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瓦袁李
5 years ago
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1 嘉義市第二十六屆中小學科學展覽作品說明書科別 : 化學科組別 : 國小組作品名稱 : 尋找 Mr.Right! 誰能讓雙氧水冒出愛的氣泡關鍵字 : 雙氧水氧氣催化劑編號 :

2 目錄摘要 1 壹研究動機 2 貳研究目的 2 參研究設備及器材 2 肆研究過程 3 伍討論 13 陸結論 13 柒參考資料 14

3 摘要這學期自然課中, 製造氧氣的實驗令我們感到非常興趣, 也引起我們想對這個實驗做更近一步的研究我們拿生活中常吃到的新鮮蔬果來做檢驗看看是否具有催化的作用, 並探討各種催化劑對雙氧水分解氧氣速率之影響實驗結果發現, 大部分的蔬果都具有催化的效果, 其中以地瓜葉芹菜胡蘿蔔效果最好在尋找胡蘿蔔最適化條件中, 發現用 50 毫升雙氧水的效果比用 100 毫升雙氧水好 ; 胡蘿蔔量愈多, 產生氧氣的速率也愈好但並不是每種催化劑量加愈多效果就愈好, 有時過了某一點效果就達到最高峰, 之後加太多效果便逐漸減退了

4 壹研究動機在這學期中, 我們學到第二單元空氣與燃燒這個單元時, 其中有個實驗非常令我們感到興趣, 那就是製造氧氣的實驗我們利用雙氧水和切成小塊的胡蘿蔔來製造氧氣, 並用點燃的線香來檢驗看到點燃的線香燃起熊熊烈火, 這也引起我們想對這個實驗做更近一步的研究老師說雙氧水在沒有胡蘿蔔的幫助下也會緩慢分解出氧氣和水, 如果有加入胡蘿蔔當催化劑, 則產生氧氣的速度就會加快而生活周遭的催化劑有很多種, 我們拿生活中常吃到的新鮮蔬果來做檢驗看看是否具有催化的作用, 並探討各種催化劑對雙氧水分解氧氣速率之影響貳研究目的一比較各種新鮮蔬菜對雙氧水分解氧氣速率之研究二比較各種新鮮水果對雙氧水分解氧氣速率之研究三以胡蘿蔔尋找最適化之實驗條件四催化劑的量對雙氧水分解速率的影響一各種新鮮蔬果參研究研究設備及器材二 250ml 錐形瓶三有孔橡皮塞四橡皮管五透明水箱六 500ml 量筒七玻璃片八磅秤九碼錶十玻璃管十一濃度 5% 雙氧水十二果汁機十三刀子十四燒杯 2

5 肆研究過程一實驗一比較各種新鮮蔬菜對雙氧水分解氧氣速率之研究 ( 一 ) 實驗設計 1. 新鮮蔬菜之處理 (1) 用磅秤秤出 20 克重量的食材 (2) 把 20 克的食材與 100 毫升的水放入果汁機中打成泥狀倒入燒杯中備用 2. 製造氧氣 (1) 先把 50 毫升的雙氧水倒入錐形瓶中 (2) 把泥狀食材 40 毫升倒入錐形瓶中與雙氧水做反應 (3) 用橡皮塞塞住錐形瓶瓶口 ( 橡皮塞的孔要先接好橡皮管 ) 3. 用排水集氣法收集氧氣 (1) 透明水箱裝水 (2) 量筒先裝滿水用玻璃片蓋倒置於透明水箱水中 (3) 移開玻璃片把橡皮管放到量筒中 ( 前 30 秒的氣體不收集 ) 4. 以碼錶計時 3 分鐘, 記錄量筒中氣體的體積 ( 表一 ) 5. 將氣體體積除以所需時間, 計算雙氧水分解氧氣的速率 ( 二 ) 實驗情形圖一用磅秤秤出 20 克重量的食材 3

6 圖二把 20 克的食材與 100 毫升的水放入果汁機中打成泥狀圖三倒入燒杯中備用圖四把泥狀食材 40 毫升倒入錐形瓶中與 50 毫升的雙氧水做反應 4

圖五用排水集氣法收集氧氣圖六實驗時間到, 記錄量筒中氣體的體積 ( 三 ) 實驗結果表一各種新鮮蔬菜對雙氧水分解氧氣速率之研究數據 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

140 170 分解速率體積 / 時間 123.3 85 63.3 18.3 46.7 165 161.7 116.7 91.6 61.7 40 28.3 76.7 46.7 56.

