讀書方法 – 淨離子反應式的What – How – Why (下)

延續上一篇
讀書方法 – 淨離子反應式的What – How – Why (上)
我們把還沒講完的Why說完吧!

Why

讓我們來看看105的學測的第11題吧!

截圖 2020-09-28 下午9.55.35

首先再來複習一次
強酸有鹽酸、硝酸、硫酸:可以100%解離。
強鹼有氫氧化鈉和氫氧化鉀:可以100%解離。
不沈澱的鹽就當作100%解離。

A選項

直接用複分解反應處理。
得到

截圖 2020-09-28 下午10.30.27

再來則是進行以下的判斷:
氫氧化鈉是強鹼,100%解離成鈉離子和氫氧根。
醋酸不是強酸,維持原樣。
醋酸鈉不會沈澱,100%解離成醋酸根和鈉離子。
水難解離,維持原樣。
得到

截圖 2020-09-28 下午10.30.39

刪去前後都出現的離子,
得到

截圖 2020-09-28 下午10.30.48

在A選項之中,
氫氧根和醋酸,
就是真正參與反應的物質。

後面選項我們來重複以上的動作

B選項

最終會得到

截圖 2020-09-28 下午10.30.57

C選項

最終會得到

截圖 2020-09-28 下午10.31.04

D選項

這個選項比較特別,會產生二氧化碳。
忘記的同學可以到這邊複習喔。
讀書方法 – 學測化學整理筆記:氣體的製備

完整式子長這樣

截圖 2020-09-28 下午10.31.13
找出100%解離的物質
得到

截圖 2020-09-28 下午10.31.23
刪去前後都出現的離子,
得到

截圖 2020-09-28 下午10.31.30

最後來處理E選項
首先

截圖 2020-09-28 下午10.31.38
再來得到

截圖 2020-09-28 下午10.31.45

然後…就沒有進行反應了!
這個反應比較特別,沒有任何物質進行反應。
沒有酸鹼反應,沒有氧化還原反應,沒有沈澱反應。所以全部的離子都會留下來。

回歸到本題的核心,我們想要找的是,哪一種組合的離子最多,其中因為ABCD選項都會進行反應,所以離子的數量會變少。
所以這一題最適合的答案是E選項,因為沒有進行任何的反應,離子的量不會變少。

讀書方法 – 淨離子反應式的What – How – Why (上)

What

去掉旁觀離子,留下來的真正參與反應的物質。

How

強酸、強鹼、強電解質是可以100%解離的
所以我們先將電解質整理一下,後面的舉例都先以學測範圍為主。
常見的強酸有鹽酸、硝酸、硫酸;弱酸有醋酸。
至於強鹼則有氫氧化鈉和氫氧化鉀;弱鹼有氨水。
那麼鹽的部分要怎麼判斷是不是強電解質呢?一個簡單的做法就是用沈澱表判斷:會沈澱的鹽就當作不會解離,不沈澱的鹽就當作100%解離

那我們以這個式子為例子

強酸強鹼

因為鹽酸是強酸、氫氧化鈉是強鹼、氯化鈉不沈澱:這三者當作100%解離。
水可以解離出氫離子和氫氧根,但是解離的量很少,就保持原樣。
於是我們的式子就變成這樣

淨離子反應式

進一步,我們刪去前後都出現的物質,這些被刪掉的物質我們稱做旁觀離子,意思是他們只在旁邊看,就像是沒有參與反應一樣。
在這個例子裡面,鈉離子和氯離子就是旁觀離子,我們來把他們刪掉。

重新整理得到

強酸強鹼的淨離子反應式

上面的式子就是淨離子反應式
那麼我們要怎麼理解這個式子呢?
在前面的What段落,我們提到淨離子反應式最重要的是,找出真正在反應的物質是哪些。
也就是在強酸和強鹼的反應之中,氫離子和氫氧根反應變成水才是真正在進行的化學反應。

我們可以將這個反應命名為強酸強鹼的淨離子反應式

Why的部分我們下次再談~

讀書方法 – 離子鍵的What – How – Why

最近看到有人提到可以用What – How – Why三個層次去理解新學到的觀念;接下來幾篇都會用這個想法試試看。

  • What是客觀的方式描述這個概念。
  • How是描述這個概念怎麼運作,或是會進行什麼樣的動作。
  • Why則是回答這個概念怎麼發展,或是為什麼會有這些動作。

這次就是先來處理看看離子鍵吧!

