第四章化學與能源 1 第四章化學與能源 4-1 化石燃料 ㄧ 化石燃料 : 煤 石油 天然氣, 是地球上的常用能源 1. 煤 : 植物經長期的地熱高壓分解而形成, 主要含 C 及少量的 H O N S (1) 煤乾餾 : 隔絕空氣加熱, 產物如下 (a) 氣態產物 : 煤氣, 主要含 CH 4 H 2 CO CO 2 NH 3, 可當燃料 (b) 液態產物 : 煤溚 ( 煤焦油 ), 主要含芳香烴 ( 苯 甲苯 萘 ), 可用於染料 醫藥 (c) 固態產物 : 煤焦, 主要含 C, 可當煉鐵的燃料及還原劑 (2) 煤是火力發電的主要燃料, 成本較低, 但污染多, 所生的硫氧化物是酸雨的主要成因 對照 水煤氣 : 水蒸氣經灼熱的煤焦所生的混合氣體 CO+ H 2, 可當燃料 H 2 O (g) + C (S) CO (g) + H 2(g) 例 1 12g 碳可生成 STP 下的水煤氣? 升 (**0 1atm 下 1mol 氣體 V=22.4L) 86 學 44.8L 2. 石油 : 動植物經長期的地熱高壓分解而形成, 主要含烴類混合物, 大多為烷類 C n H 2n+2 (1) 石油可利用沸點不同, 沸點低 (C 少, 分子量小 ) 的先變氣體逸出, 分餾出下列各混合物 餾出物 混合物組成 收集溫度 ( 沸點 ) 用 途 石油氣 C 1 至 C 4 20 以下 燃料 石油醚 C 5 至 C 6 20 至 60 有機溶劑 ( 是烷類, 不是醚類 ) * 汽油 C 6 至 C 12 60 至 200 汽機車燃料 有機溶劑 煤油 C 12 至 C 16 175 至 300 噴射機 柴油機燃料 柴油 C 15 至 C 18 250 至 400 柴油機燃料 蠟油 C 18 至 C 40 350 以上 潤滑油 蠟燭 瀝青 > C 40 殘餘物 舖路 屋頂防漏 (2) 石油是石化工業的原料, 可強熱裂解成小分子的烷或烯, 再製成塑膠 纖維 清潔劑 (3) 液化石油氣 (LPG): 主要是丙烷 C 3 H 8 丁烷 C 4 H 10 烷類混合物, 用於桶裝瓦斯 3. 天然氣 ( 沼氣 ): 主要是甲烷 CH 4 乙烷 C 2 H 6 烷類混合物, 用於自來瓦斯 例 2 石油分餾塔中丙流出碳數 13-19 的餾份, (1) 利用何種性質差異來分離?(A) 顏色 (B) 沸點 (C) 熔點 (D) 密度 (2) 甲與丙比較哪一個正確? (A) 沸點相同 (B) 平均分子量甲 > 丙 (C) 平均分子量甲 < 丙 (D) 分子量相同, 結構不同 (3) 哪一個正確?(A) 甲是氣體冷凝收集做飛機燃料 (B) 乙的碳數 >30 做工業溶劑 (C) 含鉛汽油直接丙流出, 辛烷值高可抗震 (D) 丁是分子量很大的殘餘物如瀝青 91 學 B,C,D
第四章化學與能源 2 二 烴的燃燒 : 完全燃燒生成 CO 2 及 H 2 O, 燃燒不完全會生成有毒的 CO 或黑色的碳微粒 1. 烴類所含 C H 原子數愈多, 莫耳燃燒熱愈大, 但平均每克的燃燒熱 ( 熱值 ) 愈小 例 : 莫耳燃燒熱 H 2 < 甲烷 CH 4 < 乙烷 C 2 H 6 < 丙烷 C 3 H 8 < 每克燃燒熱 ( 熱值 ) H 2 > 甲烷 CH 4 > 乙烷 C 2 H 6 > 丙烷 C 3 H 8 > 三 辛烷值 : 燃料在汽缸中燃燒會產生震爆現象對引擎有所損害, 而以辛烷值 (O.N 值 ) 表示燃料的抗震性 1. 