全國中小學科展

化學科

「晶」益求精-探討不同聲波、溫度、濃度、離子等對其影響

本實驗以硫酸銅與明礬為研究對象,探討影響化學結晶的因素。主要是用外在聲音頻率來影響物質結晶。我們發現硫酸銅的結晶量在每隔300Hz之下,均會突然增加;但明礬卻是隨著聲音頻率的增加而做某種規則性的遞減。除此之外,音頻對於硫酸銅結晶的外在形狀也有著某種影響,大致上在1000Hz以下,較易呈現長圓柱形;在1000Hz以上,則較易呈現小針狀形。為確認音頻的確會影響化學物質的結晶,我們更利用駐波的共振與共鳴原理,對著長玻璃管柱施放一系列音頻,竟可得到一規則性的節狀結晶體,然而目前我們對於此複雜之物理駐波原理並未能了解,故無法做一整體性探究。最後,我們仍以改變溶液中的離子,如加入食鹽、酸離子、鹼離子等方法,來研究對於化學結晶是否有影響。

來電搭橋,誰最行?─水溶液導電情形的探討

自然課本上有這樣一個問題:「在電路中,連接哪些溶液,可以形成通路,使燈泡亮?」上課中我們用 3 或 4 個新電池連接鹽水、自來水、肥皂水、醋、糖水、小蘇打水等水溶液,結果只有連接鹽水時,小燈泡有亮的情形,但是,不管小燈泡亮不亮,浸在鹽水中的電線(接電池負極的那端)都會冒出泡泡,而連接其他的水溶液,雖然也有冒泡泡的情形,但是小燈泡都不亮。鹽水會導電,其他的水溶液呢?我還想知道其他許許多多的事 … …

當我們倒在一起--BR 振盪反應的探討

振盪反應是一個很特別的反應,其顏色變化反覆而規律。我們選擇了 BR 反應系作為研究題目,探討反應中溶液的配製方式及轉速對振盪的影響,及各反應物濃度與振盪次數及總時間的關係,並得該反應速率定律式為r=k[KIO3]0.28\r [H2O2]2.38 [CH2(COOH)2]1.21。由於此振盪反應所使用各反應物的相對量相差非常懸殊(莫耳數比KIO3 :H2O2 :CH2(COOH)2\r =40:577:60),因此我們嘗試在振盪過程中加入反應物,並推測反應物所可能發生的反應,發現H2O2 可能同時進行了3 個反應,故所需的量顯得特別多。在反應物中KIO3、H2O2 主要扮演生成I2 的角色,CH2(COOH)2 則是主導I2 消耗的反應,Mn2+ 可催化I2 生成的反應。

應用電解原理鍍鎳和銅

用簡單的實驗方法使學生們瞭解水、食鹽水的電解和把實解原理應用於鍍鎳和銅等。

「鈉」「纖」粘,我們一起喝的果汁

塑化劑風暴使大家對食品添加物感到恐慌,在常見的果汁添加物中,「羧甲基纖維素鈉」令我們感到好奇。我們從網路蒐集資料,進行溶解及自製粘度計測試,對果汁添加羧甲基纖維素鈉的原因提出假設與實驗:包含會改變其它添加物的溶解量嗎?會影響果汁分離、褐變及保存嗎?並嘗試利用硫酸銅水溶液檢測市售果汁所含的羧甲基纖維素鈉;最後探討羧甲基纖維素鈉是否會影響生物(植物)生長。研究結果發現:添加羧甲基纖維素鈉,可以增加果汁的粘稠度及糖溶解量、延緩分離;羧甲基纖維素鈉的『保水』性,能加速黃豆、綠豆發芽,有助空心菜成長。我們期許未來能找出有效檢測羧甲基纖維素鈉的方法。

