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1 下 表 列 明 化 學 課 程 的 課 題 及 建 議 時 間 頁 數 必 修 部 分 ( 共 198 小 時 ) 一. 地 球 * ( 8 小 時 ) 16 二. 微 觀 世 界 I * ( 24 小 時 ) 19 三. * 金 屬 ( 22 小 時 ) 25 四. * 酸 和 鹽 基 ( 27 小 時 ) 30 五. * 化 石 燃 料 和 碳 化 合 物 ( 20 小 時 ) 34 六. 微 觀 世 界 II * ( 8 小 時 ) 39 七. * 氧 化 還 原 反 應 化 學 電 池 和 電 解 ( 26 小 時 ) 42 八. * 化 學 反 應 和 能 量 ( 9 小 時 ) 47 九. 反 應 速 率 ( 9 小 時 ) 49 十. 化 學 平 衡 ( 10 小 時 ) 52 十 一. 碳 化 合 物 的 化 學 ( 27 小 時 ) 55 十 二. 化 學 世 界 中 的 規 律 ( 8 小 時 ) 60 選 修 部 分 ( 共 52 小 時, 三 個 課 題 任 選 其 中 兩 個 ) 十 三. 工 業 化 學 ( 26 小 時 ) 63 十 四. 物 料 化 學 ( 26 小 時 ) 67 十 五. 分 析 化 學 ( 26 小 時 ) 72 探 究 研 習 (20 小 時 ) 十 六. 化 學 的 探 究 研 習 78 * 這 些 課 題 已 納 入 組 合 科 學 課 程 之 化 學 部 分 15

2 2.3.1 必 修 部 分 ( 共 198 小 時 ) 課 題 一 地 球 ( 8 小 時 ) 概 述 自 然 界 由 化 學 物 質 組 成, 而 這 些 物 質 可 從 地 殼 海 洋 和 大 氣 中 獲 得 本 課 題 的 目 標 是 讓 學 生 明 白 我 們 活 在 一 個 由 化 學 物 質 組 成 的 世 界, 化 學 與 社 會 息 息 相 關, 亦 是 我 們 需 要 學 習 的 重 要 領 域 本 課 題 的 另 一 目 標 是 讓 學 生 認 識 化 學 這 門 學 科 涉 及 探 究 如 何 從 環 境 中 分 離 出 有 用 的 物 料, 並 分 析 這 些 物 料 完 成 本 課 題 後, 學 生 應 對 初 中 科 學 科 課 程 中 的 科 學 探 究 和 所 學 的 化 學 概 念 有 進 一 步 的 了 解 學 生 應 認 識 元 素 化 合 物 和 混 合 物 物 理 變 化 和 化 學 變 化 物 理 性 質 和 化 學 性 質 溶 劑 溶 質 和 飽 和 溶 液 等 詞 彙 學 生 也 須 懂 得 以 文 字 反 應 式 表 達 化 學 變 化, 及 建 議 合 適 的 方 法 分 離 混 合 物 和 合 適 的 試 驗 檢 定 化 學 物 種 學 生 應 學 習 a. 大 氣 空 氣 的 成 分 以 分 餾 法 從 液 態 空 氣 中 分 離 氧 和 氮 氧 的 試 驗 描 述 分 餾 液 態 空 氣 的 過 程 並 明 白 其 中 涉 及 的 概 念 和 步 驟 示 範 如 何 進 行 氧 的 試 驗 16

3 學 生 應 學 習 b. 海 洋 海 水 的 成 分 從 海 水 中 提 取 食 鹽 和 分 離 出 純 水 顯 示 食 鹽 樣 本 中 含 鈉 和 氯 化 物 的 試 驗 顯 示 某 樣 本 中 含 水 的 試 驗 海 水 的 電 解 及 其 生 成 物 的 用 途 描 述 海 中 各 種 礦 物 示 範 如 何 從 海 水 中 提 取 食 鹽 和 分 離 出 純 水 描 述 蒸 發 蒸 餾 結 晶 和 過 濾 等 不 同 物 理 分 離 法 的 過 程 並 明 白 其 中 涉 及 的 概 念 和 步 驟 評 鑑 在 不 同 情 況 下 採 用 蒸 發 蒸 餾 結 晶 和 過 濾 等 物 理 分 離 法 是 否 恰 當 示 範 如 何 進 行 焰 色 試 驗 氯 化 物 的 試 驗 和 水 的 試 驗 c. 岩 石 和 礦 物 岩 石 為 礦 物 的 來 源 以 金 屬 礦 石 提 取 金 屬 為 例, 說 明 從 礦 物 中 可 分 離 出 有 用 的 物 料 石 灰 石 白 堊 和 大 理 石 為 不 同 形 式 的 碳 酸 鈣 以 熱 水 和 酸 對 碳 酸 鈣 的 作 用 為 例, 說 明 侵 蝕 過 程 碳 酸 鈣 的 熱 分 解 及 二 氧 化 碳 的 試 驗 顯 示 石 灰 石 ( 或 白 堊 大 理 石 ) 樣 本 中 含 鈣 和 碳 酸 鹽 的 試 驗 描 述 從 金 屬 礦 石 提 取 金 屬 的 方 法, 如 物 理 方 法 單 獨 加 熱 和 與 碳 共 熱 描 述 自 然 界 中 碳 酸 鈣 的 各 種 不 同 形 式 明 瞭 熱 水 和 酸 的 作 用 可 使 化 學 品 起 變 化 利 用 文 字 反 應 式 描 述 化 學 變 化 示 範 如 何 進 行 二 氧 化 碳 和 鈣 的 試 驗 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 搜 尋 與 大 氣 有 關 的 議 題, 如 空 氣 污 染 和 分 餾 液 態 空 氣 所 得 產 物 的 應 用 使 用 適 當 的 方 法 來 試 驗 氧 和 二 氧 化 碳 進 行 實 驗 並 評 鑑 蒸 發 蒸 餾 結 晶 和 過 濾 等 物 理 分 離 法 使 用 適 當 的 儀 器 和 技 巧 進 行 焰 色 試 驗 及 氯 化 物 的 試 驗 17

4 進 行 顯 示 某 樣 本 中 含 水 的 試 驗 解 決 有 關 分 離 混 合 物 的 難 題, 如 鹽 糖 和 砂 的 混 合 物, 砂 水 和 油 的 混 合 物 從 氧 化 銀 提 取 銀 探 究 熱 水 和 酸 對 碳 酸 鈣 的 作 用 設 計 並 進 行 碳 酸 鈣 的 化 學 試 驗 參 與 有 關 保 存 天 然 資 源 議 題 的 決 策 練 習 或 討 論 利 用 文 字 反 應 式 來 描 述 化 學 變 化 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 重 視 化 學 品 的 安 全 處 理 和 棄 置 意 識 到 人 類 所 需 的 多 種 物 料 均 源 自 地 球 關 注 天 然 資 源 蘊 藏 量 有 限 的 問 題 顯 示 對 化 學 的 興 趣 和 好 奇 心 欣 賞 化 學 家 在 分 離 和 鑑 定 化 學 物 種 方 面 的 貢 獻 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 從 空 氣 中 提 取 的 氧 氣 可 作 醫 療 用 途 前 往 缺 乏 潔 淨 和 安 全 水 源 地 區 的 旅 客 使 用 涉 及 化 學 反 應 的 方 法 淨 化 食 水 除 了 從 廣 東 省 輸 入 食 水 外, 海 水 化 淡 是 另 一 個 為 香 港 市 民 提 供 淡 水 的 方 法 為 了 保 護 環 境, 化 學 物 種 的 開 採 和 提 取 應 予 以 監 管 從 電 解 海 水 所 得 的 生 成 物 對 我 們 的 社 會 都 是 有 益 的 18

5 課 題 二 微 觀 世 界 I ( 24 小 時 ) 概 述 化 學 研 習 常 常 需 要 把 宏 觀 世 界 的 現 象 與 微 觀 世 界 內 原 子 分 子 和 離 子 間 的 相 互 作 用 聯 繫 起 來 透 過 學 習 本 課 題 中 原 子 分 子 和 離 子 的 結 構, 以 及 元 素 和 化 合 物 內 的 鍵 合, 學 生 將 可 獲 得 一 些 基 本 的 化 學 原 理 知 識, 從 而 可 進 一 步 闡 釋 化 學 的 宏 觀 現 象, 例 如 變 化 規 律 不 同 化 學 反 應 所 得 的 觀 察 反 應 速 率 和 化 學 平 衡 ; 同 時, 學 生 也 應 能 進 行 與 化 學 式 有 關 的 各 項 計 算, 奠 定 在 繼 後 課 題 學 習 摩 爾 計 算 的 基 礎 此 外, 透 過 學 習 金 屬 巨 型 離 子 物 質 簡 單 分 子 物 質 及 巨 型 共 價 物 質 的 性 質, 理 解 物 質 的 鍵 合 結 構 和 性 質 之 間 的 相 互 關 係 利 用 對 各 類 結 構 的 認 識, 區 別 具 有 不 同 結 構 物 質 的 性 質, 並 明 白 到 認 識 物 質 的 結 構 有 助 決 定 其 用 途 有 鑑 於 物 料 化 學 在 應 用 化 學 中 愈 趨 重 要, 本 課 題 為 學 生 提 供 基 礎 知 識, 以 便 他 們 日 後 可 以 進 一 步 學 習 現 代 社 會 中 新 物 料 的 發 展 藉 搜 集 和 分 析 有 關 原 子 結 構 和 週 期 表 的 資 料 等 活 動, 學 生 應 認 識 到 原 子 結 構 的 發 現 和 週 期 表 發 展 的 歷 史 對 現 代 化 學 所 帶 來 的 影 響 另 外 學 生 亦 應 知 道 符 號 和 化 學 式 是 組 成 科 學 家 傳 遞 化 學 概 念 的 共 通 語 言 的 基 礎 部 分 19

6 學 生 應 學 習 a. 原 子 結 構 元 素 原 子 和 符 號 元 素 的 分 類 : 金 屬 非 金 屬 和 類 金 屬 電 子 中 子 和 質 子 為 次 原 子 粒 子 簡 單 的 原 子 模 型 原 子 序 (Z) 和 質 量 數 (A) 同 位 素 以 12 C=12.00 為 基 準 的 同 位 素 質 量 和 相 對 原 子 質 量 原 子 的 電 子 排 佈 ( 至 Z=20) 貴 氣 體 的 穩 定 性 與 其 電 子 排 佈 的 關 係 b. 週 期 表 元 素 在 週 期 表 中 的 位 置 與 其 電 子 排 佈 的 關 係 第 I II VII 和 0 族 內 同 族 元 素 在 化 學 性 質 的 相 似 性 說 明 元 素 與 原 子 的 關 係 使 用 符 號 來 表 示 元 素 將 元 素 按 其 性 質 分 為 金 屬 或 非 金 屬 瞭 解 某 些 元 素 同 時 具 有 金 屬 與 非 金 屬 的 性 質 說 明 及 比 較 質 子 中 子 和 電 子 的 相 對 電 荷 和 相 對 質 量 利 用 質 子 中 子 和 電 子 描 述 原 子 的 結 構 23 闡 釋 和 運 用 符 號, 如 11 Na 運 用 所 給 的 原 子 序 和 質 量 數 推 算 原 子 和 離 子 中 的 質 子 中 子 及 電 子 數 目 通 過 相 關 資 料 從 元 素 中 識 別 同 位 素 進 行 有 關 同 位 素 質 量 和 相 對 原 子 質 量 的 計 算 認 識 和 推 斷 出 原 子 的 電 子 排 佈 利 用 電 子 圖 表 達 原 子 的 電 子 排 佈 找 出 貴 氣 體 的 穩 定 性 與 八 隅 體 規 則 的 關 係 明 瞭 週 期 表 內 各 元 素 是 依 原 子 序 數 由 小 至 大 排 列 的 認 識 週 期 表 是 一 個 有 系 統 的 排 列 元 素 方 式 界 定 元 素 在 週 期 表 中 的 族 數 和 週 期 數 找 出 元 素 在 週 期 表 中 的 位 置 與 其 電 子 結 構 的 關 係 找 出 第 I II VII 和 0 族 元 素 的 電 子 排 佈 與 其 化 學 性 質 的 關 係 描 述 第 I II 和 VII 族 元 素 活 潑 性 的 差 異 推 測 週 期 表 內 某 一 族 中 一 些 陌 生 元 素 的 化 學 性 質 20

7 學 生 應 學 習 c. 金 屬 鍵 描 述 金 屬 鍵 合 的 簡 單 模 型 d. 金 屬 的 結 構 和 性 質 描 述 金 屬 所 具 的 一 般 性 質 找 出 金 屬 性 質 與 其 巨 型 金 屬 結 構 的 關 係 e. 離 子 鍵 和 共 價 鍵 藉 電 子 轉 移 而 形 成 離 子 鍵 陽 離 子 和 陰 離 子 簡 單 離 子 化 合 物 的 電 子 圖 離 子 化 合 物 的 名 稱 和 化 學 式 以 氯 化 鈉 為 例, 說 明 離 子 結 構 藉 電 子 共 用 而 形 成 共 價 鍵 單 鍵 雙 鍵 和 三 鍵 簡 單 共 價 分 子 的 電 子 圖 共 價 化 合 物 的 名 稱 和 化 學 式 式 量 和 相 對 分 子 質 量 利 用 電 子 圖 描 述 離 子 及 離 子 鍵 的 形 成 繪 畫 陽 離 子 和 陰 離 子 的 電 子 圖 利 用 週 期 表 的 資 料 預 測 由 金 屬 原 子 與 非 金 屬 原 子 所 形 成 的 離 子 辨 認 多 原 子 離 子 根 據 離 子 的 化 學 式, 為 常 見 陽 離 子 和 陰 離 子 命 名 根 據 所 含 離 子, 為 離 子 化 合 物 命 名 描 述 常 見 離 子 在 水 溶 液 所 呈 現 的 顏 色 透 過 離 子 化 合 物 所 含 離 子 及 其 數 目 的 比 例, 闡 釋 其 化 學 式 參 照 離 子 化 合 物 的 名 稱 或 所 含 離 子, 寫 出 其 化 學 式 描 述 離 子 晶 體 的 結 構 描 述 共 價 鍵 的 形 成 利 用 電 子 圖 描 述 單 鍵 雙 鍵 和 三 鍵 的 形 成 以 H 3 O + + 和 NH 4 為 例, 利 用 電 子 圖 描 述 配 位 共 價 鍵 的 形 成 按 照 共 價 化 合 物 所 含 的 元 素 及 其 原 子 數 目 的 比 例, 闡 釋 其 化 學 式 參 照 共 價 化 合 物 所 含 的 原 子, 寫 出 其 名 稱 和 化 學 式 適 當 地 運 用 化 學 符 號 和 化 學 式 傳 遞 科 學 概 念 21

8 學 生 應 學 習 界 定 及 分 辨 以 下 詞 彙 : 式 量 和 相 對 分 子 質 量 進 行 有 關 化 合 物 的 式 量 和 相 對 分 子 質 量 的 計 算 f. 巨 型 離 子 物 質 的 結 構 和 性 質 描 述 如 氯 化 鈉 和 氯 化 銫 等 物 質 的 巨 型 離 子 結 構 利 用 離 子 化 合 物 的 結 構 及 鍵 合, 說 明 並 解 釋 其 性 質 g. 簡 單 分 子 物 質 的 結 構 和 性 質 描 述 如 二 氧 化 碳 和 碘 等 物 質 的 簡 單 分 子 結 構 認 識 於 分 子 之 間 存 在 范 德 華 力 利 用 簡 單 分 子 物 質 的 結 構 及 鍵 合, 說 明 並 解 釋 其 性 質 h. 巨 型 共 價 物 質 的 結 構 和 性 質 描 述 如 金 剛 石 石 墨 和 石 英 等 物 質 的 巨 型 共 價 結 構 利 用 巨 型 共 價 物 質 的 結 構 和 鍵 合, 說 明 並 解 釋 其 性 質 i. 比 較 一 些 重 要 類 別 的 物 質 的 結 構 和 性 質 比 較 具 有 巨 型 離 子 結 構 巨 型 共 價 結 構 簡 單 分 子 結 構 和 巨 型 金 屬 結 構 的 物 質 的 結 構 和 性 質 利 用 物 質 的 結 構 和 鍵 合 來 推 斷 其 性 質 ; 或 利 用 物 質 的 性 質 推 斷 其 結 構 和 鍵 合 利 用 物 質 的 結 構 解 釋 其 用 途 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 搜 尋 和 簡 報 有 關 發 現 原 子 結 構 的 資 料 搜 尋 和 簡 報 有 關 元 素 和 週 期 表 發 展 的 資 料 進 行 有 關 相 對 原 子 質 量 式 量 和 相 對 分 子 質 量 的 計 算 22