辛烷值愈高, 愈不易震爆, 抗震性愈好, 如 95 無鉛汽油 >92 2. 現訂定 : 正庚烷的辛烷值 = 0, 異辛烷 (2,2,4- 三甲基戊烷 ) 的辛烷值 = 100 註 : 但也有物質 >100 或 <0 (1) 依體積含量 % 來定義辛烷值 0~100 為比較標準 例 : 體積 95% 異辛烷及 5% 正庚烷的辛烷值 = 100 95% + 0 5% = 95 (2) 再將市售汽油的抗震效果與 (1) 的標準比較, 得出 95 無鉛汽油的辛烷值相當於 95 註 : 但 95 無鉛汽油含有許多成分, 並非真的只含 95% 異辛烷 5% 正庚烷成分 3. 辛烷值比較 : 長直鏈的烷類較差 (1) 烯 炔 苯 醇..> 烷註 : 含鉛汽油添加四乙基鉛以提高 ON 值, 但鉛會破壞觸媒轉化器及污染環境, 現已禁用 註 : 無鉛汽油則添加有支鏈的烷 烯 芳香烴 醇 甲基第三丁基醚 等來提高 ON 值 (2) 短碳鏈 > 長碳鏈, 如甲烷 > 乙烷 > 丙烷 > (3) 有支鏈 > 直鏈, 如異丁烷 (CH 3 ) 3 CH > 正丁烷 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 例 3 辛烷值比較哪些正確? (A) 烯 > 烷 (B) 正己烷 < 正庚烷 (C) 正辛烷 O.N 值 =100 (D) 正戊烷 < 異戊烷 < 新戊烷 (E) ON 值高, 易爆震 (F) 92 汽油中含體積 92% 異辛烷 AD 四 空氣污染 : 主要來自化石燃料燃燒 ( 工廠 焚化爐 汽機車 ) 排放之廢氣 1. 空氣污染造成的危害 (1) 溫室效應 : 主要是 CO 2 污染增加, 吸收地表的輻射熱 ( 紅外線 ), 使溫度上升 註 :H 2 O CO 2 甲烷 CH 4 均會吸收紅外線, 但大氣中水氣含量會循環平衡較不受影響 圖 : 地表所輻射的紅外線被空氣中的 CO 2 與水氣吸收 (2) 臭氧層破洞 : 一氧化氮 NO 及氟氯碳化物的 Cl 原子會催化臭氧分解而破壞臭氧層 註 : 臭氧層 (97% 分布於平流層 ) 會吸收紫外線, 減少紫外線對生物的傷害, 註 : 氮的氧化物汙染來自引擎的高溫使空氣中原本不反應的氮與氧發生反應而生成 (3) 光煙霧 : 塵埃吸附碳氫化合物與 NO 2 ( 紅棕色 ), 進行光化學反應, 使天空霧茫茫 (4) 酸雨 : 石油或煤含有少量硫, 燃燒時生成硫的氧化物是造成酸雨主因 ( 氮的氧化物是次因 )
第四章化學與能源 3 2. 空氣污染防治 : 汽機車加裝觸媒轉化器 ( 含鉑 鈀 銠 ) 減少有害廢氣的排放 例 : CO + NO 或 NO 2 經觸媒轉化器催化 CO 2 + N 2 烴 C m H n + NO 或 NO 2 經觸媒轉化器催化 CO 2 + H 2 O +N 2 例 4 哪些擴散至臭氧層會使臭氧減少?(A) 氧 (B) 一氧化氮 (C) 二氧化碳 (D) 一氧化碳 (E) 氟氯碳化物 81 日 BE 例 5 溫室效應主要是哪一個造成?