化學科

我們從化學課本及參考資料了解到製備乙烯的方法，再從已知的方法中設計並改良出較佳收集乙烯的方式。製出的乙烯先用點火燃燒證明氣體的可燃性，再用溴水褪色證明的確是乙烯。最後利用強氧化劑(過氧化氫，過錳酸鉀)，與乙烯做非勻相反應，可以觀察到高濃度的乙烯和強氧化劑間的反應有明顯的變化，利用此變化的觀察及數據的收集，作為此次研究的指標，來印證乙烯和水果熟成的相關性，進而希望藉此指標(簡單又方便的檢驗方式)作為水果保存的依據，並希望日後能找出簡單又有效的方式提高水果的保存期限。我們選用常見又易於觀察的水果－香蕉，並將上述的兩種強氧化劑(過氧化氫、過錳酸鉀)，分別放在密閉容器中，在室溫下，希望氧化劑能反應掉香蕉所釋放的乙烯氧體，或降低乙烯濃度，以期達到減緩香蕉外表熟成(香蕉外表變黑)的目的；沒想到過氧化氫超出我們意料(並沒有如預期減緩香蕉熟成)反而是整個外表熟成加速(香蕉外表變黑速度更快)，而兩組實驗組(香蕉釋放的乙烯分別在過氧化氫和過錳酸鉀的反應下)與對照組的外表熟成和香蕉內部甜度關係也有些連帶變化，雖超出我們預期，卻又有令人意想不到的結果，因為過錳酸鉀在開始實驗一天後香蕉內部甜度就有明顯增加，而後甜度增加率卻逐日下降！我們再將相同環境下，皆放入氧化劑(分成有香蕉及無香蕉兩組)經香蕉外表熟成後，再分別對剩下的氧化劑做滴定，先排除氧化劑在空氣中自然反應的變因後，發現有香蕉的實驗組與沒有香蕉的對照組的確有些差距，也間接證明了氧化劑的確是有與水果所釋放的乙烯反應。

水溶液在廣用試劑檢驗下會呈現不同的顏色，根據顏色變化可判斷水溶液的酸鹼性質及強弱，但有時顏色相近不易比對，色盲或色弱的人甚至無法辨別色系。利用我們實驗出的廣用指示劑與待測溶液的比例檢驗，再配合自行研發的『光電池酸鹼計』，可將不同pH值水溶液所呈現的顏色予以量化，不僅可判別水溶液的色系來『快篩』水溶液的性質，亦可依水溶液顏色的深淺進而判斷其酸鹼性質的強弱。最後我們設計出【pH值-顏色-電流值】對照表，讓我們所設計的『光電池酸鹼計』在使用時更加方便。

在高中實驗課本中有[氯化鉛溶解度積]實驗，但不同課本所提供PbCl2的Ksp值有相當大差異，故本研究除了將課本中所述的三種實驗方法驗證過，另加入四種不同實驗方法，一併作比較。研究中的七種實驗方法分別為：由氯化鉛溶解量推求(溶解度法)、三種沉澱法(形成PbSO4、形成PbCO3、形成PbCrO4)、三種滴定法(莫爾法、間接柏哈法、法揚士法)，由實驗數據顯示，除了溶解度法數據有較大差異，其餘六種實驗方法所求得數據相當接近，故我們由實驗證實PbCl2在25°C下的Ksp值為5.6x10-4 本研究也對所應用七種實驗方法的優缺點作一比較，又實驗過程中，溫度的改變會影響溶度積大小，因此實驗中我們改變數種不同溫度來測量氯化鉛溶度積，將所得數據一併作比較。

順丁烯二酸在強酸之催化下轉換為反丁烯二酸之反應過程中，若能測定出其單位時間之轉換率，便可從事該反應之化學動力學研究。由於我們發現鐵離子可使反丁烯二酸完全沈澱，但對順丁烯二酸則否，故引發我們對本研究之興趣。

本研究探討由奶粉及黃豆製作合乎環保需求天然蛋白膠水的可行性。在奶粉或豆漿中加入食用醋，產生凝固物，經分離後，以小蘇打調整至中性，即生成牛奶酪蛋白膠水或植物性大豆球蛋白膠水。研究中以黏著物體能承載彈珠顆粒數(重量)的重力拉扯來評估其對不同材質的黏著力，並以接著物體浸泡酸鹼液體後的承載重力拉扯來評估其耐酸鹼特性。結果顯示：以室溫萃取蛋白膠水黏性最佳，黏著時間愈長，承載重量能力也愈高；測試黏於木板24小時後，可承載7~9公斤重；浸泡實驗中，亦可承受2.5公斤重以上，其黏著能力勝過工業使用之樹脂膠水。因此天然蛋白膠水的製備是可行的，它以常溫製作無毒性、合乎環保需求。若以過期奶粉來製作，更是資源再利用。

