第八章 化學與化工

第 八 章 化 學 與 化 工 1 第 八 章 化 學 與 化 工 一 化 學 與 化 工 的 相 輔 相 成 化 學 化 工 理 論 的 基 礎 科 學 ( 有 機 化 學 無 機 化 學 將 化 學 知 識 轉 化 成 生 活 的 應 用 工 程 ( 石 化 工 業 材 料 生 物 化 學 物 理 化 學 分 析 化 學 ) 醫 藥 生 物 基 因 工 程 能 源 電 池 環 保 ) 實 驗 探 究 物 質 的 組 成 結 構 物 性 化 性 再 研 發 出 實 用 的 材 質, 改 進 生 產 製 程 技 術 品 管 追 求 準 確 精 密 的 研 究 須 考 慮 經 濟 效 益, 成 本 規 模, 兼 顧 工 安 環 保 生 態 8-1 生 活 中 的 化 學 化 工 生 活 中 的 民 生 用 品, 諸 如 材 料 ( 聚 合 物 複 合 材 料 光 電 矽 晶 玻 璃 液 晶 奈 米 陶 瓷 ) 能 源 醫 藥 食 品 界 面 活 性 劑, 其 特 性 用 途 的 了 解 及 製 造, 均 與 化 學 化 工 息 息 相 關 一 界 面 活 性 劑 : 不 互 溶 的 兩 相 間 有 明 顯 分 界, 可 加 入 界 面 活 性 劑 使 混 合 成 ㄧ 相, 界 面 消 失 例 : 水 與 油 會 分 兩 層, 加 入 清 潔 劑 或 酒 精 當 界 面 活 性 劑 使 之 混 合 成 一 相 1. 肥 皂 : 長 碳 鏈 脂 肪 酸 的 鹼 金 屬 鹽 類, 弱 鹼 性 例 : 硬 脂 酸 鈉 17 H 35 OONa( 十 八 酸 鈉 ) 軟 脂 酸 鈉 15 H 31 OONa( 十 六 酸 鈉 ) 為 常 見 的 肥 皂 (1) 皂 化 : 油 脂 在 強 鹼 NaOH 或 KOH 中 加 熱 可 得 弱 鹼 性 的 肥 皂 ( 脂 肪 酸 鈉 ) 及 甘 油 ( 丙 三 醇 ) 註 : 另 加 酒 精 使 脂 肪 ( 難 溶 水 ) 與 NaOH 水 溶 液 混 合 均 勻 反 應 (2) 鹽 析 : 再 加 飽 和 食 鹽 水, 肥 皂 不 溶 而 浮 在 上 層, 與 甘 油 分 離 (3) 肥 皂 在 硬 水 ( 含 Mg 2+ 或 a 2+ ) 中 會 生 成 鈣 鎂 肥 皂 沉 澱 而 失 效 例 : 鈣 肥 皂 a( 17 H 35 OO) 2 鎂 肥 皂 Mg( 17 H 35 OO) 2 2. 合 成 清 潔 劑 : 長 碳 鏈 苯 磺 酸 的 鹼 金 屬 鹽 或 長 碳 鏈 烷 基 磺 酸 的 鹼 金 屬 鹽, 接 近 中 性 例 : 十 四 烷 基 苯 磺 酸 鈉 14 9 ( 6 H 5 SO 3 Na) 十 二 烷 基 硫 酸 鈉 12 5 SO 4 Na 為 常 見 的 合 成 清 潔 劑 (1) 軟 性 清 潔 劑 : 直 碳 鏈 之 清 潔 劑, 微 生 物 可 分 解, 不 會 造 成 長 期 的 泡 沫 污 染 H 3 SO 3 Na (2) 硬 性 清 潔 劑 : 有 烷 基 支 鏈 之 清 潔 劑, 微 生 物 難 分 解 H 3 H 3 H 3 H H SO 3 Na (3) 合 成 清 潔 劑 在 硬 水 中 與 a 2+ 或 Mg 2+ 不 沉 澱, 仍 有 去 污 效 果 註 : 硬 水 中 洗 滌 要 用 洗 衣 粉, 而 肥 皂 會 失 效 ; 但 要 檢 驗 硬 水 需 用 肥 皂

第 八 章 化 學 與 化 工 2 3. 去 污 原 理 : 在 水 中 解 離 出 陰 離 子 17 H 35 OO - - 或 R- -SO 3 來 去 污 (1) 表 面 作 用 : 使 水 的 表 面 張 力 變 小, 較 易 滲 入 衣 料 纖 維 中 (2) 乳 化 作 用 : 親 油 基 ( 長 碳 鏈 端 ) 溶 入 包 圍 油 污, 親 水 基 ( 陰 離 子 端 ) 帶 入 水 中 成 小 乳 滴 例 1 (1) 何 者 是 肥 皂? 