〈工業技術與資訊〉分散式能源崛起 -
透過「虛擬電廠」整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源，已成為能源管理新顯學（09/26/2021 鉅亨網新聞）

逐年攀升的尖峰負載，讓臺灣的能源使用規劃，成為各方焦點。跳脫興建更多電廠的思維，透過「虛擬電廠」，整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源，已成為能源管理新顯學。隨著再生能源占比逐步升高，為了解決供電間歇性的問題，能長時間儲存電力的「液流電池」也備受關注。

數 10 年來，臺灣傳統電力供應以大型電廠為主，想要解決尖峰用電問題，除了蓋電廠外，是否還有更省成本、更有效率的解方？

攤開臺灣的用電分布，若以 1 年 8,760 小時來看，臺灣每年用電最多的 200 個小時，對於電力系統產生的額外需求大約為 2GW，相當於年度用電尖峰的 5%，且大多集中在夏季。工研院綠能與環境研究所組長梁佩芳認為，若要持續蓋電廠，得先思考 2 個問題：一是電廠投資大、建廠時間久，還會面臨環保抗爭行動；二是只為了每年 200 小時的尖峰需求興建新電廠，似乎也不太符合投資效益。

其實除了大型電廠之外，民間也暗藏不少中小型的電力資源，像是散落在企業、工廠、住家裡的太陽能、風力、儲能設備、備援發電機、UPS 系統和電動車等。隨著供電挑戰愈來愈大，未來必須要更加靈活善用這些電力資源。「虛擬電廠」概念應運而生，「就是將分散式的中小型資源聚合起來，變成可靠的電力供應來源，就像一個可受控制的電廠。」

用戶代理人扮演關鍵角色

當傳統以大型機組為主的集中式電力系統，走向分散式電力系統後，原先單純做為電力的消費者，同時也轉為電力供給的產銷者。正因為聚集了各種不同類型的用戶參與，虛擬電廠有著更大的調度彈性，能在短時間內提供尖峰負載電力，也能為電力公司提供輔助服務。

相比過去台電控制大電廠，只要一個指令；當眾多小資源集結時，該如何有效管理就成了關鍵。這造就一個角色興起，也就是所謂的「聚合者」或「用戶代理人」（Aggregator），「他必須聚合用戶資源，就像一個統一窗口，去台電或電力市場報價，未來代理人會是新的商機。」

「虛擬電廠有很多不同機制，有些可以做出一桌菜，有些就是很專業的一道菜，不同公司的營運策略都不一樣。」梁佩芳表示，目前虛擬電廠在國際已有不少成功案例，以全球知名的德國公司 Next Kraftwerke 來說，旗下聚合超過 1 萬個用戶，裝置容量達 8GW 以上，並依據用戶特性，設計不同方案，有些投入電力交易市場，有些則投入輔助服務市場；特斯拉（Tesla）也在加州聚集旗下家用儲能設備 Powerwall 的用戶，向電力公司提供電網服務，當加州電力不夠時，便控制電池放電。

滿足五大條件 虛擬電廠商機可期

梁佩芳認為，虛擬電廠必須具備 5 項條件才能發揮其優勢。第一是 ICT 的基礎建設，為了讓代理人清楚掌握每個參與者的狀況，需要導入智慧電表等 ICT 應用，才能即時掌握數據。

第二是預測。代理人需了解電力系統狀況，進行負載預測，事先讓參與者知道未來幾天的用電趨勢，讓用戶有心理準備，提高用戶的參與意願，不至於突然收到斷線通知，措手不及。

第三是打造客製化方案。因應不同參與者的特性，客製化電力的供應狀態，而非所有人一體適用的規則，甚至是調整用戶的生產行為。比如台電大多在下午 1 點到 3 點的尖峰時間，要求降低用電，或許就能和工廠討論改變生產排程。

第四是對市場的了解。代理人需對市場敏銳，針對用戶屬性，細分成不同群體，參與市場上的不同計畫。台電現已要求，未來代理人參與電力市場，必須取得「合格排程者」（Qualified Scheduling Entity；QSE）的資格，代表代理人對市場有基本了解。

