高雄市第四十四届中小学科学展览会.docx
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高雄市第四十四届中小学科学展览会
高雄市第四十四屆中小學科學展覽會
作品說明書
科別:
化學科
組別:
國中組
作品名稱:
草木灰
學生:
吳嘉恩、張陵貞、陳菁芬
指導教師:
吳政輝、林靜芬
1、摘要:
我們的的老祖先們運用他們的智慧將「草木灰」運用在耕作、去油污、飲食等方面,我們對於「去油污」相當感興趣,故自製草木灰來和一般家用洗碗精來比較去污效果,也經由種綠豆來看看草木灰和洗碗精對環境生物的危害孰大,最後更積極的去找出日常生活中已有順道製出的草木灰(煙灰、木炭灰、金紙灰、香灰….)來作廢物再利用。
二、研究動機:
農夫在收割完稻子後,有時會放火燒稻草,所得的草木灰中有一種鹼性的物質--碳酸鉀,可中和土壤的酸性,使適合耕作。
我們也有聽媽媽說過草木灰也有去除油污的功效,這引起了我們的探究的慾望。
草木灰的去污功效到底如何呢?
三、研究目的:
(1)市售做甜粽的鹼粉是否沿用古法是草木灰製成的呢?
(2)自製草木灰。
(三)環保意識。
四、研究器材:
材料:
蘇丹3號、酒精、乳瑪林、各式調味料、家用清潔劑、鹼粉、石灰水、蠟燭、鹽酸、蒸餾水、自製草木灰、煙灰、木炭灰、香灰、金紙灰、紅色和藍色石蕊試紙。
儀器:
蒸發皿、滴管、量筒、燒杯、洗滌瓶、試管、玻棒、菜瓜布、水彩筆、塑膠袋、橡皮筋、小塑膠杯、酒精燈、坩鍋夾、廣口瓶、玻片、碳棒、電子天秤。
五、研究過程和方式:
(一)研究一:
市售做甜粽的鹼粉是否沿用古法是草木灰製成的呢?
實驗一:
收集有關草木灰資料
1、方法:
去圖書館或網路上搜尋資料,並整理資料及內容。
2、結果:
(1)草木灰主要成分(K2CO3),草木灰在農業生產上主要作為鉀肥施用。
(2)早期用桂竹來燒製草木灰,因桂竹鹼的成分高,燒出來的鹼成黃澄澄的。
(3)早期也以埔薑(埔姜)、九芎、龍眼、黃槴等樹木,單獨或綜合來燒製,以埔薑使用最為普遍,原因是埔薑不但含鹼的成分高、顏色也漂亮。
「灰湯糯」米糕,這米糕也是要加碱;碱適用稻稈來燒製。
(4)鹼的用途:
除了製作鹼粽、羹粿及灰湯糯米糕等米類食品,因性滑、有去垢之功,還可洗廚房的油膩,去污力比什麼牌子的清潔劑都強千百倍。
實驗二:
測試鹼粉水溶液的酸鹼性
1、方法:
將鹼粉5g加入100ml的蒸餾水中,用玻棒攪拌溶解,並用玻棒沾取該液,分別用紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙來測試顏色變化。
2、結果:
酸鹼紙試劑
顏色變化
紅色石蕊試紙
變藍色
藍色石蕊試紙
不變色
3、討論:
鹼粉的水溶液呈現鹼性。
實驗三:
鹼粉加酸是否有反應?
1、方法:
(1)將10ml3M的鹽酸水溶液倒入裝有5g鹼粉的廣口瓶中,並蓋上玻璃
片,觀察是否有反應發生。
(2)待反應完畢,將點燃的蠟燭置入廣口瓶中,觀察產生什麼現象。
2、結果:
加酸前
加酸後
白色粉末
產生氣泡,收集後,會使蠟燭的火馬上熄滅
3、討論:
鹼粉可能是碳酸鹽類,加酸產生CO2,使燭火馬上熄滅。
實驗四:
鹼粉水溶液加入澄清石灰水是否有反應?
