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目前分類:化學遊戲 (19)

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本網站設立宗旨是為了幫助更多孩子學習,也謝謝科學遊戲實驗室提供這麼優質的學習管道,在此再一次感謝所有幕後辛苦的工作人員,感恩您們為教育的付出!

 碳米碳的奧秘

             由實驗一窺奈米碳的奇妙現象!
※器材:紙杯、滴管、蠟燭、金屬湯匙、大杯子
※操作過程

1.取一紙杯,盛水約一公分高或半杯皆可。

2.將紙杯底部置於蠟燭火焰上燒烤,由於紙杯已經裝水,底部不會燒起來。但是邊緣凸出部分有可能燒起來,因此避免燒烤到紙杯邊緣。

3.燒烤時需要移動紙杯,使紙杯底部均勻附著黑色的碳微粒。通常大約需要一、二分鐘即可完成,但是請注意:紙杯底部必須置於蠟燭火焰之中,不可以高於火焰,如此才容易附著上燃燒不完全的碳微粒。(如圖一)

4.將燒烤好的紙杯放在桌上,杯底朝上。取滴管(或吸管)沾少許水,滴一滴水在杯底,輕輕搖晃紙杯,觀察水滴的移動,可以發現水滴不會吸附在紙杯,形成圓珠狀,並且自由滾動。陸續再滴幾滴水,同樣不會吸附在紙杯,滾來滾去。(如圖二) 

 

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  • Aug 04 Sat 2001 00:00
  • 蛇砲

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 蛇  砲

                燃燒過程大變形的反應
  在「白糖變黑蛇」的科學遊戲,已經介紹如何讓白糖燃燒的產物形成黑色長條物。而燃燒後外觀體積產生較大變化的,還有以下二種。
(一)蛇砲

俗稱的「蛇砲(或大便砲)」,燃燒時逐漸產生相當長的黑色長條物。蛇砲含有過氯酸銨(NH4ClO4)、過氯酸鉀(KClO4)、瀝青…等等成分,燃燒時冒出大量的濃煙,不是很環保。

版主經過反覆試驗,發現成分略加簡化,化學藥品只使用過氯酸銨,可以減少冒煙,而且效果也相當不錯(如下圖),比使用小蘇打(白糖變黑蛇)的效果更佳。

 

按這裡觀看實驗影片(59.4M)

改良的蛇砲製作方法如下:

1.取將一顆方糖(約4.5克)在研缽裡搗碎並研磨為粉狀。

2.取過氯酸銨約1.5克,加入研缽與方糖攪拌混合,並加入少量酒精(潤濕即可)。

3.將混合物捏成一個山丘狀,不要捏得太緊密,鬆鬆的就好。

4.最後在通風處點火燃燒,就可以產生很長的黑蛇了。

此反應是因為過氯酸銨燃燒後,產生氯氣(Cl2,具毒性)、氮氣(N2),大量氣體造成方糖燃燒後的黑色碳化蓬鬆而膨脹。過氯酸銨是一種強的氧化劑,被使用於火箭燃料,雖然本實驗的使用量尚不至於爆炸,但是使用與儲存還是需要小心。

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 隔空點火

          火柴不必接觸燭芯就可以點燃蠟燭,你相信嗎?
器材:蠟燭、火柴、玻璃管
操作過程

 1.將蠟燭點燃,然後吹熄蠟燭。

 2.立刻將點燃的火柴接近燭芯,結果還沒碰到燭芯,蠟燭又被點燃了,看起來就像是隔空點火。

 

按這裡觀看實驗影片(3.3M)

 3.為了拉長隔空點火的距離,增加驚奇效果,取一中空的玻璃管,並將蠟燭的長度切短,讓燭芯距離玻璃管的高度為5~8公分。

 4.先將蠟燭點燃,再將玻璃管放進蠟燭中,然後依步驟1、2再操作一次。隔空點火的距離可以拉長到5公分以上喔!