合 成 清 潔 劑? (2) 哪 些 可 去 污 又 不 會 造 成 長 期 泡 沫 污 染? (A) () SO 3 Na H 3 H2 H 3 (B) (D) SO 3 Na O Na+O- H2 H 3 (E) (F) ( 17 H 35 OO) 2 Mg 79 日 D,AB,AD 例 2 有 關 清 潔 劑 哪 些 正 確?(A) 同 濃 度 時, 直 鏈 清 潔 劑 之 BOD 比 有 支 鏈 的 低 (B) 添 加 硫 酸 鹽 會 促 進 藻 類 繁 殖 () 清 潔 作 用 包 含 將 油 污 乳 化 及 促 進 水 對 衣 物 之 潤 濕 滲 透 (D) 含 親 油 及 親 水 部 分 (E) 表 面 張 力 比 水 高 Ans: (A)BOD 生 化 需 氧 量 : 微 生 物 使 水 中 有 機 汙 染 物 分 解 所 需 的 耗 氧 量 直 鏈 可 分 解 的 BOD> 支 鏈 難 分 解 (B) 氮 肥 ( 硝 酸 鹽 ) 磷 肥 ( 磷 酸 鹽 ) 鉀 肥 才 是 植 物 生 長 所 需, 而 硫 酸 鹽 不 是 78 日 D 實 驗 8 界 面 活 性 劑 例 3 油 溶 性 染 劑 與 水 同 置 於 試 管 X 中, 下 列 敘 述 哪 些 正 確? (A)X 管 的 油 性 染 劑 與 水 分 為 兩 層 (B) 若 X 中 再 加 入 十 八 酸 鈉, 搖 晃 後 溶 為 一 相 Y ()Y 再 加 氯 化 鎂, 搖 晃 後 界 面 又 分 為 兩 相 (D) 若 X 中 再 加 入 十 二 烷 基 磺 酸 鈉, 搖 晃 後 溶 為 一 相 Z (E)Z 再 加 氯 化 鎂, 搖 晃 後 又 分 為 兩 相 (F) 油 性 染 劑 難 溶 於 水, 可 溶 於 乙 酸 乙 酯 ABDF

第 八 章 化 學 與 化 工 3 二 聚 合 物 : 由 許 多 小 分 子 ( 單 體 ) 聚 合 而 成 巨 大 的 高 分 子, 分 子 量 上 萬 甚 至 可 達 百 萬 1. 天 然 聚 合 物 : 澱 粉 纖 維 素 蛋 白 質 核 酸 (DNA RNA) 2. 合 成 聚 合 物 : 單 體 來 自 石 化 原 料, 如 塑 膠 合 成 纖 維 合 成 橡 膠 3. 聚 合 物 的 結 構 會 影 響 其 性 質 鏈 狀 聚 合 物 熱 塑 性 可 溶 於 有 機 溶 劑 可 回 收 寶 特 瓶 保 麗 龍 聚 乙 烯 網 狀 聚 合 物 熱 固 性 難 溶 於 有 機 溶 劑 難 回 收 尿 素 甲 醛 樹 脂 酚 甲 醛 樹 脂 ( 電 木 ) 輪 胎 註 : 合 成 聚 合 物 大 多 不 能 自 然 分 解, 焚 化 溫 度 不 足 時 可 能 產 生 有 毒 物 質, 需 分 類 回 收 ( 塑 膠 瓶 均 印 有 三 角 形 內 含 1~7, 依 數 字 分 類 回 收 ), 但 也 有 研 發 出 可 被 生 物 分 解 的 合 成 聚 合 物 ( 聚 乳 酸 PLA ) 4. 常 見 的 合 成 聚 合 物 : 聚 合 物 單 體 特 性 用 途 聚 乙 烯 PE 乙 烯 塑 膠 袋 保 鮮 膜 聚 氯 乙 烯 PV 氯 乙 烯 ( 含 l 受 熱 會 生 有 毒 物 質 ) 雨 衣 水 管 電 線 地 板 聚 苯 乙 烯 PS 苯 乙 烯 保 利 綸 ( 保 麗 龍 ) 免 洗 餐 具 耐 綸 ( 尼 龍 ) 己 二 胺 及 己 二 酸 ( 或 己 二 醯 氯 ) 聚 醯 胺 富 彈 性 堅 韌 衣 料 纖 維 達 克 綸 對 苯 二 甲 酸 及 乙 二 醇 聚 酯 寶 特 瓶 PET 衣 料 纖 維 5. 導 電 塑 膠 : 如 聚 乙 炔, 成 本 低, 可 大 量 生 產 表 : 衣 料 植 物 纖 維 動 物 纖 維 合 成 纖 維 實 例 棉 麻 蠶 絲 羊 毛 耐 綸 達 克 綸 奧 綸 成 分 纖 維 素 H O 蛋 白 質 H O N S 石 化 原 料 遇 酸 硫 酸 脫 水 變 黑 遇 硝 酸 成 黃 色 耐 酸 遇 鹼 耐 鹼 皺 縮 不 可 用 肥 皂 耐 鹼 燃 燒 無 臭 味 捲 曲, 臭 味 ( 氨 及 硫 化 物 ) 末 端 成 球 狀 特 性 吸 汗 透 氣, 易 皺 保 暖 有 彈 性 不 吸 汗 不 透 氣, 不 易 皺, 易 生 靜 電, 較 強 韌 三 玻 璃 : 鈉 玻 璃, 通 常 為 矽 酸 鈉 與 矽 酸 鈣 之 混 合 物, 非 晶 狀 的 固 體 1. 