(A)CO 2 吸收紫外線 (B)CO 2 吸收紅外線 (C) 臭氧吸收紫外線轉 變成紅外線釋出 (D) 臭氧層破洞使紫外線直接照射在地表上 87 學 B 例 6 哪一個正確?(A) 酸雨主要是 NO 經氧化及水解成硝酸 (B) 燃燒汽油所生 NO 是汽油中微量含氮物質與氧反應 (C) 溫室效應是 CO 濃度增高所致 (D) 泡沫污染會因使用分枝鏈烷苯磺酸鹽而減少 (E) 廢熱使水中溶氧量減少 81 日 E << 學測類題 >> 01. 何者是最好之引擎燃料? (A) 環辛烷 (B) 正辛烷 (C)2,2- 二甲基己烷 (D)2,2,4- 三甲基戊烷 83 日 D 02. 下列燃料的主要成分哪一個錯誤? (A) 沼氣 : 甲烷 (B) 水煤氣 :CO (C) 液化石油氣 : 丙烷及丁烷 (D) 汽油 : 烷類 80 日 82 夜 B 03. 甲 : 氯化鉀溶液及水, 乙 : 空氣及氮氣, 丙 : 金銅合金及純金, 丁 : 柴油及己烷在 50~120 測沸點可區別出?(A) 甲 (B) 乙 (C) 甲丙 (D) 甲丁 (E) 乙丁 89 學 D 04. 有關氫氣何者正確?(3 項 ) (A) 低污染燃料 (B) 氧化數有 +1 0-1 (C) 地球上多以元素形態存在 (D) 密度約為空氣的 1/14 90 學 ABD 05. 甲烷 CH 4 是家用天然瓦斯, 有關甲烷何者正確?( 應選 2 項 )(A) 分子中氫所佔質量 % 為 25% (B) 有臭味故瓦斯外洩易察覺 (C)1 莫耳甲烷燃燒需消耗 3 莫耳氧 (D) 燃燒時反應物能量 > 產物能量 92 學 AD 06. (A) 氫 (B) 甲烷 (C) 丙烷 (D) 柴油分子量 2 16 44 226, 莫耳燃燒熱 -68-208 -526-2545 Kcal (1) 每克的熱值何者最大? (2) 何者在一定的載重下最適合當推進燃料? 92 學研 A A
第四章化學與能源 4 07. 甲 ~ 己烷性質如下表 :(1) 要生 10000KJ 何者所需重量最小? 何者所生 CO 2 污染最多? (2) 正庚烷燃燒熱為?KJ/mol (A)5509 (B)5180 (C)4851 (D)4686 (E)4522 (3) 自來瓦斯使用天然氣, 原因為哪一個?(A) 熔點低 (B) 污染低 (C) 燃燒熱低 (D) 毒性低 (E) 沸點低 (4) 密閉室內使用瓦斯熱水器中毒是因為哪一個? (A) 碳 (B) 甲烷 (C) 乙烷 (D)CO (5) 甲 ~ 丁烷的哪些確? (A) 常溫壓下均液態 (B) 莫耳燃燒熱與碳數多寡成反比 (C) 等莫耳燃燒, 甲烷放熱最多 (D) 等莫耳燃燒, 丁烷生 CO 2 最多 (E) 等重燃燒甲烷放熱最多 93 學研 甲烷 己烷,C,E,D 101 學研 DE 08. 石油分餾是利用碳氫化合物的哪一個性質不同?(A) 沸點 (B) 熔點 (C) 溶解度 (D) 燃點 92 學研 A 09. 下列有關辛烷值的敘述, 哪幾項是正確的?( 應選二項 ) (A) 市售九五無鉛汽油含 95% 正辛烷 (B) 市售九八無鉛汽油含 98% 異辛烷 (C) 市售九二無鉛汽油含 8% 正庚烷 (D) 配製辛烷值超過 100 的汽油是可能的 (E) 辛烷值愈高的汽油抗震爆能力愈好 95 學 DE 10. 