1、方法:
將20ml的澄清石灰水,加入鹼粉水溶液中,用玻棒攪拌均勻,觀察產生什
麼現象。
2、結果:
加澄清石灰水前
加澄清石灰水後
透明無色水溶液
產生白色的沉澱物
3、討論:
(1)鹼粉可能是碳酸鹽類,所以加入澄清石灰水中,產生白色碳酸鈣沉澱。
(2)綜合實驗三、實驗四,我們確定鹼粉是碳酸鹽類。
實驗五:
鹼粉水溶液的焰色
1、方法:
將處理過的碳棒(已燒紅去除掉碳棒表面的有機物、雜質,放涼待用)沾取鹼粉水溶液,用坩鍋夾將其放置在酒精燈焰中,觀察其火焰的顏色。
2、結果:
產生黃色的火焰。
3、討論:
(1)鹼粉可能是含有鈉離子。
(2)綜合實驗三、實驗四、實驗五,鹼粉的成分可能是碳酸氫鈉或是碳酸
鈉,而不是沿用古法,用草木灰燒製而成,取其水溶液曬乾的古早鹼粉。
(3)依據我們查到的資料:
鹼粉:
主要成分式碳酸鈉(Na2CO3),。
在水溶液中鹼性比小蘇打強。
在中式的麵食、鹼粽、粉粿等食物裡,常會加入一些些鹼粉,使它們吃起來QQ的!
中文名:
鹼粉
英文名:
SodiumCarbanate
分類:
添加劑
說明:
英文也叫做Anhydrous。
鹼粉的作用與
鹼水似。
中文名:
鹼水
英文名:
Alkalinewater
分類:
添加劑
說明:
鹼水又稱『雪梘水』、『梘水』。
一般用於中式麵食及點心,使產品的口感較Q、有彈性。
(二)、研究二:
自製草木灰
實驗一:
燒製草木灰
1、方法:
撿取校園中落葉放入「金筒」中,引火燒製而成。
2、結果:
放涼後,得到的草木灰是灰、黑色的,用研缽將其磨細備用。
3、討論:
愈乾的落葉愈易燃燒,不過燃燒時會產生大量的白煙,若眼睛、鼻子被薰
到都會不舒服,且也會造成空氣污染。
實驗二:
測試草木灰水溶液的酸鹼性
1、方法:
將草木灰5g加入100ml的蒸餾水中,用玻棒攪拌溶解,並用玻棒沾取該液,分別用紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙來測試顏色變化。
2、結果:
(1)水溶液:
酸鹼紙試劑
顏色變化
紅色石蕊試紙
變淡藍色
藍色石蕊試紙
不變色
(2)潮濕的草木灰:
酸鹼紙試劑
顏色變化
紅色石蕊試紙
變藍色
藍色石蕊試紙
不變色
3、討論:
草木灰的水溶液呈弱鹼性,潮濕的草木灰的鹼性較強。
4、疑問:
草木灰是鹼性物質我們是否可以利用草木灰來去除油污?
