化學科

這是一個趣味實驗裡常常做的一個實驗“藍瓶反應”，雖然是一個很舊的題材，卻有著驚人的新發現。不僅葡萄糖會呈現“藍瓶反應”，半乳糖及果糖均會，且與葡萄糖結構相近的戊五醇、己六醇也呈現藍瓶反應。於是我們就發現了，只要可以繼續氧化的官能基（例如羥基或醛），在其官能基附近有拉電子基的存在，亦產生效果絕佳的藍瓶反應。亦以葡萄糖本身為探討的主題，到底是哪一個官能基最有可能先開始反應？也探討亞甲藍、氧氣、葡萄糖及氫氧化鈉四者之間可能發生的機制及反應級數。於是就慢慢揭開藍瓶反應神秘的面紗。

本研究在探討天然酸鹼指示劑的顏色變化，一般在教學上使用目視的顏色變化，但由於目視顏色變化顏色說明非常的困難，本研究改以數位化編碼RGB（紅綠藍）描述顏色簡單且實用。利用數位相機拍照實驗樣本，利用影像處理取得數位化編碼RGB變化值，再對於數位化編碼RGB變化值轉化為圖表，並建立標準酸鹼水溶液的RGB值，做成酸鹼水溶液RGB值試算表，再利用我們建立的標準試算表，算出未知水溶液酸鹼度，研究結果發現使用照相數位光學分析法計算酸鹼溶液的PH值結果，比BTB指示劑效果佳，另使用照相數位光學分析法，利用切割色塊、RGB數位碼、圖表、試算表說明酸鹼水溶液的變化，使水溶液酸鹼檢驗更有趣及具體化，操作也簡便，可做為酸鹼檢驗的方法。

鹼性電池使用的電解液均為強鹼，電池中的鋅極會與其發生腐蝕反應，使得電池放電壽命降低，並產生氫氣，而大量氫氣使得電池有爆裂的危險，為了改善上述問題，我們自行設計了氣體觀測儀器，用來檢測銀鋅電池充放電與靜置時之氣體產生量，更藉由探討影響變因的過程找出銀鋅電池最合適之使用條件，例如：電解液種類之選擇、濃度的比較、電極面積與充電電流對使用效果之影響，並改善電池腐蝕程度，進一步提高使用功率，以鋅極處理(Sn:Pb 1:1 )搭配電解液添加物(KOH:Zn(OH)42- 2:1) 非常有效率地抑制氣體產生，更用氯化銀取代傳統氧化銀為正極，大大地提升放電功率至原先的數百倍。

G Гребенюк А.Г.,( 2004年) 提出Pb(OH)2聚合理論，但沒有實驗證據支持；而SAA Sajadi (2007年)完成製成Pb6 O4 (OH)4及其性質的探討，但沒有提及Pb(OH)2聚合理論呼應。本研究(2011年)結合最新Pb(OH)2聚合理論，並以文獻資料佐證說明:5PbO．2H20就是Pb5O (OH)4及6PbO．2H20就是Pb6 O4 (OH)4。經諸多實驗研究印證後，總結研究重大發現為： 一.OH-濃度實驗證據在Pb(OH)2聚合理論中的角色，是扮演沈澱、脫水、聚態、催化的功能。亦即OH－先與Pb2+產生Pb(OH)2，接著在多變因操作下，由Pb(OH)2脫水、聚態而成不同聚合度、不同顏色的聚合體，接著由高濃度OH-完成脫水生成β-PbO，最後再經OH-催化生成α-PbO。二.發現綠色、灰色物(xPbO•y H2O)，並首創以簡易實驗設計，將獲得的實驗數據推論x：y比範圍及比。其中x：y皆大於3:1，且綠色物x:y≒9:1，x:y灰色物≒16:1。

利用低成本且簡易之方式製作一個微生物燃料電池，以了解其構造、原理及功能，測試不同嗜甜微生物(酵母菌、乳酸菌)在不同濃度下產生電壓的關聯性，並測試不同蛋膜的效果，以及尋找更好的氧化劑和反應條件。實驗發現，以雞蛋的蛋膜作為微生物燃料電池的質子交換膜只能有效隔絕兩槽3分鐘，也就是說所有測量必須在3分鐘內完成，否則赤血鹽水溶液會滲到外槽，造成電壓不穩以及下滑。若改用雙氧水取代赤血鹽水溶液，電壓穩定且反應後只生成氧氣，比較不會對實驗操作者以及環境造成傷害，應是一個比較好的材料。也由實驗結果得知，乳酸菌的電子轉換率較酵母菌佳，另外，微生物濃度增加時，電壓會隨之增加，但反應的最佳條件尚未找到。