9 繪 畫 原 子 離 子 和 分 子 的 電 子 圖 探 究 週 期 表 中 同 族 元 素 化 學 性 質 的 相 似 性, 如 第 I 族 元 素 與 水 的 反 應 第 II 族 元 素 與 稀 氫 氯 酸 的 反 應, 以 及 第 VII 族 元 素 與 亞 硫 酸 鈉 溶 液 的 反 應 預 測 週 期 表 內 某 一 族 中 一 些 陌 生 元 素 的 化 學 性 質 分 別 寫 出 離 子 化 合 物 和 共 價 化 合 物 的 化 學 式 命 名 離 子 化 合 物 和 共 價 化 合 物 探 究 某 些 寶 石 的 成 分 與 其 外 觀 色 彩 的 關 係 利 用 一 組 水 溶 液 預 測 離 子 的 顏 色, 如 分 別 按 氯 化 鉀 和 重 鉻 酸 鉀 的 水 溶 液 推 測 K + 2 (aq) Cr 2 O 7 (aq) 和 Cl (aq) 的 顏 色 探 究 水 溶 液 ( 如 重 鉻 酸 銅 (II) 及 高 錳 酸 鉀 ) 的 離 子 向 相 反 電 極 的 遷 移 製 作 離 子 晶 體 和 共 價 分 子 的 三 維 模 型 利 用 電 腦 程 式 研 習 離 子 晶 體 簡 單 分 子 物 質 和 巨 型 共 價 物 質 的 三 維 影 像 製 作 金 剛 石 石 墨 石 英 和 碘 的 模 型 利 用 物 質 的 性 質 推 斷 其 結 構 或 利 用 物 質 的 結 構 推 斷 其 性 質 利 用 物 質 的 結 構 論 證 其 一 些 特 定 的 用 途 閱 讀 或 撰 寫 有 關 物 料 如 石 墨 和 鋁 的 結 構 和 應 用 的 文 章 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 領 悟 科 學 證 據 是 歸 納 和 解 釋 物 質 的 基 礎 體 會 運 用 模 型 和 學 說 有 助 解 釋 物 質 的 結 構 和 性 質 欣 賞 科 學 家 在 建 立 週 期 表 過 程 中 的 堅 持, 從 而 體 會 科 學 知 識 會 隨 時 間 而 改 變 和 累 積 體 會 闡 釋 觀 察 到 的 現 象 時, 證 據 本 身 具 有 局 限 性 體 會 運 用 鍵 合 和 結 構 概 念 有 助 理 解 宏 觀 世 界 中 的 現 象, 如 物 質 的 物 理 性 質 23

10 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 使 用 通 用 的 化 學 符 號 和 化 學 式 有 助 世 界 各 地 人 們 的 互 相 溝 通 物 質 的 俗 名 可 與 其 系 統 名 稱 聯 繫 ( 如 食 鹽 和 氯 化 鈉 食 用 蘇 打 和 碳 酸 氫 鈉 ) 根 據 研 究 物 質 的 結 構 化 學 鍵 合 及 其 他 性 質 所 得 出 的 發 現, 研 製 了 一 些 專 門 的 新 物 料, 如 防 彈 纖 維 超 導 體 和 超 能 膠 24

11 課 題 三 金 屬 ( 22 小 時 ) 概 述 由 於 金 屬 在 日 常 生 活 中 用 途 廣 泛, 故 此 自 遠 古 以 來 從 礦 石 中 提 取 金 屬 是 人 類 一 項 重 要 活 動 本 課 題 讓 學 生 了 解 如 何 從 礦 石 中 提 取 金 屬, 以 及 金 屬 與 其 他 物 質 的 反 應, 並 懂 得 利 用 實 驗 證 據, 建 立 金 屬 的 活 性 序 金 屬 的 腐 蝕 為 人 類 帶 來 社 會 和 經 濟 方 面 的 問 題 因 此, 必 須 發 展 一 些 方 法 以 保 存 蘊 藏 量 有 限 的 金 屬 資 源 探 究 導 致 金 屬 腐 蝕 的 成 因 和 防 止 腐 蝕 的 方 法, 是 有 意 義 的 解 難 學 習 活 動, 並 有 助 學 生 建 立 運 用 地 球 資 源 的 正 面 態 度 化 學 反 應 式 是 表 達 化 學 反 應 的 簡 明 和 通 用 的 方 式 把 文 字 反 應 式 轉 寫 為 化 學 反 應 式, 並 認 識 到 藉 反 應 式 可 顯 示 化 學 反 應 中 反 應 物 和 生 成 物 間 的 定 量 關 係 學 生 亦 應 懂 得 涉 及 摩 爾 和 化 學 反 應 式 的 運 算 從 本 課 題 獲 取 的 摩 爾 概 念, 可 讓 學 生 作 好 準 備, 學 習 其 他 課 題 所 涉 及 溶 液 濃 度 氣 體 摩 爾 體 積 和 反 應 的 平 衡 常 數 的 計 算 學 生 應 學 習 a. 金 屬 的 存 在 和 提 取 金 屬 在 自 然 界 中 以 自 由 態 和 化 合 態 形 式 存 在 把 金 屬 氧 化 物 加 熱 或 與 碳 共 熱 以 獲 取 金 屬 以 電 解 提 取 金 屬 金 屬 的 發 現 與 金 屬 提 取 的 難 易 程 度 和 原 料 是 否 容 易 取 得 有 關 有 限 的 金 屬 蘊 藏 量 與 金 屬 資 源 的 保 存 說 明 金 屬 的 來 源 和 其 在 自 然 界 中 存 在 的 形 式 解 釋 為 何 需 要 提 取 金 屬 明 瞭 金 屬 的 提 取 涉 及 其 礦 石 的 還 原 描 述 並 解 釋 由 礦 石 提 取 金 屬 的 主 要 方 法 找 出 從 礦 石 提 取 金 屬 的 難 易 程 度 與 金 屬 活 潑 性 的 關 係 參 照 金 屬 提 取 的 難 易 程 度 推 斷 發 現 某 些 金 屬 的 先 後 次 序 寫 出 金 屬 提 取 的 文 字 反 應 式 25

12 學 生 應 學 習 描 述 金 屬 資 源 有 限 故 有 需 要 將 金 屬 再 循 環 從 社 會 經 濟 及 環 境 角 度 評 價 金 屬 的 再 循 環 b. 金 屬 的 活 性 一 些 常 見 金 屬 如 鈉 鈣 鎂 鋅 鐵 鉛 銅 等 與 氧 ( 或 空 氣 ) 水 稀 氫 氯 酸 和 稀 硫 酸 的 反 應 金 屬 活 性 序 與 金 屬 形 成 正 離 子 的 趨 向 置 換 反 應 及 利 用 活 性 序 解 釋 該 等 反 應 利 用 活 性 序 預 測 涉 及 金 屬 的 反 應 金 屬 的 提 取 方 法 與 其 在 活 性 序 位 置 的 關 係 描 述 及 比 較 一 些 常 見 金 屬 與 氧 ( 或 空 氣 ) 水 和 稀 酸 的 反 應 寫 出 金 屬 與 氧 ( 或 空 氣 ) 水 和 稀 酸 反 應 的 文 字 反 應 式 參 照 金 屬 與 氧 ( 或 空 氣 ) 水 和 稀 酸 的 反 應 編 排 金 屬 的 活 性 序 寫 出 平 衡 的 化 學 反 應 式 以 描 述 不 同 的 反 應 運 用 物 態 符 號 (s) (l) (g) 和 (aq) 來 書 寫 化 學 反 應 式 找 出 金 屬 的 活 性 與 金 屬 形 成 正 離 子 趨 向 的 關 係 描 述 並 解 釋 涉 及 不 同 金 屬 和 金 屬 化 合 物 水 溶 液 的 置 換 反 應 利 用 所 給 資 料 推 斷 金 屬 的 活 性 次 序 寫 出 平 衡 的 離 子 反 應 式 利 用 金 屬 活 性 序 預 測 金 屬 反 應 的 可 行 性 找 出 金 屬 的 提 取 方 法 與 其 在 活 性 序 中 的 位 置 的 關 係 26

13 學 生 應 學 習 c. 反 應 質 量 化 學 反 應 式 所 顯 示 的 反 應 物 和 生 成 物 之 間 的 定 量 關 係 摩 爾 亞 佛 加 德 羅 常 數 和 摩 爾 質 量 化 合 物 中 元 素 的 質 量 百 分 比 從 實 驗 數 據 導 出 實 驗 式 和 分 子 式 從 化 學 反 應 式 求 出 反 應 質 量 明 瞭 及 運 用 平 衡 反 應 式 所 提 供 的 定 量 資 料 進 行 有 關 摩 爾 亞 佛 加 德 羅 常 數 和 摩 爾 質 量 的 計 算 利 用 適 當 資 料 計 算 化 合 物 中 元 素 的 質 量 百 分 比 利 用 質 量 組 成 及 摩 爾 質 量 求 出 實 驗 式 和 分 子 式 利 用 相 關 的 反 應 式 計 算 反 應 物 和 生 成 物 的 質 量 並 指 出 兩 者 的 關 係 解 決 有 關 限 量 試 劑 的 問 題 d. 金 屬 的 腐 蝕 和 保 護 導 致 鐵 銹 蝕 的 因 素 預 防 鐵 銹 蝕 的 方 法 鐵 銹 蝕 對 社 會 和 經 濟 的 影 響 鋁 的 抗 腐 蝕 性 陽 極 電 鍍 為 增 強 鋁 的 抗 腐 蝕 性 的 方 法 說 明 鐵 銹 的 本 質 描 述 導 致 鐵 銹 蝕 的 主 要 條 件 描 述 並 解 釋 影 響 鐵 銹 蝕 速 率 的 因 素 描 述 在 探 究 鐵 銹 蝕 的 實 驗 中 使 用 鐵 銹 指 示 劑 ( 六 氰 合 鐵 (III) 酸 鉀 和 酚 酞 混 合 物 ) 時 可 見 的 現 象 描 述 並 解 釋 預 防 鐵 銹 蝕 的 各 種 方 法, 如 : i. 塗 抹 油 漆 油 或 覆 蓋 塑 膠 ii. 鍍 鋅 iii. 鍍 錫 iv. 電 鍍 v. 陰 極 保 護 vi. 犧 牲 性 保 護 vii. 合 金 認 識 鐵 銹 蝕 對 社 會 和 經 濟 的 影 響 明 白 鋁 的 活 性 較 預 期 低 而 抗 腐 蝕 度 則 較 預 期 高 的 原 因 描 述 陽 極 電 鍍 如 何 增 強 鋁 的 抗 腐 蝕 性 27

14 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 搜 尋 和 簡 報 有 關 金 屬 的 存 在 及 其 在 日 常 生 活 用 途 的 資 料 分 析 資 料 並 連 繫 金 屬 活 性 和 年 表 中 的 青 銅 器 時 代 鐵 器 時 代 和 現 代 等 不 同 時 期 設 計 和 進 行 實 驗 從 金 屬 氧 化 物 ( 如 氧 化 銀 氧 化 銅 (II) 氧 化 鉛 (II) 和 氧 化 鐵 (III)) 中 提 取 金 屬 選 定 合 適 的 方 法 從 礦 石 提 取 金 屬 把 文 字 反 應 式 轉 寫 為 化 學 反 應 式 進 行 實 驗 探 究 金 屬 與 氧 ( 或 空 氣 ) 水 和 稀 酸 的 反 應 利 用 實 驗 證 據 編 排 金 屬 的 活 性 序 進 行 實 驗 探 究 金 屬 與 水 溶 液 中 金 屬 離 子 的 置 換 反 應 書 寫 離 子 反 應 式 進 行 實 驗 測 定 氧 化 鎂 或 氧 化 銅 (II) 的 實 驗 式 進 行 有 關 摩 爾 和 反 應 質 量 的 計 算 設 計 並 進 行 實 驗 探 究 影 響 鐵 銹 蝕 的 因 素 進 行 實 驗 研 究 可 用 來 預 防 鐵 銹 蝕 的 方 法 考 慮 社 會 經 濟 和 科 技 等 方 面 的 因 素, 選 定 預 防 金 屬 腐 蝕 的 合 適 方 法 搜 尋 和 簡 報 有 關 香 港 金 屬 回 收 工 業 和 保 存 全 球 金 屬 資 源 的 措 施 的 資 料 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 肯 定 科 學 和 科 技 帶 來 有 用 物 料 的 貢 獻 明 白 在 科 學 探 究 中 公 平 比 較 的 重 要 性 重 視 採 取 適 當 的 安 全 措 施, 方 進 行 涉 及 具 危 險 性 化 學 品 和 劇 烈 反 應 的 實 驗 關 注 金 屬 蘊 藏 量 有 限 的 問 題, 並 意 識 到 保 存 和 善 用 資 源 的 重 要 性 認 識 摩 爾 概 念 在 研 習 定 量 化 學 的 重 要 性 欣 賞 化 學 在 發 展 防 銹 方 法 方 面 為 社 會 及 經 濟 作 出 的 貢 獻 28

15 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 雖 然 鋼 鐵 工 業 是 內 地 溢 利 最 高 的 工 業 之 一, 但 其 增 長 受 到 不 少 限 制, 例 如 中 國 的 原 材 料 短 缺 推 行 新 科 技 不 但 能 提 高 金 屬 提 取 過 程 的 效 率, 同 時 亦 可 控 制 該 等 過 程 對 環 境 的 影 響 提 倡 保 存 金 屬 資 源 可 喚 醒 人 們 關 注 環 境 保 護 為 提 高 一 些 產 品 ( 如 汽 車 飛 機 窗 框 和 眼 鏡 框 ) 的 性 能, 人 們 有 需 要 發 展 新 的 合 金 以 取 代 純 金 屬 29

16 課 題 四 酸 和 鹽 基 ( 27 小 時 ) 概 述 在 我 們 身 邊 發 生 的 諸 多 化 學 過 程 中, 不 論 是 在 工 業 還 是 在 生 物 方 面 在 實 驗 室 還 是 在 日 常 生 活 環 境 中, 均 涉 及 酸 和 鹽 基 ( 或 鹼 ) 在 初 中 科 學 科 課 程 中, 學 生 已 初 步 認 識 了 酸 和 鹼 在 本 課 題 中, 學 生 將 進 一 步 學 習 酸 和 鹽 基 ( 或 鹼 ) 的 性 質 和 反 應, 同 時 認 識 摩 爾 濃 度 的 概 念 學 生 亦 應 注 意 由 使 用 酸 和 鹼 所 引 起 的 潛 在 危 險 此 外, 學 生 將 會 學 習 運 用 儀 器 量 度 ph 各 種 製 備 鹽 的 方 法 及 涉 及 酸 和 鹼 的 容 量 分 析 透 過 這 些 實 驗 練 習, 他 們 應 能 掌 握 重 要 的 實 驗 技 巧 分 析 數 據 和 闡 釋 實 驗 結 果 完 成 本 課 題 後, 預 期 學 生 能 掌 握 主 要 的 技 巧 以 進 行 課 程 要 求 的 探 究 研 習, 及 獲 取 相 關 的 基 本 知 識 以 便 日 後 修 讀 分 析 化 學 和 進 行 更 複 雜 的 化 學 定 量 分 析 學 生 應 學 習 a. 酸 和 鹼 的 簡 介 在 日 常 生 活 和 實 驗 室 常 用 的 酸 和 鹼 以 稀 氫 氯 酸 和 稀 硫 酸 為 例, 說 明 酸 的 性 質 和 化 學 反 應 酸 的 性 質 和 氫 離 子 (H + (aq)) 顯 示 酸 的 性 質 時 水 所 扮 演 的 角 色 酸 的 鹽 基 度 以 氫 氧 化 鈉 和 氨 水 溶 液 為 例, 說 明 鹼 的 性 質 和 化 學 反 應 鹼 的 性 質 和 氫 氧 離 子 (OH (aq)) 濃 酸 和 濃 鹼 的 腐 蝕 性 質 認 識 一 些 家 用 物 品 是 酸 性 的 陳 述 實 驗 室 常 見 的 酸 描 述 酸 的 性 質 及 其 典 型 的 反 應 寫 出 酸 反 應 的 化 學 反 應 式 和 離 子 反 應 式 找 出 酸 的 性 質 和 內 含 的 氫 離 子 (H + (aq)) 的 關 係 描 述 顯 示 酸 的 性 質 時 水 所 扮 演 的 角 色 說 明 不 同 酸 ( 如 HCl H 2 SO 4 H 3 PO 4 CH 3 COOH) 的 鹽 基 度 利 用 與 酸 的 反 應 定 義 鹽 基 和 鹼 認 識 一 些 家 用 物 品 是 鹼 性 的 陳 述 實 驗 室 常 見 的 鹼 描 述 鹼 的 性 質 及 其 典 型 的 反 應 寫 出 鹼 反 應 的 化 學 反 應 式 和 離 子 反 應 式 30

