化學科

我們利用化學課本上製氧的方法，設計製造及收集氧氣的儀器，再依照活性碳在水中吸附氣體的方式，測試其吸附氧氣的能力，結果以茶渣、橘子皮、磁磚及咖啡渣為最佳吸附劑，因此以這四種製造氣體吸收劑。我們由實驗測試有孔洞的廢棄物可以吸附氣體。我們實驗結果顯示，應用自製的廢氣吸收劑，配合嚴密的攔阻設計，可有效降低空氣中的廢氣，進一步減緩地球暖化及空氣污染。

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。

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。

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。

由於本校自六十三學年度擔任自然科學實驗學校後，師生即對自然科學發生濃厚興趣，有的教師參加台灣省國民學校教師研習會，研究自然科學的教材及教法。但是自然科學的教材及教法必須有頗於教具的配合，方能達成教學效果，在新教材中的第十二冊第一單元「電解」這一單元中，要用教具的配合，可是研習會發下之教具無法實驗成功，不能達成教學效果。利用課餘之暇，絞盡腦汁精心構思與設計。再經製作試驗等過程，並承本校校長及徐老師先後相繼提供意見，逐予改善，重行製作後，始告完成此一種簡易的電解實驗器。（相片）

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。

在化學教材內曾提到各級醇對於金屬鈉、氫鹵酸之反想速率快慢，同時在下冊又提到酯化反應時，化學鍵所斷裂之情形（已用同位素O 18追踪，並經質譜儀證明）

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。

綠能環保意識抬頭，擁有無污染、單位能量轉換效率高等特性的氫氧燃料電池，常是陪伴在科學家身邊的好題材，但由於電池反應牽涉固、液、氣三態之間的非勻相接觸，所以真正在做實驗時，氫氧燃料電池「高能量轉換效率」的特色並沒有獲得完全發揮，一般研究大多在進行「固相」的電極改造，本研究則對「液相」的電解液進行改良，利用界面活性劑黏稠、易起泡的特性，將界面活性劑與電解質溶液混合，並利用電解時所產生的微小氣泡，氣泡為電解液、氫氣同時存在的狀態。氣泡包覆氫氣、增加電池三相接觸表面積，增加電池效能，並探討不同的溫度、濃度、電解質、氣泡大小是否會影響電池效能的升降，而推論造成上述影響的可能因素，並多方面地輔以佐證。

市售精油易發生氣爆是由於協助精油溶於水的異丙醇在加熱時氧化不完全所致，因此我們希望在不影響溶液揮發程度和薰香效果的情況下，嘗試改善此情形。一、自製精油：為研究香茅精油之原有物質性質，在實驗中利用義式咖啡器的原理，以簡單改良蒸餾裝置自製精油，將市售添加物的變因排除，再改變條件將製品與標準品比較。二、測揮發量：利用波以耳－查理定律，控制溫度，量測蒸氣壓，推算香茅精油氣体揮發量。發現從事溫持續加熱至９０℃時，市售精油和自製精油皆以比例６％（重量百分率濃度）的容易有最大的揮發量；改變濃度時，則皆在７６℃～８６℃時有較大揮發量。三、測氧化程度：利用氧化還原滴定，測定各比例香茅精油溶液蒸氣的氧化程度：發現定溫下(80℃)市售精油以6%的溶液，自製精油以2%的溶液有較佳的安全性。而從室溫持續加熱至90℃時，市售精油和自製精油皆以比例6%的溶夜都有較佳的安全性。四、不同揮發性溶劑效果：\r 改變揮發性溶劑種類和自製的香茅精油混合測定，於定溫下比較揮發程度，以丙醇揮發效果最佳。