全國中小學科展

化學科

以銅為鏡可以正硝酸

找出由銅與硝酸產生之NO2、NO 的量,因NO 一碰到氧氣會馬上反應成NO2,所以要測定得在真空中進行,最簡單的方法就是使用可以直接對氣體做定量分析的儀器,但由於儀器過於昂貴,且在高中實驗室裡若想從氣體去定量氣體產物的量幾乎是不可能的,否則就得忍受極大的誤差,於是我們尋求簡單、易懂、可信度頗高的方法來測定NO2、NO 的量,試圖觀察硝酸濃度和溫度與其產物之間的關係。同時以金屬鋅作為一個反應的對照。選擇鋅片是因為書中所提及的鋅與硝酸反應過程,總是只有銨根單一種產物,於是摻雜幾許懷疑的成分,以鋅做了實驗。結果意外發現反應之下也會產生NO2及NO。

電池漆與電池紙

我們嘗試用乾電池裡的材料來製作方便攜帶又環保的電池漆與電池紙,先嘗試測量各物質的電阻以及其適合的溶劑,最後決定碳+松香水,電解質+水,鋅+膠水。用宣紙當鹽橋,觀察電壓、電流,雖然在A部分電流是測不太到的,但在B部分中加強了接觸面積後,電流也有明顯的提升我們嘗試用2B筆塗的碳紙當碳極,來接出正極二氧化錳所產生的電,並用氯化銨水溶液滴入濾紙來取代宣紙作為鹽橋,負極則用鋅片來代替電阻大的鋅粉,製成了新的電池紙,在碳紙部分也嘗試用了各種不同種類的碳紙來做比較,發現在2B 4B 6B筆塗碳紙中2B碳紙電壓最高,目前電流及電壓值在應用方面可以驅動小型電池錶以及小型電子車,未來將嘗試更多日常生活電子用品上。

工業廢水好可怕

最近從各報紙及新聞報導中,看到永安鄉民眾抗議中油公司排放污水污染水域,導致農作物枯死、水質變劣;桃園地區鎘米污染、林園石化區污染而引起「林園事件」。這些問題使我們想到;目前水質屋傘對我們的健康甚至生命之威脅,已到十分嚴重的程度!因此,在上自然課時請教老師有關這方面的問題,老師帶我們到附近工廠查看污水排放情形,發現從前清澈的河流,如今已滿佈垃圾、廢棄物甚至動物屍體等,顯得混濁、污黑、惡臭。令我深深警覺;我們的生活環境已被嚴重侵襲,自然生態也遭嚴重破壞!引發了我們想去了解乾淨的水和受污染的水對生物的影響到底深重到何種程度?

精益求「晶」

我們延續自然課製作鹽的結晶實驗,嘗試進行明礬的結晶實驗,在購買材料時,意外的認識了「銨明礬」,才知道明礬其實很多種!我們很好奇究竟這種「食品級」的化學原料,能不能也變成吸睛的美麗結晶?經過一連串的實驗後,我們發現:1.銨明礬的溶解度會隨溫度升高而明顯的增加,很適合用來進行冷卻結晶的實驗。2.冷卻速度或震動都會使銨明礬水溶液變得不穩定而容易析出晶核,使得結晶顆粒多而細小。3.附著物的材質會影響結晶析出附著的效果;附著物在水溶液中的空間結構,如形狀、粗細都會影響晶核沉降時附著的量,繼而影響總結晶量。4.洛神花、咖啡、鐵鏽等天然素材、食用色素、水彩等都可以讓銨明礬染色;其中以食用色素效果最均勻,成色效果佳。

有趣的蠟燭

四年級上期自然課有一單元是「悶熄蠟燭」大家都很感興趣,認真的做,在實驗中又產生了許多疑問,連老師也無法完全同答,於挺就在老師的指導下,對自己的問題進行實驗,希望解開心中的疑問。

