全國中小學科展

國中組

氨在高溫時具還原作用的改良實驗及一些引發的相關問題

上化學實驗課時,老師常會講解一些改良的實驗而得到很好的效果。譬如實驗7-2氣化氫與緻屑的取代反 應,以尖頭試管代替圓頭試管(小孔試管)而後點燃氫氣,可看到淡藍色的火焰,若用鋅粉代替鐵屑作用,則效果更為良好(榮獲十八屆全國科展第一名)。可見科展的題目就在我們的身邊,老師的這一席話,帶給我們很大的啟示與激勵的作用,囚而在平日實驗課時,我們即往意那些實驗理論與實驗有差距之處,那些實驗值得狡們去改艮而能得到更好的結果。在平日的細心觀察與思考結果,有一天,我們在做 16-2 氨將高溫的氧化銅還原成金屬銅實驗時,發現我們所收集到的氮氣不純,它仍含有部份氨氣,而我們也不能以「滅火」的方法就肯定試管內就是純氮氣。我們曾想利用氨易溶於水的性質( l : 700 ) ,將一些水放入試管中搖震,把多餘的氨溶掉,然效果不彰,當我們用玻棒沾取濃鹽酸放入試管中時,仍見白色的NH,Cl。因此,我們想出一個辦法,在過程中,將多餘 的氨吸去,即能得到純氮氣,更何況氯化銨與熟石灰混合加熱產生的水及氧化銅被氨還原時所生的水,往往濡濕被還原成的銅;甚而,氨與氧化銅作用產生藍色的 Cu ( NH3)2+ 4會破瓖成果,致有改良的必要。

鋅銅電池的探討

在做鋅─銅電池的實驗時,發現鋅─銅電池的電壓為1,100伏特,但其電流卻只有0.6毫安培,無法使小燈泡發光,為什麼鋅─銅電池的電流這麼微弱?是否有方法使其電流增大?又鋅─銅電池有一個U型管的鹽橋,但乾電池則無,鹽橋的功能為何?鋅─銅電池一定需要鹽橋嗎?這些問題引發探討本實驗的興趣。

是什麼因素影響五寮溪上游河谷的型態?

老師要帶我們去三峽溪及支流五寮溪沿岸作地質考察,以使我們更加了解地質作用的影響。準備資料時,一位住在五寮溪旁的同學提出:為什麼他們那邊的河谷非常開闊,反而在比較下游的地方變成了峽谷?這引起了我們的好奇心,於是決定要特別加以研究。

圖形中的數獨

本文一開始以直線數奇偶性來探討「在平面上給定n條直線,任三條線不共點,任兩條線不平行,讓沿著任何一條直線上的n-1個交點,都剛好出現1,2,3,....,n-1 各一次」,求解的存在性。研究結果顯示直線數是偶數時有解,而直線數是奇數時無解。接著用圖論中「點著色」及「邊著色」的觀點來思考同一問題,突顯出該問題背後的數學結構。最後進一步探討「將直線替換成圓」,「有m條直線平行,任三條不共點」以及「有p條直線共點,任兩條不平行」的情況。其中最後一部分「有p條直線共點,任兩條不平行」的情況,從超圖(Hypergraph)和關聯矩陣(Incident Matrix)的觀點,得到一些有趣的結論。

磁場中的離子轉速─探討硫酸銅水溶液濃度與離子遷移速度關係

帶電的離子受到垂直方向的磁場與電場作用,會因為受到洛倫茲力而產生有趣的轉動現象,由於電解槽中電解質不同濃度,會產生不同的離子遷移速度。經由所測量的時間與圓周運動的距離,可計算電解質的實際遷移速度,我們可利用簡易的裝置設備,推論出當電解質濃度越大,解離後正、負離子的吸引牽制作用也越強,使得離子在固定電場下的遷移速度減小了,莫耳導電率也減小。