實驗三:
去汚力的檢驗(油脂殘留的檢驗)方法:
1、方法:
(1)將市售乳瑪琳放入大蒸發皿內加熱融化。
(2)以滴管吸取融化的乳瑪琳,滴3滴至小蒸發皿中,使乳瑪琳能均勻塗佈
於小蒸發皿底部。
(3)以塑膠袋包覆水彩筆刷部分,作為沾取清潔物料的工具。
(4)將水彩筆沾取水,均勻刷洗步驟
(2)中之蒸發皿一圈,將蒸發皿放入清水中過水。
待水分蒸發後,滴入5滴蘇丹三號溶液觀察油汙殘留情形。
(5)重複步驟(4),刷洗圈數依次為二、三…等。
(每刷洗一圈後需將筆刷清潔)
(6)改將水彩筆沾取草木灰,重複步驟(4)、(5)。
(7)改將水彩筆沾取清潔劑(2000ppm),重複步驟(4)、(5)。
2、結果:
清潔用品
刷洗圈數
清水
草木灰
清潔劑
一圈
二圈
三圈
四圈
五圈
3、討論:
(1)由圖中所看到將蘇丹三號溶液滴入後,呈現一片片鮮紅色的地方則是殘
留的油脂。
(2)本來我們是以滴管吸取融化的乳瑪琳,滴10滴至小蒸發皿中,使乳瑪琳能均勻塗佈於小蒸發皿底部,但實驗後,發現殘留的油曾太厚,影響觀察,所以決定用3滴來作實驗。
(3)由實驗結果可知草木灰確實具有良好的去污效果,且效果比清潔劑好。
實驗四:
草木灰可以去除哪些污垢
1、方法:
將生活的一些常見的醬汁,塗抹在蒸發皿底部,曬一下午,再用濕菜瓜布沾
取草木灰來刷洗之,比較前後結果。
2、結果:
沙茶醬(清洗前)
沙茶醬(清洗後)
豆瓣醬(清洗前)
豆瓣醬(清洗後)
甜辣醬(清洗前)
甜辣醬(清洗後)
茶(清洗前)
茶(清洗後)
醬油(清洗前)
醬油(清洗後)
蕃茄醬(清洗前)
蕃茄醬(清洗後)
咖哩(清洗前)
咖哩(清洗後)
烏醋(清洗前)
烏醋(清洗後)
麻油(清洗前)
麻油(清洗後)
辣椒醬(清洗前)
辣椒醬(清洗後)
醬油膏(清洗前)
醬油膏(清洗後)
關東煮醬(清洗前)
關東煮醬(清洗後)
3、討論:
草木灰皆能將日常生活中常見的醬汁去除乾淨,且也無色素的殘留。
沖洗的
過程中也比使用清潔劑時好沖洗,洗後也無怪味道。
(三)、研究三:
環保意識
實驗一:
對綠豆生長造成的影響測試
1、方法:
(1)將棉花均勻鋪於塑膠凹盒中(共6個)。
(2)2盒加蒸餾水、2盒加草木灰(5g加入100ml的蒸餾水中)、2盒加清潔劑(2000ppm)。
均以打濕為主。
(3)每盒中各灑入40顆綠豆種子,每日定時觀察(共觀察9天),盒中棉花每日約保持同樣溼度。
2、結果:
(1)發芽及生長情形:
第2天發芽總綠豆數
蒸餾水
草木灰
清潔劑
共48個
共41個
共43個
第9天發芽綠總豆數
共79個
共78個
共80個
第9天的平均高度
蒸餾水
草木灰
清潔劑
10公分
23公分
7公分
(2)觀察圖片:
第四天
第五天
第六天
第七天
3、討論:
(1)用草木灰種植的綠豆生長的高度、壯碩、翠綠程度遠大於蒸餾水、清潔劑所種出的綠豆。
(2)清潔劑種出的綠豆生長效果最差,且根短呈現茶色。
實驗二:
廢物再利用
1、方法:
(1)以紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙檢驗煙灰、香灰、金紙灰及木炭灰水溶
液的酸鹼性。
(2)取適量乳瑪琳均勻塗抹於小蒸發皿底部。
(3)以水彩筆刷沾水後沾取煙灰,刷洗蒸發皿底部的乳瑪琳。
(4)刷洗完畢,以清水沖洗蒸發皿後,檢視清潔效果。
(5)將煙灰依序換成香灰、金紙灰及木炭灰,重複步驟
(2)、(3)、(4)。
2、結果:
項目
種類
