全國中小學科展

化學科

紅黑大對抗- 探討硫酸銅電鍍的影響因素

利用硫酸銅進行電鍍實驗,我們發現了與預期不符合的結果,所以進行了這個研究,在這個研究中,我們探討了電流大小、正負極距離、電鍍液濃度、被鍍物角度、使否攪拌、是否外加磁場以及電鍍物的溫度對電鍍完成度以及均勻度的影響,並探討了電鍍時產生黑色物質。我們發現電鍍產生的黑色物質應該是結構鬆散的金屬銅,而要避免產生黑色電鍍表面並電鍍均勻,必須提高硫酸銅濃度,避免太大的電流,並攪拌溶液。

魔法藥「碘」

本研究以碘液為中心,探討在各種變因中碘液顏色的變化。討論的變因有打入氣體、提高溫度、加入不同的電解質及照射紫外線,就上述各種變因設計多項實驗,實驗中我們以分光光度計測量碘液吸收值,進而討論碘液在不同環境下吸收值的變化與反應級數,並探討碘液完全褪色後可能的產物。

葉電「欖仁」包-「桃色」也來電

本實驗所參考的自然課程為三年級的「溶解」、四年級的「燈泡亮了」及五年級的「生活中的酸鹼」、「植物世界」,我們運用生活中唾手可得的材料,例如:銅片和鋅片,分別當做電池的正、負極,以檸檬汁、海鹽(電解液)和果凍粉(吸附物)混合,吸附以58%酒精萃取的小葉欖仁汁液,並配合葉綠素光照實驗,在實驗前用簡單的儀器對光源與色光進行分析。發現不同的光源與色光照射下,葉綠素電池產生電能的效果也會有差別,且符合葉綠素對紅、藍光吸收較強的特性,若是吸收紅、藍色光混合成的桃紅光照射,則會有更高的電功率產生,串聯三個我們製作的葉綠素電池,也能夠使小顆LED發光、液晶零件發光等。

奧妙的BR震盪反應

我們以BR振盪反應為這一次的研究主題,並自製振盪觀測儀器。我們利用自製振盪觀測儀器探討改變各反應物濃度與溫度對BR反應之影響,並比較不同濃度BR與BZ兩種振盪反應之振盪時間,我們發現兩種振盪反應的第一次振盪時間明顯較長。BR振盪反應中碘酸鉀與雙氧水濃度愈高,振盪總時間愈大,但硫酸與丙二酸濃度愈高,振盪總時間愈小,改變錳離子濃度影響不太明顯,[KIO3]=0.2M、[MA]=0.375M、[Mn2+]=0.025M和[H2SO4]=0.225M時會有最多的振盪次數,當改變溫度時,溫度越高,其反應速率越快,所需的時間越短,出現振盪週期越短,溫度越低出現振盪週期越長,可見溫度與反應振盪週期呈正相關。

單寧酸現形記

我們想要了解哪些食物含有單寧酸,首先要選用適當之指示劑來檢測單寧酸,經過測試後,選用硝酸鐵溶液來當指示劑效果最好。用硝酸鐵溶液分別滴定市售瓶裝飲料茶、市售茶包浸泡之茶液、咖啡豆浸泡之黑咖啡、多種水果與果乾,可發現瓶裝烏龍茶、瓶裝紅茶、三種茶包和咖啡豆泡成的黑咖啡都含有豐富的單寧酸。然而市售A品牌瓶裝綠茶因添加維他命C,水果和果乾裡也含有維他命C,因而無法以少量硝酸鐵溶液滴定來判斷是否含單寧酸。 最後,我們也想出以照度計來分析單寧酸與鐵離子產生錯合物的透光程度,我們研判三種茶葉中,綠茶的單寧酸含量最高;烏龍茶單寧酸含量次之;紅茶單寧酸含量最少。

神奇水凝膠

本研究以方便取得的材料及簡易的操作程序,發展新穎且對環境無害的氧化鋅凝膠製備法。實驗首先尋找製備氧化鋅凝膠的方法,接著探討影響凝膠形成的因素,包括電解質種類、電解液濃度、電解液添加酸或鹼、外加磁場以及反應金屬的形狀等。最後針對製備的氧化鋅凝膠進行吸水性、紫外線遮蔽程度、導電性及發電效果等測試。研究結果顯示,鋅線圈與表面為氧化銅之銅線圈於食鹽水中反應速率較快,是製備氧化鋅凝膠的較佳方式。氧化鋅凝膠可吸收自身質量一倍以上的水,能遮蔽75%以上的紫外線。另外,氧化鋅凝膠發電最高電壓可達140毫伏特,最大電流可達70微安培。本研究能以簡易方式製備氧化鋅凝膠,具有推廣及應用的價值。