鏽裡磁場乾坤大

本研究主要是探討鐵在磁場中的生鏽速率,我們利用強力磁鐵製造磁場,再將鋼絲絨置於磁場中使其生鏽,而後測量鋼絲絨的耗氧速率來了解磁場對鐵生鏽的影響,經實驗發現當磁場越強時,鐵生鏽速率越快;另外我們也測量銅及鎳在磁場中氧化的耗氧速率,實驗後發現磁場對於銅及鎳的氧化速率沒有影響;此外,我們對於電場作用下的鐵、銅及鎳氧化情形做實驗,發現電場都會使三種金屬氧化速率變快;而在電磁波作用下,我們也發現鋼絲絨的耗氧速率沒有影響;最後我們也發現鐵釘生鏽後再磁化,磁化後磁場比未生鏽鐵釘強,且對於磁性的保持較久。

ZZZZZZZZZZ姑婆芋毒性之探討

小時候到山間玩耍,遇到下雨時就常摘一片芋頭類植物的葉片中充當雨傘回家,但有時候會覺的手上皮膚癢癢的,有時甚至起了一點點的小紅點。曾忘了摘過葉柄,拿到東西就吃!結果嘴唇是又麻又癢,在家中廚房幫忙切芋頭時有時也會覺的手癢。同學們討論結果,也都有相似的經驗。後來看過報紙刊載有一棟叫姑婆芋的植物全株有毒。對照了外表和我們家附近的芋類相似,且多會引起我們皮膚發癢。因而引起了我們對他們「毒」性的探討和如何區分可食與不可食種類的興趣。

「螺」密歐與諸綠「葉」--以台灣欒樹(Koelreuteria henryiDummer) 防治福壽螺之研究--

本研究尋找有效的植物以生物防治法的方式降低福壽螺的危害。結果發現16種植物中,台灣欒樹、馬櫻丹、大葉桃花心木、黑板樹、青楓及水黃皮0.5%水浸液第五天時皆有九成以上福壽螺的致死率。我們以台灣特有種植物、數量較多的台灣欒樹做進一步探究,發現其不同部位毒性強弱依序為枯葉>新鮮葉>果實>莖>種子;而0.5%新鮮葉及0.1%枯葉水浸液可於兩天內完全毒殺福壽螺。欒樹新鮮葉殘效,在11至15天時毒性(66.7%)約為苦茶粉(23.3%)的三倍;16至20天時,仍有近五成(48.9%)的死亡率,苦茶粉則已全然無效。在10~35℃內,新鮮葉0.5%水浸液第三天時皆達100%的致死率。 戶外實驗 (溝渠93.3%,田間枯葉65.6%,乾燥葉20%)證實亦有成效後,我們評估於鄉間廣植台灣欒樹,應可有效降低福壽螺的危害。

精油如解液,飛蚊莫摧殘-真薰傳

台灣年均溫為23.6℃,溼度約75%,非常適合蚊子繁殖。本組期望採用廢棄的柑橘類果皮,及容易栽種的辛香類植物,在家中能自行調配安全無毒的防蚊液。在以冷壓法所得的大蒜、洋蔥、橘子、柳丁、柚子精油中,我們發現將柚子精油80%與混合溶劑20%(嬰兒油與甜杏仁油3:1)調配,其對白線斑蚊的忌避率為68~92%,高於市售的天然防蚊液60~81%。也優於市售防蚊液中所常見的茶樹精油與香茅精油(自製精油忌避率高於兩者28~34%)。由所蒐集的資料可以發現柚子精油含高含量的檸檬烯(環狀萜烯類),其分子結構的穩定性勝於天然防蚊液的成分(多為鏈狀萜烯類)。若能將屬於農業廢棄物的柚子果皮(其餘柑橘類果皮精油也有不錯的驅蚊效果)再製成精油,可使廢棄物得到更有效的再利用。

利用密閉容器氣壓及其周邊水壓力測出大氣壓力

由理化第一冊實驗 4 - 1 空氣成分實驗中,發現廣口瓶之瓶口朝下壓入水中時,瓶內水位微升。若改用較長的管柱測試,此現象更為顯著。因此引發我們探討大氣壓力、水壓力及密閉容器內氣體壓力三者間的關係,由此得知新的測量大氣壓力的方式。