玻 璃 的 製 造 : 將 矽 砂 SiO 2 與 灰 石 ( 碳 酸 鈣 ) 及 碳 酸 鈉 在 高 溫 熔 解, 再 冷 卻 ao 3 + Na 2 O 3 + SiO 2 asio 3 +Na 2 SiO 3 +O 2 (1) 鉀 玻 璃 加 鉀 離 子 K + 提 高 熔 點 (2) 硼 玻 璃 加 氧 化 硼 B 2 O 3 當 實 驗 器 材 ( 膨 脹 係 數 很 小 ) (3) 鉛 玻 璃 加 氧 化 鉛 PbO 當 光 學 玻 璃 ( 折 射 率 大 ) 2. 玻 璃 耐 酸 較 不 耐 鹼, 可 溶 於 強 鹼 ( SiO 2 酸 性 氧 化 物 ) 及 氫 氟 酸 HF (aq) 中 四 陶 瓷 : 1. 以 黏 土 ( 高 嶺 土, 是 鋁 矽 酸 鹽 ) 高 溫 處 理 而 成 2. 陶 瓷 耐 磨 耐 高 溫, 可 用 於 引 擎 內 層 覆 蓋 於 太 空 梭 外 層

第 八 章 化 學 與 化 工 4 五 半 導 體 : 1. 主 要 含 矽 Si, 加 硼 為 P 型 半 導 體, 加 砷 為 N 型 半 導 體, 可 製 成 積 體 電 路 I 發 光 二 極 體 LED 有 機 發 光 二 極 體 OLED... << 學 測 類 題 >> 01. 脂 肪 需 加 哪 一 項 來 做 肥 皂? (A) 硫 酸 鈉 (B) 食 鹽 () 甘 油 (D) 氫 氧 化 鈉 02. 哪 一 項 可 做 清 潔 劑?(A) 十 四 烷 (B) 十 四 烷 基 硫 酸 鉀 () 過 氯 酸 鈉 (D) 亞 氯 酸 鈉 03. 清 潔 劑 分 子 通 常 是 哪 一 種 形 狀?(A) 球 形 (B) 環 形 () 長 鏈 形 (D) 立 方 體 04. 哪 一 項 是 肥 皂?(A) H 3 ( ) 16 OONa (B)H 3 ( ) 13 SO 3 Na 70 夜 D 80 日 B 83 學 05. 用 過 的 廢 食 油, 加 強 鹼 共 煮 可 製 造 下 列 哪 一 項?(A) 面 霜 (B) 蠟 燭 () 肥 皂 (D) 瀝 青 06. 何 二 者 組 合 可 當 清 潔 劑? 甲 :H 3 OO - 乙 :H 3 ( ) 11 OO - 丙 :Na + 84 日 A 87 學 丁 :l - 戊 :Mg 2+ 91 學 乙 丙 07. 硬 水 中 合 成 清 潔 劑 比 肥 皂 更 有 洗 滌 能 力, 主 因 為 哪 一 項?(A) 合 成 清 潔 劑 的 鈉 鹽 溶 於 水, 肥 皂 的 鈉 鹽 不 溶 於 水 (B) 合 成 清 潔 劑 與 酸 反 應, 肥 皂 不 與 酸 反 應 () 合 成 清 潔 劑 在 硬 水 中 分 解, 肥 皂 在 硬 水 中 不 分 解 (D) 合 成 清 潔 劑 的 鈣 鹽 溶 於 水, 肥 皂 的 鈣 鹽 不 溶 於 水 92 學 D 08. 哪 些 正 確?(A) 動 物 油 脂 用 強 鹼 水 解 可 得 肥 皂 (B) 肥 皂 不 易 與 硬 水 沉 澱 () 肥 皂 與 清 潔 劑 均 有 親 水 性 及 親 油 性 (D) 軟 性 清 潔 劑 的 長 碳 鏈 有 支 鏈 易 被 微 生 物 分 解 (E) 清 潔 劑 常 添 加 磷 酸 鹽, 流 入 河 川 會 抑 制 藻 類 生 長 92 學 A SO 3 Na 09. 清 潔 劑 哪 些 正 確?(A) 為 弱 鹼 (B) 左 端 親 油 性, 右 端 親 水 性 () 可 由 油 脂 與 NaOH 溶 液 共 熱 製 成 (D) 是 硬 性 清 潔 劑 難 分 解 94 學 研 BD 10. 下 列 哪 些 是 聚 合 物?(A) 澱 粉 (B) 脂 肪 酸 () 蛋 白 質 (D) 葡 萄 糖 (E) 多 氯 聯 苯 (F) 合 成 清 潔 劑 87 日 A 11. 衣 料 點 火 : 甲 微 縮 有 異 味, 乙 無 異 味, 丙 尖 端 成 球 狀 無 異 味, 則? 是 絲,? 是 棉,? 是 耐 綸 87 學 甲, 乙, 丙 12. 就 元 素 組 成 及 鍵 結 觀 點 來 看, 哪 種 纖 維 與 其 他 3 種 有 明 顯 差 異?(A) 絲 (B) 耐 綸 () 棉 (D) 羊 毛 13. 太 空 梭 重 返 地 球 會 與 大 氣 層 摩 擦 升 1000 高 溫, 故 外 殼 需 最 佳 耐 熱 材 料 為 哪 一 項? (A) 金 屬 (B) 玻 璃 () 塑 膠 (D) 陶 瓷 (E) 有 機 高 分 子 88 學 92 學 D