第五是決策技術。如何安排出最妥適的方法，讓參與者的成本降低，在電力市場獲得比較高的回報；同時也要有預先準備，當執行期間發生意外的話，如何啟動緊急機制，這些都需要依賴精密的排程決策。

雖然目前臺灣的虛擬電廠概念在仍在起步階段，代理人角色也仍舊偏少，但可以預期，台電的電力交易平台正式上線後，「臺灣的市場就會打開，未來參與電力市場服務會比以前更加自由、開放，只要聚合資源就能去交易，許多業者都在準備，商機可期。」

四大優勢 液流電池成儲能新星

在分散式能源系統中，再生能源和儲能設備不僅是其中的重要一環，兩者也有高度相關。隨著再生能源的占比逐漸增加，面對「看天吃飯」的間歇特性，更需要長時間的儲能設備，才能 24 小時供應綠電，而安全性更高、儲能時間又長的「液流電池」開始受到關注。

工研院綠能所組長張文昇指出，液流電池顧名思義「就是電池裡有液體流動」。液流電池包含 2 個大型的電解液桶槽，內含可儲存電力的活性物質，將電解液以管線輸送到中央元件，稱其為「電堆」。當需要充放電時，便透過泵浦將液體輸送至電堆，產生電子轉移，以此進行放電或儲電。根據電池種類不同，液流電池可使用多種不同金屬元素組成，目前最成熟的便是採用釩離子的液流電池系統。

比起傳統鋰電池，液流電池具備更多優勢。第一是安全，挑選電池首重安全考量，用水溶液安全性高，無爆炸跟自燃風險。第二是設計更有彈性，由於能量是儲存在液體裡，桶槽愈大，能提供的能量就愈多，根據不同應用情境，只要增加桶槽與電解液，儲存的能量與時間就能更多、更久。

第三是使用壽命長，深度充放電循環可超過 2 萬次，至少用 20 年沒問題，平均儲能成本攤提下來，在長時間儲存上比鋰電池更划算。第四活性物質在液體裡容易回收，即使電池長期使用後，裡頭的有價金屬也不耗損。

「液流電池屬於長跑型的選手，潛力上就是適合做連續長時間的放電和儲存，」張文昇說。這也是為什麼液流電池特別適合作為長時間儲能用途，面對間歇性的再生能源，可將綠電安全、穩定的儲存起來，扮演重要的調節角色。

由於能量是儲存在液體裡，桶槽愈大，能提供的能量就愈多，根據不同應用情境，只要增加桶槽與電解液，儲存的能量與時間就能更多、更久。

打造電堆 2 倍功率 創國際領先水準

早在 2008 年，工研院便意識到儲能會是未來電力系統的要角，率先進行小型的前瞻計畫，評估各種不同的儲能方法。直到 2017 年正式投入，在沙崙綠能科技示範場域打造液流電池系統。

張文昇指出，液流電池有幾個研發關鍵。第一也是最重要的，便是位於中央位置的電堆，「電池所有的功率跟充放電效率，都在那裡決定。」第二是電解液性質，由於活性物質儲存在液體裡，就像泡咖啡，水加太少，底部就會有很多顆粒沉澱，若能在相同體積中，溶解更多活性物質，就能儲存更多能量。第三是系統整合介面，如何讓液體流動的最好、耗電最低，牽涉到系統設計問題。

工研院在電堆上花最多心思，除了在結構設計面讓能源效率最大化，材料也經過最適化調整，比起市面上相同體積的電堆，工研院可輸出 2 倍以上的功率，居於國際領先水準。

應用範圍廣 積極導入產業

目前工研院已在沙崙打造一套 200 度電的儲能系統，近似於 2 萬顆手機電池的容量。未來沙崙場域希望可以達到電力自給自足達 50% 的程度，儲能系統能調節尖峰負載，也能支援夜間用電，甚至在停電時做為緊急備援電力。

工研院也將此套系統投入產業使用。工研院綠能所總監楊昌中指出，2019 年，工研院和中油攜手打造首座多元電力供應及儲能系統的智慧加油站「臺南前鋒路示範站」。因應未來的電車趨勢，中油率先啟動轉型，著手布建百分百使用再生能源的全綠能站體，提供加油站本身與電動機車充換電需求，其中的儲能系統便是採用安全性更高的釩液流電池。

