化學科

粉筆，在日常生活中可輕易獲得，看似平凡無奇的粉筆，其實可以巧妙的應用在化學實驗上。我們以粉筆為實驗裝置的主角，找出其優點及實用性，並探討實驗裝置原理。我們以改良原實驗裝置，藉由粉筆的取代有更好的實驗結果，並具有相當的穩定性。我們操作改良的實驗有三：（1）離子移動的觀察－課本中以濕潤濾紙上放過錳酸鉀晶體觀察離子移動，我們以粉筆代替濾紙，比較效果的差異，並改變不同電解液，觀察離子移動的速率。（2）電解碘化鉀－不同於在U型管內電解，可直接在粉筆上觀察到清楚的碘分子。（3）鋅銅電池－以粉筆加入浸泡硫酸銅、硫酸鋅溶液與硝酸鉀溶液，可得到較強的電流，這是有別於傳統鋅銅電池的效果，並且可以達到節省藥品的目的，我們分別用8、4、2公分的粉筆進行實驗，比較並探討其中的原因。

泰雅族人用豬肉、鹽、小米製成既酸又鹹的醃肉。巧妙應用了食物保存原理、發酵原理、蛋白質變性的化學反應，也創造了泰雅族特有的飲食文化。經過實驗研究，我們發現： 1.泰雅原住民為了要保存食物，而發展出醃肉的製作方法。 2.製作醃肉，小米和鹽巴缺一不可，加6%的鹽；和小米的比例3：1為最佳比例。 3.只要含有澱粉的米飯，先以沸水煮過，都可以製作醃肉。 4.鹽的比例會影響發酵的速度，比例高發酵慢，但卻可以讓醃肉的存放時間越久。 5.環境溫度越高，發酵的速度就會越快。 6.醃肉pH值必須降至4.6以下，才可以讓大部分的細菌無法生長。 這項研究，不僅可以延續部落的價值，還可以應用於災難求生，甚至創造商品化的經濟，更是值得研究的課程。

按理化課本 22 - 3 鋅銅電池實驗步驟進行實驗時，所產生的電流很小，尚未達 1 mA， 此現象引起我們進一步研究的興趣，因此希望能改進實驗，使伏特電池更簡便、更持久，且得一更大的電流。

本實驗以不同類型酸作為木屑纖維素水解的催化劑，以及在不同反應條件(如加熱溫度、時間)下，探討木屑纖維素催化水解的成效。 \r 我們利用催化劑加速木屑纖維素水解成葡萄糖後，一部分溶液加入定量的斐林試液，觀察Cu2O(s) 沉澱量變化，另一部利用旋光度計測定醣類的旋光度。進一步，想要利用催化效果佳的催化劑，改變操作時間、溫度時，找出一個最佳的反應條件。同時利用最佳操作條件，改變水解液與木屑原料之比值，使木屑纖維素轉化為再生性能源能有效被利用。 \r 結果顯示，木屑於不銹鋼容器中加入小鋼珠，以質子酸與路易士酸(0.3 N HCl + 4.0 AlCl3) 為酸性催化劑組時，木屑纖維素催化水解產生葡萄糖的效率最佳。

89 年 1 月 19 日教育部部務會議通過跨世紀的「提昇學生健康四年計畫」，其具體目標二 · 選擇國中小學推動低油、“低鹽”、高纖的午餐食譜。 常言道「開門七件事，柴米油鹽醬醋茶」， 且在我們日常生活中常聽到─媽媽說：「炒菜要加鹽，才有好滋味！」，奶奶說：「滷肉要放醬油熬煮，才會香！」，阿公說：「配上醃瓜，才下飯！」。「食鹽」是啥？媽媽、奶奶、阿公 … 人人天天不離口，連教育部也要推動「低鹽」政策？因此，引起同學們研究食鹽的興趣，於是開始進行以下的研究。

本實驗是探討一般市面上所販賣的茶品對抗自由基的能力；我們利用化學發光原理來進行實驗，所使用的主要器材為：光敏電阻、三用電表及發光銨(Luminol)溶液。使用暗箱及黑布讓發光中溶液所處的環境保持一致性黑暗，以利得到較為準確的數據。所測試的品牌一共有：(1)不發酵茶：茶裏王台灣綠茶、茶裏王日式綠茶、生活泡沫綠茶、御茶園冰釀綠茶、維他露輕體瞬間綠茶、悅氏健茶到油切綠茶。(2)半發酵茶：茶裏王烏龍茶。(3)全發酵茶：茶裏王英式紅茶。(4)後發酵茶：愛之味健康油切普洱茶。由文獻可知，兒茶素具有抑制自由基的功效，其含量越多，抗氧化的能力越大，抑制自由基的能力就越強，則溶液發光反應的時間將會減短。由實驗結果得知：1.各種品牌綠茶抗氧化能力的大小為：茶裏王(台式)＞御茶園＞生活＞茶裏王(日式)＞悅氏＞維他露。2.其他茶類抗氧化的能力大小為：綠茶(不發酵茶)＞紅茶(全發酵茶)＞烏龍茶(半發酵茶)＞普洱茶(不發酵茶)。

本校在三十一屆、三十二屆全國的科展中，以「奇妙的水上印花」及「蔬果花卉妙用多」這兩個實驗，雙雙獲得了第二名及佳作，使我們信心大增，為了想深入的研究，有更多的發現，期望能在大自然中尋找出染布的好材料。

在實驗中，我們利用光催化分解有機污染物，並探討其中的反應速率。以紫外光、氧氣及觸媒-二氧化鈦，對甲基藍進行一連串的光催化反應，並設計了四種變因，分別探討反應時間、甲基藍初濃度、二氧化鈦表面積和紫外光波長對反應速率的影響。最後再利用分光光度儀，測量反應後的吸收度，用比爾定律換算出反應後甲基藍的濃度，進行實驗的討論分析。 \r 由實驗得知，隨著反應時間的增加，甲基藍的濃度逐漸減少，但反應的速率卻也逐漸減緩。若反應物的濃度增加，造成碰撞的頻率增加，導致反應速率亦增加。因此反應為非勻相催化，甲基藍需吸附於光觸媒表面較容易進行光催化反應，因此觸媒表面積大小會影響光催化反應速率。若照射光子能量超越能帶差，光粒子數增加，反應速率亦會增加。 \r 綜合實驗結果及數據，因而推導出甲基藍的反應速率定律式： \r r = k [ MB ]0.15~0.30(ATiO2)1.7~1.9

十二水合硫酸鋁鉀（KAl(SO4)2．12H2O），又稱明礬，溶於水會解離出鋁離子，而鋁離子與水結合後會生成氫氧化鋁（Al(OH)3），此為膠狀物質，能與溶液中的細小雜質膠結，並沉降至底部，最後將吸附著雜質的氫氧化鋁濾出即可達到淨水的效果。我們分別設計了五個實驗，利用二氧化矽當作模擬汙染物，探討所設計的變因如何影響明礬淨水的效果，我們以整體水溶液的透光程度（單位為 Lux）作為判斷依據，此外還利用顯微鏡圖像觀測特定高度之水溶液的顆粒變化情形。

我們喜歡動手作實驗，課本裡的每一實驗均被我們作過，理論與實驗仍十分配合。唯有電解水及燃燒熱讓我們感到困惑，或因誤差大，或因裝置不良等。因此請教老師，老師告訴我們：「要有客觀的實驗數據才能支持你們的看法。」同時給了我們兩本科展優勝作品專輯，要我們先收集資料，再作大膽的假設，動手實驗小心求證。