第 八 章 化 學 與 化 工 5 14. 哪 兩 項 藥 品 不 可 使 用 玻 璃 器 皿 保 存?(A) 硫 酸 (B) 鹽 酸 () 乙 酸 (D) 硝 酸 (E) 氫 氟 酸 (F)NaOH 93 學 研 EF 15. 聚 合 物 是 由 很 多 小 分 子 經 化 學 反 應 後 連 結 而 成 的 巨 大 分 子, 具 有 很 高 的 分 子 量 下 列 哪 一 種 物 質 不 是 聚 合 物?(A) 澱 粉 (B) 肥 皂 () 塑 膠 (D) 纖 維 素 (E) 蛋 白 質 95 學 B 16. 何 者 分 子 量 最 小?(A) 澱 粉 (B) 蛋 白 質 () 脂 肪 (D) 達 克 綸 (E)DNA 96 學 研 17. 關 於 熱 塑 性 塑 膠 的 敘 述, 下 列 哪 一 項 錯 誤?(A) 製 造 原 料 主 要 為 石 油 化 學 產 品 (B) 加 熱 軟 化, 冷 卻 固 化, 具 可 塑 性 () 成 分 分 子 是 以 離 子 鍵 結 合 (D) 通 常 不 傳 電 亦 不 易 傳 熱 96 學 18. 海 上 漏 油 曾 經 灑 上 石 油 分 散 劑 將 時 由 包 起 來 分 散 成 小 油 滴, 提 高 油 污 在 水 中 的 溶 解 度 及 加 速 微 生 物 分 解, 但 其 內 含 石 油 提 煉 之 溶 劑 會 殺 死 或 抑 制 海 洋 物 種 的 生 長, 現 已 禁 用 有 關 此 分 散 劑 的 敘 述 哪 三 項 正 確? (A) 可 能 含 介 面 活 性 劑 (B) 可 能 含 芳 香 烴 () 有 可 溶 於 水 的 粒 子 (D) 使 石 油 變 小 油 滴 是 酯 化 反 應 (E) 可 分 解 石 油 產 生 新 的 化 學 物 質 100 及 101 學 研 AB 19. 下 列 敘 述 哪 些 正 確?(A) 標 示 有 之 塑 膠 容 器 可 作 為 碳 酸 飲 料 瓶 (B) 標 示 與 標 示 的 塑 膠 材 料 是 用 不 同 的 單 體 聚 合 而 成 () 標 示 之 塑 膠 容 器, 燃 燒 時 可 能 會 產 生 具 有 毒 性 的 戴 奧 辛 (D) 標 示 之 塑 膠 容 器 屬 於 熱 塑 性 塑 膠 (E) 標 示 之 塑 膠 容 器, 主 要 是 由 苯 與 乙 烯 兩 種 單 體 聚 合 而 成 100 指 AD

第 八 章 化 學 與 化 工 6 8-2 化 學 化 工 與 永 續 發 展 ㄧ 永 續 化 學 ( 綠 色 化 學 ) 化 工 : 要 考 慮 工 安 生 態 環 保 1. 永 續 化 學 的 原 則 (1)4R: 減 量 (Reduce) 使 用 重 複 (Reuse) 使 用 回 收 (Recycle) 再 生 (Regeneration) (2) 提 高 原 子 使 用 效 率, 利 用 觸 媒 儘 可 能 將 所 有 反 應 物 轉 變 為 生 成 物, 避 免 無 用 的 副 產 物 的 產 生 (3) 加 強 廢 水 廢 氣 廢 棄 物 的 淨 化 處 理 回 收 再 利 用 (4) 增 加 能 量 效 益, 減 少 能 量 消 耗, 並 研 發 低 碳 的 再 生 能 源 (5) 不 要 生 產 或 使 用 有 毒 不 能 分 解 具 生 物 累 積 性, 會 危 害 生 態 環 境 的 物 質 2. 