化學科

回想作實驗時，我們常會使用催化劑來加快化學反應的速度。 \r 例如：我們在利用雙氧水製氧時會利用「二氧化錳」為催化劑。但觀 察大家使用完二氧化錳後即行丟棄，不夠環保，且“「錳」又是重金屬，易造成環境污染。故我們想：如何可以改善這些缺點而達不浪費資源又環保的原則呢？而「二氧化錳」又是雙氧水製氧中唯一可行的催化劑嗎？是否可利用日常生活中隨手可掬的有機物(如家中的蔬菜水果??等)作為取代「二氧化錳」的催化劑呢？如果可行，豈不是經濟又不會造成污染嗎？ \r

打從國中開始，只要提到氫氣和氯氣的化合反應！老師都會不厭其煩的說這個反應有爆炸的危險，氯氣有毒，反應時不能見光....等原因，對這類實驗總是略而不做，當時對老師的話總是深信不疑，但是上了高中以後，對化學的課程接觸了更多，對這個實驗的興趣更濃，疑問也更多，是不是一定會爆炸，有沒有簡易又安全的實驗方法呢？是不是所有的光都能引起這個反應？這個反應從誰開始，氫還是氯呢？這些都是引起我們研究這實驗的動機。

本實驗是從最初遇到礦泉水無法使小燈泡發亮的問題，進而開始思索問題癥結所在。突發奇想地想利用電解質在水中的移動來仿造猶如耶誕樹上的跑馬燈般閃爍不已。使肉眼看不見的無色電解質在水中的移動情形，利用指示劑的變色原理，讓離子的移動原形畢露，一窺其導電原理。探討它在國中理化實驗的應用性及跟我們生活息息相關如飲用水、地表、地下、雨水的離子濃度做相互比較。

本校為基隆市科學研習中心學校之一，參加科學研習時，凡是課木沒有明確說明的部分，或實驗結果不明確，誤差太大的，我們就在老師的指導下，進行研究並加以改進。

1.有一天晚上，當我在寫功課的時候，突然問停電了，屋內黑漆的的一片，一時找蠟燭也找不到，全家人不約而同的說：“真是無聊極及！" 2.那個時候，我坐在椅子上不停地思考著：“現在政府正在呼籲國人要節約能源，如果我能夠發明一種不需能源的燈光，那該有多好呢！"3. 在寒假的某一天，我看到一本王子出版社「快樂發明室」裏面有一篇“天然日光燈”的製法，引起我實驗研究的興趣。

自然界有些物質，其化學主成分相同，外觀與物理性質卻相異，如「同素異形體」；有雜質的礦物也有此現象，如黃銅礦的外觀色彩與條痕色不同。因此，需藉助化學定性與定量的分析，方能鑑定其成分。本實驗的金色樣品，嘗試以稍微繁複的流程，進行分析之後，確認其主成分。研究結論如下：一、還原回銅粉的最環保方式：先以鹽酸溶出雜質，過濾乾燥後，透過燃燒轉為氧化物，並以碳進行還原，再以浮選法與過濾可得！若以硝酸與之反應後再電解，則過程無可避免有酸性氣體產出。二、儘管”CuS”為黑色，但外觀金色的本樣品，主成分可能也相同。三、硫化銅的產生，推測可能是：先前硫粉燃燒時形成的SO2氣體，排出瓶內O2後，沸騰中的硫與蒸氣浸入銅粉罐悶燒而形成。

我們以濾紙為載體，電解「有顏色的電解質水溶液」來驗證阿累尼士的電離說；也以投影片為載體，電解「廣用試紙的色水」來了解電解水的正負極反應及酸鹼性變化；了解市售電解水機的製造法，也自製了「兩極分流電解槽來電解水、電解食鹽水」，利用控制正、負極出水流速、不同電壓大小、不同電極種類等，已成功地找出電解水兩極分流的最佳條件。我們以自製的正極酸性氧化水來軟化回收紙，製成手抄再生紙；以自製的負極鹼性還原水代替清潔劑，清洗油膩的便當盒及模擬鹼洗中和工廠排放的二氧化碳，提供維護環境，減少二氧化碳排放的另類可行辦法。

本研究來自於對便利商店兌換贈品～「阿朗基變色杯」的好奇，欲探究變色杯變色的機制與原因。研究透過資料蒐集，發現變色杯原理為感溫變色材料之應用，故針對各類變色杯及感溫變色微膠囊粉末的變色狀況、時間、溫度範圍進行實驗，了解變色杯的變色機制為感溫粉達特定溫度以上褪色的反應。研究進一步利用各色感溫粉的混色，及與顏料的混合，形成包含「新顏色感溫粉、二階段變色感溫粉、長範圍變色溫度感溫粉」等成果，使感溫粉變色應用更為多元。研究最後嘗試以各類溶劑混合感溫粉形成塗料，並探討在各類材質附著面的附著情形，發現利用白膠或膠水最適合作為感溫粉塗料的溶劑，將其運用在衣服及奶瓶上，形成生活中的感溫變色用品。

在一次科學研習活動裏，我們做了「液體在物體中上升」的實驗。我拿了一張紙條，並在紙條的下端用藍色簽字筆畫了一條橫線，而夏同學是用紅色簽字筆畫了一條橫線，然後放入自己的杯中水裏，使橫線與水面平。頃刻間，怪事發生了，我所畫籃線上的藍色居然隨著水上升，而下面還顯出一道淡紅色；在夏同學所畫的紅線上的紅色也隨水上升，在紅色上面卻顯出黃色和橘紅色。當時我們覺得很奇怪，難道這些藍色、紅色不全都是它自己本身的顏色嗎？其他我們日常所用的各種藍、紅、黃等顏色，是不是也都有這種現象呢？這些問題使我們感到非常好奇，同時也產生了許多疑問，我們就去請教老師，並在老師的鼓勵下，進行了下面一連串的實驗。

酸鹼滴定(5)由於指示劑變色判定不易，且氧化還原滴定(8)及沉澱滴定 (10)並無適 當指示劑，因此不易判定當量點，但三項滴定試驗皆會放熱，所以本研究利用溫 度判定當量點。由恆溫試驗得知：自製恆溫裝置之溫度變化速率為每分鐘下降\r 0.052℃，顯示其保溫效果良好，因此能更準確量取當量點。由酸鹼滴定之熱譜圖 結果顯示，其熱譜圖之當量點準確度高達95.49%以上；自熱-電壓試驗得知，溫 度愈高導電性愈大，因此放熱不明顯之反應即可利用導電性變化判定當量點。為\r 避免電解過程中產生氣體包圍電極而影響導電性，故將輸出電壓設定為0.8V(19)。 以市售H2O2(aq) 滴定KMnO4(aq)之氧化還原熱譜圖，可算出H2O2(aq) 濃度為3.4%，誤差 為2.86%；以HCl(aq) 滴定AgNO3(aq) 之沉澱滴定熱譜圖可求得AgNO3(aq) 濃度為 0.525M，誤差為5.00%。因此由溫度求得當量點是一準確可行的方式，並可應用\r 於其它放熱反