家庭化學實驗 紫色魔法汁 文 圖 鍾曉蘭 呂慧伶 本月專題 家庭化學實驗 酸鹼指示劑可以測試物質的酸鹼性和 2. 玻璃容器 約 500mL 1 個 取自廚房 判定酸鹼滴定的終點 在學校實驗室中常 3. 果菜榨汁機 1 台 取自廚房 見的指示劑或試紙是石蕊試紙 廣用試紙 4. 熱水約 500mL 取自廚房 和酚酞指示劑 我們可以放一張廣用試紙 5. 梅花調色盤 1 個 購自文具店 在潮濕的肥皂上 檢驗肥皂是酸性還是鹼 6. 檸檬汁 食醋 食鹽 養樂多 小蘇打 性 當試紙呈現藍到紫的顏色時 表示肥 粉及烏龍茶少許 取自廚房 皂具鹼性 由於酸鹼指示劑本身具有弱酸 7. 肥皂水少許 取自浴室 或弱鹼的性質且使用量非常的少 因此並 8. 小酒杯 3 個 取自廚房 不會影響待測物質的酸鹼度 9. 乳液瓶 化妝用 購自超市或百貨行 事實上 自然界有些的花 果皮和蔬 菜含有花青素 可以作為天然的酸鹼指示 10. 茶匙 4 支 1 組 取自廚房 購自超 市或大賣場 劑 這些如紫色高麗菜 紅鳳菜 薑黃粉等 11. PE 滴管 3mL 3 支 購自五金行 本次實驗藉著紫色高麗菜汁在酸或鹼的水 12. 9 伏特方型電池和電池套 購自電子材 溶液中的顏色變化 來檢驗日常物品的酸鹼 性 製造出彩虹果菜汁和電解產生陰陽海 這三個實驗不會造成環境汙染 也不具危險 料行或五金百貨行 13. 鱷魚夾導線 紅色和黑色 2 條 購自 電子材料行 性 在生活中也很容易取得 真是好玩又安 14. 粗鉛筆心 2 支 購自文具店 全的家庭化學實驗 學生可以在家中在父 15. 大型鐵製迴紋針 2 支 購自文具店 母的指導下 也可以在學校老師的指導下 16. 小玻璃杯或透明塑膠杯 如布丁杯 在教室中完成這些化學實驗 取自廚房 17. 咖啡濾紙或用圖畫紙 1 張 購自超市或 日常用品 1. 紫色高麗菜 1/4 顆 購自超市或菜市場 20 大賣場 18. 食鹽水少許 取自廚房
科學研習 2013 年 11 月 No. 52-11 實驗步驟和結果 製備紫色高麗菜汁 一般製備紫色高麗菜汁有兩種方式 1 以果菜榨汁機打碎後 過濾殘渣 取澄清液 如圖 1 所示 2 直接以高溫熱水浸泡出切碎的紫色高麗菜汁 再過濾 取澄清液 如圖 2 所示 以果汁機打碎的方式萃取的菜汁顏色較接近原色 可取得較純的高麗菜汁 但處 理的時間較久 圖 1 以果汁機打碎後的紫色高麗菜汁 左 和過濾過的紫色高麗菜汁 右 圖 2 以熱水浸泡切碎的紫色高麗菜 左 和過濾過的紫色高麗菜汁 右 檢驗日常用品的酸鹼性 我們可以自製紫色高麗菜汁來檢驗日常生活用品的酸鹼度 在家中可以畫畫用的梅花 調色盤當作容器 在調色盤中先裝入適量的紫色高麗菜汁 再分別加入家用物品如檸檬汁 蘋果醋 食鹽 養樂多 肥皂水 小蘇打粉及烏龍茶 紫色高麗菜汁會呈現不同的色彩 圖 3 所示 小蘇打粉 檸檬汁 家庭化學實驗 紫色魔法汁 肥皂水 茶 養樂多 蘋果醋 食鹽 圖 3 檢驗日常生活物品的酸鹼度 21
彩虹果菜汁 利用紫色高麗菜汁 食醋和小蘇打 我們可以製作彩虹果菜汁 1 在一小酒杯中 先加入約 10 ml 的紫色高麗菜汁和約 1/2 茶匙 2.5 ml 的小蘇打 小蘇打必須過量 才 能保持下層顏色呈現藍綠色 並保持氣泡能持續產生 2 然後利用滴管 沿著酒杯內壁 緩慢地滴入約 5 ml 的食醋 形成兩層 並產生許多氣泡 如果一次滴入大量 那麼分層 就會被破壞 3 接著利用滴管 沿著酒杯內壁 緩慢地滴入 10 ml 的紫色高麗菜汁 本月專題 家庭化學實驗 形成三層 調配彩虹果菜汁的過程 如圖 4 所示 彩虹蔬果汁很像漂亮的雞尾酒 過程具 挑戰性而有趣喔 圖 4 以小酒杯製作彩虹果菜汁 由左至右分別是 (1) 在小酒杯中裝入紫色高麗菜汁 加入小蘇打粉 形成一層 (2) 沿著酒杯內壁 滴入食醋 形成二層 並產生氣泡 (3) 沿著酒杯內壁 滴入紫色 高麗菜汁 形成三層 如果家中有小乳液瓶 或清潔用品的小透明瓶 亦可用來製做作彩虹果菜汁 1 準備一個 10 ml 樣品瓶 2 裝入 5 ml 的紫色高麗菜汁 加入約 1/4 茶匙 1.25 ml 的 小蘇打粉 並且利用滴管 沿著酒杯內壁滴入約 2 ml 的食醋 3 在食醋的上層 沿著 酒杯內壁 逐滴加入 2 ml 的紫色高麗菜汁 溶液分成三層 4 在紫色高麗菜汁的上層 沿著酒杯內壁 加入 1 ml 的純水 粉紅色慢慢變成藍紫色 5 靜置溶液 最上層的溶 液會慢慢地擴散至下層 其製作過程 如圖 5 所示 圖 5 以小型樣品瓶製作彩虹果菜汁 由左至右分別是 (1) 準備一個乳液瓶 (2) 在紫色高麗菜汁中 加入小蘇打粉 並滴入食醋 (3) 再加入紫色高麗菜汁 溶液分成三層 (4) 然後加入純水 粉紅色慢慢變成藍紫色 (5) 靜置溶液 最上層的溶液會慢慢地擴散至下層 22
科學研習 2013 年 11 月,No. 52-11 9 V U 6 6 (1) (2) (3) 7 1 2 5 3 15 7 (1) (2) 5 (3) 15 23