 

按這裡觀看實驗影片(4.9M)

 

 5.如果使用白色蠟燭,效果會更好,甚至不必用玻璃管,隔空點火的距離可以達到十公分以上。

 

按這裡觀看實驗影片(3.5M

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  • Aug 02 Thu 2001 00:00
  • 魔砂

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 魔 砂

              不沾水就是不沾水的怪異砂子
器材:砂子、燒杯、織品保護噴霧劑、烘箱
操作步驟與現象:

  這是一種很奇妙的砂子,被稱為魔砂(magic sand)表面上和一般的砂子一樣,看不出有什麼特別,但是一旦放入水中,就會呈現出令人驚奇的現象。

  將魔砂倒入水中,魔砂會沉下去並聚集為條狀(如圖一),不會散開。將水倒掉之後,取出魔砂,結果魔砂居然是:乾的(如圖二)! 
   
      圖一     圖二

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翻滾的色彩

     利用化學反應,可以呈現令人訝異的顏色變化,讓你成為色彩魔術師。
操作步驟與現象:

準備藥品:食用色素、高脂鮮奶、洗碗精、廣用指示劑、胃乳液、氫氧化鎂

取一小的、淺的碟子(或培養皿),倒入鮮奶約1公分高即可。將食用色素紅、黃、藍、綠四種,分別滴一小滴到鮮奶中央(如圖一)。

  取一棉花棒,沾上洗碗精(或洗衣精),讓學生猜一猜:如果將棉花棒放入鮮奶中,會發生什麼事?再請學生仔細看。結果將棉花棒放入鮮奶中,只見四種顏色不停的翻滾運動,一直由中央往旁邊跑(如圖二),相當有趣!
     
       圖一      圖二

              按這裡觀看影片(16.4M)

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色彩變變變

如同變臉般的色彩轉換本遊戲請勿讓小朋友自行操作!)
操作步驟與現象:

準備藥品:過氧化氫(雙氧水)、濃硫酸、碘酸鉀、澱粉、丙二酸、硫酸錳、溴酸鈉、溴化鈉、亞鐵靈溶液

本項科學遊戲如同變魔術,操作時可以先展示桌上擺放的三種無色的溶液,和學生說明:「這三種無色的溶液混合起來會發生什麼事呢?……其實它會變臉!如何變臉呢?請大家仔細看……」。提醒學生仔細觀察後,開始將調配好的三種溶液互相混合;混合後,一開始溶液很快從無色變成淡的黃棕色(如下圖左),但是不到三秒鐘,顏色變成為深藍色(如下圖右),奇妙的是再三秒鐘再變回黃棕色,再三秒鐘又變為深藍色….,如此反覆變化顏色可達十次以上,相當神奇。(濃度調配恰當可達三十次以上)

    

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  • Jul 30 Mon 2001 00:00
  • 熱冰

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熱冰

操作步驟與現象:

準備器材:錐形瓶燒杯攪拌棒酒精燈石綿心網醋酸鈉

1.取燒杯或錐形瓶,裝入10毫升水,加熱煮沸。

2.加入大約100克醋酸鈉,並攪拌使醋酸鈉溶解(持續加熱,避免溫度下降太多,但是避免沸騰)。攪拌完,醋酸鈉不會完全溶解,上層澄清溶液即為飽和的醋酸鈉水溶液。

3.將上層澄清溶液倒入外層套住鋁箔紙的錐形瓶,並放置溫度計,再置於冰箱或冰浴中冷卻。待溫度下降至約40℃以下(不可高於40℃),就可拿出來進行以下二項有趣的操作。

  (甲).如圖一;將澄清溶液倒入乾淨的培養皿中,然後以手指輕輕碰觸溶液表面,此時可以看到醋酸鈉溶液,由接觸點擴散地迅速訊凝結為白色固體。

  (乙).如圖二;在培養皿中放置少許幾粒醋酸鈉固體,將已冷卻的醋酸鈉溶液慢慢到在培養皿上。仔細觀察,可以看到一接觸培養皿上的醋酸鈉固體,溶液馬上就凝結為固體。而且隨著倒入的溶液,一直往上凝結,相當有趣。

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圖一 (實驗影片,3.7M)

圖二 (實驗影片,6.8M)

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紙杯魔術

利用二個紙杯,可以玩出讓人驚訝的魔術喔。

表演過程:將水倒入第一個紙杯(可倒至七八分滿),隔幾秒鐘,然後將紙杯倒轉過來,咦!沒有水流出來,水跑去哪兒了?第二個杯子;緩慢的倒水進去,水不會流出來,像是正常的杯子。但是倒到八、九分滿的時候,咦,杯底開始流出水,停止倒水,但是杯底還是一直流出水來,而且幾乎流光光。第一個是「吸水杯」;第二個是「九龍杯」,原理是什麼呢?

