全國中小學科展

化學科

硝酸與銅反應之濃度分界

我們在化學課本中曾經讀到:「濃硝酸與銅反應產生紅梡色之二氧化氮;稀硝酸與銅反應生成無色之一氧化氮」,但不知在何種濃度產生二氧化氮,何種濃度產生一氫化氮,故做此實驗以了解其「濃」與「稀」之分界。

白雪公主不愛─變色的蘋果

六下自然之「防鏽和食物的保鮮」,了解鐵生鏽是因接觸空氣和水,要防止鐵生鏽最好方法是隔絕「空氣和水」,或塗上油漆…等。而蘋果變色原因是什麼呢?其真正原因是「氧化」惹的禍,由文獻資料可知切開蘋果一段時間後會變色,主要是因為蘋果細胞中含有酚類化合物與酵素,酵素在空氣中會催化一些酚類化合物進行氧化反應而產生變色現象。蘋果變色必須同時具有酵素、多酚類基質與氧氣與水等四個條件。由實驗可知防止蘋果變色的方法:1.浸泡維生素 C 溶液與檸檬汁。2.隔離氧氣。3.浸泡食鹽水與高濃度糖水。4.利用高溫破壞酵素與低溫抑制酵素活動。

「鹽」來不一樣――碳酸鹽與鹽酸反應特性之研究

本研究主要是釐清碳酸鹽類與鹽酸反應後的吸放熱現象。以實驗室常見的三種藥品碳酸鈣、碳酸鈉和碳酸氫鈉做為探討對象,並自製暗箱,結合感測器測量反應後的二氧化碳、濕度和水溫,經過反覆實驗後,發現(一)異相和均相反應的結果不完全相同,吸放熱與物質狀態有關,特別是碳酸氫鈉,不宜簡化成“酸+鹼必放熱”的論述。(二)異相反應時,碳酸鈣和碳酸氫鈉有粉塵效應,但碳酸鈉的粉塵效應不明顯。(三)比較溼度與二氧化碳的變化曲線,可說明碳酸鹽與鹽酸反應產生的水主要是以液態為主,可以清楚輔助說明化學反應式的狀態。 綜上所述,本研究自製的觀測器,不僅可以即時監測化學變化,還可驗證物質的基本反應熱和狀態的特性。

臭味何處來?過氧化氫製氧實驗之研究與探討

高中二年級下學期化學課本中的第七章:反應速率;其中有一項實驗是過氧化氫反應後變成氧氣,以二氧化錳當作催化劑,來加速反應的進行而產生氧氣。照理說反應完成後所集到的氣體應該為純氧,而「純氧」應是無色無味的氣體,但是我們卻意外的發現反應後所生成的氣體有一種刺鼻的臭味,而我們試著推論其臭味是否為「臭氧」。而我們也設計了的實驗和自創的裝置來證實其臭味是否為臭氧,並且試著使用生物酵素來催化過氧化氫,也發現了一些意想不到的結果。這些以「臭味」作為出發點而推展的一連串實驗和推論,以下報告的內容將為您做最完整的呈現!

神奇出奇蛋變棉花了!

帶著興奮的心情上分組活動課,因為老師要教我們做蛋糕,首先老師把蛋白、蛋黃分家,接著拿打蛋器打蛋白,幾分鐘過去了,同學們驚叫著:「好神奇呦!」蛋白有了變化,「變得好像棉花耶!」同學們七嘴八舌說著,老師笑著問我們想不想知道原因?同學們都說想,老師神秘的說,改天帶我們一起探討這神奇的「出奇蛋」,好奇怪呦!這麼小的個蛋,居然也能變化冬端,實在不可思議。

醣寶寶的「旋光」世界----自行組裝旋光度計來探討蔗糖水解的動力學及平衡

本研究是利用偏振片、量角器位刻度盤、雷射光為光源,以及生物用到的照度計為偵測器,組裝一個簡易且可靠的旋光度計。我們利用單位時間旋光度的變化量當做反應的速率,來測量蔗糖的水解速率,同時求出蔗糖水解反應的反應級數、速率常數﹙k﹚。進一步,利用醣類的旋光度具有加成性之特性,找出不同混合比例時的旋光度,來追蹤實際蔗糖分解的每個狀態,並找出最後的平衡狀態,同時將蔗糖水解平衡的平衡常數﹙K﹚,及該反應的反應熱﹙△H﹚算出。結果顯示,旋光度與濃度有線性關係,而蔗糖水解反映對蔗糖而言為一級反應,反應的速率常數為5.17×10(min),反應在催化劑存在下活化能約為1.29(J/mol)。當反應達平衡後,平衡常數在溫度為25℃時為38.00(M),該反應的反應熱約為-152.67(KJ/mol)。