使用粗鉛筆心當電極 電解含食鹽的紫色高麗菜汁 如圖 8 所示 其過程如下 1 剛開始 兩極產生大量的氣泡 負極由紫色變成綠色 正極則由紫色變成紫紅色 2 約 5 分鐘後 負極變成黃綠色 正極變成紅色 3 約 15 分鐘後 正極傳出略為刺鼻的味道 兩極溶液顏色漸漸變淺且變透明 本月專題 家庭化學實驗 極 極 極 極 極 極 圖 8 使用粗鉛筆心當電極 負極在左邊 正極在右邊 電解含食鹽的紫色高麗菜汁的過程 由左至右分別是 (1) 開始電解的顏色 (2) 約 5 分鐘後的顏色 (3) 約 15 分鐘後的顏色 安全注意和廢棄物處理 1. 過濾後的紫色高麗菜殘渣 請不要丟棄 可放置於堆肥再利用 2. 實驗後的廢棄物不可食用 3. 實驗後的器皿必須清洗用清潔劑乾淨才可用於飲食的器皿 教師教學和家長指導提示 1. 在檢驗日常用品的酸鹼性時 加入的液體本身以透明無色或淺色者為宜 像茶葉汁偏 深 會與紫色高麗菜汁混色 使得高麗菜汁變得有些骯髒的 不透光 觀察不易 2. 在檢驗日常用品的酸鹼性方面 老師或家長應該準備多樣的日常生活用品 讓學生調查 更多生活用品的酸鹼性 3. 在電解紫色高麗菜汁方面 除食鹽之外 老師或家長應該準備更多的常見的鹽類 讓學 生或孩童探索更多電解質的電解反應 原理和概念 紫色高麗菜汁 紫色高麗菜汁在不同酸鹼度的顏色變化範圍 如圖 9 所示 酸度 漸增 中性 鹼度 漸增 ph 值 1-2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 深紅 紅 粉紅 粉紫 淡藍紫 藍紫 紫青 青綠 黃綠 深黃 圖 9 紫色高麗菜汁在不同酸鹼度的顏色變化範圍 24
科學研習 2013 年 11 月,No. 52-11 10 ph 13 10 ph1 ph2 ph3 ph7 ph11 ph12 ph13 1 H 2 25
本月專題 家庭化學實驗26 OH Fe 3+ 2 5 3 15 2H 2 O (l) + 2e H 2(g) + 2OH (aq) E 0 red = 0.828 V [1] Fe (s) Fe 3+ (aq) + 3e E 0 ox = + 0.040 V [2] ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6H 2 O (l) + 2Fe (s) 3H 2(g) + 6OH (aq) + 2Fe 3+ (aq) E 0 = 0.788 V [3] 1 H 2 OH O 2 H 2 5 2H 2 O (l) + 2e H 2(g) + 2OH (aq) E 0 red = 0.828 V [1] 2H 2 O (l) O 2(g) + 4H + (aq) + 4e E 0 ox = 1.23 V [4] ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2H 2 O (l) 2H 2(g) + O 2(g) E 0 = 2.05 V [5] 2H 2 O (l) + 2e H 2(g) + 2OH (aq) E 0 red = 0.828 V [1] 2Cl (aq) Cl 2(g) + 2e E 0 ox = 1.36 V [6] ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2H 2 O (l) + 2Cl (aq) 2H 2(g) + 2OH (aq) + Cl 2(g) E 0 = 2.19 V [7] C 2(g) + 2OH (aq) Cl (aq) + OCl (aq) + H 2 O (l) [8] [1] [2] [3] [1] [4] [5] 3 15 [1] [6] [7] OH [8]
科學研習 2013 年 11 月,No. 52-11 參考資料 1. ph Indicator from Red Cabbage, http:// j e n n i f e r w o l f c h e m i s t r y. w o r d p r e s s. com/2012/11/21/ph-indicator-from-redcabbage/. 2. ph table for household items? http://wiki. answers.com/q/ph_table_for_household_ items. 3. W h a t i s K a n g e n Wa t e r? h t t p : / / kelleyshealthywater.wordpress.com/about/ what-is-kangen-water%c2%ae/. 4. p H of C om mon C hemicals, http:// chemistry.about.com/od/acidsbases/a/ phtable.htm. 5. Standard electrode potential (data base), http://en.wikipedia.org/wiki/standard_ electrode_potential_(data_page). 27