創意微型實驗—微型環保禮炮 方金祥 創意微型科學工作室chfang1273@yahoo.com.tw 氫氣槍或酒精槍是參與科學研習活動中學生的最愛之一,這兩支化學槍是使用同一支槍,只是其中之差異是所用的可燃性氣體不同而已,氫氣槍用的可燃物是氫氣而酒精槍用的是酒精蒸氣。學生在動手做實驗當中很想嘗試有聲音產生的現象,甚至聲音要大到有如爆炸聲才過癮,但是往往期待時又怕受到傷害,因此在早期的國編版國中理化教科書及現行國中自然與生活科技教科書中竟連有小小爆鳴聲的氫氣製造與檢驗的實驗就早已被刪掉了,本人覺得沒有讓學生親身體驗一下氫氣的製造與其檢驗實在很可惜,有鑑於此本人早於民國七十年代就設計一套非常簡易安全又快速的「微型氫氣製備裝置」,用來製造氫氣進而供給氫氣槍所需之可燃性氫氣。 n 過去的微型氫氣槍或酒精槍 本人過去曾以打火機或瓦斯點燃器、底片空盒子、塑膠注射筒、乒乓球、熱熔膠、導線以及電火布等組裝成簡易安全之「微型氫氣槍或酒精槍」,其作品如相片一~五所示。 1. 利用各式各樣的打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍,如相片一所示。 相片一:打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍 2. 利用打火機的壓電裝置、具有聲光之玩具槍與底片空盒子組合而的成氫氣槍或酒精槍,如相片二所示。 相片二:打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍 3. 利用打火機的壓電裝置與塑膠注射筒組合而成的氫氣槍或酒精槍,如相片三所示。 相片三:打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍 4. 利用打火機的壓電裝置直接與底片空盒子組合而成氫氣槍或酒精槍,如相片四所示。 相片四:打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍 5. 利用打火機中之壓電裝置與手杖組合而成的氫氣槍或酒精槍,如相片五所示。 相片五:打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍 n 微型環保禮炮之原理 「微型環保禮炮」,係利用打火機的壓電裝置之兩條導線,在一密閉容器(底片空盒子)中經按壓其壓電裝置後會由伸入密閉容器的兩條導線之尖端放電產生小火花,其小火花會將裝於密閉容器中之可燃性氣體(如氫氣、酒精蒸氣或乙炔氣體)於瞬間引爆,並產生極大壓力而將密閉器(底片空盒子)之蓋子彈飛出去時,隨即發出很一聲非常「ㄅㄧㄤˋ」的聲響,猶如施放禮炮之聲音。 n 微型環保禮炮之設計與製作 一、材料、藥品與器材 1. 材料:打火機、底片空盒子、熱熔膠、電火布(見相片六) 打火機 底片空盒子 熱熔膠 電火布 尖錐 相片六:實驗所需材料 2. 藥品:鎂帶、碳化鈣(CaC2)、稀鹽酸(3 M HCl)、酒精(見相片七) 鎂帶 […]
創意微型實驗— 微型鋅銅電池及其在化學教學上的應用 方金祥 創意微型科學工作室 chfang1273@yahoo.com.tw 化學是一門極具趣味性且理論與實驗並重之科學,因此在相關單元之中,除了理論介紹之外都配有相關的實作性實驗,盼由正確的實驗的結果來應證理論的真實性。在學校的化學實驗裡如何減少使用藥品,以減少廢液的產生進而突增廢液回收與處理的困擾與困難度,以減低對環境污染的衝擊,是當務之急。因此將傳統實驗裝置與實驗過程加以改良,使實驗裝置更為簡單,實驗步驟更為安全更為有趣,使化學實驗更符合環保理念可回收低汙染省資源的綠色化學實驗。在本文中將傳統式的鋅銅電池加以微型化而成為微型鋅銅電池,得以方便將兩個或多個鋅銅電池加以串聯起來,並在化學實驗中加以延伸與應用,以提高學生學習電化學之意願與興趣。 n 微型鋅銅電池之原理 以鋅片和銅片為電極,分別在插入藥品溶液中,電極與溶液之介面間會產生所謂的電極電位,而在當兩溶液間以鹽橋來溝通電路後,在這兩個電極間所產生之電位差即稱為電池電位(電壓),其反應式如式[1]~[3]所示。 正極(銅片,陰極)反應:Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Ered = + 0.36 V [1] 負極(鋅片,陽極)反應:Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– Eox = + 0.74 V [2] 電池總反應:Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) Ecell = + 1.10 V [3] n 傳統鋅銅電池與微型鋅統電池之比較 傳統鋅銅電池與微型鋅銅電池在器材裝置及藥品之使用皆略有不同,其差異之比較如表一所列及相片一所示。 表一:傳統鋅銅電池與微型鋅銅電池之比較 相片一:傳統鋅銅電池裝置和微型鋅銅電池裝置(右) (左圖取材:自八十二年國編版高中基楚理化實驗手冊下冊) n 材料藥品與器材 一、 […]