17 學 生 應 學 習 找 出 鹼 的 性 質 和 內 含 的 氫 氧 離 子 (OH (aq)) 的 關 係 描 述 酸 和 鹼 的 腐 蝕 性 質 及 處 理 酸 鹼 時 的 安 全 措 施 b. 指 示 劑 和 ph 以 石 蕊 甲 基 橙 和 酚 酞 為 例, 介 紹 酸 鹼 指 示 劑 ph 標 度 用 以 量 度 溶 液 的 酸 度 和 鹼 度 ph = log[h + (aq)] 使 用 通 用 指 示 劑 和 合 適 的 儀 器 量 度 溶 液 的 ph 值 說 明 石 蕊 甲 基 橙 和 酚 酞 在 酸 性 和 鹼 性 溶 液 中 呈 現 的 顏 色 描 述 使 用 合 適 的 指 示 劑 測 試 酸 度 和 鹼 度 找 出 ph 標 度 與 物 質 的 酸 度 或 鹼 度 的 關 係 進 行 有 關 強 酸 溶 液 中 H + (aq) 的 濃 度 與 ph 值 的 計 算 建 議 及 示 範 使 用 合 適 方 法 來 測 定 物 質 的 ph 值 c. 酸 和 鹼 的 強 度 以 酸 和 鹼 在 水 溶 液 中 離 解 的 程 度 解 釋 強 酸 和 弱 酸 強 鹼 和 弱 鹼 的 意 義 比 較 酸 ( 或 鹼 ) 強 度 的 方 法 描 述 酸 和 鹼 的 離 解 找 出 酸 和 鹼 強 度 與 其 離 解 程 度 的 關 係 運 用 合 適 詞 彙 描 述 酸 和 鹼 : 強 與 弱 濃 與 稀 建 議 及 進 行 實 驗 比 較 酸 或 鹼 的 強 度 d. 鹽 和 中 和 作 用 鹽 基 為 與 酸 的 化 性 相 逆 物 質 中 和 作 用 為 酸 與 鹽 基 ( 或 鹼 ) 之 間 的 反 應, 此 反 應 只 生 成 水 和 鹽 中 和 作 用 的 放 熱 本 質 製 備 可 溶 鹽 和 不 溶 鹽 常 見 鹽 類 的 命 名 中 和 作 用 的 應 用 寫 出 中 和 作 用 的 化 學 反 應 式 和 離 子 反 應 式 說 明 常 見 鹽 類 水 溶 解 度 的 通 則 描 述 在 製 備 分 離 和 淨 化 可 溶 的 鹽 及 不 溶 的 鹽 時 所 使 用 的 技 巧 建 議 製 備 某 一 特 定 鹽 的 方 法 命 名 由 酸 鹼 反 應 生 成 的 常 見 鹽 類 解 釋 中 和 作 用 的 一 些 應 用 31

18 學 生 應 學 習 e. 溶 液 的 濃 度 以 mol dm 3 ( 摩 爾 濃 度 ) 表 示 溶 液 的 濃 度 把 溶 液 的 摩 爾 濃 度 轉 換 以 g dm 3 為 單 位 進 行 有 關 溶 液 濃 度 的 計 算 f. 涉 及 酸 和 鹼 的 容 量 分 析 標 準 溶 液 酸 鹼 滴 定 描 述 及 示 範 如 何 透 過 將 固 體 溶 解 或 將 濃 溶 液 稀 釋 來 製 備 指 定 濃 度 的 溶 液 計 算 所 製 備 溶 液 的 濃 度 描 述 及 示 範 進 行 酸 鹼 滴 定 的 技 巧 應 用 溶 液 濃 度 的 概 念 和 利 用 酸 鹼 滴 定 的 結 果 解 決 化 學 計 量 問 題 撰 寫 實 驗 報 告 將 容 量 分 析 實 驗 的 步 驟 和 結 果 表 達 出 來 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 尋 找 天 然 酸 和 鹼 的 例 子, 並 搜 尋 其 化 學 成 分 的 資 料 探 究 稀 酸 與 金 屬 碳 酸 鹽 碳 酸 氫 鹽 金 屬 氧 化 物 和 金 屬 氫 氧 化 物 的 作 用 設 計 和 進 行 實 驗, 研 習 水 在 顯 示 酸 的 性 質 時 所 扮 演 的 角 色 搜 尋 有 關 酸 ( 或 鹼 ) 具 有 危 害 性 質 的 資 料 探 究 稀 鹼 與 金 屬 離 子 水 溶 液 生 成 金 屬 氫 氧 化 物 沉 澱 物 的 反 應 探 究 稀 鹼 與 銨 化 合 物 生 成 氨 的 反 應 進 行 實 驗 探 究 濃 酸 ( 或 濃 鹼 ) 的 腐 蝕 性 搜 尋 有 關 常 用 酸 鹼 指 示 劑 本 質 的 資 料 進 行 實 驗 找 出 一 些 家 用 物 品 的 ph 值 使 用 數 據 記 錄 器 或 ph 計 量 度 物 質 的 ph 值 設 計 和 進 行 實 驗 比 較 酸 ( 或 鹼 ) 的 強 度 探 究 中 和 過 程 中 溫 度 的 變 化 製 備 和 分 離 可 溶 的 鹽 和 不 溶 的 鹽 搜 尋 和 簡 報 有 關 中 和 作 用 的 應 用 資 料 製 備 容 量 分 析 中 所 用 的 標 準 溶 液 進 行 有 關 摩 爾 濃 度 的 計 算 32

19 使 用 適 當 的 指 示 劑 ph 計 或 數 據 記 錄 器 進 行 酸 鹼 滴 定 進 行 滴 定 實 驗 找 出 醋 中 所 含 醋 酸 的 濃 度 或 通 渠 劑 中 所 含 氫 氧 化 鈉 的 濃 度 進 行 有 關 滴 定 的 計 算 撰 寫 一 份 容 量 分 析 實 驗 的 詳 細 報 告 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 培 養 安 全 處 理 貯 存 和 棄 置 化 學 品 的 正 確 態 度, 從 而 遵 守 安 全 規 則 瞭 解 適 當 的 實 驗 技 巧 和 精 確 的 計 算 對 獲 取 準 確 結 果 的 重 要 性 認 識 容 量 分 析 是 分 析 化 學 中 的 一 項 重 要 技 巧 明 白 在 對 比 時, 控 制 實 驗 變 項 的 重 要 性 明 白 使 用 儀 器 有 助 提 高 科 學 探 究 的 效 率 和 準 確 度 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 實 施 涉 及 中 和 作 用 的 措 施, 可 以 控 制 汽 車 工 廠 和 發 電 廠 所 排 放 的 氮 氧 化 物 和 二 氧 化 硫 苛 性 鈉 由 氯 鹼 工 業 製 造, 而 氯 鹼 工 業 是 一 門 傳 統 的 化 學 原 材 料 工 業 容 量 分 析 是 分 析 化 學 中 的 一 門 重 要 技 術, 並 應 用 於 化 驗 實 驗 室 和 科 學 鑑 證 抗 酸 劑 是 一 種 含 有 鹽 基 的 常 用 藥 物, 可 用 來 中 和 胃 酸 並 舒 緩 胃 痛 33

20 課 題 五 化 石 燃 料 和 碳 化 合 物 ( 20 小 時 ) 概 述 碳 化 合 物 在 工 業 及 日 常 生 活 中 均 擔 當 著 重 要 的 角 色, 它 的 主 要 來 源 是 煤 和 石 油 本 課 題 將 重 點 討 論 石 油 餾 分 作 為 燃 料 和 碳 氫 化 合 物 的 來 源, 讓 學 生 認 識 使 用 化 石 燃 料 給 我 們 帶 來 的 好 處 和 方 便, 例 如 為 人 類 提 供 家 用 燃 料 及 製 造 塑 膠 的 原 材 料, 同 時, 亦 讓 學 生 認 識 使 用 化 石 燃 料 所 帶 來 的 空 氣 污 染 酸 雨 全 球 暖 化 等 環 境 問 題 學 生 學 習 本 課 題, 也 會 明 白 人 類 的 活 動 為 環 境 帶 來 重 要 的 影 響 此 外, 本 課 題 將 介 紹 一 些 在 有 機 化 學 上 的 基 本 概 念, 如 同 系 列 官 能 基 通 式 和 結 構 式 學 生 應 懂 得 書 寫 碳 鏈 帶 著 不 多 於 八 個 碳 原 子 的 烷 烯 烷 醇 和 烷 酸 的 系 統 名 稱 他 們 亦 須 學 習 烷 和 烯 的 化 學 反 應 ; 學 生 利 用 電 子 圖 說 明 單 次 取 代 的 鹵 烷 的 生 成, 便 能 了 解 有 機 化 學 反 應 通 常 涉 及 活 潑 的 物 種, 並 以 多 於 一 個 步 驟 進 行 塑 膠 主 要 源 自 化 石 燃 料 ; 它 是 非 常 有 用 的 原 材 料, 許 多 日 用 品 都 是 由 塑 膠 製 造 學 生 應 瞭 解 塑 膠 為 多 種 聚 合 物 的 統 稱, 各 種 塑 膠 的 用 途 與 其 物 理 性 質 有 關, 而 物 理 性 質 則 與 其 結 構 有 關 學 生 應 明 白 如 何 生 成 加 成 聚 合 物 ; 此 外, 他 們 應 懂 得 塑 膠 較 其 他 物 料 優 勝 的 地 方 是 其 耐 用 性, 但 這 一 特 性 同 樣 也 是 塑 膠 的 缺 點, 因 它 們 在 自 然 界 中 難 以 降 解 因 此, 我 們 需 要 尋 求 適 當 的 方 法 來 棄 置 塑 膠 廢 物 34

21 學 生 應 學 習 a. 來 自 化 石 燃 料 的 碳 氫 化 合 物 煤 石 油 和 天 然 氣 為 化 石 燃 料 和 碳 化 合 物 的 來 源 石 油 的 成 分 及 其 分 離 不 同 石 油 餾 分 性 質 的 遞 變 燃 燒 碳 氫 化 合 物 的 熱 變 化 各 石 油 餾 分 的 主 要 用 途 使 用 化 石 燃 料 的 後 果 描 述 化 石 燃 料 的 來 源 說 明 石 油 為 碳 氫 化 合 物 的 混 合 物, 及 工 業 上 以 分 餾 將 其 分 離 成 各 有 用 的 餾 分 認 識 作 為 脂 肪 族 烴 和 芳 香 族 烴 ( 如 苯 ) 來 源 的 石 油 在 經 濟 上 的 重 要 性 找 出 餾 分 性 質 的 遞 變 ( 如 顏 色 黏 度 揮 發 性 和 燃 燒 特 徵 ) 與 不 同 餾 分 內 分 子 的 碳 原 子 數 目 的 關 係 解 釋 對 不 同 石 油 餾 分 的 需 求 認 識 燃 燒 碳 氫 化 合 物 為 放 熱 反 應 認 識 由 燃 燒 化 石 燃 料 所 引 起 的 污 染 評 估 使 用 化 石 燃 料 對 我 們 生 活 質 素 和 環 境 的 影 響 建 議 減 少 從 燃 燒 化 石 燃 料 所 排 放 的 空 氣 污 染 物 的 措 施 b. 同 系 列 結 構 式 和 碳 化 合 物 的 命 名 碳 的 獨 特 性 以 烷 烯 烷 醇 和 烷 酸 為 例 說 明 同 系 列 烷 烯 烷 醇 和 烷 酸 的 結 構 式 和 系 統 命 名 法 參 照 碳 的 獨 特 結 合 能 力 和 生 成 不 同 鍵 合 的 能 力, 解 釋 碳 化 合 物 的 龐 大 數 目 和 多 樣 性 解 釋 同 系 列 的 意 義 明 瞭 同 系 列 內 各 成 員 顯 示 漸 變 的 物 理 性 質 和 相 似 的 化 學 性 質 寫 出 烷 的 結 構 式 寫 出 烷 的 系 統 名 稱 將 碳 化 合 物 命 名 和 書 寫 結 構 式 的 方 法 推 廣 至 烯 烷 醇 和 烷 酸 35

22 學 生 應 學 習 c. 烷 和 烯 石 油 為 烷 的 來 源 烷 裂 解 及 其 在 工 業 上 的 重 要 性 烯 利 用 結 構 式 來 分 辨 飽 和 及 不 飽 和 碳 氫 化 合 物 描 述 烷 的 化 學 反 應 : i. 燃 燒 ii. 與 氯 和 溴 的 取 代 反 應, 以 甲 烷 與 氯 ( 或 溴 ) 之 反 應 為 例 利 用 電 子 圖 描 述 甲 烷 與 氯 的 單 取 代 反 應 所 涉 及 的 各 步 驟 認 識 裂 解 為 獲 取 較 小 分 子 ( 包 括 烷 和 烯 ) 的 方 法 描 述 如 何 在 實 驗 室 進 行 石 油 餾 分 的 裂 解 解 釋 裂 解 在 石 油 工 業 的 重 要 性 描 述 烯 與 下 列 試 劑 的 反 應 : i. 溴 ii. 高 錳 酸 鉀 溶 液 示 範 如 何 進 行 不 飽 和 碳 氫 化 合 物 的 化 學 試 驗 d. 加 成 聚 合 物 塑 膠 為 現 代 社 會 的 重 要 物 料 單 體 聚 合 物 和 重 複 單 位 加 成 聚 合 以 聚 乙 烯 聚 丙 烯 聚 氯 乙 烯 聚 苯 乙 烯 及 有 機 玻 璃 為 例 說 明 加 成 聚 合 物 的 結 構 性 質 和 用 途 與 使 用 塑 膠 有 關 的 環 境 問 題 明 白 塑 膠 主 要 是 由 從 石 油 得 到 的 化 學 品 製 成 認 識 塑 膠 是 由 稱 為 單 體 的 小 分 子 構 成 的 聚 合 物 認 識 烯 ( 由 石 油 餾 分 裂 解 得 來 的 不 飽 和 化 合 物 ) 能 進 行 加 成 反 應 瞭 解 烯 和 其 他 不 飽 和 化 合 物 能 進 行 加 成 聚 合 使 用 化 學 反 應 式 來 描 述 加 成 聚 合 利 用 已 知 單 體 推 斷 加 成 聚 合 物 的 重 複 單 位 利 用 加 成 聚 合 物 分 子 已 知 的 部 分 化 學 式 來 推 斷 其 單 體 36

23 學 生 應 學 習 運 用 熱 塑 性 塑 料 的 結 構 解 釋 其 受 熱 的 效 應 明 瞭 塑 膠 在 經 濟 上 的 重 要 性 及 與 使 用 和 棄 置 塑 膠 產 品 有 關 的 污 染 問 題 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 搜 尋 和 簡 報 在 中 國 及 其 他 國 家 煤 石 油 和 天 然 氣 蘊 藏 地 點 的 資 料 探 究 石 油 餾 分 的 顏 色 黏 度 揮 發 性 和 燃 燒 特 徵 搜 尋 和 簡 報 有 關 石 油 餾 分 主 要 用 途 及 這 些 用 途 與 餾 分 性 質 的 關 係 討 論 全 球 暖 化 與 使 用 化 石 燃 料 的 關 係 繪 畫 烷 烯 烷 醇 和 烷 酸 的 結 構 式 及 書 寫 它 們 的 系 統 名 稱 製 作 簡 單 的 烷 烯 烷 醇 和 烷 酸 的 分 子 模 型 進 行 實 驗 探 究 烷 和 烯 的 典 型 反 應 利 用 相 關 的 影 片 或 電 腦 動 畫 輔 助 研 習 甲 烷 與 鹵 素 的 取 代 反 應 的 本 質 進 行 裂 解 石 油 餾 分 的 實 驗 並 測 試 生 成 物 搜 尋 有 關 使 用 化 石 燃 料 對 社 會 和 環 境 的 利 弊 的 資 料, 並 簡 報 有 關 論 據 討 論 在 香 港 使 用 另 類 能 源 的 正 反 意 見 搜 尋 有 關 發 現 聚 乙 烯 和 加 成 聚 合 物 發 展 的 資 料 或 閱 覽 相 關 文 章 探 究 不 同 塑 膠 的 性 質, 如 強 度 和 遇 熱 軟 化 的 難 易 程 度 根 據 所 給 資 料, 書 寫 生 成 加 成 聚 合 物 的 化 學 反 應 式 製 作 加 成 聚 合 物 的 實 物 或 電 腦 模 型 進 行 實 驗 製 備 加 成 聚 合 物 ( 如 聚 苯 乙 烯 及 有 機 玻 璃 ) 從 一 個 已 知 加 成 聚 合 物 的 結 構 推 斷 其 單 體 搜 尋 和 簡 報 使 用 塑 膠 帶 來 的 環 境 問 題 的 資 料 調 查 家 居 ( 或 學 校 ) 製 造 的 固 體 廢 物 的 數 量 和 種 類, 並 建 議 減 少 這 類 廢 物 的 方 法 討 論 或 辯 論 以 下 題 目 : 焚 化 是 本 港 處 理 固 體 廢 物 的 最 佳 辦 法 討 論 使 用 塑 膠 作 包 裝 物 料 的 利 弊, 提 出 建 議, 減 少 其 對 環 境 的 害 處, 並 說 出 有 關 的 建 議 會 否 引 致 任 何 添 加 效 果 37

