化學科

據調查在國中化學中，最少做的實驗就是「氯化氫的合成」，難然器材不易齊備是一部分因素，但最主要的原因是它有爆炸的危險，使師生們望而卻步，因此刪除此實驗之議，在各地教學研習討論會中，反映得十分激烈！歷屆科展曾有兩件作品對本實驗作了改良，其中一件是需要改變一小部分實驗裝置：將石英管改為焊接了鉑絲的「派來克斯」玻璃管，嚴格說來，此改良並無甚大意義，卻徒使器材的準備（反應管需自製）更加困難，而其坡大缺點是未涉及爆炸的預防。另一件作品改用「置換法」製造氯化氫，實驗手續及換算過程繁雜費時，而且置換反應成功率不高，但其最大缺點是與課本的教學目的（由「合成法」求氯化氫的化學式）不符。為了提高教本的信度，符他妣一單元教學目標，我們乃不揣淺陋，針對以上因素和缺失，用心加以研究改良，僅將研究經過及個人淺見臚陳於后：

現行高級中學自然組採用之化學讓本一CHEM-Study Chemistry-An Experimental Science 。對於第七章氣體分子中之鍵結，其中有關化學鍵強度、離子性、電偶極性等性質之討論，皆尚沿游離能和電子親和力為基準導至許多問題不能圓滿解釋，雖然仿間參考書籍內含負電性之簡介，但仍不能給予高中學生研習化學之指引，作者謹此特以介紹有關負電性鍵能內容，願能增進學生之求真路徑。

基於自然課本第七冊（五十七年編輯）第四單元鐵釘生銹的實驗，發現隔絕空氣及水分的鐵釘不易生銹，而澆一些水浸入水中及有充分空氣的鐵釘很容易生銹，而醋酸、氨水、靈水等皆是其有不同性質之溶液，於是就引起我們一種好奇天真的想法：若把鐵釘放入各種不同性質的溶液中，鐵釘會不會生銹？若會生銹其程度如何？或有其他特別變化嗎？等一連串的問題，促使我們請老師指導我們做研究工作。

晚飯後全家都在客廳裹看電視新聞，突然看見螢光幕上出現了一張好可怕！好可怕的臉，仔細一看，原來是台中私立惠明學校的同學，因為吃米糠油而中毒，他們除了臉上及身上皮膚生座瘡之外，還會頭痛失眠、關節痛，嚴重的會喪失生命。奇怪！為什麼他們吃了米糠油會有這種現象呢？是不是油中含有對人體有害的物質，還是……？想到媽媽每天都要用油炒菜，看了這一段新聞，心中的煩惱一定增加，為了解決媽媽的憂慮，比如怎樣幫媽媽選購？如何保存及使用？為了多了解各種廠牌植物油的性質，所以我就擬定了幾個研究問題，帶到學校和同學共同討論，並請老師指導我們做實驗。

七年級的自然與生活科技實驗中，有許多實驗結果是利用肉眼去判別的，也常常因為每位觀察者的個人因素，而造成數據判斷錯誤或無客觀性，例如康軒版第一冊第3章活動3-2「酵素的作用」，課本只大概的告訴我們本氏液的顏色變色，但並未告知各顏色的濃度數據。為滿足我們到底有多濃的好奇心，在老師的教導下，利用硫化鎘(CdS)為材料的光敏電阻連接電源及三用電表，並以各色LED為光源照射。葡萄糖會將本氏液中的硫酸銅還原為氧化亞銅而使溶液呈紅色，進而遮蔽光而使電阻值升高，電阻值與葡萄糖濃度呈線性關係，便可提高肉眼觀察的正確率與準確率，使本氏液不但可定性更可以定量。

星期天爸爸帶我們全家到田野烤地瓜，當我們挖開泥土取出熱騰騰的地瓜，剝開皮來吃時，弟弟說：「好香！好甜！好好吃！」我聽了就好奇的問爸爸說：「為什麼地瓜未烤熟前既生澀又不好吃，但烤熟了卻這麼甜美好吃呢？」爸爸也說不出所以然來，就叫我們改天去問老師。老師告訴我說：「那是因為地瓜中的澱粉受熱轉變為糖的緣故，但我還是不太明白，就請老師指導我們做實驗看看，以進一步瞭解熱對各種澱粉分解為糖的影響。

我們在便利商店看到一款「自熱火鍋」，發現裡面的自熱包，只要透過加水，在不用明火的狀況下便能夠將食材加熱甚至煮沸，於是我們便想要探索其中的原理。我們首先針對這個實驗設計了可以標準化測定、且可避免外界熱干擾，同時也能方便觀察偵測的「絕熱箱實驗盒」，接著進行自熱包的相關實驗。在其中發現自熱包中不只有只有生石灰的成分，還包含了鋁粉。藉由進一步的實驗分析，我們找出自熱包可以達到最佳加熱效益所需添加的最佳水量與自熱包的質量比。另外透過分析自熱包的加熱溫度曲線，找出其中成分的最佳配方，也探討如何透過改變包材，改變自熱包的發熱反應開始時間、有效工作時間，並探討如何避免氫氣的產生和爆炸的風險。

