綠色化學實驗模組的設計與應用-2：金屬取代模組 廖旭茂 台中市立大甲高中 教育部高中化學學科中心 nacl880626@hotmail.com n   影片觀賞 本實驗影片由國立大甲高級中學提供，金屬取代模組的設計與製作過程介紹。 影片網址：https://youtu.be/tipoPgnIytA, YouTube. n   簡介 在高一的基礎化學中，將化學反應分為結合反應、分解反應、取代反應、以及雙取代反應，其中取代反應主要講述的是涉及活性大小的氧化還原反應；活性大的金屬把活性小的金屬從化合物中取代出來。 過往在進行微型陰陽離子分析實驗時，為方便觀察常利用塑膠透明片，將數滴溶液滴在透明片上，進行實驗1,4。筆者於2018年在雪梨參加國際化學教育研討會工作坊時，英國的學者Bob Worley亦曾使用透明片放置在學習單上，直接在透明片上進行酸鹼反應、沉澱反應、取代反應等。本文參酌透明片法的優缺點，並進行優化成實驗模組，同樣利用雷射切割機對矽膠與壓克力進行加工完成的裝置。模組中包含2個微孔盤(一大加一小)、五個裝著不同金屬細絲的離心管、六個裝著不同溶液的點滴瓶，與一支塑膠鑷子。模組利用自製的微孔盤，讓金屬取代反應在1平方公分不到的小孔中進行；反應的過程僅使用1~2滴溶液，會不易觀察，建議老師指導學生使用手機的鏡頭來進行實驗過程的觀測與紀錄，並由反應結果決定未知溶液的身分與金屬的活性序列。大型的微孔盤亦可使用在「猜猜我是誰」1–陰陽離子的分析與鑑定實驗中。下圖為本校開發的微型金屬取代實驗模組。 圖1：微型金屬取代實驗模組 此微型模組除了方便調查金屬取代反應外，可與之前投稿的文章2,3所提及的微型電化學池搭配，組成一個完整的實驗模組，探討氧化還原反應中電子的流向，除此之外還可探索鹽類在水中的水解作用。期盼透過本實驗模組的分享，能拋磚引玉，除了鼓勵中小學的教師們「自己的教具，自己做」外，更推前瞻化學教育核心素養–「綠色思維」，讓中小學的化學實驗能真正達到減量、減廢，並符合綠色化學原則，落實永續教育的經營目標。 n   器材與藥品 1.      功率80 W的雷射切割機。 2.      透明壓克力板60 cm × 40 cm，厚度5 mm一塊、單面背膠矽膠片30 cm × 30 cm，厚度1 mm一片 3.      鎂(以鎂鋁合金取代)、鋅、鐵、錫、銅金屬絲（長度為1 cm，厚0.5 mm，裝於塑膠離心管中）、塑膠鑷子一支 4.      0.5 M硫酸亞錫（Tin(II) sulfate, SnSO4）溶液、0.5 M硫酸銅（Copper sulfate, CuSO4）溶液、0.5 M硫酸鋅（Zinc sulfate, Na2SO4）溶液、0.5 M硫酸亞鐵（Ferrous sulfate, FeSO4）溶液、0.5 M硫酸鎂（Magnesium sulfate, MgSO4）溶液、0.1 […]