化學科

本屆化學科特色如下: 一、在研究主題方面較以往更具創意，例如「化學走勢圖」探討溶液雙向擴散而造成週期性振盪的現象；題材新穎值得探討。 二、學生關心環境保護的主題：例如高中組「工廠及實驗室空氣汙染處理之研究」及國小組的「含銅廢水純化的研究」。顯示學生們件具環保之意識。 三、國小學生的展品不但生動，且有些展品也探討的相當深入，小作者們解說自己的展品時，均顯示了相當程度的分析及邏輯推理能力，就科學研究而言具有很大的潛力。

首創從高粱、玉米、小米等廢酒粕和黃豆渣提取蛋白質製成天然蛋白膠水與塗料。 一、逐步改變變因進行蛋白質變性實驗，發現小米酒粕的沉澱量最多。 二、以自製拉力機和溫溼度控制箱測得不同溫濕度下，小米酒粕蛋白膠水黏力最好。 三、經由實驗找到最佳比例的天然填充料蛋殼粉和最低濃度的黴菌抑制劑硼酸。 四、用自製的黏度器和塗膜器調整配方製成塗料，均勻塗在木板和矽酸鈣板上。發現添加幾丁質塗料在化學溶液浸泡和耐候實驗後幾乎無脫落變色。 五、從隔熱和耐磨堅牢度實驗中得知，小米酒粕幾丁質塗料有較好隔熱及耐磨效果。 小米酒粕幾丁質塗料環保耐用，能賦予廢棄物新用途，為綠色化學貢獻一份心力。

針對海藻酸鈉與鈣離子反應時，可以包覆多種物質的特性，我們探討了含有二氧化錳、碘化鉀或酸鹼指示劑的膠球與膠條，將其應用在國中理化的雙氧水製氧、電解與沉澱等實驗；也直接使用海藻酸鈉與銅離子反應形成的膠球，進行電解或置換實驗。其中，製成好清理又能方便實驗的二氧化錳膠球，進行一系列雙氧水分解製氧的控制變因實驗，可以取代目前國中理化實驗中所使用的粉末狀二氧化錳。最後進一步觀察海藻酸鈣膠球膜對不同離子的滲透現象。統整以上結果，利用這些小「球」，可以進行基本的「滲」透實驗，雙氧水分「解」實驗，還有電「解」實驗，這些設計可以達到方便處理、收納、觀察的效益，以及環保又省錢的目的。

在課本上收集氣體，均會利用排水集氣法來收集，但薊頭漏斗易漏失大量的氣體，使得效率不佳，於是我們研發出兩種不同的反應器，來製造及收集氣體，但收集到的氣體只能馬上使用，無法儲存起來利用。因此，我們又製作了收集氣體的球，及單向針筒，但要擠出來使用時又覺得不太便利，於是，我們以點滴筒來自動注射，接上我們設計的反應器，再將氣體導入收集球中，最後將氣體灌入密閉灌中(需置入冷劑中，否則不易灌入)。本實驗克服氣體收集效率不佳及無法儲存的缺點，成功的設計出，從氣體的製造到收集一貫作業的〝自動反應及收集器〞，不僅製造二氧化碳適用，還可應用在製造氧氣及氫氣等其他各種氣體，達到實驗自動化，和普遍化及環保化的目的。

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。

酸鹼滴定(6)由於指示劑(5)變色判定不易，且反應速率(5)及沉澱滴定(1)並也是以肉眼判定實驗結果，因此不易判定當量點，但三項試驗皆會牽涉電解質(2)溶液中離子的變化，所以本研究欲利用導電度判定當量點及反應速率級數。 本次的研究的實驗分成兩大部分，第一部分為討論電解質水溶液中影響導電度的因素。由實驗結果得知，電解質溶液的導電度大致上符合歐姆定律(3)，而且測量導電度時，必須避免極化程度以及電解作用的干擾，所以要除了必須將輸出電壓控制在2 ~ 3V，也需固定以下變因：(一) 通電時間 (二)反應溫度 (三)電極距離 (四)電極表面積。且由實驗結果可得到 CH3COOH(aq)之平衡常數(7)，在0.02M 時為1.94×10−5，其誤差值為6.11%。 第二部分則是進行酸鹼、沉澱滴定，結果顯示以此方法判定當量點誤差值均在4%以下。並以導電度測定溶液濃度與反應速率之關係(5) ， 由結果可得到 之反應速率定律式為，與預測之實驗結果一致。由此可知由導電度進行有關電解質溶液的實驗是一準確可行的方式，並可應用於其他電解質溶液的化學反應。

