全國中小學科展

化學科

瓶中「迅」—探討於洗滌瓶中過氧化氫反應速率定律式的影響

一、 使用簡易的儀器-「天鵝型」的洗滌瓶,加上以針筒與針頭的進料裝置,輔以電子天秤測量排水質量,可以測量出較有效的反應速率值。讓一般高中學校的化學實驗室也能方便、減量(減少為1/50~1/10)、便宜、快速與準確的完成反應速率的實驗,並且不使用有毒性的水銀來量測氣體體積與壓力,達成綠色化學實驗室的境界,改善實驗室的安全環境。二、 本實驗量測到反應速率與濃度的關係: (一)有 R∝ [H2O2]1 、 R∝ [H2O2]1 × [Fe(NH4)2(SO4)2]1 、 R∝ [H2O2]1 × [KI]1 與各項參考文獻資料是相同的。 (二)二氧化錳加入的質量與反應速率有正向關係。 (三)碘化鉀水溶液是進行雙氧水測反應速率的較佳觸媒催化劑。

非柿不可-柿子加工品之研究

本研究旨在針對柿子加工品製作方法、柿餅發黑及真假柿霜辨別做探討。國內南部柿餅製作有兩種脫水方式:「低溫脫水」(使用除溼機)及「高溫脫水」(使用烘乾機),結果發現「低溫脫水」製成之柿餅再生皮較厚,口感較Q,而且成本較低。柿餅因含單寧會氧化褐變,研究發現酸性可減緩發黑,一般業者使用防腐劑正好是酸性,實驗中找出防腐劑的替代品—維生素C可減緩發黑速度,雖無法長期不發黑,但二天內可防止柿餅發黑。也針對真假柿霜進行分析,真柿霜分佈不均勻及結晶緊卡在柿餅上,幾乎不掉粉,且柿霜粉遇溼容易被溶解;而假柿霜為沾石灰粉製成,分佈均勻,凹陷的蒂頭也佈滿柿霜,假柿霜易掉粉、遇水較不容易被溶解。提供以上方法希望能夠讓大眾能「買得安心,吃得安心」。

超細粉體之特性

本研究以自製滾動式研磨機,將蛋殼和氧化鋁粉研磨成超細粉體(小於 10-6m)。在蛋殼方面,研磨時間愈長,粉體粒徑愈小,與冰醋酸(3)之接觸面積愈大,故CO2排水速率愈大,並由此推算出不同研磨時間之粉體總數比。在30℃ 時,由不同鹽酸濃度之CO2排水速率可求出反應速率定律式(5)為 r=4.85x10-3 [H+]0.34,同理可求出5℃、60℃之速率定律式,再由阿瑞尼士方程式作圖(10),求出活化能Ea=4.85 10-3J/mol。在氧化鋁粉溶液,以雷射光照射,產生一條光通路;加入食鹽產生凝聚現象;靜置一段時間後,無沉澱現象,證實已研磨到膠體溶液範圍(10-7m~10-9m)(7)。最後在相同粒徑下,將蛋殼粉體與市售碳酸鈣的CO2 排水速率做比較,算出蛋殼中碳酸鈣成份為97.02 %,與文獻97% (9)相近,更說明本實驗之正確性。

永保平安-利用鋅空氣鈕扣電池製作低濃度氧氣警報器

在台灣化學教育網路期刊裡面有一篇題目為「使用鋅-空氣電池教學實驗驗證法拉第電解定律」,使用鋅-空氣PR44電池(zinc-air PR44 batteries)簡易組合裝置來檢驗法拉第定律,我們重複這個實驗得到更有效的結果。我們運用「勒沙特列原理」,探討鋅-空氣電池電壓與氧氣濃度之間改變的關係,研究是否能利用鋅-空氣電池設計出低濃度氧氣警報器。經由電壓計與氧氣濃度偵測儀,測量出氧氣濃度變化與鋅-空氣電池的電壓變化之檢量線,且自行設計出可調式氧氣濃度警報器,材料花費大約600元,成功建立鋅-空氣電池的電壓與空氣中氧氣所佔百分比的變化關係,可以使用於生活中需要氧氣濃度監控的情境,未來還有許多延伸的利用方式,並進一步將本研究成果申請台灣專利。