觀賞影片(23.3M)

吸水杯
操作步驟與現象:

       吸水杯之所以吸水,是因為杯子裡放了「聚丙烯酸鈉(Sodium Polyacrylate Acid)」(又稱高分子吸水樹脂)的化學物質。這是一種聚合物(高分子),乾燥時是白色粉末,會像海綿般吸水,變成凝膠聚合物,能吸收其本身重量達800倍,常被加工製作為紙尿片、女性衛生用品、膨脹玩具、水晶寶寶等等。

       市面上有販售這種玩具,小小一瓶49元(如圖1),建議可向化工原料行購買,但是由於聚丙烯酸鈉有很多不同分子量的產品,有些產品是粉狀或液態,都不能使用,必須說明是細顆粒狀的聚丙烯酸鈉(如圖2),一包約三百元,相當便宜。

(圖1)

(圖2)

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叮嚀的話:

        這個魔術在結束後,可以將吸水後的聚丙烯酸鈉挖開,形狀很像雪花(如圖3),如果將這些雪花加上食鹽,由於食鹽更容易吸水,會將已經吸水的聚丙烯酸鈉中的水分溶解出來,看起來很像雪花溶解了(如圖4),整個過程就像是:水 -> 結成冰 -> 攪成剉冰 -> 熔化成水,相當有趣。

(圖3)

(圖4)

二、九龍杯

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白糖變黑蛇

操作步驟與現象:

準備器材:方糖、小蘇打、酒精、火柴

1.取方糖一顆搗碎(或是粉糖),與小蘇打以14的比例混合,並攪拌均勻。

2.倒入一些酒精,量不要太多,可以將混合粉末沾濕即可。

3.在瓷盤(或小碟子)上將混合物捏成尖的長筒狀(如圖一),將酒精拿遠離之後,以火柴點燃之。仔細觀察,有何變化?(如圖二)

(圖一)

(圖二)

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大象牙膏

   會長出又白又長,像是牙膏一般的化學反應(本遊戲請勿讓小朋友自行操作!)
操作步驟與現象:

準備器材:過氧化氫(雙氧水)、點化鉀、洗碗精、杯子、量筒、淺水盆

1.這個操作需要的器材如圖1所示。首先將過氧化氫約50毫升倒入杯子中(注意:過氧化氫有強的氧化力,不可以用手觸摸),再倒入30毫升的洗碗精,輕輕攪拌使充分混和。

2.在另一個杯子中裝水約20毫升,再加入碘化鉀一小刮勺(約0.5克),攪拌溶解。

3.100毫升量筒放在水盆中央,將步驟1過氧化氫與洗碗精混和溶液倒入量筒中,再將碘化鉀水溶液迅速倒入量筒中。

4.觀察發生了什麼反應?是不是一直冒出白色泡沫,像是一條很長的牙膏?(如圖2

(圖1)

(圖2)

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葉脈標本的製作

操作步驟與現象:
方法一:鹼液腐蝕法

準備器材:樹葉、氫氧化鉀或氫氧化鈉鹼性溶液(鹼性藥品:水=3~5公克:100毫升)、燒杯、酒精燈、紗網、三角架、玻棒(或竹筷子)、鑷子、軟毛刷、雙氧水(非必要)、染料(非必要)

  1. 將氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液加熱,小心勿碰到衣服和身體。  
  2. 將葉片放入溶液加熱,用玻棒輕輕攪動,使葉片分開。觀察葉子腐蝕情形。加熱時間視溶液濃度、葉片厚薄而定。
  3. 煮過的葉片,用鑷子夾出,以清水洗淨,  除去葉肉的方法是把葉子放在水龍頭底下,用牙刷輕輕刷去葉肉,讓流水把刷下的葉肉帶走。但是這個方式,很容易因為浸煮的時間不夠而刷不起來,或是浸煮時間過久容易刷爛掉,因而完美率不高。一個比較容易成功的方法是;改為沖水去肉法,亦即將葉片放在紗窗的網孔上,用手指壓住水籠頭流出小而強的水柱,將葉肉沖掉,留下葉脈。如果葉肉不容易沖掉,則放回燒杯中再加熱煮一下。
  4. 將葉脈浸入水彩或色素的顏料中染色,染色後,放在報紙中夾平並吸乾水分,就可當書籤使用了。
方法二:水浸法
  1. 將葉子放入燒杯中,以肥皂水浸泡,23天換水一次。約10(夏季)到20天(冬季)。(註:也可用濃一點的肥皂水,以加熱方法縮短時間)
  2. 其他步驟同上。