原 子 使 用 效 率 = 目 標 產 物 總 質 量 / 所 有 產 物 總 質 量 例 1 綠 色 化 學 注 重 原 子 使 用 效 率, 避 免 廢 棄 物 產 生 若 要 製 造 壓 克 力 的 單 體 =(H 3 )O 2 H 3, 以 觸 媒 催 化 進 行 H 3 H+ H 3 OH+O =(H 3 )O 2 H 3, 其 原 子 使 用 效 率 為 100%, H 3 OH 3 +HN+H 3 OH+ SO 4 =(H 3 )O 2 H 3 +NH 4 HSO 4 的 原 子 使 用 效 率?(S=32) (A)18% (B)29% ()47% (D)55% (E)69% 95 指 以 下 為 舊 課 綱, 請 自 行 閱 讀 二 自 來 水 的 處 理 1. 去 除 懸 浮 物 : 靜 置 沉 降 或 加 明 礬 KAl(SO 4 ) 2 12 O, 先 解 離 出 Al 3+, 再 與 水 生 成 Al(OH) 3 膠 體 物 質 來 吸 附 懸 浮 粒 子 而 沉 降, 再 通 過 細 砂 礫 石 過 濾 去 除 2. 曝 氣 : 增 加 溶 氧 量, 利 用 微 生 物 促 進 有 機 物 與 氧 反 應 而 分 解 3. 除 臭 : 使 用 活 性 碳, 顆 粒 極 小 有 巨 大 表 面 積, 以 物 理 方 法 吸 附 臭 味 有 機 粒 子 4. 消 毒 殺 菌 : 加 氯 或 加 臭 氧 O 3, 利 用 其 強 氧 化 力 來 消 毒 殺 菌 註 : 自 來 水 用 氯 濃 度 約 0.2 至 1ppm, 但 餘 氯 可 能 與 雜 質 生 致 癌 物, 可 經 煮 沸 蒸 發 去 除 三 硬 水 軟 化 : 1. 硬 水 : 含 鈣 鎂 離 子 (a 2+ Mg 2+ ) 的 水 即 稱 為 硬 水, 又 分 為 暫 時 硬 水 和 永 久 硬 水 (1) 暫 時 硬 水 : 水 中 含 碳 酸 氫 鈣 a(ho 3 ) 2 或 碳 酸 氫 鎂 Mg (HO 3 ) 2, 煮 沸 時 會 軟 化 註 : 暫 時 硬 水 煮 沸 會 產 生 碳 酸 鈣 ao 3 或 碳 酸 鎂 MgO 3 沉 澱 而 軟 化, 此 沉 澱 稱 為 鍋 垢, 會 造 成 工 廠 鍋 爐 阻 塞 爆 炸, 可 用 酸 溶 解 生 O 2 而 去 除 (2) 永 久 硬 水 : 水 中 含 有 鈣 鎂 離 子 的 硫 酸 鹽 或 氯 化 物, 煮 沸 時 能 不 軟 化 註 : 水 中 含 al 2 aso 4 Mgl 2 MgSO 4 為 永 久 硬 水 2. 硬 水 會 與 肥 皂 生 鈣 鎂 肥 皂 沉 澱 a( 17 H 35 OO) 2, 故 可 加 肥 皂 檢 驗 硬 水

3. 硬 水 軟 化 : 將 硬 水 去 除 a 2+ Mg 2+ 而 成 軟 水 暫 時 永 久 軟 化 原 理 ( 以 a 2+ 為 例 ) 第 八 章 化 學 與 化 工 7 (1) 煮 沸 法 a(ho 3 ) 2(aq) ao 3(s) + O 2(g) + O (l) (2) 加 Na 2 O 3 a 2+ (aq) + O 3 2- (aq) ao 3(s) (3) 陽 離 子 交 換 法 (1) 使 硬 水 流 經 陽 離 子 交 換 樹 脂 RNa 或 沸 石 NaAlSiO 4 2RNa (s) +a 2+ (aq) R 2 a (s) +2Na + (aq) (2) 樹 脂 RNa 或 沸 石 使 用 後 失 效 可 用 濃 食 鹽 水 浸 泡 再 生 四 水 純 化 1. 蒸 餾 法 : 沸 點 低 的 水 先 變 成 氣 體, 再 冷 凝 收 集, 但 難 除 去 O 2 2. 離 子 交 換 法 : 只 能 除 去 陰 陽 離 子 而 得 到 去 離 子 水 (1) 先 經 陽 離 子 交 換 樹 脂 RH, 去 陽 離 子 M +, 交 換 出 H + (a) 反 應 式 為 RH + M + RM + H + (b) RH 可 用 _ 強 酸 Hl_ 再 生 (2) 再 經 陰 離 子 交 換 樹 脂 roh, 去 陰 離 子 X -, 交 換 出 OH -, 再 與 H + 生 成 水 (a) 反 應 式 為 roh + X - rx + OH - (b) roh 可 用 _ 強 鹼 NaOH 再 生 (3) 總 反 應 : M + + X - + RH + roh RM + rx + O [82 日 ] 3. 