7 圖五用排水集氣法收集氧氣圖六實驗時間到, 記錄量筒中氣體的體積 ( 三 ) 實驗結果表一各種新鮮蔬菜對雙氧水分解氧氣速率之研究數據胡白地馬洋地芹川空菠高花青辣黃新鮮蔬菜蘿蘿鈴瓜心麗椰秋蔔蔔瓜薯蔥葉菜七菜菜菜菜椒椒葵氧氣體積 (ml) 分解速率體積 / 時間備註 : 實驗測量時間限定 3 分鐘根類蔬菜 ( 編號 1 2 3) 莖類蔬菜 ( 編號 4 5) 深色葉菜類蔬菜 ( 編號 ) 淺色葉菜類蔬菜 ( 編號 11 12) 果實類蔬菜 ( 編號 ) 5

8 圖七各種新鮮蔬菜對雙氧水分解氧氣速率之比較分 140 解速 80 率胡蘿蔔白蘿蔔地瓜馬玲薯洋蔥地瓜葉芹菜川七空心菜菠菜高麗菜花椰菜青椒辣椒黃秋葵新鮮蔬菜表二植物身體各部位對雙氧水分解氧氣速率之研究數據新鮮蔬菜根類莖類葉菜類果實類平均氧氣體積 (ml) 分解速率體積 / 時間圖八植物身體各部位對雙氧水分解氧氣速率之比較分解速率根類莖類葉菜類果實類植物身體各部位名稱 6

9 表三葉菜類顏色之深淺對雙氧水分解氧氣速率之研究數據新鮮蔬菜深色葉菜類淺色葉菜類平均氧氣體積 (ml) 分解速率體積 / 時間圖九葉菜類蔬菜之顏色深淺對雙氧水分解氧氣速率之比較分解速率深色葉菜類淺色葉菜類葉菜類蔬菜顏色之深淺本次實驗所使用的新鮮蔬菜來自於校園中所種的蔬菜以及從家中帶來的在所有蔬菜中, 令我們最振奮的是地瓜葉的結果是所有蔬菜中催化效果最好, 500 毫升的量筒差點不夠用在實驗過程中, 有些效果不錯的蔬菜, 例如地瓜葉芹菜川七空心菜及白蘿蔔, 因在短時間產生許多大量氣泡, 所以氣泡就沿著橡皮管跑到量筒中, 接著就把透明水箱的水給染色了二實驗二比較各種新鮮水果對雙氧水分解氧氣速率之研究 ( 一 ) 實驗設計 1. 新鮮水果之處理 (1) 用磅秤秤出 20 克重量的食材 (2) 把 20 克的食材與 100 毫升的水放入果汁機中打成泥狀倒入燒杯中備用 2. 製造氧氣 (1) 先把 50 毫升的雙氧水倒入錐形瓶中 7

10 (2) 把泥狀食材 40 毫升倒入錐形瓶中與雙氧水做反應 (3) 用橡皮塞塞住錐形瓶瓶口 ( 橡皮塞的孔要先接好橡皮管 ) 3. 用排水集氣法收集氧氣 (1) 透明水箱裝水 (2) 量筒先裝滿水用玻璃片蓋倒置於透明水箱水中 (3) 移開玻璃片把橡皮管放到量筒中 ( 前 30 秒的氣體不收集 ) 4. 以碼錶計時 3 分鐘, 記錄量筒中氣體的體積 ( 表二 ) 5. 將氣體體積除以所需時間, 計算雙氧水分解氧氣的速率 ( 二 ) 實驗結果表四各種新鮮蔬菜對雙氧水分解氧氣速率之研究數據西芭小葡梨甜鳳草木蘋蓮柳柳香香新鮮水果番丁蕉瓜樂茄萄子桃梨莓瓜果霧丁皮蕉皮氧氣體積 (ml) 分解速率體積 / 時間備註 : 實驗測量時間限定 3 分鐘圖十各種新鮮水果對雙氧水分解氧氣速率之比較 120 分解速率西瓜芭樂小番茄葡萄梨子甜桃鳳梨草莓木瓜蘋果蓮霧柳丁柳丁皮香蕉香蕉皮新鮮水果 8