24 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 欣 賞 有 系 統 地 組 織 科 學 資 料 的 重 要 性 認 識 科 學 與 科 技 的 應 用 所 帶 來 的 益 處 和 影 響 重 視 保 護 地 球 資 源 明 白 為 了 社 會 可 持 續 發 展, 有 必 要 使 用 其 他 能 源 重 視 安 全 使 用 和 貯 存 燃 料 認 識 合 成 物 料 用 途 廣 泛 和 應 用 它 們 時 的 局 限 性 關 注 環 境, 並 為 社 會 的 可 持 續 發 展 培 養 一 份 共 同 承 擔 的 責 任 感 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 石 油 工 業 為 社 會 帶 來 不 少 有 用 產 品, 改 善 我 們 的 生 活 質 素 然 而, 化 石 燃 料 的 生 產 運 輸 貯 存 和 使 用 卻 對 我 們 構 成 危 險 燃 燒 化 石 燃 料 時 所 產 生 的 排 放 物 不 但 污 染 環 境, 更 會 長 期 甚 或 永 久 性 地 影 響 氣 候 科 學 與 科 技 的 應 用, 往 往 在 經 過 一 段 長 時 間 後, 才 會 顯 示 出 一 些 弊 端, 如 使 用 含 鉛 汽 油 造 成 的 污 染 問 題 和 塑 膠 的 棄 置 問 題 因 此, 在 日 常 生 活 中 實 際 應 用 科 學 與 科 技 前, 我 們 必 須 小 心 衡 量 其 對 社 會 與 環 境 所 引 起 的 利 弊 38

25 課 題 六 微 觀 世 界 II ( 8 小 時 ) 概 述 本 課 題 建 基 於 課 題 二, 目 的 是 擴 闊 學 生 對 物 質 的 鍵 合 和 結 構 的 認 識 和 概 念 透 過 學 習 在 共 價 鍵 內 原 子 間 的 電 負 性 差 異, 辨 認 極 性 分 子 和 它 們 帶 著 的 部 分 電 荷 ; 鍵 極 性 的 知 識 將 繼 而 幫 助 學 生 認 識 各 種 分 子 間 引 力 的 不 同 本 質 明 白 氫 鍵 的 來 源 本 質 和 強 度, 以 及 分 辨 非 極 性 和 極 性 共 價 物 質 間 的 范 德 華 力, 以 及 透 過 對 各 種 分 子 間 引 力 的 認 識, 他 們 亦 將 能 利 用 某 些 分 子 晶 體 ( 如 冰 和 富 勒 烯 ) 的 結 構 解 釋 其 性 質 此 外, 學 生 將 學 習 更 多 有 關 簡 單 分 子 物 質 的 知 識, 如 一 些 共 價 分 子 的 形 狀 和 非 八 隅 體 結 構 學 生 應 學 習 a. 鍵 的 極 性 定 義 原 子 的 電 負 性 解 釋 共 價 鍵 中 電 子 不 均 勻 共 用 的 現 象 辨 認 極 性 分 子 如 HF H 2 O NH 3 和 CHCl 3 的 部 分 電 荷 解 釋 CH 4 和 BF 3 的 非 極 性 本 質 b. 分 子 間 引 力 范 德 華 力 氫 鍵 解 釋 在 非 極 性 和 極 性 共 價 物 質 中 范 德 華 力 的 存 在 說 明 影 響 分 子 間 范 德 華 力 強 度 的 因 素 比 較 范 德 華 力 與 共 價 鍵 的 強 度 利 用 HF H 2 O 和 NH 3 為 例 描 述 氫 鍵 的 形 成 比 較 范 德 華 力 與 氫 鍵 的 強 度 明 白 氫 鍵 對 物 質 如 水 和 乙 醇 的 性 質 的 影 響 c. 分 子 晶 體 的 結 構 和 性 質 描 述 冰 和 富 勒 烯 的 結 構 利 用 冰 和 富 勒 烯 的 結 構 和 鍵 合 說 明 並 解 釋 其 性 質 39

26 學 生 應 學 習 d. 具 有 非 八 隅 體 結 構 的 簡 單 分 子 物 質 認 識 具 有 非 八 隅 體 結 構 的 共 價 分 子 的 存 在 繪 畫 一 些 非 八 隅 體 分 子 如 BF 3 PCl 5 和 SF 6 的 電 子 圖 e. 簡 單 分 子 的 形 狀 描 述 及 繪 畫 立 體 圖 以 表 示 下 列 各 分 子 的 形 狀 :CH 4 NH 3 H 2 O BF 3 PCl 5 和 SF 6 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 探 究 不 均 勻 靜 電 場 對 極 性 和 非 極 性 液 體 射 流 的 影 響 探 究 氫 鍵 對 液 體 流 動 的 影 響, 例 如 比 較 具 有 不 同 羥 基 數 目 的 醇 的 黏 度 找 出 乙 醇 分 子 間 氫 鍵 的 強 度 以 范 德 華 力 和 氫 鍵 來 比 較 丙 烷 甲 氧 基 甲 烷 和 乙 醇 的 沸 點 探 究 具 有 不 同 分 子 間 引 力 的 物 質 的 蒸 發 速 率 探 究 水 的 表 面 張 力 和 黏 度 搜 尋 及 簡 報 說 明 在 巨 分 子 ( 如 脫 氧 核 糖 核 酸 和 蛋 白 質 ) 內 氫 鍵 的 重 要 角 色 的 資 料 製 作 冰 和 富 勒 烯 的 模 型 運 用 電 腦 程 式 處 理 晶 體 結 構 的 立 體 影 像 搜 尋 及 簡 報 有 關 富 勒 烯 的 發 現 立 體 結 構 和 應 用 的 資 料 探 究 石 墨 和 布 克 碳 (C 60 ) 的 性 質 閱 讀 有 關 如 何 利 用 價 層 電 子 對 相 斥 (VSEPR) 學 說 預 測 分 子 形 狀 和 此 學 說 的 局 限 性 的 文 章 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 肯 定 科 學 和 科 技 帶 來 有 用 物 料 的 貢 獻 體 會 模 型 有 助 我 們 想 像 物 質 的 結 構 顯 示 對 化 學 在 社 會 和 科 技 兩 方 面 的 新 發 展 和 新 貢 獻 的 好 奇 心 明 瞭 新 證 據 的 出 現 ( 如 發 現 布 克 碳 的 結 構 ) 可 能 導 致 有 關 鍵 合 知 識 的 新 進 展 和 修 訂 40

27 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 納 米 碳 管 複 合 材 料 已 發 展 應 用 於 航 天 工 業 和 其 他 高 效 能 產 品 中, 如 盔 甲 運 動 器 材 和 汽 車 等 當 富 勒 烯 可 在 商 業 上 大 量 製 造, 才 可 能 推 廣 應 用 在 電 子 元 件 半 導 體 和 製 藥 等 範 疇 41

28 課 題 七 氧 化 還 原 反 應 化 學 電 池 和 電 解 ( 26 小 時 ) 概 述 化 學 反 應 涉 及 釋 放 或 吸 收 能 量, 而 能 量 常 透 過 熱 光 和 電 三 種 形 式 來 轉 換 在 化 學 電 池 中, 化 學 能 轉 換 為 電 能 電 子 在 外 電 路 流 動, 顯 示 在 電 極 發 生 氧 化 反 應 和 還 原 反 應 ( 氧 化 還 原 ) 本 課 題 介 紹 氧 化 還 原 的 概 念, 以 助 學 生 瞭 解 電 池 內 所 發 生 的 化 學 變 化 學 生 將 使 用 常 見 的 氧 化 劑 和 還 原 劑 進 行 探 究, 並 同 時 學 習 書 寫 氧 化 還 原 的 化 學 反 應 式 透 過 學 習 有 關 氧 化 還 原 反 應 的 概 念, 學 生 應 可 理 解 較 複 雜 的 電 池 內 所 發 生 的 反 應, 以 及 電 解 的 過 程 學 生 亦 應 明 白 透 過 比 較 有 關 物 種 在 電 化 序 的 位 置, 便 可 以 預 測 發 生 氧 化 還 原 反 應 的 可 能 性 此 外, 根 據 影 響 離 子 優 先 放 電 次 序 的 因 素 來 預 測 電 解 的 生 成 物 氧 化 還 原 反 應 的 概 念 大 量 應 用 於 工 業 和 日 常 生 活 上 透 過 搜 尋 和 精 讀 與 電 化 學 科 技 有 關 的 資 料, 學 生 應 明 白 化 學 知 識 對 科 技 創 新 的 貢 獻, 並 由 此 改 善 生 活 質 素 另 一 方 面, 學 生 亦 應 能 評 估 由 這 些 科 技 所 引 起 對 環 境 的 影 響 和 安 全 問 題 學 生 應 學 習 a. 日 常 生 活 使 用 的 化 學 電 池 原 電 池 和 二 級 電 池 化 學 電 池 的 用 途 及 與 其 相 關 的 特 性 ( 如 大 小 電 壓 電 容 量 可 充 電 性 及 價 格 等 ) 區 別 原 電 池 和 二 級 電 池 描 述 常 用 原 電 池 和 二 級 電 池 的 特 徵 : i. 鋅 碳 電 池 ii. 鹼 性 錳 電 池 iii. 氧 化 銀 電 池 iv. 鋰 離 子 電 池 v. 鎳 金 屬 氫 化 物 (NiMH) 電 池 vi. 鉛 酸 蓄 電 池 論 證 不 同 化 學 電 池 因 應 個 別 目 的 下 的 用 途 明 白 使 用 乾 電 池 對 環 境 的 影 響 42

29 學 生 應 學 習 b. 簡 單 化 學 電 池 中 的 反 應 化 學 電 池 需 包 含 : i. 兩 種 金 屬 電 極 和 一 種 電 解 質 ii. 金 屬 - 金 屬 離 子 半 電 池 及 鹽 橋 ( 或 多 孔 裝 置 ) 在 電 極 發 生 的 變 化 與 外 電 路 的 電 子 流 半 反 應 式 和 電 池 的 總 反 應 式 描 述 及 示 範 如 何 利 用 兩 個 金 屬 電 極 和 一 種 電 解 質 製 作 簡 單 化 學 電 池 量 度 化 學 電 池 所 產 生 的 電 壓 解 釋 由 兩 種 金 屬 電 極 和 一 種 電 解 質 構 成 的 簡 單 電 池 所 引 起 的 問 題 解 釋 鹽 橋 ( 或 多 孔 裝 置 ) 的 功 能 描 述 及 示 範 如 何 利 用 金 屬 - 金 屬 離 子 半 電 池 和 鹽 橋 ( 或 多 孔 裝 置 ) 製 作 簡 單 化 學 電 池 解 釋 以 不 同 金 屬 對 作 為 電 池 電 極 時 產 生 不 同 電 壓 的 原 因 書 寫 半 反 應 式 以 代 表 簡 單 化 學 電 池 內 每 個 半 電 池 的 反 應 書 寫 簡 單 化 學 電 池 的 總 反 應 式 預 測 簡 單 化 學 電 池 外 電 路 的 電 子 流 動 方 向 和 電 池 內 的 化 學 變 化 43

30 學 生 應 學 習 c. 氧 化 還 原 反 應 氧 化 及 還 原 氧 化 數 常 用 氧 化 劑 ( 如 MnO 4 (aq)/h + (aq) Cr 2 O 2 7 (aq)/h + (aq) Fe 3+ (aq) Cl 2 (aq) 不 同 濃 度 的 HNO 3 (aq) 和 濃 H 2 SO 4 (l)) 常 用 還 原 劑 ( 如 SO 2 3 (aq) I (aq) Fe 2+ (aq) Zn(s)) 配 平 氧 化 還 原 反 應 的 反 應 式 d. 化 學 電 池 內 的 氧 化 還 原 反 應 鋅 碳 電 池 含 惰 性 電 極 的 化 學 電 池 燃 料 電 池 利 用 下 列 各 項 辨 認 氧 化 還 原 反 應 氧 化 劑 和 還 原 劑 : i. 獲 得 或 失 去 氧 或 氫 原 子 ii. 獲 得 或 失 去 電 子 iii. 氧 化 數 的 改 變 找 出 元 素 和 化 合 物 中 各 原 子 的 氧 化 數 建 立 金 屬 還 原 能 力 和 金 屬 離 子 氧 化 能 力 的 一 般 趨 向 描 述 一 些 常 用 氧 化 劑 和 還 原 劑 的 化 學 變 化 找 出 化 學 物 種 的 還 原 能 力 和 氧 化 能 力 趨 向 與 其 在 一 已 知 電 化 序 的 位 置 的 關 係 配 平 氧 化 及 還 原 反 應 的 半 反 應 式 利 用 半 反 應 式 或 氧 化 數 的 改 變 配 平 氧 化 還 原 反 應 式 描 述 鋅 碳 乾 電 池 的 構 造 書 寫 鋅 碳 電 池 內 各 電 極 所 起 反 應 的 半 反 應 式 及 總 反 應 式 描 述 和 製 作 包 含 惰 性 電 極 的 化 學 電 池 推 測 含 惰 性 電 極 化 學 電 池 內 每 個 半 電 池 的 化 學 變 化 書 寫 含 惰 性 電 極 的 化 學 電 池 內 每 個 半 電 池 所 起 反 應 的 半 反 應 式 及 總 離 子 反 應 式 以 氫 氧 燃 料 電 池 為 例, 認 識 燃 料 電 池 的 原 理 書 寫 氫 氧 燃 料 電 池 內 各 電 極 所 起 反 應 的 半 反 應 式 及 總 反 應 式 論 證 以 燃 料 電 池 作 不 同 的 用 途 44

31 學 生 應 學 習 e. 電 解 以 電 解 下 列 物 質 為 例, 說 明 電 解 為 運 用 電 能 分 解 物 質 的 過 程 : i. 稀 硫 酸 ii. 不 同 濃 度 的 氯 化 鈉 溶 液 iii. 硫 酸 銅 (II) 溶 液 陽 極 反 應 和 陰 極 反 應 離 子 優 先 放 電 次 序 分 別 與 電 化 序 離 子 濃 度 和 電 極 性 質 的 關 係 電 解 在 工 業 上 的 應 用 : i. 電 鍍 ii. 銅 的 純 化 描 述 製 作 電 解 池 所 需 的 物 料 參 考 影 響 離 子 優 先 放 電 次 序 的 各 因 素 推 測 在 電 解 池 中 每 一 電 極 的 生 成 物 描 述 電 解 池 內 的 陽 極 反 應 陰 極 反 應 總 反 應 和 電 解 質 的 可 見 變 化 明 白 電 鍍 和 銅 純 化 的 原 理 描 述 電 鍍 和 銅 純 化 過 程 中 陽 極 反 應 陰 極 反 應 總 反 應 和 電 解 質 的 可 見 變 化 明 白 電 鍍 工 業 對 環 境 的 影 響 f. 氧 化 還 原 反 應 對 現 代 生 活 的 重 要 性 以 燃 料 電 池 科 技 和 可 充 電 鋰 電 池 為 例, 說 明 應 用 氧 化 還 原 概 念 的 新 科 技 的 發 展 認 識 氧 化 還 原 反 應 在 不 同 工 業 和 科 技 發 展 領 域 的 應 用 討 論 氧 化 還 原 反 應 在 現 代 生 活 的 重 要 性 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 參 考 所 得 的 資 料, 選 定 日 常 生 活 中 適 用 的 化 學 電 池 製 作 簡 單 的 化 學 電 池 並 量 度 其 電 壓 書 寫 半 反 應 式 利 用 常 用 氧 化 劑 和 還 原 劑 進 行 實 驗, 探 究 氧 化 還 原 反 應 找 出 元 素 和 化 合 物 中 各 原 子 的 氧 化 數 利 用 半 反 應 式 或 氧 化 數 配 平 氧 化 還 原 反 應 式 探 究 濃 硫 酸 與 金 屬 的 氧 化 還 原 反 應 探 究 不 同 濃 度 的 硝 酸 與 金 屬 的 氧 化 還 原 反 應 搜 尋 和 簡 報 有 關 燃 料 電 池 應 用 的 資 料 45

32 探 究 燃 料 電 池 車 的 操 作 原 理 進 行 實 驗 探 究 鉛 酸 蓄 電 池 的 操 作 原 理 利 用 所 給 資 料 預 測 化 學 電 池 內 的 變 化 觀 看 或 製 作 展 示 化 學 電 池 反 應 的 電 腦 模 擬 片 段 進 行 實 驗 探 究 電 解 過 程 中 的 變 化 進 行 實 驗 探 究 電 解 過 程 中 影 響 離 子 優 先 放 電 次 序 的 各 因 素 搜 尋 和 簡 報 電 鍍 工 業 對 環 境 可 能 造 成 的 不 良 影 響 設 計 和 進 行 電 鍍 實 驗 閱 讀 有 關 從 鋁 礦 石 提 煉 鋁 所 涉 及 的 工 業 過 程 的 文 章 閱 讀 有 關 燃 料 電 池 科 技 和 鋰 電 池 新 發 展 的 文 章 討 論 手 攜 式 電 子 產 品 使 用 酒 精 燃 料 電 池 的 可 行 性 探 究 包 裝 食 品 的 脫 氧 劑 所 涉 及 的 化 學 原 理 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 欣 賞 創 新 科 技 對 提 高 生 活 質 素 的 貢 獻 體 會 氧 化 數 的 概 念 有 助 研 習 氧 化 還 原 反 應 培 養 安 全 處 理 貯 存 和 棄 置 化 學 品 的 正 確 態 度, 從 而 採 取 安 全 措 施 重 視 評 估 科 技 對 環 境 帶 來 的 影 響 的 需 要 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 各 種 呼 氣 測 試 技 術, 例 如 鈍 態 酒 精 感 應 器 初 步 呼 氣 測 試 和 憑 證 呼 氣 測 試 ( 如 醇 量 測 量 器 EC/IR) 等, 均 是 利 用 燃 料 電 池 技 術 來 檢 測 酒 精 科 學 家 正 發 展 不 同 的 燃 料 電 池 作 商 業 用 途, 如 為 電 器 汽 車 家 居 和 工 廠 提 供 電 力 發 展 各 式 各 樣 的 鋰 電 池, 如 鋰 離 子 電 池 鋰 離 子 聚 合 物 電 池 鋰 鈷 電 池 鋰 錳 電 池 和 鋰 鎳 電 池, 以 應 付 各 類 消 費 產 品 的 需 求 工 業 生 產 過 程 ( 如 金 屬 的 提 煉 氯 鹼 工 業 和 從 礦 石 ( 鋁 土 礦 ) 生 產 鋁 ) 往 往 涉 及 甚 多 電 解 過 程 以 電 解 提 取 活 潑 金 屬 的 發 展 與 人 類 歷 史 進 程 有 著 密 切 的 關 係 46