今年 1 月，政府也通過「一定契約容量以上之電力用戶應設置再生能源發電設備管理辦法」，俗稱「用電大戶」條款，規範契約容量 5,000kW 以上的用戶，必須在 5 年內設置契約容量 10% 的再生能源，而液流電池也很適合推展至工業區和住商大樓。

除了國內的產業化進度外，目前也有國際電池材料公司，委託工研院進行測試工作，顯示技術已被國際認可。工研院也積極將技術技轉給臺灣電池和儲能業者，「透過扶植臺灣有潛力的廠商，讓此技術做到電堆百分之百 MIT，」楊昌中說。在分散式能源和再生能源的發展下，工研院持續以扎實技術力，協助臺灣迎接能源新時代。

完整內容請見：
https://news.cnyes.com/news/id/4729870

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📌維他命原B5 又稱泛醇(英文名：Provitamin B5，Panthenol，D-Panthenol，DL-Panthenol，Provitamin B)，分子量：205.251；不黏膩的保濕成分，具強效保濕效果，且與肌膚皮脂膜相近，易於吸收滲透及浸潤肌膚表面的角質層，能深入真皮層，具有活膚效果，使肌膚柔軟，有效預防肌膚粗糙現象，達到肌膚保溼與組織修復的功效；無致粉刺性，無刺激性；是保溼劑、柔軟劑，易氧化，可溶於水、酒精及丙二醇，經皮膚吸收後，與維生素B6 (Pyridoxine) 一起作用，可增加肌膚之玻尿酸含量，給予肌膚光澤及保溼作用，能促進細胞再生並組織修復，防止肌膚老化，尤其適合熟齡肌膚使用。

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使用方法:
潔面後將保濕乳霜均勻塗在臉上，避開眼部區域，可每天早晚使用。另外可以上妝前用，使皮膚水嫩易上妝。

適用膚質:
適合中至乾性膚質及易脫皮膚質使用

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📌品牌介紹 :
ISANA(原名Rival de Loop)成立於1998年，為第二大德國藥妝店Rossmann旗下品牌。ISANA產品多達140多種，全部得到Öko-Test和StiftungWarentest等獨立測試機構的好評。2017年9月Rossmann 將旗下自家品牌Rival de Loop 護膚品改名為ISANA出售，同時以全新包裝上市。

［Daddy’s Lab / 電解、還原水實驗］

Step1.碳酸鈉+氫氧化鈣溶液 （搖勻加熱後）➡️ 形成氫氧化鈉溶液+碳酸鈣沉澱。

Step2.過濾掉碳酸鈣，將氫氧化鈣溶液搜集至燒杯中。

Step3.利用直流電電解氫氧化鈉水溶液，產生氫氧混合氣體。

Step4.搜集氫氧氣體，用火燒，蹦一聲。燃燒後產生水蒸氣。

我們有幫E訂一個月一組的實驗組。
E小豬每個月拿到都超興奮，會一直吵著要我們陪他做實驗。常常遇到豬爸爸在工作、補眠，我在忙。
之前E等不及，有一次E帶鳳梨一起做實驗，超可愛。我有在旁邊陪，畢竟有時候要切檸檬、倒熱水、點火...之類的，一定還是要有大人陪伴操作。這次的實驗有點複雜，好加在豬爸爸睡飽了，一起做實驗。要不然實驗失敗很麻煩耶🤣

#有睡飽的豬爸爸是神隊友❤️
#小小科學人

電池・電気分解のポイントを全てまとめていくよ！

⏱タイムコード⏱
00:00　❶金属のイオン化傾向

✅「金属のイオン化傾向」は「リッチに貸そうかな、まああてにすんなひどすぎる借金」
✅左に行けば行くほどイオンになりやすく、右に行けば行くほどイオンになりにくい。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

03:46　❷ダニエル型電池

✅酸化還元反応でやり取りする電子のエネルギーを取り出そうとして作られたのが電池。
✅亜鉛と銅イオンの酸化還元をメインの反応として
亜鉛を片方の電極に、銅イオンをもう片方の溶液に配置した電池をダニエル電池という。
✅１番大事な反応を邪魔しないように残りを埋める。