逆 滲 透 法 : 如 圖 以 只 讓 水 通 過 的 半 透 膜 隔 開, 水 原 本 會 由 淡 水 滲 透 至 海 水, 若 於 海 水 處 加 壓 則 可 使 水 由 海 水 逆 滲 透 至 淡 水 例 2 某 離 子 交 換 樹 脂 : 甲 管 裝 填 RNa 型 陽 離 子 交 換 樹 脂, 乙 管 裝 填 R'OH 型 陰 離 子 交 換 樹 脂 當 含 硫 酸 鈣 的 水 溶 液 依 序 通 過 甲 乙 兩 管 時, 下 列 哪 些 敘 述 正 確?( 應 選 2 項 )(A) 在 甲 管 內, 鈣 離 子 會 與 氫 離 子 交 換 (B) 當 甲 管 的 交 換 率 降 低 後, 可 用 飽 和 食 鹽 水 再 生 () 在 乙 管 內, 硫 酸 根 離 子 會 與 氫 離 子 交 換 (D) 在 乙 管 內, 硫 酸 根 離 子 會 與 氫 氧 根 離 子 交 換 (E) 當 乙 管 交 換 率 降 低 後, 可 用 鹽 酸 再 生 101 學 BD 例 3 自 來 水 淨 水 處 理 何 者 正 確?(A) 加 明 礬 使 懸 浮 物 沉 降, 再 經 細 砂 過 濾 (B) 曝 氣 增 加 溶 氧 量 使 有 機 物 分 解 () 加 氯 消 毒 殺 菌 (D) 加 活 性 碳 吸 附 有 機 物 質 除 臭 (E) 經 陰 離 子 交 換 法 使 硬 水 軟 化 ABD

第 八 章 化 學 與 化 工 8 五 水 污 染 及 防 治 : 家 庭 廢 水 經 下 水 道 收 集 處 理, 工 業 廢 水 須 先 處 理 再 排 入 下 水 道 污 染 種 類 實 例 影 響 需 氧 廢 料 動 植 物 廢 料, 大 多 是 有 機 物 耗 氧 分 解 使 溶 氧 減 少, 生 物 缺 氧 死 亡 有 機 化 合 物 軟 硬 性 清 潔 劑 農 藥 有 機 溶 劑 耗 氧, 致 癌, 肝 病 變 植 物 營 養 素 磷 酸 鹽 硝 酸 鹽 水 庫 河 川 優 養 化 重 金 屬 離 子 砷 汞 鎘 銅 鉛 鉻 離 子 微 量 即 有 害, 造 成 烏 腳 病, 水 俁 病, 痛 痛 病 懸 浮 物 草 木 垃 圾 水 質 不 良 發 臭 放 射 性 物 質 放 射 性 落 塵 廢 料 基 因 突 變 致 癌 廢 熱 核 電 廠 工 廠 冷 卻 水 珊 瑚 白 化 生 態 改 變, 溶 氧 量 減 少 8-3 化 學 化 工 與 先 進 科 技 ㄧ 液 晶 : 兼 具 固 態 晶 體 與 液 態 流 動 的 有 機 分 子, 利 用 電 場 磁 場 溫 度 壓 力 來 控 制 分 子 的 排 列 規 則 與 否, 產 生 光 學 或 電 學 性 質 的 變 化, 可 用 於 顯 示 器 LD 光 電 元 件 感 測 器 二 奈 米 材 料 : 長 寬 高 至 少 有 一 個 尺 度 介 於 1~100 nm 大 小 的 材 料 註 : 奈 米 nm = 10-9 公 尺 1. 奈 米 尺 度 的 顆 粒 可 能 與 ㄧ 般 尺 度 的 塊 材 有 截 然 不 同 的 物 理 或 化 學 性 質 例 : 奈 米 金 顆 粒 與 金 塊 材 的 顏 色 不 同, 熔 點 降 低, 而 活 性 大 增 2. 奈 米 級 光 觸 媒 : 二 氧 化 鈦 TiO 2 吸 收 紫 外 光 促 進 有 害 物 質 分 解 ( 顆 粒 小 接 觸 面 積 大, 催 化 速 率 快 ) 3. 奈 米 碳 管 : 又 稱 石 墨 烯 (1) 將 石 墨 以 電 弧 放 電 製 成 奈 米 碳 管, 可 視 為 單 層 或 多 層 石 墨 片 捲 成 的 管 子 (2) 奈 米 碳 管 彈 性 好 強 韌 材 質 輕, 熔 點 高, 導 電 導 熱, 可 用 於 顯 示 器 電 池 探 針 纖 維 4. 