 包 括 :

 人 類 致 力 搜 尋 能 令 化 學 反 應 更 有 效 地 釋 放 熱 能 的 方 法,如 燃 料 的 燃 燒。

 人 類 持 續 透 過 化 學 反 應 獲 取 熱 能,因 而 為 科 技 及 環 境 帶 來 不 少 影 響,如 能 源 危 機 和 全 球 暖 化 。

 化 學 反 應 的 能 量 變 化 已 被 利 用 於 很 多 日 常 生 活 的 產 品 中,如 暖 手 器、用 於 物 理 治 療 的 熱 敷 包 、 冰 墊 、 自 熱 咖 啡 及 飯 盒 。

 如 何 有 效 利 用 和 以 化 學 形 式 貯 存 太 陽 能 是 使 用 另 類 能 源 的 挑 戰 。

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課 題 九 反 應 速 率

概 述

反 應 速 率 是 研 習 化 學 和 日 常 生 活 的 基 本 概 念 。 學 生 在 以 往 的 學 習 經 歷 中 , 對 反 應 具 不 同 速 率 已 有 一 定 的 認 識 , 例 如 知 道 鐵 銹 蝕 發 生 得 較 為 緩 慢 , 而 氫 與 氧 的 反 應 則 極 快 。 另 外 , 學 生 也 知 道 人 們 極 需 尋 求 方 法 控 制 反 應 的 速 率 。 簡 而 言 之 , 學 習 本 課 題 可 幫 助 學 生 建 立 與 反 應 速 率 相 關 的 概 念 。

學 生 將 會 學 習 可 用 以 跟 隨 反 應 進 度 的 各 種 方 法 及 影 響 反 應 速 率 的 因 素 。 學 校 實 驗 室 的 器 材 和 儀 器 應 能 為 學 生 提 供 這 方 面 的 學 習 經 驗 。 透 過 使 用 合 適 的 傳 感 器 和 數 據 記 錄 系 統 等 精 密 儀 器 , 學 生 應 能 更 準 確 和 更 有 效 地 進 行 探 究 或 實 驗 。

催 化 作 用 在 學 術 研 究 和 化 學 工 業 方 面 均 扮 演 重 要 角 色 。 學 生 應 明 白 大 型 化 學 工 廠 內 進 行 的 所 有 化 學 反 應 均 涉 及 使 用 催 化 劑 ; 而 生 物 體 內 的 反 應 , 乃 由 酶 催 化 。 學 生 可 於 課 題 十 三 「 工 業 化 學 」 進 一 步 研 習 催 化 作 用 。

本 課 題 將 包 括 常 溫 常 壓 下 的 氣 體 摩 爾 體 積 之 研 習 , 讓 學 生 完 成 在 此 學 習 階 段 與 化 學 反 應 式 有 關 的 化 學 計 量 討 論 的 研 習 。

學 生 應 學 習 學 生 應 能

a. 化 學 反 應 的 速 率

 跟 隨 化 學 反 應 進 度 的 方 法

 瞬 間 速 率 和 平 均 速 率

 選 擇 和 論 證 以 下 跟 隨 化 學 反 應 進 度 的 技 巧 :

i. 滴 定 分 析

ii. 量 度 以 下 變 化 : 氣 體 的 體 積( 或 壓 強 )、 混 合 物 的 質 量 和 混 合 物 的 顏 色 深 度

 解 釋 顯 示 反 應 進 度 的 圖 表

 利 用 合 適 的 圖 表 求 出 瞬 間 速 率 和 平 均 速 率

 認 識 初 速 是 當 時 間 t=0 的 瞬 間 速 率

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