科學實驗

化學示範實驗：開幕典禮中演示大型化學平板（A Big ChemPad Demonstration in the Opening Ceremony）〔I〕

2013/10/17
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化學示範實驗：開幕典禮中演示大型化學平板（A Big ChemPad Demonstration in the Opening Ceremony）〔I〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

第五屆亞洲化學教育國際研討會（5th International Conference Network for Inter-Asian Chemistry Educators, 5th NICE Conference），由國立屏東教育大學與中國化學會合辦，於2013年7月25至27日於國立屏東教育大學舉行，邀請亞洲日本、韓國、香港、澳門及臺灣等學者和教師共同參與和交流，汲取各國發展化學教育的經驗，以提昇亞洲化學教育的水準。本人很榮幸受到化學學科中心的推薦，獲邀於大會典禮中進示範「大型化學平板（Big ChemPad）」。這是利用一個改良的大型畫框，和一個暗藏玄機的電毛筆，在預先泡過稀硫酸鈉的水彩紙上，寫下優雅多彩的隸書—「2013 NICE 化學」。大型化學平板是利用隨手可得且可重複使用的材料，以及使用微量的和無害的化學藥品，運用精心設計與巧手製作的教具，不僅演示效果獲得大會一致熱烈的掌聲，而且符合綠色化學減廢的原則。本文詳述大型化學平版的製作過程及在研討會開幕的演示過程。

實驗影片

請按此連結：開幕典禮中演示大型化學平板（A Big ChemPad Demonstration in the Opening Ceremony），YouTube。

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化學示範實驗：開幕典禮中演示大型化學平板（A Big ChemPad Demonstration in the Opening Ceremony）〔II〕

2013/10/17
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化學示範實驗：開幕典禮中演示大型化學平板（A Big ChemPad Demonstration in the Opening Ceremony）〔II〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「開幕典禮中演示大型化學平板〔I〕」

示範實驗影片

請參考上面連結。

藥品與器材

  1. 木質畫框（長130 cm、寬45 cm）  1個
  2. 鋁板（長120 cm、寬40 cm、厚0.1 cm）  1塊
  3. 8P3段滑動切換開關  1個
  4. 9V鹼性電池  1個
  5. 香蕉插座  1對
  6. 鋼絲網（30 × 30cm）  1張
  7. 專用剪刀（剪鋼絲用）  1支
  8. 大毛筆（舊的）  1支
  9. 矽利康膠  1罐
  10. 快乾膠  1罐
  11. 全開水彩紙  2張
  12. 0.5 M硫酸鈉溶液（Sodium sulfate solution）  500 mL
  13. 1%酚酞指示劑（Phenolphthalein indicator）  100 mL
  14. 0.5 M碘化鉀溶液（Potassium iodide solution）  100 mL
  15. 噴霧罐（50毫升）  3個
  16. 1%維他命C（抗壞血酸）水溶液  200 mL
  17. 塑膠杯（500 mL）  1個
  18. 細砂紙    1張
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3D有趣實驗（3D Funny Experiments）：表演化學詐騙術（Showing Chemical Tricks）〔II〕

2013/10/16
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3D有趣實驗（3D Funny Experiments）：表演化學詐騙術（Showing Chemical Tricks）〔II〕
國立台中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「3D有趣實驗：表演化學詐騙術〔I〕」

實驗影片

請參考上方連結。

原理和概念

  • 當過錳酸鉀（KMnO4）接觸到甘油（C3H5(OH)3）時，立即發生反應並放出熱量，隨之升高的溫度使液態的甘油汽化成氣態，氣態的甘油易與產物之一的水蒸氣和空氣中的水蒸氣結合，而形成白色煙霧。接著，反應繼續發生，放出更多的熱量，升高更高的溫度，達到甘油的燃點（封閉杯160℃，開放杯176℃）而起火燃燒，此燃燒又繼續放出熱量也使得衛生紙燃燒起來（紙的燃燒溫度約230℃）。在此氧化還原反應中，過錳酸鉀為氧化劑，甘油為還原劑，此反應是一個激烈的氧化還原反應。本示範實驗的化學反應如下反應式所示： 
    14KMnO4(s)+ 4C3H5(OH)3(l) → 7K2CO3(s)+ 7Mn2O3(s)+ 5CO2(g)+ 16H2O(g) + heat
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3D有趣實驗（3D Funny Experiments）：表演化學詐騙術（Showing Chemical Tricks）〔I〕

