化學科

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。

看到報導及聽老師補充「酶」的觀念後，讓我們想深入研究水果中的維生素C、消化酶、pH值等相關問題。利用碘液滴定果汁溶液推測各種水果中維生素C的含量；以本氏液隔水加熱來推測各種水果中的澱粉酶含量，以鹼性硫酸銅溶液來推測各種水果的蛋白酶含量，並用光電比色計藉由定量溶液的濃度間接佐證上述澱粉酶及蛋白酶的含量；以蘇丹Ⅲ試劑來推測各種果汁的脂肪酶含量。並操縱溫度、pH值、添加物等變因，探討其如何影響果汁中的酵素活性。所選用水果均測出含有維生素C、澱粉酶、蛋白酶、脂肪酶，其中木瓜和鳳梨含有上述酵素較多，柳丁、芭樂、檸檬則含有大量維生素C。水果中的酵素會受到溫度及添加物的影響較大，pH值則對水果的酵素活性影響較小。

上實驗課時，在第一冊73頁，實驗5-3 。當把磨亮的鋅片放入硫酸銅溶液中，在鋅片表面所看到的是一片污黑。另外錫片放入硫駛銅水溶液中，看到金屬表面呈暗褐色。就理論而言，鋅、鍚活性大於銅，常它們放入硫酸銅溶液中，應當有一層漂亮光澤紅銅附於金屬表面才對。於是試圖在硫酸銅溶液加入其他試劑，以期得到良好的結果。經實驗結果我們發現：1.鋅片插入硫酸銅溶液前，必須在水溶液中先加入氨水才能得到漂亮結果 2. 揮入錫片時，必須在硫酸銅水溶液加入濃硫酸才能得到漂亮紅銅為了解釋其原因，把鎂、鉛、鋁、鐵也做同樣實驗。

燃料電池擁有環保、省電、節能減碳、乾淨能源的特性。我們使用碳棒(鉛筆筆芯、石墨棒)進行研究。實驗的變因有不同水溶液、電極棒間的距離、不同的電解電壓、電解質濃度變化、筆芯成份、並聯石墨棒、粗細不同碳棒進行觀察。討論電解食鹽水時，＋、－極各成酸與鹼的變化，其中以紫色高麗菜汁的顯色效果最好。電解水(食鹽、氫氧化鈉)的過程就是對燃料電池充電。實際的環保過程是可以用太陽能板來進行充電。充電完自然可以將電力拿出來應用。加入吸水高分子來延長燃料電池的電力。過程中我們也製作多種的實驗器具，方便我們進行研究。最後有兩款教具費用低廉，特別是水族水管連接的電解水裝置，最容易操作使用！

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。

鋅銅電池之標準氧化還原位為1.100伏特。過去已有很多研究，主要以改變離子濃度與改良鑑橋，提高鋅銅電池的輸出功率，但這些實驗設計的電池電壓都低於標準氧化還原電位。本實驗構思運用簡易的組織器材，從改變電解質濃度、使用不同的電解質、添加界面活性劑與鑑僑界面等因素，找出改良方法，提升電壓。並以實驗結果為改良依據，設計與組裝電池。本研究電池成品的電壓可超過1.5伏特，在不串連的情況下，可驅動有額定電壓之隨身聽最高達四小時以上，顯示成品具有高度實用性。

星期日，爸爸帶著全家人上陽明山遊玩。遠眺青山，一片翠綠，卻濛上一層白茫茫的嵐氣。爬上山頂，姊姊的毛衣點點珍珠，好美呀！媽媽說那是霧氣。踏上歸途，突然外面烏雲密布，接著下起豆大的雨珠 · 車內玻璃一片霧氣，把爸爸的視線弄模糊，媽媽忙著替爸爸擦玻璃，擦後又冒出來，爸爸把窗戶搖下一點，一會兒，車內玻璃霧氣消失了。好奇怪！到校請教老師。老師：「那是霧氣，成因很多，你何不實驗看看？」於是我和同學們開始實驗這個問題。

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。

上化學實驗課時，老師常會講解一些改良的實驗而得到很好的效果。譬如實驗7-2氣化氫與緻屑的取代反 應，以尖頭試管代替圓頭試管（小孔試管）而後點燃氫氣，可看到淡藍色的火焰，若用鋅粉代替鐵屑作用，則效果更為良好（榮獲十八屆全國科展第一名）。可見科展的題目就在我們的身邊，老師的這一席話，帶給我們很大的啟示與激勵的作用，囚而在平日實驗課時，我們即往意那些實驗理論與實驗有差距之處，那些實驗值得狡們去改艮而能得到更好的結果。在平日的細心觀察與思考結果，有一天，我們在做 16-2 氨將高溫的氧化銅還原成金屬銅實驗時，發現我們所收集到的氮氣不純，它仍含有部份氨氣，而我們也不能以「滅火」的方法就肯定試管內就是純氮氣。我們曾想利用氨易溶於水的性質( l : 700 ) ，將一些水放入試管中搖震，把多餘的氨溶掉，然效果不彰，當我們用玻棒沾取濃鹽酸放入試管中時，仍見白色的NH,Cl。因此，我們想出一個辦法，在過程中，將多餘 的氨吸去，即能得到純氮氣，更何況氯化銨與熟石灰混合加熱產生的水及氧化銅被氨還原時所生的水，往往濡濕被還原成的銅；甚而，氨與氧化銅作用產生藍色的 Cu ( NH3)2+ 4會破瓖成果，致有改良的必要。

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。