我們是科展小飛俠，再一次出動了，這一次，我們是為了拯救在水深火熱的台灣同胞而來的，就是要??讓大家有米酒可用。\r 在我們四年級的自然上冊第六課【溶液】裡面，老師說以液体為溶質的溶液以『酒』最普遍最常見，我們於是開始關心：自從我們台灣加入世界貿易組織之後，米酒變得超貴的，於是我們去向老師報告說：「這一次科展來做米洒好嗎？」，老師就初步向我們介紹了米酒的釀造過程，並且同意幫助我們。\r 首先，大家分工尋問米酒釀造的方法，我們上網查關鍵詞，也上圖書館找資料，也問老師，也問鄰居或朋友，也問了從事釀酒工作的叔叔阿姨伯父伯母。多曰之後，我們終於得到了還算完整的釀米酒方法，並且將方法整理在「三、原理介紹」之中。\r

過年時，去阿姨家拜年，他們家有個好大的水族缸，正當看著水裡的魚悠遊來去的時候，忽然發現水族缸上貼著一張紙片。隨著溫度的改變，紙片上會呈現出數字來，好奇怪啊！理化第一冊第五章提到，溫度計是利用物質的熱脹冷縮，來測量溫度的變化，而這張神奇的紙張，究竟是怎麼測量出溫度的？ 回到學校後，詢問過老師後，才知這是一種“液晶”受到溫度的影響所產生的變化，但還是不知所以然，於是老師決定帶領我們進行另一項實驗，以便探討還有什麼方式可得知溫度的變化。

本研究以市售料理用薑黃粉分別製備水溶液及酒精溶液，測量薑黃素溶解度的差異。再以薑黃素酒精溶液分別與硫酸銅、硝酸鐵溶液充分反應後離心，利用Cu2+和鐵氰化鉀、Fe3+和硫氰化鉀的變色反應，以確認螯合後濾液是否仍有金屬離子或薑黃素殘留。接著，測量不同濃度薑黃素水溶液、硫酸銅溶液與硝酸鐵溶液的吸收光譜，並以不同濃度、不同pH值下的Cu2＋、Fe3＋水溶液與足量薑黃粉反應後測量其濾液的吸收光譜，分別建立其特徵吸收峰檢量線，並比較螯合前後的差異。結果發現，薑黃素在一般環境(不改變pH值)對Cu2+和Fe3+的螯合能力優於在酸性環境(pH＝2)下。未來可將本研究所建立的操作步驟應用於廢水中Cu2＋、Fe3＋檢測。

本研究使用三種水溶液（硫酸銅、氯化鋅、硝酸鉛）、三種金屬（鎂、鋅、鋁）、三種紙張環境（濾紙、棉紙、宣紙）、三種膠體環境（洋菜、太白粉、澱粉）、三種溫度（10、20、30℃） 與通電與否等變因交叉實驗探究金屬在不同環境中氧化還原的效果觀察，主要發現如下：（1） 金屬於棉紙、宣紙的析出效果較為明顯。（2） 反應初期會出現許多具有關鍵性的小泡泡，分析得知氣泡為氫氣。（3） 若在電鍍水溶液中放置銅片或碳片，皆會出現暫時的偽正極和偽負極，其中偽正極會產生溶解反應（銅片）或產生氧氣（碳片），而偽負極皆會析出金屬。（4） 若更改中央碳片與兩邊電極的排列方式，會影響金屬的析出量；建議可使用於重金屬污水處理。