以紅色石蕊試紙檢驗水溶液的酸鹼性
以藍色石蕊試紙檢驗水溶液的酸鹼性
清潔效果
煙灰
變淡藍色
不變色
油汙可被完全清除,無異味
香灰
變淡藍色
不變色
油汙可被完全清除,無異味
金紙灰
變淡藍色
不變色
油汙可被完全清除,無異味
木炭灰
變淡藍色
不變色
油汙可被完全清除,無異味
3、討論:
(1)煙灰、香灰、金紙灰及木炭灰的水溶液皆為弱鹼性。
(2)利用煙灰、香灰、金紙灰及木炭灰清除油汙,清潔效果良好,無異味產生。
六、討論:
1、現售鹼粉主要成分式碳酸鈉(Na2CO3),而不是沿用古法,用草木灰燒製而成,取其水溶液曬乾的古早鹼粉。
2、自製草木灰時產生大量的白煙,造成空氣污染,也會引響到附近週遭的能見度,所以之前都有聽說在高速公路旁燒東西引起車禍的例子。
所以我們最後偏向去尋找日常生活中已經有順道製出的草木灰(例如:
煙灰、木炭灰、金紙灰、香灰….),來作廢物再利用,也可減低我們對於清潔劑的依賴,降低對環境的污染。
3、蘇丹三號溶液的配製:
(參考食品資訊網http:
//food.doh.gov.tw/)
(1)取蘇丹三號0.1g溶於酒精100mL即成。
(2)於試管中分別加入定量水,再分別滴入5滴的沙拉油及5滴的蘇丹三號溶液,塞上橡皮塞,上下均勻搖動,靜置3分鐘,觀察液面狀況如下:
草木灰
清水
清潔劑
(3)草木灰:
將清水上面的油整個包住。
清水:
油整片浮在清水上面,蘇丹三號溶液使油層看起來更加明顯。
清潔劑:
使油乳化成小油滴。
4、草木灰的水溶液成微鹼性,性滑,有去污的功效,再加上本身為顆粒狀,所以在去污時
又增加了摩擦力,故我們證實草木灰比家用洗碗精有較好的去污效果,且好沖洗,不產生泡沫,不殘留異味。
而使用草木灰來去除污垢的最佳方式為:
用菜瓜布沾些水,再沾些草木灰,直接就可刷洗油污,保證碗盤中常見的油污一定清潔溜溜喔!
5、草木灰對日常生活中一些常見的難洗油污、醬料有良好的洗淨效果,且也無色素的殘留。
沖洗的過程中也比使用清潔劑時好沖洗,洗後也不殘留異味。
6、於綠豆的生長實驗中,我們發現用草木灰培育的綠豆長的特高大、翠綠,經我們查資料發現:
經前人研究顯示,鉀能促進細胞膜的肥厚,因而纖維多量生成(高橋1980,諶1979)。
草木灰中含有鉀離子的成分,怪不得綠豆長的特別好。
而清潔劑長的最差,根尖短而成茶色,最後甚至枯萎最快,想必清潔劑的使用對環境生物的迫害是相當大。
7、最後我們也發現了生活上常見的煙灰(不鼓勵抽煙)、香灰、木炭灰、金紙灰等,都是不錯的去污聖品喔!
七、結論:
由這次的實驗當中,清潔劑跟草木灰雖然都可以去油污,不過兩者還是都有差異的,以種綠豆的實驗來說,都是同樣的顆數、劑量、種的天數等,到最後,用草木灰來種得綠豆長最高,清水的剛剛好,而清潔劑的最低而且也快枯死了,由此可知,清潔劑雖然也可以去油污,不過因為它裡面含有一些化學的成分而導致綠豆長的歪七扭八的,所以用草木灰既省錢又環保。
我們剛開始用草木灰的汁液來去油污的時候,效果並不佳,但是用些水沾草木灰的粉來去油污的話,效果很好,由此證實草木灰的確有去污的效果。
八、參考資料:
(3)洗劑與水污染,國際少年村。
(4)事知多少,中國時報93年2月1日人間副刊。
(5)歷屆科展資料。
(6)食品資訊網,http:
//food.doh.gov.tw/。
(7)自然與生活科技(4),南一書局。
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