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隱形墨水

      隱形墨水的種類相當多,通常是利用化學反應,例如氧化還原、酸鹼反應。這裡介紹一個比較方便,沒有毒性的隱形墨水。
操作步驟與現象:

準備器材:硝酸鉀、白紙一張、毛筆或水彩筆一枝、打火機、線香。

 1.燒杯裝約20毫升的水(自來水即可),將少量硝酸鉀固體倒入燒杯,攪拌。

 2.如果硝酸鉀都溶解完,再加少量硝酸鉀,再攪拌,反覆此步驟,直到硝酸鉀無法再溶解。(即達到飽和)

 3.用棉花棒沾取此飽和硝酸鉀溶液,書寫於紙上(如下圖左),儘量多塗一些。

 4.待晾乾之後,用點燃的線香接觸任何塗過硝酸鉀的地方,紙張就會一直沿著塗過的痕跡一直燃燒(不會起火)。(如下圖右)

       

燃燒時的現象

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無字天書

操作步驟與現象:

準備器材:白紙一張、毛筆或水彩筆一枝、打火機或蠟燭、檸檬。

  1. 將檸檬切開擠出汁液備用。
  2. 用毛筆或水彩筆沾檸檬汁在白紙上書寫,放置乾燥。
  3. 將放置乾燥的白紙置於蠟燭或打火機上方烘烤,直至書寫內容出現為止(烘烤時白紙要來回移動,避免固定烘烤同一處,造成紙張燃燒)。

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隱形字製做

操作步驟與現象:

準備器材:報紙1張、蠟燭1根。

1.用蠟燭在報紙上寫字。

2.放在燭火上烤一烤,立刻就會有字浮現。

原理:

      用蠟在報紙上寫字,蠟在燭火上烤過之後,蠟就會滲進報紙,讓報紙變光滑而減少光的散射,看起來比較透明。

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  • Jul 22 Sun 2001 00:00
  • 膨糖

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膨糖

操作步驟與現象:

準備材料:紅糖、二砂、小蘇打粉、大湯匙一支、筷子、卡式爐、水、盤子

  1. 請於空氣流通處操作。
  2. 將紅糖及二砂以15的比例混合後,倒入大湯匙中,約湯匙一半的量。
  3. 加水至大湯匙中,水淹過糖面即可。
  4. 將加好水的湯匙置於卡式爐上加熱,起先是湯匙中的糖溶解,持續加熱至糖漿開始變成紅褐色(旁邊可裝一小盆清水,將糖漿滴於水中不會擴散即可移出。
  5. 將湯匙從爐火中移出,用筷子攪拌約3~5秒,再用筷子沾小蘇打粉於湯匙中攪拌,直至湯匙中的糖漿變色(顏色會轉成淡褐色)(如圖一),此時繼續攪拌並將筷子慢慢往上拉(糖漿膨脹時筷子完全抽出),直至膨脹停止。
  6. 膨脹停止後,把湯匙置於小火中烤,讓底部的糖再度溶解(如圖二),將膨糖倒於盤子中即完成。

(圖一)

(圖二)

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燃燒的方塊

操作步驟與現象:

準備材料:蠟燭、打火機、方糖、筷子、鹽、水、白紙或厚紙板

  1. 請於空氣流通處操作。
  2. 將蠟燭立於白紙或厚紙板上(避免蠟油難清除)並點燃蠟燭。
  3. 用筷子挾方糖,並在方糖上沾一些鹽巴(方糖可沾少許水,較易將鹽巴黏在方糖上)。
  4. 將沾好鹽的方糖置於蠟燭上烤,直至發現方糖可以燃燒。(如下圖)(蠟燭外緣火焰溫度較高,較易讓方糖燃燒;因蠟燭及方糖燃燒後會有高溫焦黑物滴落,避免燙傷)。

原理:

      本實驗利用方糖本身含有碳、氫、氧原子,按其組成成分應當會燃燒,但因加熱時無法到達燃燒,因此以鹽當作觸媒,來幫助方糖燃燒。

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醋與小蘇打

一、火山爆發
操作步驟與現象:

