全國中小學科展

化學科

國中化學有關聚合實驗設計之改進及應用價值

國中化學第四冊第二十二章「聚合物之製成」,例舉尿素甲醛用濃硫酸做觸媒,合成塑膠。但有部份同學用氫氣化鈉做觸媒時,所獲得的產品卻不是硬塊塑膠,而是變成含有黏性的液體。於是使我們聯想到是否可用此種含有黏性的液體,製成一種樹脂,替代市面上的強力膠;或可防止不良少年吸食強力膠之惡習。於是上過此單元以後,便開始設計實驗,始有大埤國中膠的實驗研究產生。藉此科學展覽的機會,就教各位先進名家,賜給我們寶貴的知識、經驗、好作進一步的探討及改進而有更多新穎實用價廉物美的新聚合物問世,造福人群。

塑膠袋生氣了—氣體生成反應的研究

一、本實驗最大特點在於使用同一個實驗模式,從事五個不同的研究,分別是 氣體分子量測定;二氧化氮的偶合反應;鐵與稀硝酸反應生成氣體的探討;鋅片及鋁片與鹽酸反應之反應速率及反應級數的測定;鋅片及鋁片與鹽酸反應之反應活化能的計算。二、本研究的分子量測定實驗,亦可用以測定其他氣體的平均分子量,其方法非常方便且精準。三、本研究可經由較方便且簡易的方法來測定出二氧化氮偶合反應的平衡常數與反應熱。 四、經本實驗研究發現到鐵與稀硝酸反應後生成一氧化氮而非氫氣。五、在鋅片及鋁片與鹽酸的反應中,對鹽酸皆屬一級反應。六、本研究所計算出之鋅片與鹽酸的反應活化能為21.5kJ/mol,鋁片與鹽酸的反應活化能則為89.9 kJ/mol。

媽媽的豆漿煮不成

我家的早餐是吃稀飯,可是吃久了覺得厭煩。有一天,媽媽煮豆漿給我們喝:她買了黃豆,洗乾淨,浸在水中,第二天早上,黃豆變大了,就利用果汁機把黃豆打碎,再用布過濾,做成豆漿。我們好高與,有豆漿可以喝了,可是真奇怪!當媽媽把豆漿加熱後,豆漿變或白色沈澱,怎麼煮不出豆漿呢?是什麼原因呢?她不知道;到學校就請教老師,老師不相信,就和我們一起再煮豆漿,找出使豆漿沈澱的原因。

再現菱色

本研究在探討利用微波加熱進行菱角殼色素萃取與染布的可行性,及尋找菱角色素新的應用方式,希望能更有效利用菱角殼。研究指出溼的菱角殼的萃取率3.15%比乾殼萃取率高(1.59~1.86%)。將菱角殼的顆粒變小,能提高色素的萃取率(9.3%)。利用微波加熱法比水煮加熱法的色素萃取率高,以微波10分鐘的萃取率最高(5%)。微波加熱煮染布,以微波10分鐘的染布效果最好。色素乾燥後還原可應用在紙及手繪染布上,色素安定性測試發現色素在紙上,照紫外光組ΔE為2.42,不照光組ΔE為0.17,而手繪染布後再加明礬或是醋酸鐵媒染後,照紫外光組ΔE在-2.42~2.92,不照光組ΔE在-5.03~3.06,經15分鐘水洗測試後,染布之ΔE在-0.21~0.99之間,穩定度佳。結果顯示菱角色素適合用來當天然顏料。

含銅廢水純化的研究

每天翻開報紙,我都會心跳好幾百,環境污染的新聞天天都有。不久前有一則令人汗顏的報導一“台灣的牡蠣,世界最綠”,含銅量高達四千四百PPM,翻遍文獻,也沒這麼嚴重的污染。而且業經證實,是來自廢五金處理業的污染,這實在太可怕了。我便想是否有辦法可以減少銅的污染,使我們生產的牡蠣能粒粒如明珠,而非顆顆似翡翠。

「膜」力十足-鼻涕蟲配方對性質與拉膜之研究

鼻涕蟲是國小常做的科學實驗,藉由身邊常見材料就能產生有趣的化學變化。但鼻涕蟲實驗的變化度不高,變項只有膠水和硼砂水。且膠水成分是水溶性塑膠,硼砂有毒,誤食會造成危險! 我們在課堂中發現加入粉末能讓鼻涕蟲性質產生改變!於是測試多種物質效果,並改良歷屆鼻涕蟲科展的裝置進行檢測。最後確認「添加物」能夠改變鼻涕蟲性質,增加鼻涕蟲的變化性!並且首次發現加入麵粉能產生「氣球皮膜」性質!我們將它應用在可封口的泡泡球、製作聲砲皮膜及硬化後進行製模。 此外我們解決鼻涕蟲有毒誤食問題,在地瓜粉中加入三偏磷酸鈉水,製作出有延展性的安全無毒鼻涕蟲。並將可食用鼻涕蟲應用在替代保鮮膜,對飯菜封膜保鮮,經測試可用於冷藏和微波!

