化學科

鐵鏽蝕過程一般視為是無用的電池（電化學），若我們能將這化學能轉變為電能再轉變為熱能加以利用，是科學展覽作品中的一新研究領域；況且高中化學（三）鐵鏽蝕實驗，僅定性驗證鐵鏽蝕陰、陽極產物及酸性物加速鏽蝕的變因而已；在歷屆高、國中科展作品中也沒有出現量化的資料。囚此，本研究希望從鐵鏽蝕暨常見金屬腐蝕動力與熱力的問題著手於量化方面的探討。 在應用方面，若能提高鐵鏽蝕過程的發熱速率，降低材料成本，化腐朽為神奇，將這些自發性的金屬腐蝕有效的利用，在創造能源並兼顧環保概念的實驗設計中，為維護地球資源盡心力，這些就是我們的研究動機。

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。

本實驗主要在探討如何把電石製造乙炔時所產生的廢料完全再利用，因電石渣的主要成分為氫氧化鈣(Ca(OH)2)，因此設想以電石渣來吸收空氣中的二氧化碳(CO2)；實驗中將電石渣加水注入二氧化碳發現會產生碳酸鈣(CaCO3)；更進一步將碳酸鈣應用在土壤酸鹼度的改良，實驗結果得知碳酸鈣和pH值3之酸性土壤混合的比例大約為1：5左右，可中和其酸鹼值，使土壤恢復至pH值約為7的中性土壤。另外電石多用於照明、燃料以及農業上水果催熟，我們自製一個較安全的燃燒器具並探討電石量和其產生熱量的關係。實驗得知電石的質量越大，氧化後釋出的乙炔(C2H2)也越多，同時其所產生的能量也較大；透過電石催熟木瓜實驗驗證乙炔為催熟主因，但也得知過量的乙炔不會導致速率提升。

我們在暑期科學營中曾做過「電解硫酸銅溶液」的實驗，但對負極所析出的黑色物質則大惑不解，因此設計了一系列實驗來探究其原因。此外，在實驗過程中，我們發現電解後殘留在濾紙上的溶液，經過一段時間後，結品析出形成樹枝狀紋路，為找出其形成條件，所以進行第二部分的實驗。

熱塑水晶是一種熱塑性塑膠，它在低溫(60度↑)就能軟化重新塑形，無毒可分解能重複回收使用。我們以各種物質和熱塑水晶混合，自製量化檢測工具進行檢測。經實驗得到以下結論： 1. 便宜的蠟筆可取代色母，幫熱塑水晶進行染色(熱塑水晶：蠟筆 = 10：1)。 2. 清潔劑混合熱塑水晶，不能改變性質，但能直接處理沾手問題。 3. 不同膠類混合熱塑水晶，會產生不同變化，我們研發出幾種較具特色的產品，進行應用。 (1) 保麗龍膠熱塑水晶 以1：1比例混合，熱縮快，熱縮量達60%，在乾掉前拉過，甚至可達80%以上。 (2) 矽膠熱塑水晶 以1：0.05比例混合，延展性佳、乾掉速度慢、產生的絲有極佳的韌性。 (3) 熱熔膠熱塑水晶，增加原有熱塑水晶的沾黏效果。可以黏住金屬、玻璃產品。

本研究以竹炭、木炭作為吸附劑，吸附水中的有色物質(染料、顏料)，發現竹炭的吸附效果比木炭來得優異、脫色效果來得明顯。並藉由等溫吸附理論來探討，進而了解吸附行為機制，並且探討粒徑與溫度對於吸附的影響。

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

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。

有一次家裡來了許多客人，宴客中爸爸要我倒酒，起先我倒紹興酒及果汁非常順利；倒啤酒時倒在杯中不到一半，就產生了好多泡泡，要停止已經來不及，泡泡溢到了桌面；讓我感到十分納悶，同樣是酒紹興酒就不會產生泡泡？而啤酒卻會產生那麼多泡泡？請教老師，老師覺得這個問題很有趣，就邀同學在老師的指導下，展開研究。

本研究以高溫鍛燒的褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨混合粉末作為電極修飾材料，並與多層奈米碳管(CNT)混合後，附著於碳紙極電板上。修飾材料中推測含有碳奈米纖維與碳量子點，其表面具親水性的含氧官能基，可提高CNT在水相中的分散性；而碳奈米纖維則推測可增加材料的機械強度，提升電極可撓度。研究藉由調整鍛燒溫度和氮材合成比例，探討不同變因下製造的材料對電容效能的影響。得知最佳合成條件為：褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨1：1(重量比)、鍛燒溫度為160℃下製作出來的電極修飾材料，可以有實驗材料中最高的比電容值162F/g，大幅提升了奈米碳管的比電容值(對照組64F/g)。期待未來能實際運用於電能儲存裝置上，或搭配電池應用於可撓式電子產品。