準備材料:小蘇打粉、醋、1600ml的保特瓶、湯匙、筷子、滴管、大型餅乾盒蓋(鐵製)、紅色食用色素或紅色墨水。

  1. 將保特瓶放於餅乾盒蓋上,加入約2/3瓶清水及34匙小蘇打並攪拌。
  2. 滴入2~3滴紅色墨水並攪拌。
  3. 加入1匙醋(看反應情形),再決定是否繼續加入醋,不可一次加入過多的醋;也不可在保特瓶上方直視。
原理:

      碳酸氫鈉(化學式:NaHCO3)俗稱小蘇打,白色細小晶體,在水中的溶解度小於蘇打。50℃以上開始逐漸分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水,270℃時完全分解。碳酸氫鈉是強鹼與弱酸經中和作用後生成的酸式鹽,因此溶於水時呈現弱鹼性。

      小蘇打加入酸(如醋酸),會發生化學反應,產生二氧化碳,化學反應式如下:CH3COOH + NaHCO CH3COONa + CO+ H2O

     另一方面,小蘇打經由加熱會產生二氧化碳,因此常利用此特性作為食品製作過程中的膨鬆劑,其化學反應式如下:2NaHCO CO+ H2O + Na2CO3

  藉由醋與小蘇打反應產生二氧化碳,將瓶中產生泡沫推擠出來,沿著瓶壁往下流,狀似火山爆發。

叮嚀的話:

      操作時,請提醒小朋友注意觀察當醋加入保特瓶時,瓶內的反應現象是如何?


二、有吹力的粉
操作步驟與現象:

準備材料:小蘇打粉、醋、1支乾淨的保特瓶、氣球、吸管

  1. 將醋倒入乾淨的保特瓶中約35公分高。
  2. 用吸管將小蘇打粉裝入氣球內,量約填滿氣球的1/2,再將氣球套在保特瓶上(不可讓小蘇打粉掉入瓶內與醋反應),並利用橡皮筋或膠帶固定。
  3. 將氣球拉直讓小蘇打粉掉入保特瓶內,即可看見氣球慢慢膨脹。(如下圖)

原理:

       醋與小蘇打反應會產生二氧化碳氣體,利用產生的二氧化碳氣體,吹大氣球。

叮嚀的話:

      實驗時,請注意觀察當氣球中的小蘇打粉掉入保特瓶中的溶液時,瓶內的反應現象是如何?


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移動的色彩

 一支彩色筆只有一種顏色?但加水後,可以變成多少顏色呢?
操作步驟與現象:

準備器材:水性奇異筆或彩色筆、白色粉筆、水、盛水容器。

  1. 取水性奇異筆在白粉筆底端(距底端約1公分)點一小點(直徑約0.2公分)。
  2. 將白色粉筆立於盛水容器內,並緩慢加入水(水面需低於奇異筆點的小點,如右圖)。
  3. 水往上爬時,注意觀察小點的色彩會隨水往上移動(水爬升至粉筆2/3~3/4處將粉筆移出盛水容器)。粉筆移出後,結果如下圖:  
原理:

      彩色筆是由三種顏色按不同比例所調成的,且各顏色與水的作用力不同,會有不同的移動速度,因此造成粉筆上有不同色塊產生。

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豆腐的奧秘

  豆漿如何變成豆腐呢?讓我們來做做看吧!
操作步驟與現象:

準備器材:無糖豆漿、石膏、筷子、乾淨紗布或棉布、600ml的空保特瓶、小刀

  1. 取空保特瓶,距底部約10cm處用小刀裁斷。
  2. 在裁好的保特瓶中加入無糖豆漿(約3公分高),並加入1/3匙石膏粉攪拌均勻。
  3. 靜置一段時間後(約15分鐘)觀察塑膠杯中的現象。
  4. 將上層澄清的液體倒掉,取沈澱物倒於乾淨棉布中,再將裡面的水分除去(輕輕擠壓讓水分滲出即可,不可用力過度,會將沈澱物擠出),從棉布中取出豆腐即可。

原理:

       豆漿中含有蛋白質,加入石膏或醋等電解質後,蛋白質會因電荷被中和掉,分子間缺乏排斥力,因此凝結成較大的顆粒,經沈澱去水後,即成為豆腐;糖無法中和蛋白質中電荷,因此無法製成豆腐。

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