11 在這個實驗中, 我們所採用的水果大都來自於營養午餐的飯後水果以及現在在家中常吃到的水果本來以為每種水果都具有催化的能力, 只是有些催化效果較好有些效果較差的區別, 但是經過這個實驗才發現有些水果對雙氧水分解成氧氣的過程是沒有效果的在這個實驗中, 香蕉的效果最好, 其次依序為香蕉皮木瓜及柳丁皮香蕉在反應過程中, 在短時間內產生許多大量氣泡, 氣泡就沿著橡皮管跑到量筒中在香蕉皮跟雙氧水反應過程中所產生的溫度非常高, 要注意不要被燙到了三實驗三以胡蘿蔔尋找最適化之實驗條件 ( 一 ) 實驗設計 : 因課本採用胡蘿蔔來做雙氧水的催化劑, 所以在此對胡蘿蔔做最適化條件之探討實驗 A : 探討不同食材的量對 50 毫升雙氧水分解氧氣速率之影響 1. 新鮮蔬果之處理 (1) 方法一 : 用刀子把胡蘿蔔切成小塊狀, 切塊大小約為 0.5 立方公分再用磅秤分別秤出 10 克 20 克 30 克 40 克 50 克重量的食材 (2) 方法二 : 用磅秤秤出 20 克重量的食材, 把 20 克的食材與 100 毫升的水放入果汁機中打成泥狀倒入燒杯中備用 2. 製造氧氣 (1) 先把 50 毫升的濃度 5% 雙氧水倒入錐形瓶中 (2) 把方法一的胡蘿蔔塊 10 克 20 克 30 克 40 克 50 克分別倒入錐形瓶中與雙氧水做反應 (3) 另外使用方法二的胡蘿蔔泥 10 毫升 20 毫升 30 毫升 40 毫升 50 毫升分別倒入另一個錐形瓶中與雙氧水做反應 (4) 用橡皮塞塞住錐形瓶瓶口 ( 橡皮塞的孔要先接好橡皮管 ) 3. 用排水集氣法收集氧氣 (1) 透明水箱裝水 (2) 量筒先裝滿水用玻璃片蓋倒置於透明水箱水中 (3) 移開玻璃片把橡皮管放到量筒中 ( 前 30 秒的氣體不收集 ) 4. 以碼錶計時 3 分鐘, 記錄量筒中氣體的體積 ( 表三 ) 5.. 將氣體體積除以所需時間, 計算雙氧水分解氧氣的速率實驗 B : 探討不同食材的量對 100 毫升雙氧水分解氧氣速率之影響 9

12 1. 新鮮蔬果之處理 (1) 方法一 : 用刀子把胡蘿蔔切成小塊狀, 切塊大小約為 0.5 立方公分再用磅秤分別秤出 10 克 20 克 30 克 40 克 50 克重量的食材 (2) 方法二 : 用磅秤秤出 20 克重量的食材, 把 20 克的食材與 100 毫升的水放入果汁機中打成泥狀倒入燒杯中備用 2. 製造氧氣 (1) 先把 100 毫升的濃度 5% 雙氧水倒入錐形瓶中 (2) 把方法一的胡蘿蔔塊 10 克 20 克 30 克 40 克 50 克分別倒入錐形瓶中與雙氧水做反應 (3) 另外使用方法二的胡蘿蔔泥 10 毫升 20 毫升 30 毫升 40 毫升 50 毫升分別倒入另一個錐形瓶中與雙氧水做反應 (4) 用橡皮塞塞住錐形瓶瓶口 ( 橡皮塞的孔要先接好橡皮管 ) 3. 用排水集氣法收集氧氣 (1) 透明水箱裝水 (2) 量筒先裝滿水用玻璃片蓋倒置於透明水箱水中 (3) 移開玻璃片把橡皮管放到量筒中 ( 前 30 秒的氣體不收集 ) 4. 以碼錶計時 3 分鐘, 記錄量筒中氣體的體積 ( 表四 ) 5.. 將氣體體積除以所需時間, 計算雙氧水分解氧氣的速率 ( 二 ) 實驗結果表五不同量的食材與 50 毫升雙氧水反應之結果食材的量切塊 ( 單位 :g) 10 泥狀 ( 單位 :ml) 氧氣體積 (ml) 分解速率體積 / 時間備註 : 實驗測量時間限定 3 分鐘表六不同量的食材與 100 毫升雙氧水反應之結果食材的量切塊 ( 單位 :g) 泥狀 ( 單位 :ml) 氧氣體積 (ml) 分解速率體積 / 時間備註 : 實驗測量時間限定 3 分鐘

13 圖十一塊狀胡蘿蔔對不同體積雙氧水分解氧氣速率之比較分解速率 g 20 g 30 g 40 g 50 g 塊狀胡蘿蔔 50 毫升雙氧水 100 毫升雙氧水圖十二泥狀胡蘿蔔對不同體積雙氧水分解氧氣速率之比較 200 分解速率毫升雙氧水 100 毫升雙氧水 0 10 ml 20 ml 30 ml 40 ml 50 ml 泥狀胡蘿蔔以雙氧水的量來看, 原本以為雙氧水量愈多, 分解所產生的氧氣就會愈多, 但是經過這個實驗發現並不是這樣的, 結果剛好相反,50 毫升雙氧水的效果反而比 100 毫升雙氧水好以催化劑的量來看, 塊狀胡蘿蔔跟泥狀胡蘿蔔的量增加, 不管是在 50 毫升雙氧水或 100 毫升雙氧水中, 發現催化劑量越多, 產生的氧氣體積就愈多 11