水中餘氯真的被吸收了嗎

網路看到水中自由餘氯被食物或人體吸收的實驗,這說法讓我們疑惑,因此想研究自由餘氯真的被吸收了嗎? 以膠帶沾黏實驗物質的方式將實驗物質「間接」加入自來水,再用DPD餘氯測定液觀察變色情形,發現測定液呈現透明,表示水中沒有自由餘氯,但實驗物質本身沒有接觸到自來水,不可能吸收自由餘氯,是口腔、水果、茶葉、米溶入水中的成分把自由餘氯還原成氯離子;以總氯餘氯測試計測量,觀察水中「總氯、餘氯、結合氯」的變化,發現洗手、洗菜時,是手與菜上的細菌、表皮細胞和自由餘氯反應變成結合氯,才使自由餘氯濃度下降,並不是手和菜吸收了自由餘氯。我們的實驗可以證明,目前網路上關於自由餘氯被吸收的說法,都不是事實。

是皮在氧?還是會葉來葉氧

在製造氧氣實驗課程時常常會浪費胡蘿蔔,本實驗為找尋替代紅蘿蔔催化雙氧水的瓜果、果皮、植物根、莖與葉片,或校園中常出現的哪些植物適合做催化雙氧水與替代雙氧水的溶液。研究發現地瓜、香蕉與香蕉皮在5分鐘催化雙氧水產生500ml氧氣,橘子皮可在15分鐘催化雙氧水產生500ml氧氣;校園中幾乎都有的:茄苳、大花咸豐草、樟樹、榕樹葉可以在45分鐘左右催化產生氧氣;而芭樂葉、香蕉葉、香蕉葉柄、芸香科植物如檸檬葉與柚子葉在20~30分鐘就可以催化雙氧水產生500ml氧氣,非常適合替代紅蘿蔔;實驗研究也發現增艷漂白水含有雙氧水成分非常適合代替雙氧水製作氧實驗,不至於作實驗時被濃度高的雙氧水灼傷,而一般含次氯酸鈉的漂白水無法替代雙氧水作氧實驗。

中華民國第三十二屆中小學科學展覽-化學科評語

優點: 一、今年作品的件數國中組與高中組的都多於國小組的,與往年的情況略有不同,難能可貴(考慮升學壓力)。 二、國小組的研究題目多數與實際生活有關,高中組的則有偏重理論性探討的趨向。其中高小組第一名『尋找「白齒黑牙」的根源』探討行程齲齒的原因與飲食習慣比較,內容周延、數據充足而且學生態度認真,思考靈活,可供有興趣於科展的同學參考。 三、作品中有數件比往年的有所進步,這些作品的共通點是(1)周延的計畫。(2)較長時間的研究。(3)比較晚整的數據。(4)表達能力強。 尚待改進: 一、要廣查文獻,據實以報。 二、科學研究要能量化,根據事實做合理的解釋,不要勉強推理。 三、雖可大膽假設,但必須要小心求證,不要自認理所當然。

以多孔洞材料吸附海水中離子之研究

本研究中,首先找出海水鹽度的最佳測定方式,再使用了多孔洞材料進行海水中離子吸附,並以簡易針筒取代傳統層析管,降低成本並增加㩦帶便利性。實驗中發現多孔洞材料中孔洞材料的吸附效率較高,由於孔洞材料表面可藉由酸化前處理使其帶正電荷以提升離子吸附量,並探討溫度、時間、溶液種類及濃度等變因的影響找出最佳化結果。除此之外孔洞材料也可透過離子交換增加吸附能力,利用鹽化前處理將孔洞材料孔洞填入鈉離子後再與銀離子進行交換,提升吸附力。從實驗結果中,我們得知酸化與鹽化前處理的機制雖然不同,但都能有效降低海水鹽度,且與市售陽離子交換樹酯比較,淡化海水的能力大幅提升。期望能藉此基礎在未來開發便利且低成本的海水淡化法。