33 課 題 八 化 學 反 應 與 能 量 ( 9 小 時 ) 概 述 每 當 化 學 反 應 發 生 時, 能 量 變 化 會 隨 即 產 生, 且 常 以 熱 的 形 式 出 現, 化 學 體 系 能 以 不 同 形 式 吸 入 或 放 出 能 量 本 課 題 將 介 紹 化 學 能 學 的 基 本 概 念 及 一 些 焓 變 詞 彙 有 關 簡 單 量 熱 法 的 實 驗 和 赫 斯 定 律 的 定 量 討 論, 可 以 幫 助 學 生 進 一 步 瞭 解 能 學 的 概 念 然 而, 彈 式 量 熱 器 等 儀 器 的 使 用 則 不 在 本 課 題 的 學 習 範 圍 之 內 研 習 本 課 題 前 學 生 須 對 熱 容 量 計 算 的 熱 變 定 量 處 理 有 基 本 認 識 學 生 應 學 習 a. 化 學 反 應 中 的 能 量 變 化 能 量 守 恆 吸 熱 反 應 和 放 熱 反 應, 以 及 這 些 反 應 與 鍵 的 斷 裂 和 形 成 的 關 係 利 用 能 量 守 恆 的 概 念 解 釋 化 學 反 應 中 的 能 變 描 述 焓 變 (ΔΗ) 為 恆 壓 下 的 熱 變 運 用 圖 表 及 焓 變 的 概 念 解 釋 放 熱 反 應 和 吸 熱 反 應 的 本 質 運 用 化 學 鍵 斷 裂 和 形 成 解 釋 放 熱 反 應 和 吸 熱 反 應 的 本 質 b. 各 種 標 準 焓 變, 包 括 : 中 和 焓 變 溶 解 焓 變 生 成 焓 變 和 燃 燒 焓 變 解 釋 並 運 用 以 下 詞 彙 : 反 應 焓 變 和 標 準 狀 況 ( 特 別 有 關 中 和 溶 解 生 成 和 燃 燒 ) 使 用 簡 單 量 熱 法 進 行 實 驗 求 出 焓 變 利 用 實 驗 結 果 計 算 焓 變 c. 赫 斯 定 律 利 用 赫 斯 定 律 求 出 難 以 從 實 驗 中 直 接 測 定 的 焓 變 焓 級 圖 涉 及 反 應 焓 變 的 計 算 運 用 赫 斯 定 律 繪 畫 簡 單 的 焓 變 循 環 和 焓 級 圖 進 行 涉 及 上 述 焓 變 循 環 和 有 關 焓 變 的 計 算 ( 特 別 求 出 難 以 從 實 驗 中 測 定 的 焓 變 ) 47

34 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 利 用 合 適 方 法 和 技 巧 設 計 並 進 行 實 驗 求 出 以 下 反 應 的 標 準 焓 變 :(a) 酸 鹼 中 和 及 (b) 酒 精 的 燃 燒 參 照 赫 斯 定 律, 為 反 應 焓 變 或 其 他 標 準 焓 變 的 定 量 關 係 繪 畫 焓 變 循 環 和 焓 級 圖 與 其 他 精 密 技 術 相 比, 討 論 簡 單 量 熱 法 的 局 限 性 進 行 涉 及 (a) 標 準 生 成 焓 變 (b) 標 準 燃 燒 焓 變 及 (c) 其 他 標 準 焓 變 等 標 準 反 應 焓 變 的 計 算 進 行 實 驗 測 定 金 屬 氧 化 物 或 金 屬 碳 酸 鹽 的 生 成 焓 變 找 出 解 決 有 關 標 準 反 應 焓 變 問 題 的 不 同 方 法 探 究 暖 手 器 或 冰 墊 所 涉 及 的 化 學 原 理 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 重 視 以 有 系 統 的 方 式 來 理 解 化 學 反 應 熱 變 的 需 要 體 會 跨 學 科 關 係 的 重 要 性, 如 焓 變 的 計 算 涉 及 物 理 熱 學 的 定 量 處 理 方 法 接 受 在 可 容 忍 範 圍 內 的 定 量 實 驗 結 果 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 人 類 致 力 搜 尋 能 令 化 學 反 應 更 有 效 地 釋 放 熱 能 的 方 法, 如 燃 料 的 燃 燒 人 類 持 續 透 過 化 學 反 應 獲 取 熱 能, 因 而 為 科 技 及 環 境 帶 來 不 少 影 響, 如 能 源 危 機 和 全 球 暖 化 化 學 反 應 的 能 量 變 化 已 被 利 用 於 很 多 日 常 生 活 的 產 品 中, 如 暖 手 器 用 於 物 理 治 療 的 熱 敷 包 冰 墊 自 熱 咖 啡 及 飯 盒 如 何 有 效 利 用 和 以 化 學 形 式 貯 存 太 陽 能 是 使 用 另 類 能 源 的 挑 戰 48

35 課 題 九 反 應 速 率 ( 9 小 時 ) 概 述 反 應 速 率 是 研 習 化 學 和 日 常 生 活 的 基 本 概 念 學 生 在 以 往 的 學 習 經 歷 中, 對 反 應 具 不 同 速 率 已 有 一 定 的 認 識, 例 如 知 道 鐵 銹 蝕 發 生 得 較 為 緩 慢, 而 氫 與 氧 的 反 應 則 極 快 另 外, 學 生 也 知 道 人 們 極 需 尋 求 方 法 控 制 反 應 的 速 率 簡 而 言 之, 學 習 本 課 題 可 幫 助 學 生 建 立 與 反 應 速 率 相 關 的 概 念 學 生 將 會 學 習 可 用 以 跟 隨 反 應 進 度 的 各 種 方 法 及 影 響 反 應 速 率 的 因 素 學 校 實 驗 室 的 器 材 和 儀 器 應 能 為 學 生 提 供 這 方 面 的 學 習 經 驗 透 過 使 用 合 適 的 傳 感 器 和 數 據 記 錄 系 統 等 精 密 儀 器, 更 準 確 和 更 有 效 地 進 行 探 究 或 實 驗 催 化 作 用 在 學 術 研 究 和 化 學 工 業 方 面 均 扮 演 重 要 角 色 學 生 應 明 白 大 型 化 學 工 廠 內 進 行 的 所 有 化 學 反 應 均 涉 及 使 用 催 化 劑 ; 而 生 物 體 內 的 反 應, 乃 由 酶 催 化 學 生 可 於 課 題 十 三 工 業 化 學 進 一 步 研 習 催 化 作 用 本 課 題 將 包 括 常 溫 常 壓 下 的 氣 體 摩 爾 體 積 之 研 習, 讓 學 生 完 成 在 此 學 習 階 段 與 化 學 反 應 式 有 關 的 化 學 計 量 討 論 的 研 習 學 生 應 學 習 a. 化 學 反 應 的 速 率 跟 隨 化 學 反 應 進 度 的 方 法 瞬 間 速 率 和 平 均 速 率 描 述 和 論 證 以 下 跟 隨 化 學 反 應 進 度 的 技 巧 : i. 滴 定 分 析 ii. 量 度 以 下 變 化 : 氣 體 的 體 積 ( 或 壓 強 ) 混 合 物 的 質 量 混 合 物 的 顏 色 深 度 和 透 光 度 解 釋 顯 示 反 應 進 度 的 圖 表 利 用 合 適 的 圖 表 求 出 瞬 間 速 率 和 平 均 速 率 49

36 學 生 應 學 習 b. 影 響 反 應 速 率 的 因 素 濃 度 溫 度 表 面 面 積 催 化 劑 設 計 和 進 行 實 驗 探 究 下 列 因 素 對 反 應 速 率 的 影 響 : i. 濃 度 ii. 溫 度 iii. 表 面 面 積 iv. 催 化 劑 利 用 從 探 究 直 接 得 來 的 證 據 作 數 據 分 析 解 釋 結 果 並 歸 納 結 論 解 釋 由 於 濃 度 表 面 面 積 及 溫 度 的 改 變 對 反 應 速 率 的 定 性 影 響 體 會 催 化 劑 在 化 學 工 業 和 生 物 體 系 的 重 要 性 c. 常 溫 常 壓 (r.t.p.) 下 氣 體 的 摩 爾 體 積 涉 及 氣 體 摩 爾 體 積 的 計 算 利 用 已 知 數 據 推 算 氣 體 在 常 溫 常 壓 下 的 摩 爾 體 積 為 24 dm 3 進 行 涉 及 常 溫 常 壓 下 氣 體 摩 爾 體 積 的 化 學 計 量 計 算 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 搜 尋 有 關 因 未 能 控 制 反 應 速 率 而 釀 成 意 外 的 資 料 選 取 方 法 及 解 釋 有 關 方 法 是 否 適 合 跟 隨 某 些 化 學 反 應 如 : (a) 酯 的 加 鹼 水 解 (b) CaCO 3 (s) 或 Mg(s) 與 稀 酸 的 反 應 (c) 利 用 酸 化 KMnO 4 (aq) 氧 化 C 2 O 2 4 (aq) 離 子 (d) S 2 O 2 3 (aq) 與 稀 酸 的 反 應 討 論 以 驟 冷 和 持 續 兩 種 方 法 研 習 速 率 的 本 質 使 用 合 適 方 法 技 能 和 技 巧 ( 如 微 型 化 學 技 術 和 數 據 記 錄 器 ) 研 究 化 學 反 應 的 進 度 探 究 反 應 物 濃 度 溫 度 表 面 面 積 的 改 變, 或 使 用 催 化 劑 對 反 應 速 率 的 影 響 50

37 進 行 涉 及 常 溫 常 壓 下 氣 體 摩 爾 體 積 ( 即 24 dm 3 ) 常 數 的 計 算 進 行 實 驗 測 定 氣 體 的 摩 爾 體 積 搜 尋 有 關 汽 車 安 全 氣 囊 的 資 料 及 閱 讀 有 關 文 章 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 重 視 控 制 反 應 速 率 對 促 進 人 類 進 步 的 需 要 重 視 在 不 同 情 況 下 辨 別 決 定 性 變 數 的 需 要 體 會 同 一 個 問 題 可 有 不 同 的 解 決 方 法 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 防 止 金 屬 腐 蝕 對 社 會 經 濟 頗 為 重 要, 並 與 環 境 息 息 相 關 理 解 工 業 和 醫 療 使 用 催 化 劑 的 重 要 性 研 究 反 應 速 率 對 社 會 有 正 面 的 貢 獻, 如 汽 車 的 安 全 氣 囊 反 應 速 率 的 研 究 結 果 和 致 命 武 器 的 發 展 有 緊 密 的 關 係 51

38 課 題 十 化 學 平 衡 ( 10 小 時 ) 概 述 一 般 而 言, 化 學 反 應 分 為 可 逆 或 不 可 逆 兩 類 有 關 大 多 數 可 逆 反 應 的 平 衡 狀 態 概 念 是 化 學 的 基 礎 學 生 應 理 解 化 學 平 衡 的 動 態 本 質, 尤 其 是 當 平 衡 體 系 遇 到 變 化 時, 平 衡 位 置 會 相 應 地 移 動 因 此, 在 工 業 製 備 過 程 中 控 制 壓 強 濃 度 和 溫 度 等 變 數 以 達 到 最 佳 反 應 條 件 甚 為 重 要 課 題 十 三 工 業 化 學 將 更 深 入 討 論 上 述 概 念 平 衡 定 律 描 述 平 衡 體 系 中 反 應 物 濃 度 和 生 成 物 濃 度 兩 者 間 的 定 量 關 係 學 生 應 認 識 平 衡 常 數 Kc 及 其 數 學 運 算 方 法 與 反 應 的 化 學 計 量 的 關 係, 同 時, 學 生 亦 應 能 推 測 在 一 均 相 反 應 中 濃 度 或 溫 度 的 轉 變 對 化 學 平 衡 位 置 的 影 響, 但 不 包 括 加 入 不 參 與 化 學 反 應 的 物 種 對 化 學 平 衡 位 置 的 影 響 另 外, 涉 及 氧 化 還 原 和 酸 鹼 反 應 的 平 衡 體 系 的 深 入 討 論, 亦 不 包 括 在 本 課 題 的 討 論 範 圍 內 日 常 生 活 中 有 許 多 應 用 化 學 平 衡 概 念 的 例 子 學 生 可 透 過 搜 集 資 料 及 閱 讀 相 關 題 材 的 文 章, 鞏 固 對 各 類 平 衡 概 念 的 理 解 及 明 白 其 相 互 的 關 係 學 生 應 學 習 a. 動 態 平 衡 動 態 平 衡 的 特 徵 列 舉 適 當 例 子 說 明 可 逆 反 應 及 不 可 逆 反 應 描 述 達 至 動 態 平 衡 下 的 化 學 體 系 的 特 徵 b. 平 衡 常 數 以 濃 度 來 表 示 的 平 衡 常 數 (K c ) 利 用 數 學 式 表 達 平 衡 時 反 應 物 和 生 成 物 濃 度 與 K c 的 關 係 52

39 學 生 應 學 習 c. 濃 度 和 溫 度 的 變 化 對 化 學 平 衡 的 影 響 因 溫 度 的 變 化 導 致 系 統 的 K c 值 有 可 能 改 變 因 濃 度 的 變 化 導 致 體 系 有 所 調 節 但 K c 值 維 持 不 變 認 識 平 衡 體 系 中 K c 值 在 定 溫 下 為 一 常 數 ( 與 反 應 物 及 生 成 物 的 濃 度 變 化 無 關 ) 進 行 涉 及 K c 的 計 算 進 行 實 驗 以 求 出 K c 運 用 已 知 的 數 據 歸 納 溫 度 與 K c 值 的 關 係 利 用 正 向 反 應 的 ΔH 的 正 負 符 號, 預 測 溫 度 對 平 衡 位 置 的 定 性 影 響 推 斷 濃 度 的 變 化 對 化 學 平 衡 位 置 的 影 響 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 搜 尋 與 化 學 平 衡 議 題 有 關 的 資 料 探 究 可 逆 反 應 及 不 可 逆 反 應 的 例 子 探 究 化 學 平 衡 的 動 態 本 質 設 計 並 進 行 實 驗 探 究 ph 對 化 學 平 衡 體 系 的 定 性 影 響 : Br 2 (aq) + H 2 O(l) HOBr(aq) + H + (aq) + Br (aq) Cr 2 O 2 7 (aq) + H 2 O(l) 2CrO 2 4 (aq) + 2H + (aq) 運 用 電 腦 模 擬 程 式 探 究 濃 度 或 溫 度 的 變 化 對 化 學 平 衡 的 影 響 進 行 與 反 應 式 的 化 學 計 量 和 平 衡 常 數 K c 有 關 的 計 算 ( 利 用 平 衡 濃 度 找 出 K c 或 利 用 K c 找 出 平 衡 濃 度 ) 設 計 並 進 行 實 驗 找 出 化 學 平 衡 體 系 的 K c ( 如 烷 醇 與 烷 酸 的 酯 化 作 用 ) 探 究 改 變 濃 度 或 溫 度 對 以 下 平 衡 體 系 的 平 衡 位 置 的 移 動 : SCN (aq) + Fe 3+ (aq) Fe(SCN) 2+ (aq) 或 Co 2+ (aq) + 4Cl (aq) CoCl 2 4 (aq) 利 用 已 知 數 據 探 究 溫 度 與 K c 值 的 關 係 利 用 反 應 商 數 預 測 平 衡 位 置 的 移 動 探 究 勒 沙 得 利 爾 原 理 如 何 有 助 預 測 化 學 平 衡 位 置 的 移 動, 並 認 識 此 原 理 的 局 限 性 53

40 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 重 視 化 學 平 衡 體 系 的 定 量 處 理 對 有 效 調 控 生 成 物 形 成 的 重 要 性 認 識 應 用 在 化 學 工 業 中 的 反 應 大 部 分 是 可 逆 的 體 會 解 決 不 同 問 題 時 採 用 定 性 和 定 量 方 法 的 好 處 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 化 學 平 衡 的 應 用 在 工 業 上 擔 當 重 要 角 色 化 學 平 衡 在 不 同 科 學 與 科 技 領 域 中 的 應 用 日 趨 廣 泛 54