14 四實驗四催化劑的量對雙氧水分解速率的影響 ( 一 ) 實驗設計 : 從實驗一及實驗二中, 各選出雙氧水分解氧氣速率最快的地瓜葉及香蕉進行本次的實驗 1. 新鮮蔬果之處理 (1) 用磅秤秤出 20 克重量的食材 (2) 把 20 克的食材與 100 毫升的水放入果汁機中打成泥狀倒入燒杯中備用 2. 製造氧氣 (1) 先把 50 毫升的雙氧水倒入錐形瓶中 (2) 把泥狀食材 20 毫升 40 毫升 60 毫升分別倒入錐形瓶中與雙氧水做反應 (3) 用橡皮塞塞住錐形瓶瓶口 ( 橡皮塞要先接好橡皮管 ) 3. 用排水集氣法收集氧氣 (1) 透明水箱裝水 (2) 量筒先裝滿水用玻璃片蓋倒置於透明水箱水中 (3) 移開玻璃片把橡皮管放到量筒中 ( 前 30 秒的氣體不收集 ) 4. 以碼錶計時, 記錄整個產生氣體過程從開始到結束所需的時間以及所產生的氣體體積 ( 二 ) 實驗結果表七不同催化劑的量對雙氧水分解速率之結果新鮮蔬果地瓜葉香蕉催化劑的量 (ml) 氧氣體積 (ml) 所需時間 (min) 6 分 59 秒 14 分 12 秒 8 分 00 秒 6 分 28 秒 9 分 19 秒 9 分 41 秒備註 : 實驗時間從開始產生氣體到無法冒出氣體為止圖十三催化劑的量對雙氧水分解出氧氣體積量之影響 600 氧 500 氣 400 體 300 積 200 (ml) ml 40 ml 60 ml 催化劑的量地瓜葉香蕉 12

15 以所產生的氧氣體積來看, 香蕉的量越多, 催化效果會愈好, 產生的氧氣會愈多但地瓜葉則不是這樣, 在 40 毫升時效果達到最好, 在 20 毫升次之,60 毫升時較差以所需的時間來看, 產生的氧氣體積愈多, 所需的時間也較久伍討論一本實驗用的雙氧水濃度為 5%, 以免濃度太高在實驗中誤觸危險二雙氧水又稱過氧化氫, 在沒有催化劑的情況下也會緩慢分解成氧氣跟水三爲了確保所加入的物質切塊大小相同, 故統一用果汁機打成泥狀四在實驗中, 雙氧水加入催化劑 ( 新鮮蔬果 ) 後開始冒泡, 需等待約 30 秒後才將橡皮管放入量筒中收集氧氣, 是因為剛冒出之氣泡是錐形瓶內原有之空氣, 其目的是為了提高所收集到氧氣的純度五實驗中用排水集氣法收集氧氣, 是因氧氣具有難溶於水的特性在本次實驗中採用排水集氣法, 可以對所收集到的氧氣做定量在實驗過程中, 將量筒倒置時, 要注意量筒底端不可有氣泡, 以免造成實驗誤差陸結論一所採用的 15 種蔬菜皆有催化雙氧水分解出氧氣的效果其中速率最快的前三種依序為地瓜葉芹菜胡蘿蔔但前兩種蔬菜會產生大量綠色氣泡而污染量筒及透明水箱中的水, 所以許多版本課本採用胡蘿蔔來做雙氧水產生氧氣實驗應該有其原因, 以免實驗過程中產生大量氣泡影響實驗觀察二蔬菜中再以植物身體部分區分為根類莖類葉菜類果實類來做比較, 效果快慢依序為葉菜類根類果實類莖類如果葉菜類再細分為深色蔬菜與淺色蔬菜, 則發現深色葉菜的效果比淺色葉菜好三並不是所有的水果都具有催化的效果本次實驗中採用 15 種水果, 其中有 4 種無效, 分別為小番茄葡萄草莓柳丁有催化效果的水果中, 速率最快的前三種依序為香蕉香蕉皮木瓜四在胡蘿蔔最適化條件實驗中發現, 課本採用 100 毫升雙氧水作實驗效果不如 50 毫升來的好, 建議以後可改成 50 毫升雙氧水來作此實驗, 可節約能源不浪費五並不是每種催化劑量加愈多效果就愈好, 有時過了某一點效果就達到最高峰, 之後加太多效果便逐漸減退, 做實驗要注意這一點 13

16 柒參考資料一自然與生活科技翰林版第六冊課本教師手冊二集氣裝置 : 三吳昭燕,92 年 10 月, 生化反應的催化劑酵素, 科學發展,370 期,p41~47 四楊永華, 普通化學實驗, 初版, 台北市, 東大圖書,2001 年,p

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