1

氧化與還原2 ． 1 氧化反應實驗 2 ． 1 金屬對氧的活性2 ． 2 氧化與還原反應2 ． 3 氧化還原的應用 ＊ 重點整理 ＊ 科普閱讀 Up

＊ 紀錄簿習題

教學流程元素的燃燒金屬對氧的活性

氧化反應2 ． 1

22

元素的燃燒

33

檢驗氧氣存在時，會將燃燒的木炭粉放進氧氣瓶中，而使其燃燒更旺盛。（第三冊實驗 2 ．3 ）

木炭粉在空氣中的燃燒是碳與氧的化合反應。

元素的燃燒 1/5

44

Blowing Puffer Fish

物質與氧結合的反應即氧化反應，簡稱氧化氧化。

元素的燃燒 2/5

55

燃燒︰一種劇烈的氧化反應，過程中伴隨著光和熱的產生。

並非所有的氧化過程均會發生如燃燒時的發光現象，如鐵釘生鏽。

Creativity103

@sage_solar

示範實驗：元素的燃燒 1/4

1. 取綠豆般大小的鈉金屬置於燃燒匙內加熱觀察其變化。

6

示範實驗：2. 取一小燒杯裝入約 5 毫升的水，待步驟 1 的燃燒匙冷卻後，浸入水中。

觀察燃燒後的產物是否溶解，並分別用 紅、藍色石蕊試紙測試水溶液的酸鹼性。 務必等到燃燒匙冷卻 後，才可放入燒杯中 觀察，以免燒杯破裂。

元素的燃燒 2/4

7

示範實驗：元素的燃燒 3/4

3. 在廣口瓶內加入水 20

毫升，然後取少量硫 粉置於燃燒匙中加熱， 點燃後伸入廣口瓶內， 並以玻璃片蓋住瓶口。

8

示範實驗：元素的燃燒 4/4

4. 待火焰熄滅後取出燃 燒匙，用玻璃片蓋住 瓶口，輕輕搖動廣口 瓶，並用紅、藍色石 蕊試紙測試水溶液的 酸鹼性。

9

示範實驗：鈉在空氣中加熱時，會熔化並起火燃燒，火焰呈黃色；燃燒後會產生鈉的氧化物，其反應式如下︰

Na 　 + 　 O2 　 →　 2Na2O

元素的燃燒 3/5

10

黃色火燄

鈉　 ＋ 氧　 → 氧氧化鈉

示範實驗：硫在空氣中加熱時，也會熔化並起火燃燒，產生具刺鼻味道的二氧化硫氣體；其火焰的顏色很淡，在光亮處不易觀察，但是硫在氧氣瓶中會劇烈燃燒，可明顯看見火焰呈藍紫色。

元素的燃燒 4/5

11

藍紫色火燄

示範實驗：元素的燃燒 5/5

硫燃燒的反應式如下：

　　　　　　　　　　　S　 　 　 　＋ O2 　 →　 　 SO2

　　　　　　　　　　　硫 ＋ 氧　 → 二氧化硫

12

藍紫色火燄

氧化鈉易溶於水，其水溶液可使紅色石蕊試紙變藍色藍色，表示水溶液呈鹼性呈鹼性。

　　　　 Na2O　＋ H2O　→　 2NaOH

　 　　氧化鈉 ＋ 水　 → 氫氧化鈉

二氧化硫也可溶在水中，其水溶液能使藍色石蕊試紙變紅色紅色，表示水溶液呈酸性呈酸性。

　　　 SO2　　　＋　 H2O　→　 H2SO3

　 二氧化硫　＋　 水　 → 亞硫酸

水溶液的酸鹼性 1/3

13

鈉、鎂是金屬元素，氧化的產物為金屬氧化金屬氧化物物；；若金屬氧化物可溶解在水中，水溶液呈鹼性鹼性。

氧化鈉、氧化鎂等。例

水溶液的酸鹼性 2/3

14

碳、硫是非金屬元素，氧化的產物為非金屬非金屬氧化物氧化物，非金屬氧化物溶解於水會使水溶液呈酸性酸性。

二氧化碳、二氧化硫等。

水溶液的酸鹼性 3/3

15

例

例題2-1 1/2

小軒取綠豆般大小的鈉及少量硫粉，分別置於燃燒匙內，用酒精燈點燃後，再放入氧氣瓶中燃燒。關於鈉與硫粉的燃燒情形，下列敘述何者正確？

1616

例題2-1 2/2

關於鈉與硫粉的燃燒情形，下列敘述何者正確？(A)鈉非常不容易燃燒，燃燒後的產物呈現黑色(B)鈉燃燒後的產物溶於水，可使潮溼藍色石蕊試紙變紅(C)黃色的硫粉，燃燒時會產生黃色的火焰(D)硫粉燃燒所產生的氣體有刺激性的臭味。

17

例題2-1 詳解

答：(D)，硫燃燒會產生二氧化硫，具刺激性的臭味。

(A)鈉非常容易燃燒，產物為白色的氧化鈉；(B)氧化鈉溶於水會產生氫氧化鈉，使水溶液呈

鹼性；(C)硫燃燒時產生的火焰為藍紫色。

18

金屬對氧的活性

1919

有些元素容易和氧反應，表示對氧的活性大；不易和氧作用的元素對氧的活性則小。以下實驗將以燃燒的難易程度，比較鎂、鋅、銅對氧的活性大小。

鎂、鋅、銅對氧的活性 1/2

20

鎂帶 鋅粉 銅粉

經由實驗 2 ． 1 可知，鎂、鋅和銅三種金屬在空氣中燃燒的難易程度並不相同。

鎂、鋅、銅對氧的活性 2/2

21

鎂 鋅 銅

鎂最容易燃燒，燃燒時發出耀眼的白色光芒，產物為白色的氧化鎂。

鎂對氧的活性

22

白色光芒白色光芒 MgO

鋅較不易燃燒，以酒精燈 加熱鋅粉，到達的溫度能 使鋅發生劇烈的氧化反應 而生成氧化鋅。

鋅對氧的活性 1/2

23

移離火源後不久即停止燃燒，此時若再用針挑開表層，內部的鋅粉一與空氣接觸後，又可繼續起火燃燒。

鋅對氧的活性 2/2

24

ZnO

銅不易燃燒，加熱後表面生成一層黑色的氧化銅，是銅氧化後的產物。

銅對氧的活性

25

銅 氧化銅

綜合以上結果，由氧化反應的難易程度來看，鎂比鋅容易氧化，鋅又比銅容易氧化，因此可知它們對氧的活性順序是：鎂＞鋅＞銅鎂＞鋅＞銅。

鎂、鋅、銅對氧的活性大小

26

例題2-2

金、鈉、鐵三種元素在氧氣中燃燒的情形為：金不會燃燒、鈉最容易燃燒、鐵較不易燃燒，則此三種金屬元素對氧的活性大小為何？

(A) 金＝鈉＝鐵(B) 金＞鈉＞鐵(C) 鐵＞鈉＞金(D)鈉＞鐵＞金。

27

例題2-2 詳解金、鈉、鐵三種元素在氧氣中燃燒的情形為：金不會燃燒、鈉最容易燃燒、鐵較不易燃燒，則此三種金屬元素對氧的活性大小為何？

(A) 金＝鈉＝鐵(B) 金＞鈉＞鐵(C) 鐵＞鈉＞金(D)鈉＞鐵＞金。

答： (D)。由燃燒的難易程度可判斷三種金屬元素對氧的活性大小順序為：鈉＞鐵＞金。

28

各種金屬對氧的活性不同 ，例如鈉、鉀等鹼金屬對氧及水的活性大，在空氣中容易氧化失去光澤。

金屬對氧的活性 1/5

29

接觸空氣後

在水中也會發生激烈的反應，故必須貯存在礦物油中，以避免與空氣接觸。

金屬對氧的活性 2/5

30

Mrs Pugliano

鈉

礦物油

常見元素對氧的活性大小常見元素對氧的活性大小順序，排列如下：鉀＞鈉＞鎂＞鋁＞碳＞鋅＞鐵＞鉛＞銅＞銀＞鉑＞金。

31

鉑（白金）、金（黃金）等對氧的活性小，不易和氧反應，故其製成的飾品或器物能長期保存而不變質。

金屬對氧的活性 3/5

32

金製古文物，其金屬光澤歷經三千年至今仍光亮 如新。

鐵若長時間暴露在空氣中，則會產生氧化反應而生成鐵鏽。

金屬對氧的活性 4/5

33

Michael Coghlan

Heath Alseike

鋅、鋁雖然也會在空氣中氧化，但其在表面會生成氧化物，阻絕氧氣與內部的金屬接觸，因此鋅、鋁不易被完全鏽蝕。

金屬對氧的活性 5/5

34

Iwan Gabovitch

鋅桶

例題2-3

下列有關金屬元素鈉、鋅、鐵與鉑的敘述，何者正確？

(A) 鈉在空氣中易失去金屬光澤，必須存放在水中

(B) 鋅、鐵在空氣中易氧化，但不易完全鏽蝕(C)鉑可打造成飾物，在空氣中會緩慢氧化，

很容易完全鏽蝕(D) 對氧的活性大小：鈉＞鋅＞鐵＞鉑。

35

例題2-3 詳解答： (D)。(A)鈉、鉀等鹼金屬對氧及水的活性大，必須存放在礦物油中； (B)敘述只適用於鋅，鐵在空氣中緩慢氧化後，容易完全鏽蝕； (C)鉑對氧活性小，可耐久而不變質。

36

問題解決 如何預防鐵鏽？ 1/3

37

問題解決 如何預防鐵鏽？ 2/3

1. 回想金屬氧化的原理，鐵生鏽的原因 及形成的條件為何？

38

答︰鐵生鏽是鐵與水及空氣中的氧氣反應，生成氧化物而造成鐵製品腐蝕，因此鐵生鏽的條件主要是空氣（氧）與水。

問題解決 如何預防鐵鏽？ 3/3

2. 根據鐵生鏽的原因及形成條件，你認 為該如何預防鐵生鏽？有什麼具體方 法可以運用嗎？

39

答︰只要使鐵金屬避免與空氣及水這兩項因素接觸，即可預防鐵製品生鏽。常用於預防生鏽的方法有：塗一層油漆或烤漆，以隔絕空氣；電鍍一層金屬，避免與空氣反應；使用後擦乾，以及保存在乾燥的場所中等。

40