95 無鉛汽油哪些正確? (A) 辛烷值 95 (B) 是混合物 (C) 含 5% 正庚烷 (D) 添加四乙基鉛以提高辛烷值 (E) 抗震爆能力 >92 97 學研 ABE 11. 家用桶裝瓦斯內所裝的液化石油氣 (LPG), 其主要成分為丙烷 下列敘述, 哪些正確?(A) 液化石油氣的密度比水大 (B) 液化石油氣本身具有難聞的臭味 (C) 相同莫耳數的液化石油氣完全燃燒時所產生的熱量比天然氣的高 (D) 相同莫耳數的液化石油氣與天然氣, 分別各自完全燃燒時, 前者所需空氣量比後者多 (E) 在同溫時, 只剩半桶與剩四分之一桶的液化石油氣, 其鋼桶內壓力相同 99 指 CDE 12. 大氣中水蒸氣與哪一個不會生酸性物質?(A)CO (B)CO 2 (C)NO (D)SO 2 (E)SO 3 83 學 A 13. 有關臭氧哪一個正確?(A) 將紫外光反射回太空, 減少地表受到照射 (B) 吸收紫外光而分解, 減少地表受到照射 (C) 汽車廢氣有臭氧可彌補大氣損失的臭氧 (D) 與氧為同一種物質的不同能量態 86 學 B 14. 有關臭氧哪一個正確?(A) 無色無味的氣體 (B) 是氧的同位素 (C) 吸收紫外線造成溫室效應 (D) 大量使用氟氯碳化物是破壞臭氧層的主因 88 學 D 15. (1) 紫外線多被大氣層中那一層的臭氧吸收?(A) 對流 (B) 平流 (C) 增溫 (D) 中氣層 (2) 臭氧層破洞對生物主要影響為哪一個? (A) 降低紫外線傷害 (B) 增加 DNA 突變機率 (C) 抑制癌症發生 (D) 促進生物生長 88 學 B,B 16. 威而剛與 NO 有關, 下列哪 2 種 NO 的性質是不正確的?(A) 液態 NO 為冷劑 (B) 常見的 1 種空氣污染物 (C) 有放射性 (D) 打雷時空氣中的 1 種產物 (E)1 種還原劑 88 學 AC
第四章化學與能源 5 17. 有關酸雨哪一個正確?(A) 造成水質優養化 (B) 含硫酸及硝酸 (C) 雨水 ph<7 即為酸雨 (D) 酸雨是由空氣中的灰塵顆粒所引起 92 學 B 18. 何者符合 CO 的性質 ( 應選 2 項 )?(A) 水煤氣的成分, 有還原性 (B) 光合作用所需氣體 (C) 黃綠色有毒, 可漂白殺菌 (D) 佔空氣中 1%, 不具反應性 (E) 無色氣體毒性強, 少量即可致命 (F) 毒性氣體具強氧化性, 在平流層可吸收紫外線 90 學 AE 19. 燃燒石油煤導致全球溫度改變是因為哪一個?(A)CO 2 增加, 大量吸收太陽輻射 (B)CO 2 增加, 大量吸收地球輻射 (C)O 3 增加, 大量吸收太陽輻射 (D)O 3 增加, 大量吸收太陽輻射 91 學研 B 20. 空氣污染中之氮的氧化物, 哪些正確?(A)NO 2 溶水成鹼性 (B) 光化學煙霧常含氮的氧化物 (C)NO 的電子式中 N 及 O 均符合鈍氣的電子排列 (D) 汽機車廢氣中的 NO 來自汽油燃燒不完全 所得 (E) 汽機車觸煤轉化器可將氮的氧化物轉為 N 2 92 學 BE 21. 下列哪一個為汽車觸媒轉化器的催化作用? (A)H 2 O 變 O 2 (B)CH 4 變 CH 3 OH (C)NO 變 N 2 (D)CO 2 變 CO 96 學研 C 22. (1) 對流層的空氣中何者含量最少? (2) 禁用氟氯碳化物是為了保護大氣層中的? (A) 氮 (B) 氧 (C) 臭氧 (D) 水蒸氣 (E)CO 2 97 學 C C 23. 