用Yenka軟體輔助化學丙級證照術科實作評量-醋酸濃度之測定 / 許碧容、張自立、辛懷梓

星期二 , 11, 七月 2017 Leave a comment

Yenka軟體輔助化學丙級證照術科實作評量醋酸濃度之測定

許碧容1,*、張自立2、辛懷梓2

1國立臺北教育大學自然科學教育學系碩士在職專班

2國立臺北教育大學自然科學教育學系

bibihsu1991@gmail.com

n  前言

    近年來,在台灣的各技職院校中,勞委會的全國技術士證照檢定已經成為了一種趨勢。在許多高職裡,能通過丙級技術士證照檢定已經成為學生的必備能力,一些有興趣或是能力更強的學生甚至會考取多種相關領域的證照,或是更難、更專業的乙級證照。

    技術士證照檢定分為學科與術科,其中術科方面更重視實際操作與實驗數據處理與分析,為了加強學生這一方面的能力,各高職科系也陸續在學校中舉辦技術士證照檢定術科的實作教學。而我也在數年前參與過化學的丙級技術士術科課程,但在課程中發現,可能是因為時間、人數或者是材料經費所限,每個學生能實際參與操作的次數並沒有非常多,這對有些的學生來說,還無法完全掌握實驗的流程及較難以分析實驗過程中的數據。

    105學年度上學期,在本系化學特論課程上,學習到「科學實驗軟體—Yenka」,在這虛擬實驗室中,能夠進行化學、物理、數學概率等的模擬實驗,可以讓大家隨意混合不同的化學藥品,更不怕會釋出不知名的毒氣,發生任何意外。更重要的是可以在家裡免費安裝使用。因此,若能用Yenka來模擬化學丙級術科操作,不但能讓學生更了解實驗的步驟流程,還能夠減少實際操作中產生的廢液汙染,對地球環境更友善。

    在本文中將使用Yenka模擬化學丙級實驗第一站第一題醋酸濃度之測定。

 

n  實驗原理

    醋酸濃度之測定實驗是先用已知濃度的鄰苯二甲酸氫鉀(KHP)標定0.2M  氫氧化鈉標準溶液之濃度,反應式如clip_image002。再用已知濃度的氫氧化鈉標準溶液,滴定未知濃度的醋酸溶液,並分析數據,求出醋酸的濃度,反應式如clip_image004所示。由反應式可知,若要中和1莫耳的醋酸約需1莫耳的氫氧化鈉,再由實驗中得到反應所需消耗的氫氧化鈉溶液的體積,便可求出醋酸的濃度。

    Yenka軟體之限制,本次操作專注於用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定醋酸,並分析數據。

 

C6H4COOHCOOK+NaOHC6H4COONaCOOK+H2O  clip_image002

NaOH+CH3COOH CH3COONa+H2O              clip_image004

 

n  Yenka軟體操作

一、實驗器材

醋酸樣品15mL0.2M氫氧化鈉溶液50mL、試劑水、酚酞指示劑、滴管、100mL量筒、250mL錐形瓶2個、50mL滴定管一支、天平一台,如圖1所示。

clip_image006

1實驗器材

 

 

 

 

二、操作說明【並將未達成的實驗步驟扣分標於括號中】

()精秤1.00±0.05 g 醋酸樣品,溶於100 mL 試劑水中。

1.先從左方物品欄中取出天平及錐形瓶,將錐形瓶放置於天平上,並按下歸零紐

2.取出醋酸樣品及滴管,秤取1.00 (0.95 g ~1.05g之間) 的醋酸樣品,如圖2所示。【稱重不在規定範圍扣6分】,並將質量記錄於結果報告表上。

注:稱重時不可先過量再取回。【過量再取回扣5分】

clip_image008

2:秤重須在0.95 g ~1.05g之間

 

3.取下錐形瓶,並將天平歸零。【使用後未歸零扣3分】

4.取出試劑水及量筒,量取100mL試劑水再倒入錐形瓶中,如圖3所示。

 

clip_image010

3量取100mL試劑水

 

() 加入酚酞指示劑5 滴,以0.2M 氫氧化鈉溶液滴定至粉紅色。

1.將酚酞指示劑加入稀釋的醋酸樣品中,如圖4所示。【指示劑未適時加入扣8分】

clip_image012

 