迷你噴泉

前一陣子,某家可樂公司的可樂發生“ 氣爆” ,當時引起了不少事端,後來雖經証實是瓶罐出了問題,但我們一直納悶不已的是,如果瓶罐不出問題,難道就不會發生“氣爆”了嗎?或者還會照樣發生呢?如果會,又有那些因素會導致可樂“氣爆”或噴灑呢?……一連串的問題,引起了我們研究的興趣,便去請教老師,老師認為這個問題很值得研究,終於在老師的鼓勵、指導下,利用課餘時間完成了整個實驗,了解了另一種噴泉。

「油」然而生的橋樑科技-探討生質柴油之製造條件與對柴油引擎廢氣排放之影響

本研究探討重點有二:一、以市售沙拉油及營養午餐業者之廢食用油為原料,個別添加不同比例之甲醇鈉溶液,探討其轉脂化之最佳條件。經實驗顯示,沙拉油製造生質柴油以沙拉油1000ml、甲醇150ml及氫氧化鈉5g進行轉脂化反應最佳;而廢食用油製造生質柴油則以廢食用油1000 ml、甲醇180ml及氫氧化鈉3.5g之條件最佳。二、在市售柴油中加入一定比例之自製生質柴油,進行引擎廢氣排放檢測。結果顯示,其廢氣中碳微粒、碳氫化合物及氮氧化物等有毒廢氣之排放量,均較市售柴油為低,而一氧化碳之排放量於引擎高轉速時亦較市售柴油為低。本研究之實驗過程與成果,可做為教學之重要參考範本,並提供交通與環保主管機關做為制訂與修改法令之參考依據。

黃金種子的探索

本實驗探討於不同生長環境條件(如溫度、溼度)下,稻米發芽時其化學成分與性質改變的情況。我們用碘液遇到澱粉及本氏液遇到葡萄糖會變色的現象,來研究其澱粉和葡萄糖含量的變化、以「縮二.檢驗法」測量蛋白質的含量變化、以導電度測離子含量的增減、以pH計觀察酸鹼性的變化,以KMnO4 酸性溶液滴定紀錄發芽米的抗氧化能力,另外還購買「亞洲瑞思公司」所出產的發芽米進行比較,進而探索「發芽米」的奧秘。我們發現發芽米中的養分經過酵素分解後,其化學物質的分子會比未發芽的米小,有助於胃腸較不好的人吸收。於澱粉及葡萄糖的測定實驗,我們發現澱粉的含量隨發芽時間的增加有下降的趨勢,而葡萄糖在未發芽時則有上升的趨勢。一旦發芽後,葡萄糖的含量因當作發芽時所需的養分而含量減少。\r 在KMnO4 的滴定實驗中,我們發現發芽米的抗氧化能力有日漸提昇的現象,有助於防止肌肉老化。另外我們仿造身體的消化模式,測量發芽米燃燒的pH 值,發現有愈來愈高的趨勢,有助於維持身體的酸鹼性。最後,在導電度的檢測中,我們發現稻米隨著發芽的天數增加,導電度逐漸上升,表示發芽米中離子的含量逐漸增加,有助於維持身體的機能。結果顯示稻米處在溫度35℃下、發芽二天時,對人體是最適合的。

絕對零度的簡易求法

利用燒杯、量筒、溫度計等簡易的實驗器材,藉由測量不同溫度下量筒內氣柱的體積,經過體積校正及線性迴歸等處理,可以求出絕對零度的攝氏溫度平均值為-277.70±6.95℃,和理論值比較,絕對誤差為 4.55℃,百分誤差為 1.7%。由實驗結果發現:起始氣柱的體積愈大、讀取數據的溫度區間不超過 10 至 80℃及使用降溫方式進行實驗,所得的數值較為準確,而且,無論使用空氣或氦氣進行實驗,所得的結果並沒有明顯的差別。

改良型水的電解與合成裝置

去年奉派到師大參加實驗室管理講習,化研所蕭所長介紹一種簡易的「水的電解與合成裝置」。蕭所長鬆愉快的解說,啟發了每一位學有的濃厚興趣,作者也深深覺得具有完美的實驗性能-可分解水成氫及氧,再借高壓點火合成水-在教學上極具有價值。惟於詳細分析之後,發覺有幾點可以再改良的地方,為求更能達到教學效果,返校後立即著手研究。