有趣的浮力溫度計─\n固體溶解度與溫度關係的探討

在一次偶然的機會中發現投入水中的雞蛋會在加了鹽巴之後上浮,我好奇的去問老師,當時老師告訴我是因為溶解度影響了溶液的密度而使浮力改變。我便想趁此機會探討溶解度與溫度的關係,又在查資料的過程中發現“浮況子”的實驗很有趣,於是我聯想到可以利用改變溫度造成溶解度的變化進而影響物體的浮況,再利用此原理做出趣味的浮力溫度計。

神秘的水結晶~溫度對水結晶影響之研究

水結晶的現象,不容易用肉眼觀察,我們利用水結晶降溫曲線的測定,分析得知開始結冰溫度、時間及結冰速率和水結冰的現象。並進一步有系統的研究不同的起始水溫的結冰現象,我們發現水的初溫在 60℃時會最快結冰,但結冰溫度、結冰速率(g/s)則與水的初溫並無明顯的關係,而是系統的降溫速率(℃/s)越快,結冰過程時間越短(g/s),即結冰速率越快,我們也發現過冷現象越大,則延遲結冰時間(過冷現象持續的時間)越長。至於結冰外觀的部分,對拍攝的影像進行判讀和曝光率的分析,發現初溫不同的蒸餾水所結的冰外觀稍有不同,皆含有不同量的微小氣泡。冰塊中氣泡越多,透光性越差,此乃因延遲結冰時間短,水分子排列急促所造成;反之,氣泡越少,即透光性越好,則是因延遲結冰時間較長,水分子較能夠排列整齊。特別值得一提的是,初溫 60℃蒸餾水所結的冰透光性最差,更可證明延遲結冰時間越短,水分子調整至適當位置可用時間越短,往往造成結冰缺陷較多的現象。

返老還童─天然指甲花染髮劑最佳染髮條件的探討

因為現代人喜歡染髮,但是化學染髮劑會傷身體,那該怎麼辦呢?所以我們希望藉由這次的科展,能研究出較不傷身體的植物性染髮劑最佳的染髮條件。為了讓染髮效果較好,我們設計了很多的實驗,例如有關調染劑用的溶劑比例及種類、黑髮及白髮的染色效果、染劑放置時間、染髮的次數、染前洗不洗髮、洗髮後的處理、洗後頭髮吹不吹乾、染時有無包裹保鮮膜、染時溫度高低、雙氧水的影響、只有染劑可以達到染髮效果嗎?…..等因素,來討論染劑對染髮的最佳條件。結果我們發現,要將頭髮染出最明顯、漂亮的顏色要遵守幾點原則:白髮染色效果較黑髮明顯;以 2 克染劑+8ml咖啡溶液來調染劑染髮效果最好;染劑放置時間越久,染的效果越好;染髮時間不必太久,大概 30 分鐘就會有很好的效果了;染髮後不要馬上洗髮;染前不要洗頭;如果染前要洗髮建議只用具鹼性的洗髮精洗就好,且洗後要把頭髮吹乾可提升染髮效果;染髮時包保鮮膜的效果優於沒包的,即在高溫下染劑較易被頭髮吸附;如果要以黑髮染髮的話,可以先用雙氧水褪色,且雙氧水濃度愈高褪色效果愈好;只有咖啡溶液是不能將白髮染色的。如果你遵守了以上幾點原則,就可以染出漂亮的頭髮了!

自然之鋁-廢鋁罐的回收與利用

日常生活中,隨處可見被拋棄的廢鋁罐,這些廢鋁罐若任其自然分解反應,約需一百年的時間才能完全分解,是一種不易被分解的廢棄物。然而為了我們的地球及後代子孫,我們應竭盡所能地加以回收,所以在這次實驗中,我們試著利用很簡單的方法來回收廢鋁罐,並探討不同環境因素(例如表面積大小、溫度高低)、溶液的種類(例如酸、鹼)對鋁回收率之影響。結果發現影響明礬速率快慢有:1.冰水浴溫度的高低2.溶液是否達到飽和3.放置時間的長短尤其明礬結晶之冰水浴溫度在-2℃時,結晶析出量可高達7.225 克;硫酸濃度在9M 時, 鋁的回收率最好,為83.2%。另外我們也觀察得到的明礬晶體,發現它為透明八面晶體。所以只要我們有心愛護環境,致力於廢棄物的回收,善用有效方法,將可達到資源的再利用, 減少環境的惡化。