我們都知道空氣中不是只有一種氣體，而是由許多不同的氣體混合而成。其中有一種氣體就是氧氣，氧氣約占空氣中的五分之一，其他還有氮氣、氬氣、二氧化碳等氣體。根據五年級上學期自然與生活科技第三單元－空氣與燃燒的試驗觀察，知道了燭火在空氣中會燃燒，這是因為空氣中含有氧氣，當玻璃杯蓋住燭火後，燃燒的蠟燭消耗掉杯子中的氧氣後，燭火就熄滅了，由此可知蠟燭燃燒線香、木炭燃燒都需要空氣中的氧氣。我們曾經在老師的指導下，利用雙氧水和胡蘿蔔來製造氧氣，並以點燃的線香或蠟燭來檢驗的製造的氣體可否幫助燃燒。除了胡蘿蔔之外還有哪些蔬果也可用來製造氧氣？誰製造出來的氧氣含量較多？於是我們選定了十六種蔬果，分別加上雙氧水來製造氧氣，並用排水集氣法來收集氣體，並用線香來檢驗氣體是否為氧氣，然後比一比誰含氧量較多。

本實驗是利用高中化學課本所學之知識，探討養生全豆奶(使用催芽的黃豆)和一般豆漿(使用未發芽的黃豆)之化學成分有何差異，根據我們的推測，養生全豆奶之中的養分應經過酵素的分解，組成的化學分子比普通豆漿為小，而我們剛好可以用從課本上學過的種種原理，如依數性值、蛋白質測定、澱粉及葡萄糖的測定來證實這日常生活中的食品，並驗證我們的觀點來研究養生全豆奶真的養生。我們使用以前學過的澱粉和葡萄糖的測定，發現澱粉的確有被分解成葡萄糖的趨勢，但我們猜想不只有澱粉轉變成葡萄糖而已，一定還有其他物質被分解，後來在課本上學到有關蛋白質的測定，果然也被分解成小分子了。後來又網頁上看到有關食物酸鹼性和導電度的報導，有研究說有些味覺為酸性的食物到了人體內消化後竟然變成了鹼性，而這種食物據是所謂的健康食品。我們就開始証驗養生全豆奶是否為健康食品。我們設計了實驗，用酒精燈燃燒豆子來模擬人體消化的模式（因為都是氧化分解的作用），結果不但證實了養生全豆奶不但是健康食品，且從導電度的測定實驗中，發現了養生全豆奶還可以提供了許多的礦物質，有益於身體。另外經凝固點下降測定，探討未發芽及不同發芽程度黃豆所做的豆漿，根據凝固點的依數性質，推論得知其其分子數有增多的趨勢，因此其大分子也就可能分解為小分子。我們推測小分子在人體中，可以較大分子吸收容易，對一些腸胃不好的人來說，的確較有益健康。在消化後的養生全豆奶較普通豆奶為鹼，而人體的血液必須略為鹼性，太酸或太鹼都不適當，因此有助於為持身體酸鹼度，加上更多的礦物質，對身體也較多的益處。經過如此的實驗，養生全豆奶真的名副其實。

從上國中二年級開始，最喜歡的課程就是化學了。每次做實驗總是被各種奇異的化學現象深深吸引住，腦中不斷地想著為什麼這樣，為什麼那樣，心中也不停的尋找合理的解釋。雖然常常疑惑叢生，不知其所以然。但是最後經過老師的整理和解釋，都能茅塞頓開，了然於胸。由於從“做中學”每次實驗都能留下深刻的印象！化學第一冊第六章開始，我們學習到利用亞佛加厥學說，來求各種氣體的分子量。但是課本上所設計的 6-3 實驗，其步驟和計算方法（註 1. ）卻使我們加入五里霧中，始終搞不清楚？為什麼：（充滿二氧化碳的塑膠袋重）減去 ( 塑膠袋的重），不等於二氧化碳的重？為什麼還要加上（空氣的密度乘上塑膠袋充滿氣體的體積）所求出的重，才是真正二氧化碳的重量呢？雖然這些問題到了二年級下學期，開始學到阿基米得的浮力原理時，便都能迎刃而解。但是當時尚無此觀念，任憑老師說破了嘴，大家依然迷迷糊糊。現在二年級的學弟們馬上又要學到亞佛加厥學說了。為了讓他們不再重蹈“疑陣”，我們幾個實驗室的工讀生，便興起研究一種可以讓學弟們容易接受的分子量求法，以及擺脫浮力對我們所產生的困擾。6-3 的實驗，還談到實驗所用的氧氣、二氧化碳，必須使用鋼筒裝的。一般鄉下地區，根本買不到。況且學校也沒有這種經費。我們既然已經學過氧氣、氫氣、二氧化碳、氯化氫 · · · … … 等多種氣體的實驗室裝備方法，何不先收集一些氣體，讓學弟們可以順利的進行，方便而不昂貴的實驗。然而自行收集的氣體會不會比鋼筒裝的氣體，產生較大的誤差和不便？能不能克服呢？再者，課本只做氧氣和二氧化碳的比較，能不能多做幾種？讓同學對亞佛加厥的學說能更加認識和了解。6-3 實驗的後面曉卜個“空氣的密度表”（註 Z ）裹面的密度資料是怎樣跑出來的？以我們現有的知識設備，有沒有自己可以算出來的方怯？以期更適合我們四週環境的壓力和溫度。以上種種的原因，使我們對一個原本平淡的小實驗，引起了無窮的興趣和迫不及待想著手探討的衝動！