國中化學幾項有危險性或效果欠佳實驗的改良研究

在這近13. 年無當中作者在指導學生實驗時,發現有幾個實驗具危險性,也曾聽聞國中學生因實驗課不慎引起爆炸受傷而殘廢,或實驗時產生的氣體有惡臭或有毒危害人體健康的。及有些實驗效果欠佳、或有待改善的等,這些實驗嚴重影響學生及教師在實驗時的生命安全及健康,同時也大大的降低了同學學習的興趣及教學效果。但實驗乃發展科學教育所不可缺少的必要過程,我們不能為了安全或做不出來而不做實驗,作者經多年累積教學上的經驗,以克雖簡便的方法加以研究改良,實施以來教學效果增加,同學學習興趣大為提高 ·

絕佳默契-光複合材料與D.S.C之改良

色素增感型太陽能電池是利用光觸媒原理成的,因為光觸媒(ex.二氧化鈦)接受光子而產生電子躍遷,但單一基材光譜吸收範圍狹小,因此使用單一基材的電池轉換效率並不高。在此將帶入「複合光觸媒材料」的概念,混合各種基材並擴展其光譜吸收範圍,然而價格昂貴的奈米級基材(除了奈米級二氧化鈦較為平價)提高電池的製造成本,導致普遍性不高,因此將研究奈米級與非奈米級基材搭配,以降低成本並且達到提升轉換效率的效果,藉由複合光觸媒,減低電子再複合的機率(電子進入非正確電路方向的機率),將以奈米級二氧化鈦與非奈米級氧化鋅、二氧化錫、三氧化二鐵為基材,混合並找出提升電池的轉換效率之最佳比例。

「點鐵成金」真的那麼容易嗎?

一天,我們在圖書館看了一本中國少年兒童百科全書,裡面有一則實驗─如果把鐵釘放入硫酸銅溶液中,鐵釘就會變成金金亮亮的金釘。我們覺得非常神奇,“點鐵成金”竟然如此容易!我們這種年齡的小少女最愛金金亮亮的小東西了,所以就決定做實驗試試看。

〝阿嬤口中的蟛蜞菊妙用〞-化學萃取及初步測試

從阿嬤的經驗,告訴我們蟛蜞菊具有解毒的功效,並從網路上對校園植物的介紹,提及蟛蜞菊消腫解毒的“妙用”。我們利用化學淬取方法,如水及日常生活中的溶液;糖水、食鹽水、醋酸、酒精、丙酮等,與蟛蜞菊葉混合,探討萃取混合液的特性,並測試其酸鹼度。發現在不同溶液、不同萃取時間、不同濃度、不同溫度、壓力下,有不同的特性。我們也測試了疏水性的香蕉油、沙拉油,探討各種條件對提升萃取蟛蜞菊葉汁液的效率。最後,我們以簡單的方法,初步驗證蟛蜞菊的萃取汁液和特定混合液具有防霉,殺孑孓的功效,希望未來有機會經過更精密的科學研究或生化驗證,能利用這常見且繁殖力強的植物,發展出應用於生活上的藥品或清潔用品。

甜菊晶與甜菊蜜分離之研究

去年以甜菊之提能為題參加展覽,為了獲得更進一步的成果,而繼續擴大並深入原來之研究。

吃醋的醋鐘─簡易電池的製作與探討

宜靜從科學教室看到檸檬能產生電,覺得很不可思議,班上的同學也都感到好奇與興趣,於是決定找幾位志同道合的同學起請老師指導做更深入的研究,我們生活周遭中到底還有什麼可隨地取材來產生電。