What

高中範圍的基本判斷方式:化合物中如果出現金屬和非金屬,像是NaCl和CuSO4,這些化合物中就有離子鍵存在。同時這樣的化合物就被稱作離子化合物
特殊狀況:NH4+叫做銨根,也算是金屬離子,所以NH4Cl和(NH4)2SO4也算是離子化合物

How

有的原子喜歡失去電子,形成陽離子;有的原子喜歡獲得電子,形成陰離子
陰陽離子彼此利用庫侖靜電力吸在一起,形成離子化合物
其中金屬(陽離子代表)和非金屬(陰離子代表)結合在一起時會進一步強化這樣的行為。

Why

為什麼要學離子化合物呢?我們可以用離子鍵解釋一些離子化合物的性質,以下皆舉NaCl為例子:

形成晶體

Na+和Cl-交互出現,有規律地堆疊在一起,形成晶體。

熔點高

如果要破壞這樣的晶體,必須把所有的離子鍵打斷,導致這樣的物質要熔化的話,需要較多的能量。

常溫常壓下為固體

因為熔點高,所以平常看到的離子化合物大部分是固體。

延展性不好

需要以規律的排列來讓陰陽離子相吸;若受外力影響,容易失序而產生斥力,進而斷掉或是裂開。

學習方法 – 易學難精的力學能守恆

高中物理的學習,重點不在於累積自己的解題量跟答對率,而是在於深入探討錯題的原因。

像是上週就有學生來問了這個問題:

兩木塊質量各為3kg5kg,懸於定滑輪兩側,如下圖所示,5kg的木塊起初是距離地面4m靜止,然後釋放,則質量3kg之木塊可達到的最大高度為何?

20200825

學生苦惱的點在於算出的答案跟解答不符,於是我問了他幾個問題:

我:「知道需要算出3kg木塊的末速嗎?」
學生:『知道,但是好像算的不對…』
我:「這題我們可以用系統減少的位能等於系統增加的動能來算,因為力學能守恆。」
我:「(m5-m3)gh=1/2 (m5+m3) v^2 這個式子有辦法理解嗎?」
學生:『好像可以,但為何要這樣做?』
我:「不然你寫一次你的算法給我看吧!」
學生:『(m5)gh=1/2 (m5) v^2 然後因為同繩子所以m5的末速跟m3一樣。』

我看到這個式子就立刻知道,這個學生雖然會列力學能守恆的算式。
但是對於力學能守恆的定義跟條件不嚴謹,於是我就回答他:

我:「力學能守恆必須滿足某一些條件才能用,你畫一下5kg木塊的力圖。」
我:「然後看一下木塊的上方有什麼。」

這個學生也很聰明,立刻就明白我在說什麼。
接下來就是對症下藥,我告訴他如果還要練習講義後面的題目,請全部都先做好力學能守恆的判斷再做題,這個盲點就能改善。
學生得到解決方案,很高興地回去練習了。

其實經由錯題找盲點這件事情,每個同學都能做;但是實際上找別人的問題很容易,找自己的問題最難!
尤其是透過冰冷的詳解或影片既費時又不精準,所以還是來找老師吧!

學習方法 – 日環食的西入東出(下)

好了這次來把上篇還沒有講完的部份補充完整吧!
學習方法 – 日環食的西入東出(上)

如果日食在正午

下一個階段,為了方便解釋,我們先假設日食發生在當天的中午十二點,下面是等一下說明會用到的圖,先給大家看一下總覽。

IMG_5432

請配合下圖閱讀,我們先進行一個方便起見的起始假設:假設這一天的中午十二點會產生日食;也就是在中午十二點的時候會產生「日月地連線」。

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 12:00,日蝕發生:左邊是在太空中的天球北極俯視地球來看「日月地連線」;右邊是地球上的人觀察月亮擋住太陽。

但是在時間軸往後推之前,先來處理一個問題:我們假設了中午十二點發生日食,那麼當天的早上六點到中午十二點,天空中的太陽和月亮,發生了什麼樣的移動呢?

日食前:早上六點到中午十二點

如果某一天的中午十二點會產生日食,那麼在早上六點太陽和月亮就會有個3度的夾角。如下圖所示

IMG_5433

左邊是在太空中從天球北極俯視地球時的日月地相對位置;右邊是待在地球上的人在早上六點觀察。

那麼為什麼一開始月亮就和地面有一個3度的夾角呢?那是因為到中午十二點的時候,為了日月地連線而產生的,如下圖描述:早上六點到中午十二點,太陽和月亮都因為周日運動,向西轉90度;而月亮則因為周月運動,多了一個向東3度,看起來就像是月亮從太陽西邊卡進來。

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早上六點到十二點的天體相對運動圖。

再來則是把時間軸往後推。

日食後:中午十二點到下午兩點

下圖則是模擬中午十二點到下午兩點,也就是過了兩小時的狀況:太陽和月亮因為周日運動,都向西轉30度,月亮因為周月運動而多了向東1度,看起來像是月亮從東邊離開。

IMG_5436

12:00-14:00時,地球上的人觀察月亮和太陽的相對運動。

講了那麼多話,又看了那麼多圖,來統整一下我們的結論吧!

如果我們假設中午十二時發生日食,

  • 日食前,月亮會看起來就像是從太陽西邊卡進來。
  • 日食後,月亮會看起來像是從東邊離開。

我們就以下面的影片證明吧!
從1小時26分開始看,還記得我們上篇一開始的問題嗎?影片的下方是西邊,上方是東邊喔
20200621 日環食現場直播(嘉義北香湖公園)Annular Solar Eclipse, live in Chiayi, Taiwan