全國中小學科展

化學科

用空氣發電-鋅空氣電池性質探討

以本校現有之器材與設備製成鋅空氣電池,並以實驗證明我們製成的電池確為鋅空氣電池。以自製之鋅空氣電池探討鋅陽極製作方式、鋅陽極面積、擴散層中PTFE 含量、催化劑種類、「充電」方式、環境中二氧化碳等各項因素對鋅空氣電池性能之影響,並改變鋅陽極製法及擴散層中 PTFE 含量,有效改進電池性能。

溶質分配率暨氫鍵會合作用之探討

去年暑假輔導課時,老師講解聯考試題時,指出 67 年度聯考考過有關萃取溶質分配率平衡常數應用與 69 年度聯考考過氫鍵會合作用的觀念,但在高中化學實驗課程中未曾作過此類實驗,為了對這些問題有更深入了解,於是,我們嘗試以學過有關化學理論與實驗方法為基礎,再配合有關資料與較深入實驗方法,利用課餘時間,經過一學期的努力,終如願以償,今將內容及結論詳述如下,誠摯的希望閣下的批評、指教。

蛋殼到那裡去了?

上自然課時,慈芬哭著說:「牙齒痛!」第二天早上,陳老師手堮酗F一個透明的蛋說:「各位小朋友!你們再不刷牙,牙齒就會像這顆蛋一樣,沒有蛋殼的保護! 」大家都覺得很奇怪,紛紛問老師:「為什麼?」老師就解釋給大家聽:「牙齒就如同這顆蛋一樣,外表有琺瑯質保護著,而當你們吃了糖果後,不刷牙,便會分解成酸,就像瓶子中的白醋一樣,一點一滴慢慢將蛋殼侵蝕掉,從此以後,牙齒沒有了保護層,就會鬧牙疼了。」 我們得知這個結果,覺得既有趣又吸引人,而為了瞭解整個過程的變化,以滿足我們的好奇心,於是特別請老師帶我們一起來做實驗研究。

登『糖』入『氏』-本氏液數位化了

七年級的自然與生活科技實驗中,有許多實驗結果是利用肉眼去判別的,也常常因為每位觀察者的個人因素,而造成數據判斷錯誤或無客觀性,例如康軒版第一冊第3章活動3-2「酵素的作用」,課本只大概的告訴我們本氏液的顏色變色,但並未告知各顏色的濃度數據。為滿足我們到底有多濃的好奇心,在老師的教導下,利用硫化鎘(CdS)為材料的光敏電阻連接電源及三用電表,並以各色LED為光源照射。葡萄糖會將本氏液中的硫酸銅還原為氧化亞銅而使溶液呈紅色,進而遮蔽光而使電阻值升高,電阻值與葡萄糖濃度呈線性關係,便可提高肉眼觀察的正確率與準確率,使本氏液不但可定性更可以定量。

紫外光與飲水機的水質

臺灣自來水生飲的問題重重,導致自動飲水機成為社會的寵兒,由於使用機會日增,對人民生活影響日鉅,所以水質的潔淨與否,確實對大眾的健康有重大的影響,有感於此,引發吾人研究的興趣。

來電酷果汁-水果電壓的探討

四年級在上實驗課時,發現檸檬會導電,課程結束後想試試其他水果是否也有相同的情況產生,於是,請老師協助開始動手做實驗。經過了幾次的實驗下來發現:一、蘋果、柳丁、檸檬、蕃茄、楊桃、接上不同的金屬片後均會產生大小不同的電壓。二、接上電池後不一定能使電壓增強,甚至可能小於電池的電壓。三、水果的狀態(汁狀、泥狀、固體)對於電壓並無規則性的影響。四、溫度對於水果電壓的影響大多是:溫度愈高,電壓愈大。經過了這次的實驗後,我們也發現了一些問題:一、什麼是電壓?二、為什麼金屬片和水果接觸後會產生電壓?三、為什麼接上電池後,有些電壓反而變小了?四、為什麼溫度愈高,電壓會愈高?以上這些問題都值得我們做更進一步的深入探討。

藍晶閃耀~探索單結晶、雙結晶、包心結晶形成的條件

模擬自然界各種環境形成結晶的差異,以「緩降」晶體最大顆且硬度最大,加磁、加壓晶體最小顆,加壓密度最大。濃度越高角度越大,加磁會擾亂結晶生長而有各種角度,晶形不規則。緩降、加壓、加磁有助於晶體顏色變深,低溫顏色最淺。雙溶質溶液抑制雙方結晶生長,使雙方晶體都變小顆,雙晶重量也均降低。單晶體積均大於雙晶體積。飽和雙結晶硫酸銅晶量約60%多於明礬結晶量約40%。在緩降、急降、加壓下,包心結晶外圈雙結晶均為硫酸銅結晶量多,晶量多當外圈,晶量少當包心,即為「外晶銅、包心礬」;以「緩降」外圈晶最大顆。加磁無法幫助包心結晶。回收液再製晶明顯比新製晶的體積、密度和硬度均小、顏色淡很多,廢液經處理後無毒性可排入水槽。

磁性樹脂來連矽-磁性離子交換樹脂之探討

本實驗中的氧化鐵(Fe3O4)先以水玻璃(矽酸鈉)包覆在其表面,可避免其在受到酸鹼的腐蝕,由於表面帶電的影響,在pH值為7時,SiO2在Fe3O4表面膠結的效果最好,包覆過SiO2的Fe3O4可穩定與離子交換樹脂結合,使離子交換樹脂具有磁性,經外加磁場將之與廢液更有效的分離,磁性陽離子交換樹脂對溶液中的Cu2+、Zn2+、Cr3+,進行吸附時,發現在pH值5至7時,對上述陽離子有很好的吸附效果;當溫度及磁性陽離子交換樹脂質量增加,也可增加吸附的效果,三種金屬離子的吸附效果則是Cr3+>Cu2+>Zn2+。磁性陰離子交換樹脂對溶液中的甲基藍及甲基橙進行吸附時,在pH值6至7時,對上述陰離子染劑有不錯的吸附效果,溫度及磁性陰離子交換樹脂質量增加,也可增加吸附的效果,兩種陰離子染劑的吸附效果則是甲基橙>甲基藍。

由電導度探討鹽類水溶液濃度對電離度的影響

我們常認為,鹽類在水溶液中皆為完全解離,但事實果真如此嗎?於是在課餘之暇,利用高中化學實驗八「凝固點下降的測定」來探討電離子(α)與濃度的關係。結果顯示,在稀薄溶液下,電離度似乎維持在一定值,不再隨濃度變化而改變;但根據德拜胡克爾(Debye-Huckel)學說,此結果有相當誤差。於是我們想到電解質水容易具有導電能力的特性,故利用電導度來探討某些鹽類其電離度與濃度的關係。

螢光秘辛

為求在一般實驗室中能以簡單的方式建立並探討螢光發光的原理,添加不同金屬離子當催化劑,發現部分B族過渡金屬離子能啟動整個機制而發光。在我們的實驗過程中發現過渡金屬離子與雙氧水其條件缺一不可。 過渡金屬離子能協助反應物中的“鄰苯二甲酸甲酯”與H2O2產生的O2反應形成一種高能量的過渡狀態,而這種高能量的過渡狀態再將能量轉給染料發光。“ 另外我們也以鄰苯二甲酸甲酯為主體,改變碳鏈以及與醯胺類的化合物作為比較,發現醯胺類的化合物並不會發光,而酯類的碳鏈愈長其發光亮度的最高值則會降低。另外討論了官能基在苯環上不同的位置,進而提供了在反應機制上一個較合理的解釋。