您好,歡迎您來到「網路假期 - 答案共享資料庫」! Show 本系統是為了高雄市學生和其他縣市寒暑假作業使用網路假期系統的學生而開發的。 因為本系統解答資料數過於龐大,造成伺服器負擔龐大,每個寒暑假我們都會將解答資料清除重置,讓伺服器能減輕負擔! 歡迎加入開發者的 Discord 群組,最新消息也會在群組發布! 最新消息都會在粉專發布,快來按個讚! 網路假期 - 答案共享資料庫 3D 化學實驗:模擬使用強酸和強鹼的危險情境 (Simulating Dangerous Situations using Strong Acids and Bases) 前言在化學實驗室中,時常用到強酸和強鹼,卻潛藏著危險。本示範設計一部影片讓大家觀看,當強酸和強鹼接觸到皮膚時,會發生怎樣的變化。此實驗旨在提醒學生進入化學實驗室務必戴護目鏡、口罩和手套、以及穿實驗衣、長褲和密閉的鞋子,避免因不慎使用而導致化學灼傷。 實驗影片請按此連結,戴紅藍眼鏡,觀看3D化學實驗:模擬使用強酸和強鹼的危險情境 Simulating Dangerous Situations using Strong Acids and Bases 3D紅藍,YouTube。 請按此連結,戴偏光眼鏡,觀看3D化學實驗:模擬使用強酸和強鹼的危險情境 Simulating Dangerous Situations using Strong Acids and Bases 3D偏光,YouTube。 請按此連結,觀看2D化學實驗:模擬使用強酸和強鹼的危險情境 Simulating Dangerous Situations using Strong Acids and Bases 2D影片,YouTube。 藥品與器材
實驗步驟實驗一:濃硫酸稀釋一、正確示範
圖一:在燒杯中先加入水 圖二:緩慢地加入濃硫酸於水中 圖三:測量硫酸加入水中的溫度 二、錯誤示範
圖四:在燒杯中先加入濃硫酸 圖五:滴加數滴的水到濃硫酸中 圖六:倒入大量的水到濃硫酸中 圖七:測量水加入濃硫酸的溫度 實驗二:配製高濃度的氫氧化鈉
圖八:加入固體的氫氧化鈉到水中 圖九:用玻棒攪拌促進溶解 實驗三:豬皮接觸到強酸和強鹼
圖十:滴加高濃度氫氧化鈉溶液在豬皮的左上方 圖十一:滴加濃硫酸在豬皮的左下方 圖十二:滴加在濃鹽酸豬皮的右上方 圖十三:滴加濃硝酸在豬皮的右下方 實驗結果濃硫酸稀釋的正確方式:濃硫酸慢慢地加入水中的實驗結果,如圖十四所示。濃硫酸稀釋的錯誤方式:濃硫酸快速地倒入水中的實驗結果,如圖十五~十六所示。加入固體的氫氧化鈉到水中的實驗結果,如圖十七所示。豬皮分別被滴加高濃度氫氧化鈉溶液、濃硫酸、濃鹽酸及濃硝酸的情形,如圖十八~十九所示。以下照片的左圖是2D的照片,右圖是3D照片,必須戴紅藍眼鏡才能觀看立體效果。 實驗一:濃硫酸稀釋濃硫酸稀釋的正確方式:濃硫酸慢慢地加入水中,如圖十四所示。從室溫31℃上升溫度到62℃,溫度上升緩慢且不高。 圖十四:濃硫酸慢慢地加入水中 濃硫酸稀釋的錯誤方式:濃硫酸快速地倒入水中,引起沸騰而發生噴濺現象,如圖十五~十六所示。從室溫31℃上升溫度到100℃以上,溫度上升快速且很高。 圖十五:濃硫酸快速地倒入水中時,引起沸騰而發生衝高現象 圖十六:濃硫酸快速地倒入水中時,引起沸騰而發生噴濺現象 實驗二:配製高濃度的氫氧化鈉加入固體的氫氧化鈉到水中,從開始室溫31℃到溶解後上升到55℃,溫度上升緩慢,如圖十七所示。 圖十七:加入固體的氫氧化鈉到水中 實驗三:豬皮接觸強酸和強鹼豬皮分別被滴加高濃度氫氧化鈉溶液(左上方)、濃硫酸(左下方)、濃鹽酸(右上方)及濃硝酸(右下方)的情形。顯而易見地,高濃度氫氧化鈉溶液、濃硫酸及濃硝酸侵蝕豬皮的嚴重程度比濃鹽酸為大,以濃硫酸侵蝕豬皮最嚴重呈現暗棕色;濃硝酸侵蝕豬呈現黃色,如圖十八所示。用自來水清水後,侵蝕的嚴重程度亦是明顯可見,如圖十九所示。 圖十八:強鹼和強酸侵蝕豬皮的情形(用水清洗前) 圖十九:強鹼和強酸侵蝕豬皮的情形(用水清洗後) 原理和概念實驗一:濃硫酸稀釋在強酸稀釋的步驟中,最需要注意的是濃硫酸(95-98% sulfuric acid, 18
M)的稀釋。若操作濃硫酸不慎,會灼傷皮膚和眼睛。由於濃硫酸溶解在水會放出大量的熱,再者濃硫酸的密度(1.84 g/ml)比水為大且兩者相差甚多,當濃硫酸加入水中時,濃硫酸會在水中向下擴散,不會聚集在水面上,如此能夠使濃硫酸與水混合均勻,以致放出大量的熱可以均勻地散開。反之,當水加入濃硫酸中時,由於水的密度比濃硫酸為小,導致水聚集在濃硫酸的表面上而無法快速混合均勻,使得大量的熱集中在一個小區域,造成水的沸騰而噴濺。 實驗二:配製高濃度的氫氧化鈉雖然這個實驗看起來不危險,但是實際上配製高濃度的氫氧化鈉也必須非常小心,因為多量的固體氫氧化鈉加入少量的水中,會產生刺鼻難受的異味,甚至造成水的沸騰。高濃度的氫氧化鈉是強鹼溶液,具有強烈的腐蝕性。在溶解過程中會放出大量的熱,氫氧化鈉水解蛋白質的能力很強,接觸皮膚可能導致灼傷,濺入眼睛可能更嚴重,可導致失明。固體氫氧化鈉接觸手上時,手的水分會溶解氫氧化鈉而在皮膚上形成強鹼溶液,傷害皮膚,在取用或操作過程必須非常小心。 實驗三:豬皮接觸強酸和強鹼大部分學生沒有機會看到強酸和強鹼侵蝕皮膚的情況,本示範實驗設計豬皮接觸強酸和強鹼,讓學生觀看強酸和強鹼對皮膚的強腐蝕性。實驗結果是高濃度氫氧化鈉、濃硫酸、濃鹽酸及濃硝酸都具有強腐蝕性,而且濃硫酸使皮膚灼傷變暗棕色,濃硝酸使皮膚變黃色。若皮膚不慎碰到強酸和強鹼,則必須先用大量的流水沖洗15分鐘,必要時送醫處理。若不慎誤服,則對體內器官構成不可逆的傷害,甚至致命。若眼睛不慎接觸到,輕微著傷害眼角膜,嚴重者甚至可造成永久性失明。因此,進入實驗室必須戴護目鏡、口罩和手套、以及穿實驗衣、長褲和密閉的鞋子。 濃鹽酸(發煙鹽酸,fuming hydrochloric acid)會揮發出酸霧(acidic mists),鹽酸本身和酸霧都會腐蝕人體組織,可能會不可逆地損傷呼吸器官、眼部、皮膚及胃腸等。鹽酸與氧化劑(例如漂白劑成分次氯酸鈉等)混合時,會產生有毒的氯氣,這兩種化學物質為常見的家用物品,必須小心使用。 教學提示
安全
廢棄物處理
參考資料
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