41 課 題 十 一 碳 化 合 物 的 化 學 ( 27 小 時 ) 概 述 由 於 碳 的 性 質 獨 特, 其 化 合 物 非 常 普 遍, 所 以, 有 機 化 學 是 化 學 科 中 一 個 非 常 重 要 的 範 疇 學 生 可 運 用 在 初 中 課 程, 以 及 本 課 程 的 課 題 五 和 課 題 六 中 學 習 到 的 基 本 概 念 和 知 識, 建 立 與 常 見 有 機 化 合 物 的 結 構 特 徵 相 關 的 概 念 此 外, 運 用 碳 化 合 物 的 系 統 名 稱 和 通 俗 名 稱, 作 為 學 術 和 日 常 生 活 上 傳 遞 化 學 知 識 和 理 解 的 工 具 本 課 題 將 介 紹 同 分 異 構 的 基 本 概 念 包 括 結 構 異 構 幾 何 異 構 和 對 映 異 構, 另 外 學 生 將 學 習 一 些 官 能 基 的 化 學 反 應 他 們 應 能 寫 出 碳 鏈 帶 著 不 多 於 八 個 碳 原 子 的 烷 烯 鹵 烷 醇 醛 和 酮 羧 酸 酯 未 經 取 代 的 酰 胺 和 一 級 胺 的 系 統 名 稱 透 過 學 習 這 些 官 能 基 的 化 學 反 應 ( 包 括 所 用 試 劑 反 應 條 件 生 成 物 及 可 觀 察 現 象 ), 利 用 一 些 化 學 方 法 辨 別 不 同 的 官 能 基 及 鑑 定 未 知 的 碳 化 合 物, 並 能 利 用 馬 科 尼 科 夫 法 則 推 斷 烯 與 鹵 化 氫 的 反 應 的 主 要 生 成 物 但 是, 利 用 反 應 機 理 解 釋 有 機 化 合 物 的 反 應 則 不 屬 本 課 題 的 討 論 範 圍 除 此 之 外, 學 生 亦 應 認 識 到 不 同 官 能 基 之 間 的 關 係, 並 意 識 到 有 機 化 學 最 重 要 的 應 用 是 透 過 官 能 基 之 間 的 互 換 來 合 成 有 用 的 碳 化 合 物 學 生 可 透 過 進 行 簡 單 有 機 物 質 的 合 成 實 驗, 加 強 對 本 課 題 所 涉 及 化 學 反 應 的 認 識 另 一 方 面, 本 課 題 討 論 重 要 有 機 物 質, 如 阿 士 匹 靈 清 潔 劑 尼 龍 聚 酯 和 在 生 物 體 內 的 碳 化 合 物, 使 學 生 能 夠 認 識 這 些 物 質 的 結 構 學 生 尤 其 應 認 識 清 潔 劑 的 親 水 性 和 疏 水 性 部 分 賦 予 其 乳 化 和 濕 潤 的 功 能 他 們 亦 應 明 白 肥 皂 和 非 皂 性 清 潔 劑 的 清 洗 作 用 與 其 結 構 的 關 係 55

42 學 生 應 學 習 a. 特 定 同 系 列 的 簡 介 同 系 列 結 構 式 與 系 統 命 名 法 寫 出 以 下 化 合 物 的 系 統 名 稱 通 式 簡 明 結 構 式 和 結 構 式 : 烷 烯 鹵 烷 醇 醛 和 酮 羧 酸 酯 未 經 取 代 的 酰 胺 和 一 級 胺 根 據 化 合 物 的 系 統 名 稱 繪 出 其 結 構 明 瞭 官 能 基 及 碳 鏈 長 度 對 碳 化 合 物 的 物 理 性 質 的 影 響 辨 認 一 些 碳 化 合 物 的 通 俗 名 稱, 如 蟻 醛 氯 仿 丙 酮 異 丙 醇 醋 酸 b. 同 分 異 構 結 構 異 構 以 含 有 一 個 C=C 鍵 的 無 環 碳 化 合 物 為 例 說 明 幾 何 異 構 以 含 有 一 個 手 性 碳 的 化 合 物 為 例 說 明 對 映 異 構 明 白 若 兩 個 或 以 上 化 合 物 具 有 相 同 分 子 式 惟 結 構 不 同 時, 即 屬 同 分 異 構 認 識 和 推 測 結 構 異 構 的 存 在 ( 包 括 含 有 相 同 官 能 基 或 不 同 官 能 基 的 異 構 體 ) 認 識 無 環 碳 化 合 物 因 不 能 依 C=C 鍵 轉 動 而 形 成 幾 何 異 構 ( 順 - 反 異 構 ) 推 測 已 知 化 合 物 異 構 體 的 結 構, 以 顯 示 對 結 構 異 構 和 幾 何 異 構 的 認 識 認 識 只 有 一 個 手 性 碳 的 化 合 物 所 形 成 的 對 映 異 構 運 用 結 構 式 和 分 子 模 型 來 展 示 碳 化 合 物 異 構 體 中 的 原 子 排 列 c. 各 種 官 能 基 的 典 型 化 學 反 應 烷 烯 鹵 烷 醇 醛 酮 運 用 所 用 試 劑 反 應 條 件 及 可 觀 察 現 象 描 述 以 下 反 應 並 寫 出 相 關 的 化 學 反 應 式 : i. 烷 : 與 鹵 素 的 取 代 反 應 ii. 烯 : 與 氫 鹵 素 及 鹵 化 氫 的 加 成 反 應 56

43 學 生 應 學 習 羧 酸 酯 酰 胺 iii. 鹵 烷 : 與 OH - (aq) 的 取 代 反 應 iv. 醇 : 與 鹵 化 物 ( 鹵 化 氫 或 三 鹵 化 磷 ) 的 取 代 反 應 ; 脫 水 後 生 成 烯 ; 一 級 醇 氧 化 成 醛 和 羧 酸 ; 二 級 醇 氧 化 成 酮 v. 醛 和 酮 : 與 K 2 Cr 2 O 7 的 氧 化 反 應 及 與 LiAlH 4 的 還 原 反 應 vi. 羧 酸 : 酯 化 還 原 反 應 及 生 成 酰 胺 vii. 酯 : 水 解 viii. 酰 胺 : 水 解 預 測 及 命 名 上 述 反 應 的 生 成 物 d. 簡 單 碳 化 合 物 的 互 換 官 能 基 之 間 的 互 換 在 實 驗 室 簡 單 碳 化 合 物 的 製 法 利 用 (c) 所 述 的 反 應 建 議 轉 換 官 能 基 的 路 線 利 用 (c) 所 述 的 反 應, 說 明 轉 換 碳 化 合 物 所 需 的 試 劑 和 反 應 條 件 利 用 已 知 的 起 始 物 料 試 劑 和 反 應 條 件 預 測 反 應 的 主 要 有 機 生 成 物 描 述 在 實 驗 室 內 如 何 製 備 和 純 化 簡 單 碳 化 合 物, 如 乙 酸 及 酯 計 算 反 應 所 得 生 成 物 的 百 分 產 率 e. 重 要 有 機 物 質 乙 酰 水 楊 酸 ( 阿 士 匹 靈 ) 的 結 構 和 醫 療 應 用 肥 皂 和 非 皂 性 清 潔 劑 的 結 構 和 性 質 尼 龍 和 聚 酯 的 結 構 和 用 途 在 生 物 體 內 發 現 的 碳 化 合 物 : 碳 水 化 合 物 脂 類 和 蛋 白 質 辨 認 乙 酰 水 楊 酸 分 子 的 官 能 基 認 識 阿 士 匹 靈 為 用 以 減 輕 痛 楚 消 炎 退 熱, 以 及 防 止 心 臟 病 發 的 藥 物 描 述 肥 皂 和 非 皂 性 清 潔 劑 的 結 構 認 識 清 潔 劑 可 由 石 油 提 煉 出 來 的 化 學 品 製 成 解 釋 清 潔 劑 的 濕 潤 和 乳 化 功 能 與 其 結 構 的 關 係 找 出 肥 皂 和 非 皂 性 清 潔 劑 的 清 洗 作 用 與 其 結 構 的 關 係 57

44 學 生 應 學 習 解 釋 肥 皂 和 非 皂 性 清 潔 劑 在 硬 水 中 的 清 潔 能 力 的 差 異 描 述 尼 龍 和 聚 酯 的 結 構 說 明 尼 龍 和 聚 酯 的 用 途 認 識 葡 萄 糖 和 果 糖 的 結 構 認 識 脂 肪 油 和 多 肽 內 存 在 的 官 能 基 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 製 作 具 不 同 官 能 基 的 化 合 物 的 分 子 模 型 比 較 以 下 化 合 物 的 物 理 性 質 : 丙 烷 丁 烷 戊 烷 乙 醇 丙 -1- 醇 和 丁 -1- 醇 搜 尋 常 見 碳 化 合 物 的 通 俗 名 稱 推 測 已 知 碳 化 合 物 各 異 構 體 的 結 構 製 作 丁 -2- 烯 的 分 子 模 型 製 作 丁 -2- 醇 或 2- 羥 基 丙 酸 ( 乳 酸 ) 的 分 子 模 型 搜 尋 和 簡 報 有 關 酒 精 呼 氣 分 析 儀 的 原 理 和 應 用 的 資 料 檢 視 反 應 方 案 及 一 些 有 機 化 學 內 重 要 的 合 成 路 線 檢 視 或 寫 出 總 結 本 課 題 所 提 及 的 各 反 應 的 反 應 方 案 分 析 目 標 分 子 的 結 構, 計 畫 從 容 易 購 買 得 到 的 原 始 化 合 物 轉 化 簡 單 碳 化 合 物 的 合 成 路 線 搜 尋 和 簡 報 有 關 在 日 常 生 活 中 常 見 的 重 要 有 機 物 的 合 成 路 線 的 資 料 製 備 乙 酸 或 乙 酸 乙 酯 利 用 脂 肪 或 油 製 備 肥 皂 並 測 試 其 性 質 搜 尋 和 簡 報 有 關 陽 離 子 表 面 活 性 劑 和 中 性 表 面 活 性 劑 的 資 料 進 行 由 2- 甲 基 丙 -2- 醇 製 備 2- 氯 -2- 甲 基 丙 烷 的 實 驗 搜 尋 和 簡 報 有 關 發 現 阿 士 匹 靈 及 其 應 用 的 資 料 利 用 返 滴 定 實 驗 分 析 市 面 出 售 的 阿 士 匹 靈 藥 片 搜 尋 和 簡 報 有 關 清 潔 劑 發 展 歷 史 的 資 料 進 行 實 驗 探 究 清 潔 劑 的 濕 潤 能 力 和 乳 化 功 能 設 計 並 進 行 實 驗 比 較 肥 皂 和 非 皂 性 清 潔 劑 的 清 潔 能 力 搜 尋 和 簡 報 有 關 使 用 清 潔 劑 所 引 致 的 環 境 問 題 的 資 料 58

45 搜 尋 和 簡 報 有 關 重 要 有 機 物 質 ( 如 阿 士 匹 靈 撲 熱 息 痛 布 洛 芬 糖 精 阿 司 百 甜 蔗 糖 纖 維 素 澱 粉 甘 油 三 酯 膽 甾 醇 胰 島 素 和 酪 蛋 白 ) 的 結 構 和 用 途 的 資 料 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 欣 賞 科 學 和 科 技 帶 給 我 們 多 種 有 用 產 品 體 會 合 成 物 料 具 有 廣 泛 的 用 途 和 它 們 在 使 用 時 的 局 限 性 瞭 解 與 實 驗 室 使 用 和 棄 置 碳 化 合 物 有 關 的 危 害, 如 碳 化 合 物 的 可 燃 性 和 毒 性, 以 及 應 採 取 的 預 防 措 施 關 注 環 境 保 護, 並 培 養 為 使 社 會 可 持 續 發 展 而 共 同 承 擔 的 責 任 感 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 製 備 某 一 碳 化 合 物 通 常 有 多 於 一 條 合 成 路 線 然 而, 有 些 合 成 路 線 可 能 為 人 類 健 康 及 環 境 帶 來 不 良 影 響 步 驟 最 少 或 成 本 最 低 廉 的 合 成 路 線, 未 必 是 最 理 想 的 我 們 必 須 運 用 所 學 到 有 機 化 學 的 知 識, 循 著 合 乎 安 全 經 濟 和 環 保 的 路 線 來 發 展 及 製 備 有 用 的 有 機 產 品 尋 求 新 的 碳 化 合 物 往 往 需 要 合 成 數 以 百 計 由 基 本 結 構 變 異 而 成 的 化 合 物 某 些 合 成 出 來 的 化 合 物 可 能 有 某 些 用 處, 但 亦 可 能 有 危 險 的 副 作 用 以 致 不 能 普 及 應 用 ; 故 此, 我 們 需 要 找 尋 其 他 結 構 類 似 但 無 不 良 副 作 用 的 化 合 物 59

46 課 題 十 二 化 學 世 界 中 的 規 律 ( 8 小 時 ) 概 述 透 過 研 習 本 課 題, 學 生 可 明 瞭 週 期 表 在 化 學 的 重 要 性 本 課 題 要 求 學 生 學 習 一 些 元 素 的 物 理 性 質 的 週 期 性 變 化, 及 個 別 氧 化 物 的 酸 鹼 性 質 的 週 期 關 係 學 生 亦 可 建 立 對 某 些 過 渡 性 金 屬 及 其 化 合 物 的 性 質 的 知 識 和 概 念, 並 討 論 過 渡 性 金 屬 在 工 業 和 其 他 應 用 範 疇 上 應 用 的 重 要 性 學 生 應 學 習 a. 由 Li 至 Ar 各 元 素 物 理 性 質 的 週 期 變 化 鍵 合 本 質 的 變 化 熔 點 和 導 電 性 的 變 化 描 述 週 期 表 內 第 I 族 至 第 0 族 各 元 素 的 鍵 合 本 質 和 結 構 描 述 各 元 素 的 熔 點 和 導 電 性 的 週 期 變 化 利 用 各 元 素 的 鍵 合 和 結 構 ( 即 金 屬 結 構 共 價 結 構 和 分 子 結 構 ), 解 釋 熔 點 和 導 電 性 的 變 化 b. 由 Na 至 Cl 各 元 素 氧 化 物 的 鍵 合 計 量 成 分 和 酸 鹼 性 質 描 述 Na 至 Cl 各 元 素 氧 化 物 的 鍵 合 本 質 和 計 量 成 分 描 述 下 列 氧 化 物 在 水 中 習 性 的 變 化 :Na 2 O MgO Al 2 O 3 SiO 2 P 4 O 10 SO 2 和 Cl 2 O 以 Na 2 O Al 2 O 3 和 SO 2 為 例 認 識 Na 至 Cl 各 元 素 氧 化 物 的 酸 鹼 性 質 的 變 化 60

47 學 生 應 學 習 c. 過 渡 性 金 屬 的 一 般 性 質 有 色 離 子 可 變 氧 化 態 催 化 性 質 辨 認 過 渡 性 金 屬 在 週 期 表 中 的 位 置 認 識 大 部 分 過 渡 性 金 屬 離 子 的 水 溶 液 是 有 色 的 描 述 一 些 過 渡 性 金 屬 離 子, 如 Fe 3+ (aq) Cr 3+ (aq) Cu 2+ (aq) 的 顏 色 說 明 過 渡 性 金 屬 在 其 化 合 物 中 能 存 在 多 於 一 種 氧 化 態, 如 Fe 2+ 和 Fe 3+ ; Mn 2+ MnO 2 和 MnO 4 說 明 過 渡 性 金 屬 及 其 化 合 物 均 可 用 作 催 化 劑 說 明 過 渡 性 金 屬 的 重 要 性 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 搜 尋 有 關 週 期 表 發 展 的 資 料 搜 尋 並 解 釋 有 關 第 2 週 期 第 3 週 期 和 第 4 週 期 元 素 的 物 理 性 質 ( 即 密 度 和 在 水 的 溶 解 度 ) 變 化 的 資 料 探 究 在 同 一 週 期 內 各 元 素 的 熔 點 和 導 電 性 的 變 化 探 究 Na 至 Cl 各 元 素 氧 化 物 在 水 中 的 習 性 及 其 相 應 的 酸 鹼 性 質 搜 尋 有 關 過 渡 性 金 屬 及 其 化 合 物 的 重 要 性 的 資 料 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 明 瞭 自 然 界 中 所 發 生 的 規 律 性 變 化 肯 定 人 類 在 尋 求 如 何 提 高 工 業 過 程 的 效 能 上 所 付 出 的 努 力 61

48 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 過 渡 性 金 屬 在 科 技 醫 學 研 究 和 工 業 等 領 域 上 用 作 催 化 劑 過 渡 性 金 屬 離 子 在 維 持 人 們 健 康 方 面 擔 當 重 要 的 角 色 肌 紅 蛋 白 和 血 紅 蛋 白 能 結 合 氧 分 子, 故 在 生 理 學 上 至 為 重 要 ; 而 它 所 結 合 氧 的 能 力, 則 與 該 等 分 子 內 深 紅 色 的 含 鐵 輔 基 有 關 62