大氣層中許多氣體成分會吸收地球的紅外線輻射, 減少熱量散失到太空, 造成溫室效應 下列哪些是溫室氣體?( 應選 3 項 ) (A) 甲烷 (B) 氧 (C) CO 2 (D) 水蒸氣 (E) 氮氣 104 學 ACD 24. 下列哪些氣體是因發展石化工業或汽機車太多而造成空氣中的主要污染物? ( 應選 2 項 )(A)H 2 (B)H 2 S (C)SO 2 (D) NO 2 (E) NH 3 100 學 CD 25. 下列哪些說法合理?( 甲 ) 實驗是物質科學的基礎, 也是學習化學的有效途徑 ( 乙 ) 道耳頓創立 原子學說, 奠定化學的重要基礎 ( 丙 ) 化學技術已可以研製一些原來自然界不存在的新材料 ( 丁 ) 天然有機食物不是化合物, 是最符合健康的食物 ( 戊 ) 石化工業使用的輕油裂解技術, 提供了取代化石燃料的新能源 (A) 甲乙 (B) 丙丁 (C) 丁戊 (D) 甲乙丙 (E) 乙丁戊 100 學 D 26. 石油燃燒的汙染, 下列哪兩者正確? (A) CO 2 吸收紅外線造成溫室效應 (B) CO 2 在空氣中形成碳酸造成酸雨 (C) SO 2 在空氣中分解出 S 原子造成溫室效應 (D) SO 2 在空氣中形成硫酸或亞硫酸造成酸雨 (E) SO 2 會嚴重破壞臭氧層 100 及 101 學研 AD 27. 石油分餾可得石油氣 石油醚 汽油 煤油 柴油等產物 已知汽油主要的成分為 C 5 ~C 12 碳數的烷類, 且正壬烷與甲基三級丁基醚的辛烷值分別為 -45 與 116~117 下列敘述哪兩項正確? (A) 汽油的分餾溫度比柴油高 (B) 汽油中不含正壬烷, 是因其辛烷值為負值, 會損毀汽缸及引擎 (C) 汽油的來源除了分餾石油外, 也可由分子量較大的烷類裂解或重組取得 (D) 甲基三級丁基醚的辛烷值大於 100, 可添加於汽油中以提高抗震爆表現 (E) 甲基三級丁基醚是含 4 個碳的化合物 104 學 CD
第四章化學與能源 6 4-2 電池 一 氧化還原反應 : 電子 e - 得失轉移的反應, 且得 e - 數 = 失 e - 數, 總電子數不變 1. 氧化還原反應可分為氧化 還原兩個半反應, 同時相伴發生 (1) 氧化半反應 : 失電子, 氧化數增加 (2) 還原半反應 : 得電子, 氧化數減少 2. 氧化劑與還原劑 : (1) 氧化劑 : 有氧化力 ( 性 ), 可使別物進行氧化, 本身則被還原 ( 得電子, 氧化數減少 ) (2) 還原劑 : 有還原力 ( 性 ), 可使別物進行還原, 本身則被氧化 ( 失電子, 氧化數增加 ) 二 化學電池 : 利用氧化還原反應將化學能轉變為電能, 放熱反應 註 : 太陽能電池不是化學電池, 以矽晶為原料將光能轉變為電能, 最環保, 但目前效率不高 1. 電極 : 電化學反應中用來導電的導體, 不一定參與反應 (1) 陽極 : 電化學反應中, 有氧化半反應 ( 失電子 ) 發生的電極 ( 但電極本身不一定參與反應 ) (2) 陰極 : 電化學反應中, 有還原半反應 ( 得電子 ) 發生的電極 ( 但電極本身不一定參與反應 ) 註 : 電池的負極為陽極, 正極為陰極 ; 電解的負極為陰極, 正極為陽極 2. 