鑽石、寶石我不愛，我就酷愛鐘乳石。路過藝品店展售鐘乳石的櫥窗總是讓我凝視良久; 出門旅遊，只要聽說那裡有鐘乳石洞，我一定央求爸爸特別繞道前去瀏覽一番。細說緣起....該感謝屏東鄉下一位愛石成痴的林景文先生的啟蒙。那是小學六年級時第一次到墾丁旅遊的路上，蓬萊化石博物館的招牌吸引我們全家入內參觀，當時對林景文館長自水泥礦區搶下許多大大小小鐘乳石的過程，特別在我小小心靈烙下不可磨滅的印象，也種下日後我對鐘乳石情有獨鐘遠因。我的母校--萬華國中是一所歷史悠久的學校，校園中常有如成群覓食的斑鳩、在樹間跳躍的松鼠、隨風飄落的木棉花等令人驚豔的景觀出現。去年回母校參加校慶到視聽教室拜訪老師，在走廊上發現磨石子地板上隆起了一塊約40平公分大令腳底阻滯的突出物，我蹲下仔細瞧一瞧...發現它並非水泥，也和周圍地面的材質不同。它到底是什麼?又從那兒來的?正感納悶，一滴水突然從頭頂滴下來，抬頭一望; 哇!好漂亮的白色管狀物倒懸在天花板上。這是什麼東東呀?為何以前往返教室數十回從沒發現過?莫非它就是常聽老師提起的鐘乳石!鐘乳石為什麼會長在這裡?起我研究的興趣。也展開長達半年多無怨無悔的調查、實驗歲月。

在一次旅遊活動中，我們在百貨公司裡，無意中在商品廚裡看見在透明塑膠管中生長著美麗，光亮燦閃如樹枝狀及珊瑚狀的金屬樹，我們在嘆美欣賞之餘，推想這樣美麗燦爛的金屬樹到底怎樣製作？它的製作原理如何？有的細長如樹枝狀，有的大如珊瑚狀，為何有這樣的差異？如何使它成長更長的樹枝狀或育成更大更美的其他形狀？又製作時須要那些原料？那些條件？……我們就發生這種種的疑問，因此回家後開始搜集資料後得知這些金屬樹製作原理與種種疑題與理化課本第十九章19~2元素對氧的化學活性與金屬鹽的還原原理相關，因此我們就利用聯課活動，寒暑假時間進一步從事研究這「金屬樹─鉛樹及銅樹的研究」。

於電解銅、銀實驗中，目的暸解銅、銀反應之莫耳數比為 l : 2 進而得知銅、 銀析出量與電子數莫耳比值為 l : 2 : 2 的關係。依據現行高中化學實驗， 電流無法保持 l.0 安培，又析出銀是不可能。經多次嘗試已經改進可順利完成實驗。又依現行實驗教材， 5 %漂白液（次氯酸鈉）與 0.17MCo(NO3)2(aq)混合，僅見及藍色物出現，並不能依內容行催化 OCI 析出 O 2(g)。經改進以雙氧水代替，可以多種試劑催化析出氣氣，以完成反應速率之研究，奈於時間有限，此實驗尚於設計中。下列謹示出電解銅、銀實驗的部分內容。本次研究改進使本校化學實驗順利進行，提高學生對化學之興趣甚鉅。

偶然在 NASA 的網站上，得知在太空梭上是以燃料電池作為供應電能的裝置，和課程中曾經提到有關燃料電池的內容，有許多互通之處，因此引起我們一探究竟的動機。燃料電池的特點是直接以一般燃料如氫氣、甲醇等為原料，將原本燃料燃燒所要釋放的化學能，不經過熱能的形式，直接轉換成電能。如此來，大人的減少能量在轉換過程中的損耗，而能有極佳的能量轉換效率，同時沒有下完全燃燒所帶來的污染，乾淨又環保，符合新時代的需求。現在除了太空梭之上的應用以外，先進國家更已發展出汽車用的燃料電池，以取代傳統的內燃機。燃料電池這樣先進的供應電能裝置，實在讓人想親眼目睹，不過很可惜，課本中對燃料電池只有大略敘述和簡圖說明，缺乏實際的照片讓人一睹為快。同時又因為取材不易造價太高、體積過大不易攜帶等原因，不但在日常生活中無緣一見，連在課堂上，老師也無法拿出一個燃料電池來展示，實在令人失望。於是興起製作一個簡易的燃料電池作為展示模型的想法，以說明其構造原理及功能，增加大家對燃料電池的認識。

以pH 計測試常見飲料的酸鹼值發現：含乳飲料的pH 值介於 6.1~6.8； 茶類飲料的pH 值介於5.9~6.6；碳酸飲料的pH 值介於 2.4~3.7；果汁飲料的pH 值介於 2.7~4.8；醋類飲料的pH 值介於 2.9~3.7； 提神飲料的pH 值介於3.4~4.2，大都屬於酸性。 人牙的硬度約在莫氏硬度6~7左右硬度很高，但是堅固的牙齒卻怕酸蝕。碳酸飲料、果汁飲料、果醋飲料、運動飲料都屬於酸性飲料，對牙齒有明顯酸蝕作用，所以飲用要適量並用水漱口。 將不同種類的牙齒分別泡進醋酸溶液中進行耐酸比較。168小時後，減重率乳牙（-64.29%）＞門牙（-12.09%）＞犬齒（-10.17%）＞臼齒（-6.62%），可見接觸面積的大小會影響酸蝕的速度外，不同類別的牙齒結構也會影響牙齒的耐酸作用。 牙膏的保護時效只有1~6小時，所以早、中、睌至少用牙膏刷三次牙，才能有效防蛀、防蝕。預防重於治療！所以，最好的保健方式就是少喝酸性飲料。