49 2.3.2 選 修 部 分 ( 共 52 小 時, 三 個 課 題 任 選 其 中 兩 個 ) 課 題 十 三 工 業 化 學 ( 26 小 時 ) 概 述 本 課 題 旨 在 讓 學 生 有 機 會 提 升 一 些 基 礎 化 學 原 理 上 的 知 識 及 理 解 方, 並 讓 他 們 對 工 業 化 學 有 基 本 認 識 本 課 題 將 介 紹 一 些 重 要 的 工 業 過 程, 如 哈 柏 法 氯 鹼 工 業 及 生 產 甲 醇 的 過 程 學 生 亦 應 對 化 學 動 力 學 ( 包 括 均 相 及 多 相 催 化 作 用 ) 有 更 深 的 認 識 本 課 題 可 與 必 修 部 分 相 關 課 題 的 內 容 相 連 繫 通 過 學 習 工 業 化 學, 學 生 可 以 體 會 化 學 家 如 何 應 用 基 本 化 學 原 理 及 科 學 方 法 來 解 決 工 業 上 遇 到 的 實 際 問 題, 以 及 為 工 業 過 程 選 擇 最 理 想 的 條 件 此 外, 體 驗 化 學 家 如 何 利 用 電 腦 模 型 來 模 擬 及 操 控 化 學 工 業 設 備 本 課 題 進 而 幫 助 學 生 學 習 從 不 同 角 度 來 評 估 化 學 在 社 會 上 擔 當 的 角 色, 以 及 建 立 有 關 綠 色 化 學 的 概 念 和 理 解, 並 認 識 綠 色 化 學 如 何 幫 助 管 理 及 控 制 工 業 生 產 過 程 對 環 境 造 成 的 影 響 最 後, 本 課 題 的 學 習 將 幫 助 學 生 從 繪 畫 及 解 釋 圖 表, 以 及 在 進 行 計 算 的 過 程 中 發 展 有 關 定 量 化 學 的 技 能 學 生 應 學 習 a. 工 業 過 程 的 重 要 性 發 展 切 合 現 代 生 活 的 合 成 產 物 從 社 會 經 濟 及 環 境 角 度, 討 論 使 用 工 業 過 程 ( 如 石 油 化 學 ) 生 產 製 品 所 帶 來 的 利 弊 認 識 近 年 來 工 業 過 程 ( 如 丙 種 維 生 素 的 生 產 ) 在 解 決 天 然 資 源 不 足 或 資 源 減 縮 問 題 方 面 的 進 展 b. 速 率 方 程 從 實 驗 結 果 求 出 速 率 方 程 明 白 反 應 速 率 速 率 常 數 反 應 物 濃 度 和 反 應 級 數 的 相 互 關 係 利 用 初 速 法 求 出 化 學 反 應 的 速 率 方 程 63

50 學 生 應 學 習 c. 活 化 能 能 線 圖 利 用 活 化 能 解 釋 改 變 溫 度 對 反 應 速 率 的 影 響 阿 列 紐 斯 方 程 l og k = 常 數 - Ea 2.3RT 繪 畫 反 應 的 能 線 圖 利 用 麥 克 斯 韋 - 波 爾 茲 曼 分 佈 曲 線 解 釋 溫 度 與 反 應 速 率 的 關 係 利 用 以 下 資 料 求 出 化 學 反 應 的 活 化 能 : i. 直 接 收 集 得 來 的 實 驗 數 據 ii. 所 給 的 數 據 d. 催 化 作 用 和 工 業 過 程 催 化 劑 的 意 義 和 特 性 活 化 能 與 催 化 作 用 的 關 係 均 相 催 化 劑 和 多 相 催 化 劑 利 用 適 當 例 子 描 述 催 化 劑 的 特 性 明 白 催 化 劑 能 為 化 學 反 應 提 供 另 一 個 反 應 途 徑 描 述 催 化 劑 對 可 逆 反 應 的 影 響 描 述 工 業 過 程 中 催 化 作 用 的 應 用 ( 如 哈 柏 法 的 鐵 及 生 產 酒 精 飲 品 所 用 的 酶 ) e. 工 業 過 程 利 用 生 產 肥 料 來 說 明 如 何 將 原 材 料 轉 化 為 消 費 品 以 氯 鹼 工 業 的 過 程 為 例 說 明 電 化 學 原 理 在 工 業 上 的 應 用 利 用 甲 烷 轉 化 為 甲 醇 的 過 程 說 明 工 業 過 程 的 改 進 從 社 會 經 濟 和 環 境 方 面 考 慮 工 業 過 程 描 述 生 產 氨 的 過 程 所 涉 及 的 原 料 原 理 反 應 條 件 反 應 步 驟 及 產 物 描 述 將 氨 轉 化 為 肥 料 的 過 程 解 釋 生 產 氨 所 涉 及 的 物 理 化 學 原 理 解 釋 工 業 過 程 ( 如 哈 柏 法 ) 如 何 在 反 應 速 率 產 率 及 經 濟 上 的 考 慮 作 出 協 調 利 用 製 造 肥 料 為 例, 描 述 並 解 釋 使 用 原 材 料 運 輸 及 貯 藏 產 物 所 需 的 程 序 描 述 肥 料 對 世 界 的 重 要 性 描 述 氯 鹼 工 業 的 重 要 性 解 釋 氯 鹼 工 業 所 涉 及 的 化 學 原 理 描 述 甲 醇 的 重 要 性 64

51 學 生 應 學 習 認 識 將 甲 烷 轉 化 為 甲 醇 的 重 要 性 描 述 透 過 合 成 氣 製 備 甲 醇 的 過 程 所 涉 及 的 原 料 反 應 條 件 反 應 步 驟 及 產 物 討 論 在 生 產 甲 醇 上 科 技 的 改 進 利 用 適 當 準 則 評 鑑 興 建 化 學 工 廠 的 選 址 問 題 利 用 哈 柏 法 氯 鹼 工 業 或 透 過 合 成 氣 生 產 甲 醇 為 例, 從 社 會 經 濟 及 環 境 考 慮 討 論 工 業 過 程 f. 綠 色 化 學 綠 色 化 學 的 原 理 綠 色 化 學 的 應 用 描 述 可 持 續 發 展 與 綠 色 化 學 的 關 係 計 算 化 學 反 應 中 的 原 子 經 濟 利 用 生 產 醋 酸 ( 乙 酸 ) 為 例 找 出 工 業 過 程 中 有 關 綠 色 化 學 的 原 理 和 實 踐 的 關 係 利 用 綠 色 化 學 原 理 評 鑑 工 業 過 程 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 利 用 初 速 法 求 出 硫 代 硫 酸 鈉 與 稀 氫 氯 酸 反 應 的 速 率 方 程 進 行 實 驗 測 定 化 學 反 應 的 活 化 能 利 用 適 當 的 催 化 劑 設 計 並 進 行 實 驗, 研 究 改 變 化 學 反 應 速 率 的 方 法 進 行 有 關 活 化 能 百 分 產 率 和 原 子 經 濟 的 計 算 閱 讀 有 關 固 氮 作 用 的 重 要 性 的 文 章 閱 讀 有 關 生 產 甲 醇 過 程 的 最 新 發 展 的 文 章 利 用 電 腦 模 擬 程 式 研 習 化 工 廠 內 進 行 的 工 業 生 產 過 程 及 控 制 生 產 從 科 學 社 會 經 濟 及 環 境 角 度 分 析 工 業 生 產 的 過 程 討 論 在 日 常 生 活 的 化 學 應 用 上 使 用 綠 色 化 學 原 理 的 可 行 性 搜 尋 和 簡 報 在 生 產 醋 酸 時 應 用 綠 色 化 學 概 念 的 資 料 參 與 有 關 化 學 工 廠 選 址 的 判 斷 練 習 運 用 綠 色 化 學 的 原 理 檢 討 工 業 過 程 65

52 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 明 白 有 關 基 本 化 學 原 理 的 知 識 和 理 解 對 生 產 合 成 物 料 的 重 要 性 重 視 危 險 物 質 如 氨 醋 酸 氫 氯 及 氫 氧 化 鈉 的 安 全 運 送 及 貯 藏 關 注 天 然 資 源 供 應 短 缺 及 欣 賞 工 業 化 學 對 我 們 社 會 的 貢 獻 認 識 催 化 劑 在 化 學 工 業 中 的 重 要 性 願 意 實 踐 綠 色 化 學 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 某 些 化 學 產 品, 例 如 螢 光 增 白 劑, 在 市 場 有 極 大 的 需 求, 惟 在 生 產 過 程 中 會 製 造 大 量 廢 水, 特 別 是 對 環 境 有 害 的 揮 發 性 有 機 化 合 物 (VOCs) 化 學 家 已 開 發 大 規 模 生 產 肥 料 的 方 法, 以 解 決 糧 食 不 足 的 問 題 綠 色 化 學 涉 及 的 一 套 原 則, 旨 在 設 計 製 造 和 應 用 化 學 產 品 時, 減 少 或 排 除 有 害 物 質 的 使 用 或 產 生 為 鼓 勵 商 界 領 袖 從 傳 統 方 案 與 綠 色 方 案 中 作 負 責 任 的 選 擇, 應 發 展 及 推 廣 多 些 可 取 代 現 有 物 料 和 科 技 而 對 環 境 有 益 的 另 類 選 擇 化 學 工 業 所 面 對 的 基 本 挑 戰 是 在 維 持 社 會 利 益 的 前 提 下, 不 會 增 加 環 境 的 負 擔 或 是 對 環 境 造 成 傷 害, 同 時, 所 付 出 的 代 價 必 須 合 理 在 生 產 過 程 中 不 小 心 棄 置 或 滲 漏 化 學 物 ( 如 博 帕 爾 大 災 難 和 水 俣 汞 中 毒 事 件 ) 或 廣 泛 使 用 有 毒 化 學 品 ( 如 砷 鎘 鉻 鉛 酞 酸 鹽 PAHs PBDEs 和 三 丁 基 錫 等 ) 均 造 成 環 境 的 破 壞 66

53 課 題 十 四 物 料 化 學 ( 26 小 時 ) 概 述 本 課 題 旨 在 讓 學 生 有 機 會 增 廣 物 料 化 學 上 的 知 識 和 理 解 學 生 需 要 研 習 一 些 重 要 物 料, 如 聚 合 物 合 金 液 晶 陶 瓷 和 納 米 物 料 等, 亦 同 時 需 要 對 各 種 塑 膠, 包 括 熱 塑 性 塑 膠 熱 固 性 塑 膠 生 物 聚 合 物 料 及 生 物 可 降 解 塑 膠 等, 有 更 深 入 的 認 識 本 課 題 可 與 必 修 部 分 相 關 課 題 的 內 容 相 連 繫 透 過 學 習 物 料 化 學, 學 生 可 欣 賞 到 化 學 家 在 研 製 新 物 料 方 面 的 貢 獻, 並 認 識 新 物 料 可 以 代 替 那 些 已 不 再 滿 足 現 代 化 生 活 所 需 的 物 料 此 外, 透 過 學 習 在 生 產 合 成 物 料 的 過 程 中 應 用 綠 色 化 學 的 概 念, 使 學 生 明 白 綠 色 化 學 可 以 幫 助 減 低, 甚 至 消 除 化 學 為 人 類 健 康 及 環 境 帶 來 的 不 良 影 響 學 生 應 學 習 a. 天 然 聚 合 物 纖 維 素 甲 殼 素 及 硅 酸 鹽 的 結 構 和 性 質 利 用 纖 維 素 和 甲 殼 素 的 結 構 來 解 釋 其 性 質 比 較 纖 維 素 與 甲 殼 素 的 結 構 特 性 運 用 鏈 狀 層 狀 及 網 絡 硅 酸 鹽 為 例, 解 釋 硅 酸 鹽 的 結 構 如 何 影 響 其 性 質 b. 合 成 聚 合 物 和 塑 膠 加 成 聚 合 加 成 聚 合 物 ( 如 聚 四 氟 乙 烯 (PTFE) 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 (PMMA) 和 氰 丙 烯 酯 ( 超 能 膠 )) 的 生 成 及 應 用 縮 合 聚 合 解 釋 熱 塑 性 塑 膠 及 熱 固 性 塑 膠 以 PTFE PMMA 及 氰 丙 烯 酯 為 例 描 述 加 成 聚 合 物 的 特 性 描 述 以 下 各 縮 合 聚 合 物 的 特 性 : 聚 對 苯 二 甲 酸 乙 二 酯 (PET) 尼 龍 凱 庫 勒 及 脲 甲 醛 67

54 學 生 應 學 習 縮 合 聚 合 物 ( 如 聚 酯 及 聚 酰 胺 ) 的 生 成 及 應 用 生 物 聚 合 物 料 ( 如 聚 乳 酸 (PLA)) 結 構 對 一 些 性 質 ( 如 密 度 硬 度 剛 性 彈 性 和 生 物 可 降 解 性 等 ) 的 影 響, 並 用 以 下 例 子 加 以 說 明 : i. 高 密 度 聚 乙 烯 及 低 密 度 聚 乙 烯 ii. 尼 龍 及 凱 庫 勒 iii. 聚 合 物 的 硫 化 作 用 iv. 生 物 可 降 解 塑 膠 塑 膠 加 工 過 程 注 塑 法 吹 塑 法 擠 塑 法 真 空 成 型 法 及 壓 塑 法 藉 一 個 或 一 對 已 知 單 體 推 斷 聚 合 反 應 類 別 藉 一 個 或 一 對 已 知 單 體 推 斷 聚 合 物 的 重 複 單 位 寫 出 生 成 加 成 聚 合 物 及 縮 合 聚 合 物 的 化 學 反 應 式 說 明 加 成 聚 合 與 縮 合 聚 合 的 異 同 利 用 聚 合 物 的 結 構 解 釋 其 性 質 認 識 生 物 聚 合 物 的 應 用 以 PLA 為 例, 描 述 製 造 生 物 可 降 解 塑 膠 的 過 程 找 出 加 工 過 程 的 選 擇 與 塑 膠 性 質 及 各 產 品 用 途 間 的 關 係 討 論 塑 膠 再 循 環 的 重 要 性, 及 推 行 時 所 碰 到 的 困 難 c. 金 屬 和 合 金 金 屬 晶 體 的 結 構 i. 以 六 方 緊 密 裝 填 結 構 及 立 方 緊 密 裝 填 結 構 為 例, 說 明 緊 密 裝 填 結 構 ii. 以 體 心 立 方 結 構 為 例, 說 明 敞 開 結 構 金 屬 結 構 的 晶 胞 及 配 位 數 金 屬 與 合 金 性 質 的 差 異 描 述 金 屬 的 緊 密 裝 填 結 構 和 敞 開 結 構 辨 認 所 給 金 屬 結 構 的 晶 胞, 並 求 出 配 位 數 目 認 識 把 其 他 元 素 引 入 金 屬 內 形 成 合 金 以 硬 度 和 電 導 性 為 例 解 釋 金 屬 與 合 金 性 質 的 差 異 利 用 所 給 的 資 料, 找 出 合 金 ( 如 鋼 及 黃 銅 ) 的 應 用 與 其 性 質 的 關 係, 並 將 之 與 純 金 屬 相 比 較 68

55 學 生 應 學 習 d. 現 代 生 活 中 的 合 成 物 料 液 晶 陶 瓷 納 米 物 料 描 述 有 機 液 晶 體 的 化 學 結 構 及 各 種 液 晶 相 辨 認 呈 液 晶 特 性 的 物 質 的 結 構 特 徵 找 出 液 晶 的 用 途 與 其 性 質 的 關 係 認 識 陶 瓷 物 料 具 多 樣 化 的 化 學 形 式 運 用 陶 瓷 的 巨 型 分 子 結 構 解 釋 其 高 熔 點 絕 緣 和 隔 熱 的 性 質 找 出 陶 瓷 的 用 途 與 其 性 質 的 關 係 描 述 納 米 物 料 為 粒 子 大 小 不 超 過 100 nm 的 有 機 或 無 機 物 料 說 明 納 米 物 料 的 用 途 e. 綠 色 化 學 綠 色 化 學 的 原 理 綠 色 化 學 的 實 踐 描 述 可 持 續 發 展 與 綠 色 化 學 的 關 係 認 識 合 成 物 料 的 生 產 過 程 中 實 踐 綠 色 化 學 的 方 法, 包 括 使 用 危 險 性 較 低 的 化 學 合 成 方 法 和 較 安 全 的 溶 劑 及 輔 助 物 運 用 綠 色 化 學 原 理 評 價 生 產 合 成 物 料 的 工 業 過 程 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 搜 尋 和 簡 報 有 關 硅 和 其 化 合 物 ( 如 長 石 雲 母 和 石 英 ) 在 日 常 生 活 的 重 要 性 的 資 料 製 作 硅 酸 鹽 的 結 構 模 型 或 觀 看 其 電 腦 模 擬 圖 象 觀 看 不 同 硅 酸 鹽 樣 本 的 照 片 寫 出 生 成 聚 合 物 的 化 學 反 應 式 參 照 所 給 的 聚 合 物 結 構 推 斷 聚 合 物 的 單 體 進 行 實 驗 製 備 加 成 聚 合 物 ( 如 聚 苯 乙 烯 及 有 機 玻 璃 ) 69