✅ダニエル電池で聞かれるポイントは４つ！
❶亜鉛側は薄い溶液、銅側は濃い溶液にする。
❷溶液を仕切っている素焼き板の役割は
「溶液が混ざらないようにするため」と「陽イオンと陰イオンの数のバランスをとるため」。
❸電子を受け取る電極を正極。反対側の電極を負極。
活動している物質を、活物質という。
❹電子の流れと逆向きに電流は流れる。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

12:17　❸鉛蓄電池

✅鉛と酸化鉛の酸化還元をメインの反応として
鉛と酸化鉛を電極に、硫酸を電極に配置した電池を鉛蓄電池という。
✅ダニエル電池で聞かれるポイントは２つ！
❶鉛蓄電池の充電は、もともと電子が動いていた方向とは逆向きに電子を流すように、外部電源をつなぐ。
❷電子を受け取る電極を正極。反対側の電極を負極。
活動している物質を、活物質という。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

17:25　※ボルタ電池※本動画では扱いません。
▶https://youtu.be/tui1r19hE4Y

✅亜鉛と水素イオンから、亜鉛イオンと水素ができる酸化還元反応をメインの反応として亜鉛を片方の電極に、水素イオンをもう片方の溶液に配置した電池をボルタ電池という。
✅ボルタ電池にはしょぼいてんが３つ！
❶導線に電子が流れづらくなる点。
❷銅電極側で発生する水素が邪魔になる点。
❸銅電極側で発生した水素が水素イオンに戻る点。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

17:45　❹電気分解

✅電気分解は、外部電源をつないで、電子を無理やり走らせて
酸化還元反応を起こすことで溶液にあるイオンを純粋な物質（単体）として取り出す操作のこと。
✅電源の負極に繋がっている電極を陰極。
電源の正極に繋がっている電極を陽極。という

✅陽極での反応は、
❶基本は、電極の金属が電子を渡す。
❷電極が白金や金、炭素のときは例外的に17族元素かOH－のイオンが電子を渡す。
❸電極も―のイオンも電子を渡せないときは、水が電子を渡す。

✅陰極での反応は、
❶電極は金属だから、電子を受け取ることは基本ない。
❷＋イオンのイオン化傾向が、
亜鉛以下なら+のイオンが電子を受け取る
アルミニウム以上なら水が電子を受け取る。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

23:56　❺電気分解の演習（陽極・陰極で起こる反応）

✅陽極での反応は、
❶基本は、電極の金属が電子を渡す。
❷電極が白金や金、炭素のときは例外的に17族元素かOH－のイオンが電子を渡す。
❸電極も―のイオンも電子を渡せないときは、水が電子を渡す。

✅陰極での反応は、
❶電極は金属だから、電子を受け取ることは基本ない。
❷＋イオンのイオン化傾向が、
亜鉛以下なら+のイオンが電子を受け取る
アルミニウム以上なら水が電子を受け取る。

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27:16　❻工業的製法

✅NaOHの工業的製法では、電極で反応が起こったあと、Na⁺が陽イオン交換膜を通ってNaOHの水溶液ができる。
✅Naの工業的製法では、NaClの結晶を水なしでガンガン加熱して、どろどろに溶かした融解液を使う。
－水がないことでNa⁺が仕方なく、電子を受け取ってNaができる反応が起こる。
－融解液を使った電気分解を融解塩電解という。
✅Alの工業的製法では、Al₂O₃融解液を使う。
－水がないことで、電極の炭素と融解液の酸化物イオンが仕方なく反応してCOやCO₂になる反応と、Al³⁺が仕方なく、電子を受け取ってAlができる反応が起こる。
－酸化アルミニウムの融点を低くするために、氷晶石を加える。
✅Cuの工業的製法では、
－陽極で、銅や亜鉛など、イオン化傾向が銅以上ものはとけだして、
－陰極で、銅イオンが銅になる反応が起こる。
－陽極で、銅よりもイオン化傾向が低いものは陽極泥として下にたまる。
－電気分解を使って不純物を取り除くことを電解精錬という。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