每當我跟媽媽逛街，在大馬路止呼吸總感覺到困難，同到家洗臉時，白毛巾上一層污垢。有一天，到學校跟林同學聊起，她也發現了同樣的情況，然而張同學卻說：「我每天到堤防散步，沒有發現這種現象啊！」同學們議論紛紛，只好請教老帥。老師告訢我們，這是空氣污染程度的不同，引起的各種不同現象”使我們對空氣污染的現象產生研究的興趣，更希望瞭解本地各地區空氣汙染情況，請教老師指導我們調查及分析方法。

在國二理化課本中有提及利用二氧化錳來催化分解雙氧水製氧，而我們的實驗是要利用鹵鹽來催化分解雙氧水產生氧氣。我們共設計了六個實驗，第一到第四個實驗是改變了一些因素來探討鹵鹽催化雙氧水的影響，我們分別觀察了不同鹵鹽、溫度、濃度與酸鹼度，從實驗中發現，0.25M KI( aq)較適合國中生來操作與觀察碘離子催化雙氧水反應的多樣色彩變化，且其催化速度適中。而雙氧水在高溫、酸性的溶液中的分解反應速率會更快。實驗五、六則是我們推測陽離子可能也會影響反應的速率，因此選了數種碘化物來比較，結果發現CaI2 的催化效果最好，AII3 的催化速度最差，但 AII3 的反應液色彩變化卻更具多樣性。

去年的科學展覽，我們研究「五年級自然科學中有關氧的探討」，在全國科展得到佳作，我們都非常高興。可是那只是課本中的一部分而已。我們覺得不滿意，因此在今年的「科學研習活動」中繼續研究有關二氧化碳的探討。教學指引上寫著：「二氧化碳容易溶解在水中，因此不用排水收集法」。可是課本中收集二氧化碳的方法是：「把製造出的二氧化碳，直接用塑膠袋收集，再把塑膠袋中的二氧化碳擠壓到廣口瓶中」。這樣的收桌方法，能夠真正的收集到二氧化碳嗎？廣口瓶中充滿了空氣，二氧化碳能壓進瓶中嗎？因此，我們大膽的用排水集氣怯收集二氧化碳，好奇怪喔！我們真的收集到二氧化碳了，我們就把這個問題和陳老師討論，在老師的指導下，我們繼續探討二氧化碳，從研習活動中，獲得許多意想不到的結果，下面就是我們所做的實驗和研習經過。

上體育課時，不小心將衣服弄得都是泥巴，結果回家被媽媽罵了一頓，罵我不該把衣服玩得這麼髒！害得她洗得好辛苦。我心裡想：媽媽用的肥皂粉如果能用力少又洗得乾淨，媽媽就不會抱怨了。於是隔天我就請問老師：「老師！請問那一種洗衣粉較能洗淨衣服？是不是泡泡愈多的，洗得愈乾淨？」另一位同學接著又問：「冬天好冷，媽媽洗衣服都用熱水洗，是不是熱水洗比用冷水洗來得乾淨？」老師對這些問題也發生了極大的興趣，於是我們展開了一連串的實驗。

高中化學東華本實驗35「離于交換樹脂分離法」中，以12M HCl溶解含Fe 3+、Co 2+、Ni 2+之鹽，使成氯化物錯離子FeCl6 3-、CoCl4 2-、NiCl4 2-，以與 Dowex 陰離予交換樹脂 No.2 中之 Cl-交換，而吸附於含樹脂的玻璃管柱中。然後逐次降低HCI 濃度，使錯離子之生成反應逆向，再回復為水合 Ni 2+、CO 2+、Fe 3+中陽離子，它們不被樹脂所吸附而由管柱中溶離。般小穩定的氣化物錯無子在HCl 濃度高時即可被溶離；而最穩定的氣化物錯離子在HCl 濃度低時才能被溶離一而Fe 3+、Co 2+、Ni 2+離子是否已溶離出 ，可由定性檢驗得知。依據課本的實驗，溶離時必須保持溶液均勻的流速（每分鐘 2.5ml )，否則會減低 Fe 3+、Co 2+、Ni 2+ 的分離效能，影響混合液的定性鑑定一而大多數同學均未能如此。再者，離子交換樹脂雖於實驗後可以再生一但是，我們發現：許多樹脂於實驗後雖用蒸餾水沖洗 · 並以2M HCl維持濕潤 ，卻已變為綠色，而不是原來的黃褐色，多數同學的實驗未能成功，或許是肇因於此吧！基於以上原因，我們多方思考是否可對此實驗作－變通，期能獲致較為明確的結果，於是進行本研究。