化學科

知識是經驗的累積，經驗則有賴於知識的沖激，兩者相生相成，相互為用，乃右所謂「知識爆發」時代的降臨。英哲羅素曾經喟嘆，今日人類擁有太多的「知識」，但是卻缺乏「智慧」，「智慧」的開啟與孕育，必須各階段的教育以及各種範疇的教育密切配合，在科學教育方面，特別著重於科學精神的培養以及科學方法的訓練，如果對於從科學教科書上求得的知識囫圇吞棗，不求共解，或光會背誦書文內容，而不能學習科學方法，鍛鍊自己解決問題的能力，則不是我們求知的本意，更談不上「智慧」的增進。

國中化學第二冊第七章實驗7-3.2 是氯化氫的合成實驗，教師示範時頗為費時，因為利用本生燈對著石英管加熱，欲使管內螺狀鉑絲呈紅熱狀態，必須石英管先達高溫又由於燈焰的幅射，不但使鉑絲附近相當長的石英管也都很高，同時附近銜接之厚橡皮管接頭也發生熔融現象，非但耗費熱量，浪費時間，也產生不少弊端，所以引起我們改進此實驗的動機。

寒假裡有一天，哥哥正在畫圖，媽媽叫我端一杯果汁給他暍，哥哥一抬手，正要接的時候，不小心碰到杯子，把果汁濺得滿紙。難然我們趕快用衛生紙擦，可是還是濕濕的不能畫。突然我看到屋角那個正在發出陣陣熱氣的電暖爐，心想：何不拿去烤一烤呢？就跟哥哥說了。可是誰知道這一烤，怪事出現了，那張紙上竟出現東一塊、西一塊的黃褐色來，而且恰好都是剛才濺到果汁的”這是什麼原因呢？我們覺得很奇怪，便產生了研究的興趣，於是在老師的指導下做了下面的各項實驗。

誤飲假酒造成中毒事件，一直是近期層出不窮的社會事件，因此假酒也正引發酒類使用者的安全問題。酒類的主要成分為乙醇俗稱酒精，而假酒就是以伴隨有不少甲醇的工業酒精為原料（國中理化第十章）仿冒真酒，飲用後若不能及時有效的治療，常引起失明甚至喪命的後果。一般酒類中也含有少量的甲醇，但只要不超過國家規定40毫克/100毫升的界線，相當於400ppm（資料來源：藥檢局），就不至於影響健康，因此我們極希望找到一個簡易的檢測低濃度甲醇的方法來保障國人的安全。

本研究源於第57屆全國科學展覽作品《黃金變黑金—碳化稻殼對農作的效益》，改良燒製方式後發現，自組裝「火箭爐」產生「煙囪效應」的悶燒方式，可成功克服之前耗時、費力、及產量低的問題，並在3小時內將10公斤的稻殼，以350℃-450℃、550℃-650℃、700℃-800℃燒製出不同的炭化稻殼。 研究中將炭化稻殼進行特性試驗分析，結果顯示炭化稻殼的電導度及pH值均高於稻殼。將炭化稻殼混合於土壤中改善土壤的性質，確實可改善土壤的氮磷鉀含量、電導度及pH值。將炭化稻殼與紅土的混加比例做植栽試驗，發現以1：3的效果最佳、炭化稻殼與沖積土以1：2比例種植的成果最佳，種植出來的蔬菜是所有混土中成長最好的；分析種植後的土壤，發現炭化稻殼可以改善紅土缺鉀及pH值偏酸的問題。

台灣年均溫為23.6℃，溼度約75%，非常適合蚊子繁殖。本組期望採用廢棄的柑橘類果皮，及容易栽種的辛香類植物，在家中能自行調配安全無毒的防蚊液。在以冷壓法所得的大蒜、洋蔥、橘子、柳丁、柚子精油中，我們發現將柚子精油80%與混合溶劑20%(嬰兒油與甜杏仁油3：1)調配，其對白線斑蚊的忌避率為68~92％，高於市售的天然防蚊液60~81％。也優於市售防蚊液中所常見的茶樹精油與香茅精油(自製精油忌避率高於兩者28~34％)。由所蒐集的資料可以發現柚子精油含高含量的檸檬烯(環狀萜烯類)，其分子結構的穩定性勝於天然防蚊液的成分(多為鏈狀萜烯類)。若能將屬於農業廢棄物的柚子果皮(其餘柑橘類果皮精油也有不錯的驅蚊效果)再製成精油，可使廢棄物得到更有效的再利用。

在家裡溫習功課時，偶而陣陣微風飄來撲鼻的惡臭，使我感到非常的驚訝。搬來這新建的公寓只不過一、二個月而已，一切都是新的，怎麼水溝這麼快就發臭了，于是我去請教老師。老師說：「這是細菌的傑作，妳若有興趣可邀幾位同學利用實驗方式求得更進一步的答案。」

本研究想製作出比坊間膠水效果好且經濟又實用的膠水，過程中探討快乾程度的差異，和在不同材質的載重效果，經實驗發現，自製膠水含16.7%PVA(聚乙烯醇)的快乾效果最好(17分鐘)，且比坊間的膠水(22分鐘)快乾的效果好。若添加三秒膠成分(醋酸乙酯)，含量在15cc快乾效果更好(15分鐘)，但不及三秒膠僅1分鐘就乾了。 不同濃度自製膠水在不同材質的載重效果，16.7%PVA在木板與瓷磚的載重效果最好，但是在鋁板的載重效果最差，不過都比坊間膠水載重效果好。若添加醋酸乙酯，在木板的載重以2cc ~6cc優於不添加醋酸乙酯；在鋁板的載重效果，添加醋酸乙酯優於不添加醋酸乙酯；在瓷磚的載重效果，不添加醋酸乙酯優於添加醋酸乙酯。

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。

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：