56 進 行 實 驗 製 備 縮 合 聚 合 物 ( 如 尼 龍 和 脲 甲 醛 ) 搜 尋 有 關 利 用 凱 庫 勒 (Kevlar) 作 為 避 彈 衣 料 的 資 料 或 閱 讀 相 關 的 文 章 搜 尋 有 關 使 用 生 物 聚 合 物 料 ( 如 Biopol( 聚 羥 基 丁 酸 酯 )) 的 利 弊 的 資 料 或 閱 讀 相 關 的 文 章 搜 尋 和 簡 報 有 關 用 作 黏 合 劑 半 導 體 和 藥 物 載 體 的 聚 合 物 料 結 構 及 性 質 的 資 料 搜 尋 有 關 戈 爾 特 斯 TM ( Gore-Tex TM ) 的 結 構 特 性 性 質 和 用 途 的 資 料, 或 閱 讀 相 關 文 章 製 作 金 屬 晶 體 的 模 型 或 觀 看 其 電 腦 模 擬 圖 象 比 較 以 下 各 組 金 屬 及 合 金 的 外 貌 硬 度 熔 點 和 抗 腐 蝕 性 :(a) 黃 銅 和 銅 (b) 鋼 和 鐵 (c) 焊 錫 和 錫 (d) 鑄 幣 金 屬 和 鎳, 以 及 (e) 不 同 克 拉 的 金 和 純 金 討 論 發 展 聚 合 物 或 合 金 等 物 料 對 社 會 所 造 成 的 影 響 參 與 有 關 選 擇 最 佳 物 料 以 製 造 日 用 品 雕 像 及 橋 樑 等 的 判 斷 練 習 搜 尋 和 簡 報 有 關 記 憶 金 屬 的 性 質 和 結 構 的 資 料 搜 集 有 關 液 晶 或 納 米 物 料 的 發 現 過 程 及 其 應 用 的 資 料 製 作 陶 瓷 物 料 與 納 米 物 料 的 模 型 或 觀 看 相 關 的 電 腦 模 擬 圖 象 利 用 環 己 烯 經 相 轉 移 催 化 劑 (Aliquat 336) 的 催 化 氧 化 下 製 備 己 1,6 二 酸 討 論 在 生 產 過 程 中, 使 用 超 臨 界 二 氧 化 碳 和 水 來 取 代 有 機 溶 劑 的 利 弊 搜 尋 和 簡 報 有 關 使 用 齊 格 勒 納 塔 催 化 反 應 生 產 聚 乙 烯 的 資 料 閱 讀 或 撰 寫 有 關 現 代 物 料 ( 如 鐵 半 導 體 和 納 米 碳 管 ) 發 展 對 日 常 生 活 的 影 響 的 文 章 搜 尋 有 關 納 米 物 料 的 用 途 ( 如 用 於 藥 物 遞 送 光 動 力 療 法 高 解 析 螢 光 體 和 催 化 劑 等 ) 70

57 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 欣 賞 科 學 與 科 技 能 為 我 們 帶 來 有 用 的 產 品 體 會 合 成 物 料 用 途 廣 泛 和 它 們 在 使 用 上 的 局 限 性 理 解 到 物 料 的 資 源 有 限 及 物 資 再 循 環 的 重 要 性 明 白 需 要 從 其 他 資 源 取 得 來 自 石 油 工 業 的 化 合 物 了 解 到 選 擇 物 料 作 特 定 用 途 時, 需 要 考 慮 它 的 各 種 性 質 體 會 化 學 家 物 理 學 家 及 材 料 科 學 家 必 須 緊 密 合 作 才 能 令 材 料 化 學 跨 步 向 前 關 注 環 境 保 護, 並 培 養 為 社 會 可 持 續 發 展 而 共 同 承 擔 的 責 任 感 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 雖 然 合 成 物 料 能 提 高 我 們 的 生 活 水 平, 但 很 多 合 成 物 料 的 生 產 過 程 會 對 我 們 的 健 康 及 環 境 帶 來 不 良 影 響 科 學 家 及 工 程 師 均 面 對 為 配 合 歐 盟 有 關 使 用 綠 色 電 子 物 料 ( 如 無 鉛 焊 錫 ) 的 新 規 定 所 帶 來 的 挑 戰 當 研 製 和 使 用 新 物 料 ( 如 納 米 物 料 ) 時, 應 考 慮 其 安 全 性 及 毒 性 71

58 課 題 十 五 分 析 化 學 ( 26 小 時 ) 概 述 在 本 課 題 的 起 始 部 分, 學 生 將 運 用 在 必 修 部 分 各 課 題 所 獲 得 的 知 識 和 技 能, 計 畫 和 進 行 某 些 常 見 化 學 物 種 的 測 試 除 了 早 前 已 學 習 的 常 用 分 離 方 法 外, 本 課 題 讓 學 生 知 道 液 液 萃 取 法 和 色 層 法 均 可 用 以 分 離 混 合 物 此 外, 明 白 測 定 熔 點 和 沸 點 是 顯 示 物 質 純 度 的 重 要 方 法 本 課 題 還 會 重 點 說 明 定 量 分 析 方 法, 並 在 許 可 的 條 件 下, 讓 學 生 解 決 在 真 實 情 況 中 有 關 物 質 定 量 的 問 題, 並 進 行 涉 及 沉 澱 反 應 及 氧 化 還 原 反 應 的 重 量 分 析 方 法 和 不 同 類 別 的 容 量 分 析 法 的 探 究 學 習 本 課 題 後, 學 生 應 具 備 與 定 量 化 學 相 關 的 技 能, 例 如 進 行 運 算 和 描 述 減 低 可 能 導 致 誤 差 的 方 法 現 代 化 儀 器 在 現 今 的 分 析 化 學 上 扮 演 關 鍵 的 角 色 學 習 本 課 題 可 使 學 生 對 使 用 不 同 的 儀 器 的 方 法 有 一 定 的 認 識, 如 以 比 色 法 測 試 有 色 物 質 的 含 量 以 紅 外 (IR) 光 譜 法 鑑 定 官 能 基 和 以 質 譜 法 測 定 分 子 結 構 同 時, 學 生 應 注 意 到 以 傳 統 化 學 測 試 偵 測 化 學 物 種 的 固 有 局 限, 因 而 明 白 在 化 學 分 析 中 採 用 現 代 化 儀 器 的 好 處 但 是, 本 課 題 並 不 要 求 學 生 深 入 了 解 這 些 儀 器 所 涉 及 的 原 理 或 其 詳 細 的 操 作 步 驟 本 課 題 不 要 求 學 生 學 習 大 量 的 測 試 和 分 析 方 法, 他 們 只 需 要 懂 得 為 不 同 處 璄 的 問 題, 選 擇 合 適 的 解 決 方 法, 並 解 釋 其 選 擇 透 過 本 課 題 所 得 有 關 探 究 化 學 物 品 的 性 質 及 數 量 的 實 驗 經 驗, 明 白 分 析 化 學 在 日 常 生 活 中 的 重 要 性 72

59 學 生 應 學 習 a. 檢 測 化 學 物 種 的 存 在 利 用 焰 色 試 驗, 測 試 物 質 中 是 否 含 有 鈣 銅 鉀 和 鈉 進 行 適 當 的 測 試, 檢 測 下 列 物 種 的 存 在 : i. 分 子 : 氫 氧 氯 二 氧 化 碳 水 氨 二 氧 化 硫 和 氯 化 氫 ii. 陽 離 子 : 鋁 離 子 銨 離 子 鈣 離 子 鎂 離 子 銅 (II) 離 子 鐵 (II) 離 子 鐵 (III) 離 子 和 鋅 離 子 iii. 陰 離 子 : 氯 離 子 溴 離 子 碘 離 子 碳 酸 根 離 子 次 氯 酸 根 離 子 和 亞 硫 酸 根 離 子 iv. 碳 化 合 物 中 的 官 能 基 : C=C OH CHO >C=O 和 COOH 選 擇 合 適 的 工 具 和 儀 器 來 進 行 化 學 測 試 利 用 化 學 測 試 來 收 集 實 驗 資 料 準 確 和 有 系 統 地 記 錄 觀 察 建 議 並 進 行 合 適 的 化 學 測 試, 以 檢 測 化 學 物 種 的 存 在 以 口 述 或 書 寫 方 式, 論 證 某 化 學 物 種 存 在 的 結 論 評 估 進 行 化 學 測 試 的 潛 在 危 險 說 明 使 用 2,4 二 硝 基 苯 肼 和 托 倫 斯 試 劑 來 測 試 羰 基 化 合 物 所 涉 及 的 反 應 條 件 和 觀 察 設 計 用 以 分 離 含 已 知 成 分 混 合 物 的 方 案 73

60 學 生 應 學 習 b. 分 離 和 提 純 的 方 法 結 晶 法 蒸 餾 法 或 分 餾 法 液 液 萃 取 法 紙 色 層 法 柱 色 層 法 或 薄 層 色 層 法 描 述 各 種 分 離 和 提 純 的 方 法 利 用 下 列 方 法 把 物 質 分 離 和 提 純 : i. 結 晶 法 ii. 蒸 餾 法 或 分 餾 法 iii. 液 相 萃 取 法 iv. 色 層 法 求 出 物 質 在 色 譜 中 的 比 移 值 (R f ) 找 出 物 質 的 熔 點 或 沸 點 從 量 度 物 質 的 熔 點 或 沸 點 以 測 定 其 純 度 論 證 分 離 混 合 物 所 選 擇 的 方 法 是 否 恰 當 c. 定 量 分 析 方 法 重 量 分 析 容 量 分 析 進 行 定 量 分 析 時 運 用 合 適 的 工 具 和 儀 器 收 集 數 據 準 確 和 有 系 統 地 記 錄 觀 察 和 數 據 注 意 並 採 取 減 低 導 致 誤 差 的 必 要 措 施 使 用 所 得 的 數 據 計 算, 並 歸 納 出 證 據 為 本 的 結 論 利 用 口 述 或 書 寫 簡 報 觀 察 數 據 結 果 結 論 和 導 致 誤 差 原 因 論 證 測 定 物 質 含 量 時 採 用 適 當 的 定 量 分 析 方 法 評 估 進 行 定 量 分 析 的 潛 在 危 險 74

61 學 生 應 學 習 d. 儀 器 分 析 方 法 比 色 法 的 基 本 原 理 和 應 用 使 用 紅 外 (IR) 光 譜 鑑 定 碳 化 合 物 中 的 官 能 基 質 譜 儀 的 基 本 原 理 和 應 用, 包 括 簡 單 的 碎 裂 模 式 認 識 在 儀 器 分 析 方 法 ( 即 比 色 法 紅 外 (IR) 光 譜 法 和 質 譜 法 ) 所 採 用 的 基 本 原 理 量 度 標 準 溶 液 的 吸 光 度 以 繪 畫 校 準 曲 線 利 用 校 準 曲 線 測 定 溶 液 的 濃 度 利 用 紅 外 (IR) 光 譜 和 所 給 的 對 照 表, 鑑 定 以 下 基 團 :C H O H N H C=C C C C=O 和 C N 利 用 質 譜 鑑 定 以 下 基 團 :R + RCO + + 和 C 6 H 5 CH 2 分 析 直 接 收 集 的 數 據, 並 按 此 作 出 結 論 分 析 間 接 收 集 的 數 據 ( 包 括 文 字 和 圖 象 資 料 ), 並 按 此 作 出 結 論 以 口 述 及 書 寫 方 式, 交 流 資 料, 並 為 所 作 的 結 論 作 辯 證 e. 分 析 化 學 對 社 會 的 貢 獻 食 物 與 藥 物 的 分 析 環 境 保 護 科 學 鑑 證 中 化 學 扮 演 的 角 色 臨 床 診 斷 認 識 日 常 生 活 中 應 用 現 代 儀 器 進 行 分 析 討 論 分 析 化 學 在 現 代 生 活 方 式 中 的 角 色, 如 精 確 量 度 大 氣 污 染 物 ( 如 一 氧 化 碳 和 二 噁 英 ) 和 戶 內 空 氣 污 染 物 ( 如 甲 醛 ) 的 水 平 描 述 鑑 證 化 學 在 提 供 法 律 證 據 方 面 的 角 色 討 論 分 析 化 學 在 診 斷 治 療 和 預 防 疾 病 的 角 色 75

62 建 議 學 與 教 活 動 為 讓 學 生 能 夠 發 展 學 習 成 果, 以 下 建 議 的 學 習 活 動 可 供 參 考 : 設 計 用 以 分 離 含 已 知 成 分 混 合 物 的 方 案 進 行 實 驗 測 試 樣 本 中 某 些 化 學 物 種 設 計 並 進 行 探 究 推 斷 樣 本 的 化 學 本 質 以 重 量 分 析 方 法 進 行 實 驗, 求 出 肥 料 樣 本 內 的 含 磷 量 以 重 量 分 析 方 法 進 行 實 驗, 利 用 草 酸 求 出 天 然 水 內 的 含 鈣 量 以 滴 定 分 析 方 法 進 行 實 驗, 利 用 硝 酸 銀 和 鉻 酸 鹽 指 示 劑 求 出 氯 離 子 含 量 ( 莫 爾 法 ) 以 滴 定 分 析 方 法 進 行 實 驗, 求 出 漂 白 水 樣 本 的 次 氯 酸 根 離 子 含 量 探 究 一 些 市 面 出 售 的 鐵 藥 片 的 含 鐵 量 求 出 水 的 高 錳 酸 鹽 指 數 用 以 分 析 水 質 進 行 簡 單 化 學 試 驗, 檢 測 官 能 基 以 紙 色 層 法 柱 色 層 法 或 薄 層 色 層 法 進 行 實 驗, 分 析 混 合 物 計 畫 並 以 比 色 計 進 行 實 驗, 找 出 未 知 溶 液 的 濃 度 分 析 如 譜 圖 等 以 圖 象 形 式 表 達 出 來 的 數 據, 然 後 歸 納 出 以 證 據 為 本 的 結 論, 並 以 口 述 或 書 寫 方 式 簡 報 出 來 檢 視 實 驗 報 告, 並 以 口 述 或 書 寫 方 式 簡 報 批 評 性 的 論 點 討 論 真 誠 地 記 錄 和 報 告 數 據 的 重 要 性 設 計 並 製 作 手 攜 式 酒 精 呼 氣 測 試 器, 然 後 測 試 其 準 確 度 搜 尋 和 簡 報 儀 器 分 析 的 原 理 及 其 應 用 的 資 料, 如 以 氣 相 色 層 法 求 出 血 液 內 的 酒 精 含 量 利 用 碘 昇 華 法 鑑 定 指 紋 搜 尋 和 簡 報 在 科 學 鑑 證 上 應 用 化 學 方 法 的 資 料 觀 看 在 化 學 分 析 中 應 用 現 代 化 學 技 術 的 影 片 價 值 觀 和 態 度 透 過 本 課 題 的 學 習, 學 生 可 建 立 以 下 的 價 值 觀 和 態 度 : 採 取 負 責 任 的 態 度, 公 平 客 觀 地 收 集 分 析 和 報 告 資 料 尊 重 其 他 不 同 觀 點 和 以 證 據 為 本 的 結 論 體 會 分 析 化 學 的 知 識 理 解 和 實 際 操 作 對 社 會 的 重 要 性 展 示 對 科 學 發 展 的 持 續 興 趣 和 好 奇 心 體 會 遵 照 標 準 測 試 和 化 學 分 析, 以 及 確 認 測 量 結 果 的 重 要 性 76

63 科 學 科 技 社 會 和 環 境 的 連 繫 鼓 勵 學 生 重 視 和 理 解 各 項 反 映 科 學 科 技 社 會 和 環 境 之 間 相 互 連 繫 的 議 題, 包 括 : 在 實 驗 室 和 日 常 生 活 中 均 會 應 用 分 離 和 提 純 的 技 巧 為 都 市 居 民 提 供 潔 淨 水 牽 涉 了 過 濾 沉 澱 和 蒸 餾 等 技 術 ; 郊 區 的 旅 客 可 於 天 然 水 依 次 加 入 碘 酊 及 抗 壞 血 酸, 令 其 變 得 安 全, 以 供 飲 用 消 費 者 常 閱 讀 到 有 關 食 物 中 含 有 致 癌 物 質 重 金 屬 農 藥 除 莠 劑 殺 蟲 劑 等 報 告 分 析 化 學 家 利 用 合 適 的 工 具 和 儀 器 提 供 更 多 的 線 索, 讓 我 們 了 解 事 件 情 況 不 同 本 質 的 化 學 品, 可 使 環 境 受 到 不 同 的 威 脅 和 危 害 分 析 化 學 可 為 此 提 供 定 性 和 定 量 的 證 據 科 學 鑑 證 是 某 些 法 律 程 序 重 要 的 一 環, 在 蒐 集 證 據 和 協 助 作 出 具 邏 輯 性 的 有 效 結 論 方 面, 化 學 扮 演 著 重 要 的 角 色 77