34:58　❼電流A（アンペア）と電気量C（クーロン）

✅帯びている電気の大きさを電気量といってC（クーロン）と言う単位で表す！
✅電子１mol集めたら、96500Ｃの電気量を持って、これをファラデー定数という！
✅１秒あたり何Cの電気量が流れたか。これを表したのが電流で、A（アンペア）と言う単位で表す！

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

👀他にもこんな動画があるよ！併せて見ると理解度UP間違いなし！👀
❶ボルタ電池の真実▶https://youtu.be/tui1r19hE4Y

❷半反応式の時短演習（暗記編）▶https://youtu.be/6CADxDty7go
✅抜け漏れがない100％完璧な状態になるまで演習しよう！

❸半反応式の時短演習（立式編）▶https://youtu.be/dtv6AUTMG3w
✅半反応式の立式は
❶まずは、何が何に変わるか。この部分は暗記。
❷酸化数の変化を電子でそろえる。
❸全体のプラスマイナスをH＋でそろえる。
❹酸素の数を水でそろえる。
この手順で半反応式を作っていこう！


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⏱時短演習シリーズ⏱
🧪無機化学🧪
❶ハロゲン元素
https://youtu.be/LOwCYpSKKfU
❷硫黄
https://youtu.be/Z7Zjxjg4_nU
❸窒素
https://youtu.be/X8WntLNbZ_c
❹気体の製法と性質
https://youtu.be/O5To2ko9EzE
❺アルカリ金属
https://youtu.be/T8sLlPkfqME
❻２族元素
https://youtu.be/FKSkIEo8yBE
❼両性元素（亜鉛・アルミニウム）
https://youtu.be/p4qo5yzl9dc
❽鉄・銅・銀
https://youtu.be/bIGiqM0PjNs
❾系統分離・無機物質
https://youtu.be/zHqCFnmuuLU

🧪有機化学🧪
❿炭化水素の分類
https://youtu.be/yuF9KTvdHQE
⓫脂肪族化合物
https://youtu.be/hzsvJiFeTk0
⓬油脂とセッケン
https://youtu.be/kugJgOD36a4
⓭芳香族炭化水素
https://youtu.be/yVclexf3z28
⓮フェノール類
https://youtu.be/GTyCuHgISR0
⓯カルボン酸
https://youtu.be/zPSMvrUYBe4
⓰芳香族アミン
https://youtu.be/iA2rc3wlsJ0
⓱構造決定
https://youtu.be/_nIDir874uw

🧪高分子化合物🧪
⓲合成高分子化合物
https://youtu.be/gAJOO9uMWyg
⓳天然高分子化合物
https://youtu.be/F-U21hzFjkw
⓴アミノ酸・タンパク質
https://youtu.be/Xh9bLkEndNg

🧪無機化学（重要反応式編）🧪
❶中和反応
https://youtu.be/29LhghjgYzQ
❷酸化物＋水
https://youtu.be/BmyoYvdPvxg
❸酸化物と酸・塩基
https://youtu.be/hgp3geMeZQo
❹酸化剤・還元剤
https://youtu.be/wCAaQQW2WwY
❺遊離反応
https://youtu.be/DQhfTGMneQY
❻沈殿生成反応
https://youtu.be/UsJBzXw7EYg

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#電気分解
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#化学基礎

工業的製法のポイントをまとめるよ！
✅NaOHの工業的製法では、電極で反応が起こったあと、Na⁺が陽イオン交換膜を通ってNaOHの水溶液ができる。
✅Naの工業的製法では、NaClの結晶を水なしでガンガン加熱して、どろどろに溶かした融解液を使う。
－水がないことでNa⁺が仕方なく、電子を受け取ってNaができる反応が起こる。
－融解液を使った電気分解を融解塩電解という。
✅Alの工業的製法では、Al₂O₃融解液を使う。
－水がないことで、電極の炭素と融解液の酸化物イオンが仕方なく反応してCOやCO₂になる反応と、Al³⁺が仕方なく、電子を受け取ってAlができる反応が起こる。
－酸化アルミニウムの融点を低くするために、氷晶石を加える。
✅Cuの工業的製法では、
－陽極で、銅や亜鉛など、イオン化傾向が銅以上ものはとけだして、
－陰極で、銅イオンが銅になる反応が起こる。
－陽極で、銅よりもイオン化傾向が低いものは陽極泥として下にたまる。
－電気分解を使って不純物を取り除くことを電解精錬という。