表 面 有 奈 米 級 疏 水 或 疏 油 性 物 質 的 衣 物, 磁 磚 馬 桶 蓮 花, 不 易 沾 染 油 垢 水 漬, 有 自 潔 效 果 例 1 奈 米 物 質 有 嶄 新 的 物 理 特 性, 何 者 正 確?(A) 蓮 葉 有 自 潔 功 能, 是 因 為 表 面 有 奈 米 結 構, 污 物 灰 塵 不 易 附 著 (B) 大 塊 材 料 製 成 奈 米 顆 粒, 總 表 面 積 增 加, 有 助 於 產 生 化 學 反 應 () 奈 米 銀 顆 粒 熔 點 比 銀 塊 材 高, 顏 色 也 不 同 (D) 材 料 奈 米 化 對 生 物 無 毒 害, 可 放 心 作 為 生 醫 應 用 (E) 可 用 光 學 顯 微 鏡 觀 察 奈 米 顆 粒, 並 操 控 粒 子 製 造 元 件 三 生 物 科 技 : 基 因 檢 驗 基 因 重 組 轉 殖 醫 藥 檢 驗 治 療 97 學 研 AB

<< 學 測 類 題 >> 第 八 章 化 學 與 化 工 9 01. 劃 線 者 為 主 產 物, 何 者 最 符 合 綠 色 化 學?(A) O+2 H 3 OH (B) 2 O 2 2 O +O 2 () 6 H 12 O 6 2 2 H 5 OH + 2O 2 (D) 2 H 5 OH = + O A 02. 水 淨 化 何 者 錯 誤?(A) 通 氯 氣 消 毒 (B) 活 性 碳 吸 附 有 機 雜 質 及 金 屬 離 子 () 曝 氣 增 加 溶 氧 量, 加 速 微 生 物 分 解 有 機 物 (D) 凝 聚 法 加 明 礬 吸 附 懸 浮 物 (E) 硬 水 通 過 含 鈉 離 子 樹 脂 的 管 柱, 能 離 子 交 換 而 軟 化 94 學 B 03. 淨 水 處 理 何 者 正 確?(A) 活 性 碳 可 有 效 吸 附 不 溶 的 固 體 雜 質 及 氣 味, 是 淨 水 的 第 一 步 (B) 氧 化 及 氯 化 是 將 空 氣 及 氯 打 入 水 中 以 除 去 無 機 物 沉 澱 () 過 濾 是 使 用 逆 滲 透 可 有 效 除 去 金 屬 離 子 (D) 沉 降 法 在 水 中 加 鋁 礬 Al 2 (SO 4 ) 3, 因 為 Al 3+ 形 成 的 膠 體 物 質 在 水 中 易 吸 附 懸 浮 物 而 沉 降 91 學 D 04. 將 硬 水 分 別 用 下 列 的 方 法 處 理 :( 甲 ) 陽 離 子 交 換 法, 將 水 中 的 陽 離 子 交 換 鈉 離 子 ( 乙 ) 蒸 餾 法 ( 丙 ) 陰 陽 離 子 交 換 法, 將 水 中 的 陽 離 子 交 換 氫 離 子, 陰 離 子 交 換 氫 氧 根 離 子 ( 丁 ) 逆 滲 透 法 經 處 理 後 的 水, 導 電 度 大 幅 下 降 的 有 哪 幾 種?(A) 甲 乙 (B) 甲 丙 () 甲 乙 丙 (D) 甲 丙 丁 (E) 乙 丙 丁 95 學 E 05. 河 水 遭 受 有 機 物 污 染 而 發 臭, 則 輸 入 何 種 氣 體 可 使 之 改 善?(A)O 2 (B)O ()l 2 (D)O 2 (E) 98 學 D 06. 有 關 化 學 對 環 境 的 影 響, 何 者 正 確?(A) 酸 雨 的 生 成 主 要 來 自 空 氣 中 的 O 2 (B) 溫 室 效 應 主 要 與 O 2 濃 度 大 增 有 關 () 氟 氯 烷 是 破 壞 臭 氧 層 的 元 凶 之 一 (D) 熱 汙 染 會 使 水 中 溶 氧 量 降 低, 造 成 魚 蝦 死 亡 (E) 土 壤 中 O 2 與 水 反 應 造 成 鹼 性 土 壤, 不 利 植 物 生 長 100 指 研 BD 07. 下 列 有 關 自 來 水 的 敘 述 哪 些 正 確? ( 應 選 3 項 ) (A) 自 來 水 加 氯 消 毒 是 利 用 氯 氣 的 還 原 力 (B) 臭 氧 可 用 於 自 來 水 消 毒, 是 利 用 其 具 有 強 氧 化 力 的 特 性 () 要 去 除 湖 水 雨 水 等 水 中 的 雜 質, 是 靠 離 心 力 (D) 在 混 濁 的 水 中 加 入 明 礬 使 水 澄 清, 是 一 種 沉 澱 反 應 (E) 自 來 水 加 氯 消 毒 後 仍 保 持 些 許 餘 氯, 可 利 用 煮 沸 的 方 式 去 除 大 部 分 餘 氯 102 學 BDE 08. 