蘭陽地區地下水含砷量及除砷法的研究

南部地區曾有嚴重的烏腳病病例,而在我們所生活的環境一宜蘭,也有疑似島腳病的病例,因此我們想調查宜蘭縣的地下水是否也有砷的存在。如果有的話,和井的分佈狀況,地理環境是否有任何的關係。並進而嘗試著去研究如何降低砷的含量,以最簡便,最經濟的方式使水中的砷降至最低,而使其符合飲用水的標準。

磷的含氧酸及其鈉鹽的研究

磷酸、亞磷酸、次麟酸的特殊結構以及它們Pka的不規則性在教學演練上有其重要的一方面。然而教材對於他們並沒有足夠熱力、動力。甚或物性上的數據。本實驗針對教學上的需要,利用一班實驗室就具有的設備,欉是個酸鹼的定量滴定,並利用其鹽類水溶液的緩衝效果從事滴定和溶液PH質性質的介紹,以期對同學的學習有更進一步的助益。

『金來瘋』-金屬廢液利用電解法提高回收效率與節能大小的探討-

本研究在電解槽中額外放入中央碳片進行硫酸銅水溶液電解,發現文獻中沒有探究到的自發性感應電極現象,且可提高金屬的回收量高達對照組的五倍(耗能僅需對照組的14%),其主要發現如下:(1)中央碳片會出現自發性感應電極(偽正極和偽負極);偽正極產生氧氣、偽負極則會析出金屬銅。(2)若改變中央碳片的排列方式,會影響銅金屬總體析出量。以平行排列的析出效果優於垂直排列。(3)試圖建立中央碳片之串聯與並聯的理論類比,可初步成功解釋析出量與效率的差異。(4)若電解槽中央擺置碳片,最高可讓每克銅析出的能量降至原來的14%(同樣耗能下,析出量最高可提高五倍),建議可應用到金屬廢水的回收設計上,達到低耗能高回收的效果。

動「池」凍「池」--水果電池

本實驗中我們嘗試去探討各種影響水果電池效率的因素,如電解液的成分、濃度與溫度、電極種類、電極的間距、接觸面積、電池電路的連接方式等因素。經實驗後發現以下結果:一、當電解液的濃度或溫度增加,電池電流量會增強。二、當電極間的距離越近及電極接觸面積增加時,電池電流量增強。三、影響水果電池電功率最大因素為電極的金屬種類,實驗中以鎂鋁–銅作為電極的發電功效最好。四、將果汁製成果凍電池,可以微增電功率。接著我們試著利用在電子廢棄物回收廠,找到的銅箔基板廢料當正電極,廢筆電外殼的鎂鋁合金當負電極,製成的簡易電池模組可產生更佳的電功率,單組電池模組電壓值就達1.66 V(電功率86.33 mW),串聯三組電池模組總電壓值可達4.74 V(電功率182.96 mW),若串聯六組電池模組總電壓值更達9.57 V(電功率320.59 mW),另簡易電池模組連接3 V直流馬達可使其運轉,因此,簡易型果凍電池可作為緊急時低功率電子產品之供電用途。

真相只有一個-不同環境指紋檢測方法比較與寧海德林法最佳化探討

在警局學習指紋鑑定中了解,要從線索裡找出犯罪的指紋是艱辛的,所以本次實驗就五種檢測法配合染色,了解不同材質的狀況,加上警局最常用的寧海德林試劑做最佳化研究,實驗發現如下: 不同材料適合的方法 1、吸水性材料指紋顯像最適方法為寧海德林法。 2、非吸水性材料指紋顯像以龍膽紫法、粉末法及氰丙烯酸酯法最適合。 寧海德林試劑最佳化 1、指紋浸泡寧海德林試劑約兩分鐘效果最理想。 2、指紋樣本以60℃烘30分鐘,顯像最佳。 3、酸會破壞指紋,鹼會溶化一部分指紋,在pH=6時寧海德林顯像最佳。 4、配置原始寧海德林試劑需六次萃取,可以發現在四次以內效果仍佳。 5、發現濃度在原始寧海德林試劑的60%仍有不錯表現,可以依此做改良。