2013/10/16
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3D有趣實驗（3D Funny Experiments）：表演化學詐騙術（Showing Chemical Tricks）〔I〕
國立台中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

在許多的江湖騙術中，有些是運用視覺障眼法，有些則是利用特殊的化學反應。這次的化學示範是利用一個激烈的氧化還原反應，並透過「內功運氣」的假象來製造衛生紙突然燃燒起來，表演江湖詐騙術。你們曾經在夜市看過此江湖騙術嗎？你們想知道此騙術隱藏什麼化學原理和概念嗎？

實驗影片

請按此連結，配戴紅藍眼鏡，觀看3D有趣實驗（3D Funny Experiments）：表演化學詐騙術（Showing Chemical Tricks），YouTube。

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化學示範實驗：製作大型酒精槍並示範爆炸（Making a Big Ethanol Gun to Demonstrate Explosions）〔I〕

2013/10/15
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化學示範實驗：製作大型酒精槍並示範爆炸（Making a Big Ethanol Gun to Demonstrate Explosions）〔I〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

2013年國立大甲高級中學再次與教育部化學學科中心合作，於校慶當天舉辦親手fun化學活動，在活動開幕中由校長與貴賓使用大型酒精槍射擊標靶，而造成轟動。此酒精槍由本校教師自行研發，利用PVC水管等零件組裝而成。在演示前，噴入少量酒精，藉由壓電點火器引燃，在燃燒酒精的瞬間受熱膨脹的氣體使塞在槍管前端的泡棉子彈射出，隨即產生巨響。本實驗利用隨手可得的材料、使用微量無害的藥品、超炫的槍管外型以及震撼的聲光效果，深獲參與化學闖關活動老師和學生的喜愛。

示範實驗影片

請按此連結：製作大型酒精槍並示範爆炸（Making a Big Ethanol Gun to Demonstrate Explosions），YouTube。

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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔IV〕

2013/10/15
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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔IV〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏退休教師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計〔III〕」

D. 繪製檢量線：用MS-Excel繪製檢量線

  1. 在MS-Excel的一張表單裡，在A4及B4儲存格中，分別輸入「色素濃度S（%）」與「吸光度（A × 100）」。在A5~A11的儲存格中，分別輸入0、20、40、60、80、100和unknown，並且分別輸入表二的數據於B5~B11的儲存格中，如圖二十五所示。

    圖二十五 在MS-Excel中輸入實驗數據

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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔III〕

2013/10/15
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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔III〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏退休教師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計〔II〕」

利用簡易光電比色計測定未知濃度的溶液

A. 實驗原理

  • 光電比色計的比色原理是根據比爾–朗伯定律（Beer–Lambert law），比爾–朗伯定律：當一束平行的單色光通過均勻且無散射現象的溶液時，其光線的吸收度與溶液的濃度及液層厚度的乘積成正比。比爾定律不僅適用於有色溶液，也適用於無色溶液。比爾–朗伯定律運用於比色計的示意圖，如圖二十所示：

    圖二十 比爾–朗伯定律的吸收光束示意圖 （圖片來源：Beer–Lambert law, Wikipedia.）

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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔II〕

2013/10/15
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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔II〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏退休教師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計〔I〕」

製作簡易光電比色計

B. 利用樂高積木製作比色槽

  1. 取4個樂高積木（LEGO brick）及1片樂高板（LEGO plate），樣式如圖四之左所示，組裝比色槽的底座，組裝如圖四之右所示。

    圖四 組裝比色槽的底座 

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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔I〕

2013/10/15
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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔I〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏退休教師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

實驗簡介

本實驗的目的是讓學生利用LEGO NXT 9797（樂高套件主機）、LEGO 9844 light sensor（樂高光感測器）及LEGO Building Block（樂高積木），自製簡易光電比色計，如圖一所示，其中感測器被放置在以樂高積木組裝的比色槽中。透過配製五個已知濃度的標準溶液，以及MS-Excel軟體製作出檢量線，來測定有色溶液的未知濃度。透過此次實驗的實作，讓學生學習光電比色計所涉及的光電原理及探討LEGO NXT在化學實驗之應用。

圖一 利用樂高的積木和主機自製簡易光電比色計

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