烤液的研究

寒假裡有一天,哥哥正在畫圖,媽媽叫我端一杯果汁給他暍,哥哥一抬手,正要接的時候,不小心碰到杯子,把果汁濺得滿紙。難然我們趕快用衛生紙擦,可是還是濕濕的不能畫。突然我看到屋角那個正在發出陣陣熱氣的電暖爐,心想:何不拿去烤一烤呢?就跟哥哥說了。可是誰知道這一烤,怪事出現了,那張紙上竟出現東一塊、西一塊的黃褐色來,而且恰好都是剛才濺到果汁的”這是什麼原因呢?我們覺得很奇怪,便產生了研究的興趣,於是在老師的指導下做了下面的各項實驗。

媽媽樂

上體育課時,不小心將衣服弄得都是泥巴,結果回家被媽媽罵了一頓,罵我不該把衣服玩得這麼髒!害得她洗得好辛苦。我心裡想:媽媽用的肥皂粉如果能用力少又洗得乾淨,媽媽就不會抱怨了。於是隔天我就請問老師:「老師!請問那一種洗衣粉較能洗淨衣服?是不是泡泡愈多的,洗得愈乾淨?」另一位同學接著又問:「冬天好冷,媽媽洗衣服都用熱水洗,是不是熱水洗比用冷水洗來得乾淨?」老師對這些問題也發生了極大的興趣,於是我們展開了一連串的實驗。

利用溶液的導電性觀察溫度如何影響反應速率

在化學課本第四冊第十九章 19~2 的實驗中,介紹「溫度高低如何影響反應速率」,同時上課時老師指導我們以 Na2S2O2的水溶液在20oC,30oC,40oC,50oC,60oC等不同溫度時加入HCl 溶液,觀察反應所產生”硫”的沉澱遠著錐形瓶底"十"字所需的時間,求出時間的倒數代表反應速率,並以探討溫度對反應速率的影響,但實驗結果均令我們師生不很滿意,我們實驗如下:1.實驗的方法及步驟:(由三組同學分別進行)(1)以Na2S2O3,0.1M 25ml ,及 HC1 0.2M 25ml 測量其初溫,並控制在 2OoC,在錐形瓶內混合,並開始計算時間一位同學由錐形瓶口向下看,觀察"硫"沉澱遮著瓶底紙上的”十”字為止,量出所需時間。(2)以相同方法測定兩液在30oC,40oC,50oC,60oC時相混合反應所需時間(以上為課本內實驗方法)。(備註:課本中實驗係以 Na2S2O3( 60g / l ) 50ml , HCI( ZM ) 5ml 反應,溫度只控制 Na2 S2O3使其分別在 20oC,30oC,40oC,50oC,60oC下和室溫的HCL(aq)反應,HCI(aq),並未控制溫度,除非實驗後以計算方法修正(課本中未提到),否則實驗結果更不準確。2.實驗結果如下:(表一)以20oC 時的反應速率為 l 然後依 R=2 t2-t1/10公式推算出30oC,40oC,50oC,60oC的反應速率。上述實驗只靠肉眼觀察,準確性偏低,故實驗只能看出大致趨勢,即「溫度愈高反應速率愈大」,然而實驗結果與理論上的理想值R=2 t2-t1/10(圖四)卻相去甚遠,因此尋找另外的實驗方法,以求得更正確的結果是同學們大家所期望的。

國中化學幾個疑難實驗單元之研究與改進

據調查在國中化學中,最少做的實驗就是「氯化氫的合成」,難然器材不易齊備是一部分因素,但最主要的原因是它有爆炸的危險,使師生們望而卻步,因此刪除此實驗之議,在各地教學研習討論會中,反映得十分激烈!歷屆科展曾有兩件作品對本實驗作了改良,其中一件是需要改變一小部分實驗裝置:將石英管改為焊接了鉑絲的「派來克斯」玻璃管,嚴格說來,此改良並無甚大意義,卻徒使器材的準備(反應管需自製)更加困難,而其坡大缺點是未涉及爆炸的預防。另一件作品改用「置換法」製造氯化氫,實驗手續及換算過程繁雜費時,而且置換反應成功率不高,但其最大缺點是與課本的教學目的(由「合成法」求氯化氫的化學式)不符。為了提高教本的信度,符他妣一單元教學目標,我們乃不揣淺陋,針對以上因素和缺失,用心加以研究改良,僅將研究經過及個人淺見臚陳於后: