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2015-04-01化學電解筆 544 期

Author 作者 黃于瑄/臺大電機系學生,做事嚴謹踏實,喜好閱讀與專研問題。張永佶/臺北市立北一女中化學教師、自然科學研習社指導老師,教學幽默風趣,課堂中笑聲不斷。
國內啟動教改多年了,自然科學期待著基層教師與高等教育的老師,發揮創意引領思潮,帶動親手實做的風氣,帶領學生踏實的快樂學習,激發出學生的興趣。針對高中化學科的教學,近年來在「高中化學學科中心」的努力及一群種子教師的辛勤耕耘之下,「動手玩科學」日漸發芽茁壯,已經深入不少城鄉學校,將許多趣味的、創意的、生活的實驗,融入課程之中。更藉由政府與民間單位的熱心參與,強調就是動手做,舉辦了許多活動,例如居禮夫人高中化學營、3M科學營、化學宅急便闖關活動、鍾靈化學創意競賽、思源科學創意大賽、綠色化學創意競賽、智慧鐵人創意競賽⋯⋯ 等,讓同學們沉浸在科學的國度裡,透過討論辯證,從錯誤中學習。

2012年高中化學學科中心舉辦的闖關競賽複賽,試題中有「化學電解筆」為素材,內容要求在50分鐘內,以最少電極與電解液呈現多彩的電解反應。我們為了獲取佳績,師生們以每組學生三人、老師一人分組,利用每週社團與課餘時間投入研究,將高中所學之化學知識運用其上,嘗試過各種化學反應,學生以環保可回收作為考量,並以多種金屬電解板進行實驗。例如利用不鏽鋼餐盤、鋁箔紙⋯⋯等,而所採用之正負電極的金屬,更是五花八門,有勾線針、門栓、湯匙、掏耳針⋯⋯等千奇百怪,學生的創意無限,實驗結果也頗豐碩。

電解筆原理

利用可導電的材質作為導電板,將濾紙浸濕電解液後置於導電板上,並用3個9V電池串連後的電池組進行電解。

依據電極及電解液的不同,可將實驗反應分為以下三種:

1. 利用電解過程中產生酸、鹼性,使其指示劑顏色產生變化
⊖負極(陰極):2H2O + 2e→ H2 + 2OH
⊕正極(陽極):2H2O → O2 + 4H+ 4e

2. 沉澱型反應

3. 錯離子型反應

變因對結果所造成的影響

不同導電板對電解的影響
1. 鋁箔:顏色易暈散,且易附著於上
2. 鐵片:導電效果差
3. 銅片:效果佳,但不易取得
4. TLC 片:效果佳,但仍不及於不銹鋼盤
5. 不銹鋼盤:所需電壓值最小,效果呈現最佳,予以採用......【更多內容請閱讀科學月刊第544期】