👀まずは電気分解の仕組みをチェック👀
電気分解とは｜陽極・陰極での反応▶https://youtu.be/S8TfuZbK5mQ

🎥この動画の再生リストはこちらから🎥
https://youtube.com/playlist?list=PLd3yb0oVJ_W2khQcld4CNDXl6rlFK8x6q

⏱タイムコード⏱
00:00　オープニング
00:23　NaOHの工業的製法
01:48　Naの融解塩電解
03:10　Alの融解塩電解
04:42　Cuの電解精錬
06:07　まとめ
07:49　工業的は「大量に」「安く」作る

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⏱時短演習シリーズ⏱
🧪無機化学🧪
❶ハロゲン元素
https://youtu.be/LOwCYpSKKfU
❷硫黄
https://youtu.be/Z7Zjxjg4_nU
❸窒素
https://youtu.be/X8WntLNbZ_c
❹気体の製法と性質
https://youtu.be/O5To2ko9EzE
❺アルカリ金属
https://youtu.be/T8sLlPkfqME
❻２族元素
https://youtu.be/FKSkIEo8yBE
❼両性元素（亜鉛・アルミニウム）
https://youtu.be/p4qo5yzl9dc
❽鉄・銅・銀
https://youtu.be/bIGiqM0PjNs
❾系統分離・無機物質
https://youtu.be/zHqCFnmuuLU

🧪有機化学🧪
❿炭化水素の分類
https://youtu.be/yuF9KTvdHQE
⓫脂肪族化合物
https://youtu.be/hzsvJiFeTk0
⓬油脂とセッケン
https://youtu.be/kugJgOD36a4
⓭芳香族炭化水素
https://youtu.be/yVclexf3z28
⓮フェノール類
https://youtu.be/GTyCuHgISR0
⓯カルボン酸
https://youtu.be/zPSMvrUYBe4
⓰芳香族アミン
https://youtu.be/iA2rc3wlsJ0
⓱構造決定
https://youtu.be/_nIDir874uw

🧪高分子化合物🧪
⓲合成高分子化合物
https://youtu.be/gAJOO9uMWyg
⓳天然高分子化合物
https://youtu.be/F-U21hzFjkw
⓴アミノ酸・タンパク質
https://youtu.be/Xh9bLkEndNg

🧪無機化学（重要反応式編）🧪
❶中和反応
https://youtu.be/29LhghjgYzQ
❷酸化物＋水
https://youtu.be/BmyoYvdPvxg
❸酸化物と酸・塩基
https://youtu.be/hgp3geMeZQo
❹酸化剤・還元剤
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❺遊離反応
https://youtu.be/DQhfTGMneQY
❻沈殿生成反応
https://youtu.be/UsJBzXw7EYg

⚡『超わかる！授業動画』とは⚡
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この映像授業では「【高校化学】　無機物質39　銅の性質と電解精錬」が約９分で学べます。この授業のポイントは「粗銅を電解精錬することにより、純銅が得られる」です。映像授業は、【スタート】⇒【今回のポイント】⇒【ココも大事！】⇒【練習】⇒【まとめ】の順に見てください。


この授業以外でもわからない単元があれば、下記のURLをクリックしてください。
各単元の映像授業をまとまって視聴することができます。


■「高校化学」でわからないことがある人はこちら！

・高校化学　物質の状態
https://goo.gl/3eTSOX

・高校化学　気体の性質
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・高校化学　溶液の性質
https://goo.gl/YYJmYI

・高校化学　固体の構造
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・高校化学　化学反応と熱・光
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・高校化学　電池と電気分解
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・高校化学　化学反応の速さ
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・高校化学　化学平衡
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・高校化学　水溶液中の化学平衡
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・高校化学　非金属元素の単体と化合物
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・高校化学　典型金属元素の単体と化合物
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・高校化学　遷移元素の単体と化合物
https://goo.gl/qlBNrN

・高校化学　有機化合物の特徴と構造
https://goo.gl/tmtaaG

・高校化学　炭化水素
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・高校化学　酸素を含む有機化合物
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・高校化学　高分子化合物
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