4:加入酚酞指示劑

注:因軟體限制,無法準確加入5滴酚酞,在實際操作中也僅需加入少量即可。【指示劑加量不適當扣8分】

 

2.取出滴定管,將氫氧化鈉溶液加入至刻度零【滴定前未充滿滴定管扣5分】,並記錄讀數於結果報告表上,如圖5所示。

 

clip_image014

5滴定前需充滿滴定管

 

注:因軟體限制,實際操作滴定管時,有些部分要注意:

第一,需先用少量氫氧化鈉溶液潤洗滴定管。【未依實際狀況清洗或潤洗扣5分】

第二,需使用漏斗將氫氧化鈉溶液倒入滴定管,不可洩出【裝液時溶液洩出扣3分】,使用完後漏斗須拿下。【裝液漏斗未取下扣5分】。

第三,需特別注意,滴定管裝液操作時,滴定管尖端需充滿【裝液完尖端未充滿扣8分】,可以轉開開關、輕彈滴定管,使尖端充滿後再補充氫氧化鈉溶液至刻度零。

第四、需將滴定管架設於管架上,注意滴定管不可傾斜。【滴定管傾斜扣3分】

 

3.開始緩慢滴定,直到錐形瓶內的醋酸樣品恰變為粉紅色時,關閉滴定管開關,如圖6所示。。須注意顏色不可太深,如圖7所示,免造成實驗誤差。【終點判斷不正確扣12分】

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6:滴定終點酚酞的正確顏色

7:滴定過量酚酞的顏色

 

注:因軟體限制,實際操作滴定時,以左手控制滴定管開關,右手持錐形瓶,滴定過程中,輕搖瓶身,使溶液能均勻混合【滴定時未適當攪拌扣8分】,且過程中不可使溶液洩出。【滴定動作可能使溶液洩出扣8分】

 

5. 滴定完後靜置15秒等待,確認顏色不再改變後,再讀取滴定管上刻度【滴定完未靜置數秒即讀值扣5分】,並記錄於結果報告表上。

注:因軟體限制,實際操作中在讀取刻度時,雙眼須平視溶液最低點。

 

()重複滴定,計算樣品醋酸濃度之平均值。

1.補充氫氧化鈉溶液至刻度零,並重複()()步驟。

2.分析並計算出醋酸的濃度於結果報告表上。

 

三、計算醋酸濃度:列出計算式並寫出各量測值及計算結果之單位(以第一次結果為例)

NaOH+CH3COOH CH3COONa+H2O

1 mol NaOH 1 mol CH3COOH

又醋酸分子量=60

clip_image020

 

 

clip_image022

n  結語

   使用Yenka軟體操作來模擬操作醋酸滴定實驗,其實驗結果醋酸之濃度與樣本濃度符合【註1】,所以運用此Yenka軟體來訓練學生是可行的,且在這個過程中,並不會如同現實操作上,因多次操作而製造出大量的化學廢液,可以說是對地球非常有善的。

    雖然因Yenka本身的限制,有些細節部分,如滴定管尖端充液等部分,無法在軟體中實際操作,以及部分藥品較不常見,Yenka內部並未建立,如鄰苯二甲酸氫鉀(KHP),導致部分實驗無法在虛擬實驗室中完成。但其餘部分,Yenka仍是一個極佳的訓練操作工具,更重要的是,可以運用此軟體,看到實驗過程中微觀粒子的反應變化,能讓學生更深一步了解這個反應,並加深他們的印象。

n  附註

1.本次實驗中未知醋酸濃度配置為4M 的醋酸 15mL

2.本實驗影片網址:https://youtu.be/6s2zwMTbGDc

n  致謝

本文為105學年度上學期由本系周金城老師所開設之化學特論()課程之期末作業,感謝老師提供全校授權軟體與班上同學之的指導與建議。

n  參考資料

1.化學丙級技術士技能檢定術科測試應檢參考資料http://admin.cyivs.cy.edu.tw/chemi/%E5%8C%96%E5%AD%B8%E4%B8%99%E7%B4%9A/030003%E8%A1%93%E7%A7%91.pdf

 

 

 

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