下 列 工 業 廢 水 處 理 過 程 哪 些 正 確?( 應 選 3 項 ) (A) 處 理 的 第 一 步 常 加 入 碳 酸 鈉 使 廢 水 ph 值 <7 (B) 工 業 廢 水 常 含 重 金 屬 離 子, 在 強 鹼 條 件 下 會 生 沉 澱, 可 用 過 濾 法 分 離 () 工 業 廢 水 用 鹼 處 理 後 的 鹼 性 溶 液, 必 須 用 醋 酸 將 其 調 成 中 性 後 始 可 放 流 (D) 去 除 重 金 屬 離 子 後 的 中 性 廢 水, 可 灑 成 水 幕 來 曝 氣 增 加 水 中 的 溶 氧 (E) 利 用 有 細 菌 的 活 性 污 泥, 讓 細 菌 來 消 化 有 機 物 以 達 淨 水 目 的 102 學 BDE 09. 麩 胺 酸 與 氫 氧 化 鈉 反 應, 可 得 麩 胺 酸 鈉 ( 味 精 ) 工 業 上 係 利 用 微 生 物 將 醣 類 轉 換 成 麩 胺 酸, 已 知 分 子 下 方 括 號 中 的 數 字 為 分 子 量, 則 反 應 式 的 原 子 經 濟 百 分 率 ( 原 子 使 用 效 率 ) 最 接 近 下 列 哪 一 數 值?(A)72 (B)62 ()52 (D)42 (E)32 104 學 B

第 八 章 化 學 與 化 工 10 10. 何 者 正 確?(A) 尼 龍 是 由 苯 乙 烯 聚 合 而 成 (B) 銅 的 氧 化 物 可 為 超 導 體 的 材 料 () 金 剛 石 網 狀 結 構 與 石 墨 層 狀 結 構 為 碳 的 同 素 異 形 體 (D) 玻 璃 為 含 二 氧 化 矽 的 結 晶 性 固 體 (E) 奈 米 材 料 是 指 像 米 粒 大 小 的 顆 粒 所 構 成 的 材 料 91 指 B 11. 奈 米 光 觸 媒 何 者 不 正 確?(A) 奈 米 級 二 氧 化 鈦 可 吸 收 紫 外 光 達 到 光 觸 媒 效 果 (B) 奈 米 級 二 氧 化 鈦 在 可 見 光 照 射 下 可 催 化 有 機 物 的 分 解 () 非 奈 米 級 二 氧 化 鈦 不 具 光 催 化 效 果 (D) 奈 米 級 二 氧 化 鈦 光 觸 媒 可 與 水 或 氧 分 子 作 用, 經 由 氧 化 還 原 反 應 達 到 殺 菌 除 臭 自 潔 的 效 果 97 學 研 B 12. 目 前 記 憶 體 的 儲 存 密 度 10 8 byte/cm 2,1byte=8 位 元 鑽 石 表 面 覆 有 H 與 F 原 子 分 別 代 表 記 憶 體 的 0 與 1 位 元, 若 奈 米 碳 管 的 探 針 頭 的 原 子 對 H 與 F 分 別 有 引 力 及 斥 力 可 區 別, 與 此 奈 米 科 技 的 相 關 敘 述 何 者 正 確?(A)H 原 子 直 徑 約 10nm (B) 探 針 頭 的 原 子 直 徑 愈 大 愈 有 利 區 別 0 1 位 元 () 可 使 記 憶 體 儲 存 密 度 提 昇 至 目 前 的 數 萬 倍 以 上 (D) 記 憶 體 表 面 的 原 子 直 徑 愈 大 愈 易 提 高 儲 存 密 度 98 學 13. 過 量 檸 檬 酸 與 金 離 子 在 酸 中 加 熱 生 紅 玫 瑰 色 之 金 奈 米 粒 子, 表 面 有 許 多 檸 檬 酸 根 離 子 而 可 穩 定 分 散 於 水 溶 液 中 若 將 表 面 的 離 子 用 水 洗 去, 則 金 奈 米 粒 子 會 聚 集 變 紫 色, 甚 或 沉 澱 下 列 哪 兩 項 正 確? (A) 檸 檬 酸 與 金 離 子 是 氧 化 還 原 反 應 (B) 所 生 金 奈 米 粒 子 數 = 用 去 的 檸 檬 酸 粒 子 數 () 反 應 是 在 ph>7 的 條 件 下 進 行 (D) 金 奈 米 粒 子 間 會 因 靜 電 相 斥 而 穩 定 分 散 於 水 中 (E) 金 奈 米 粒 子 沉 澱 是 生 成 Au(OH) 3 100 學 研 AD