惰性電極 : 不會參與反應的材質所做的電極 例 : 碳棒 ( 石墨 ) 鉑 Pt 金 Au 為惰性電極 3. 金屬元素易失電子氧化, 當還原劑, 有還原力 ( 性 ) (1) 金屬活性 : K > Na> Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au 甲那個美女 ; 心鐵惜錢輕 ; 總共一百斤三 化學電池的原理 : 以鋅銅電池 Zn-Cu 2+ 或 Zn ZnSO 4 CuSO 4 Cu 為例說明 或 1. 活性較大的金屬 (Zn) 失電子, 流出電子當電池的負極 ( 氧化反應的陽極 ) (1) 負 ( 陽 ) 極半反應 : Zn (s) Zn 2+ (aq) + 2e -, 鋅棒變輕,[Zn 2+ ] 增加 2. 活性較小的金屬 (Cu) 當電池的正極, 是溶液中的陽離子得電子 ( 還原反應的陰極 ) (1) 正 ( 陰 ) 極半反應 : Cu 2+ (aq) + 2e - Cu (s), 銅棒變重,[Cu 2+ ] 減少 ( 溶液藍色變淡 ) (2) 正極的銅不反應, 可改用碳棒或活性 < 負極 ( 鋅 ) 的金屬棒, 而無影響 3. 總反應 : Zn (s) + Cu 2+ (aq) Zn 2+ (aq) + Cu (s) 4. 鹽橋 : 裝有不易沉澱的強電解質鹽類溶液 (KNO 3 ) 來構成通路, 並使兩邊溶液維持電中性 5. (1) 電子流 e - : 電子由電池負極 ( 鋅 ) 經導線 ( 外電路 ) 流向正極 ( 銅 ) 註 : 電流 I 恰反向, 由電池正極 ( 銅 ) 經導線 ( 外電路 ) 流向負極 ( 鋅 ) (2) 離子流 : 鹽橋 ( 內電路 ) 中, 負離子 (NO - 3 ) 流向負極, 正離子 (K + ) 流向正極 6. 過程中電壓逐漸降低至 0, 此時達平衡狀態, 反應物並未用完
第四章化學與能源 7 例 1 畫出銅銀電池並寫出 (1) 半反應 (2) 總反應 (3) 電子流向 (4) 離子流向 (5) 以石墨代替銀片, 此電池電壓變化為? ans: (1) 負 ( 陽 ) 極 Cu Cu 2+ +2e -, 正 ( 陰 ) 極 Ag + +e - Ag (2) Cu + 2Ag + Cu 2+ + 2Ag (3) 電子由銅經導線流向銀 (4) 鹽橋中負離子 (NO - 3 ) 流回銅, 正離子 (K + ) 流回銀 (5) 不變 指 2 銅銀電池 (1) 若正極增重 1.08g 負極重量變化? (2) 兩極總重增或减?(3) 兩溶液總重增或减? (Cu=64,Ag=108) ans:(1) Cu + 2Ag + Cu 2+ + 2Ag, Ag =108, mol = 1.08/108 = 0.01, 用 0.005mol 生 0.01 Cu=64, 銅重減少 64 0.005=0.32g (2,3) 少 1mol 銅重 64g, 多 2mol 銀重 216, 固體總重增加 ; 而質量守恆, 故溶液總重減少 例 3 以導線連接的鋅銅片插於檸檬 ( 含酸 ) 上, 哪些正確? (A) 銅只是傳送電子, 可用白金替代 (B) 銅為陰極, 反應為 Cu 2+ +2e - Cu (C) 鋅為陽極, 反應為 Zn Zn 2+ + 2e - (D) 電子由銅流出 (E) 銅變重 (F) 若以鎂取代鋅, 則電壓會變大 ans: ** 酸溶液含 H +, 故此題為 Zn H + 電池 (C) 活性大的 Zn 當 - ( 陽 ) 極,Zn Zn 2+ + 2e - (D) 電子由負極 Zn 經導線流向銅 (BE) 活性小的銅當 + ( 陰 ) 極 : 是溶液中的 H + 得 e -, 2H + +2e - H 2 銅重不變 (A) 銅只是導電不參與反應, 可用鉑 Pt 活性 <Zn 取代, 不影響 (F)Mg 活性 >Zn, 更易失電子, 故電壓變大 90 指研 ACF 實驗 4 化學電池 例 4 在 ABCD 四杯各放 1M 硫酸鋅 硫酸鎳 硫酸銅 硝酸銀, 依序插入鋅 鎳 銅 碳棒構成 4 個半電池,(1) 任選 2 個半電池, 可組成幾種電池? (2) 何二者所組成電池的電位差最大? 76 日 6 種,AD
第四章化學與能源 8 三 常見的化學電池 1. 乾電池 : 勒克朗社電池, 碳鋅電池, 電壓 1.5 伏特 V, 屬於不可再充電的一次電池 (1) 負極 ( 陽 ): 鋅, 正極 ( 陰 ): 碳棒 ( 石墨 ), 不參與反應 (2) 電解質 : 二氧化錳 ( 氧化劑 ) 氯化銨 氯化鋅 石墨粉 澱粉與少量水之糊狀物 註 : 氧化劑有氧化力, 可使別物進行氧化反應, 本身則進行還原反應得電子 (3) 負 ( 陽 ) 極半反應 : Zn (s) Zn 2+ (aq) + 2e - (4) 正 ( 陰 ) 極半反應 : 2NH + 4 + 2e - 2NH 3 + H 2 ( 氣體 H 2 會阻礙碳棒導電 ) 2MnO 2 + H 2 Mn 2 O 3 + H 2 O (MnO 2 當氧化劑來去掉 H 2 ) Zn 2+ + 2Cl - +2NH 3 Zn(NH 3 ) 2 Cl 2 (ZnCl 2 當抗凍劑, 降低溶液凝固點 ) (5) 總反應 :Zn + 2MnO 2 + 2NH 4 Cl Zn(NH 3 ) 2 Cl 2 + Mn 2 O 3 + H 2 O 2. 鹼性電池 : 以 KOH 或 NaOH 取代乾電池的 NH 4 Cl 電解質, 放電量較大, 電壓穩定壽命長 例 5 碳鋅電池放電時, 下列哪一種物質獲得電子?(A) 鋅 (B) 碳棒 (C) 水 (D) 氯化鋅 (E) 二氧化錳 3. 鉛蓄電池 : 鉛酸電池, 電壓 2 V, 屬於可再充電的二次電池 (1) 負極 : 鉛 Pb, 正極 : 氧化鉛 (IV) PbO 2, 又稱二氧化鉛, (2) 電解液 :30% 至 40% 硫酸溶液 95 學 E (3) 放電 ( 電池 ) 的總反應 : Pb (s) + PbO 2(s) + 2H 2 SO 4(aq) 2PbSO 4(s) + 2H 2 O (l) ( 2 個 e - 轉移 ) - 陽極 + 陰極白色固體 兩板變重,[H 2 SO 4 ] 濃度減少, 密度減少 註 : 放電的負 ( 陽 ) 極半反應 : Pb (s) + SO 4 2- (aq) PbSO 4(s) + 2e - 正 ( 陰 ) 極半反應 : PbO 2(s) + SO 4 2- (aq) + 4H + (aq) + 2e - PbSO 4(s) + 2H 2 O (l) (4) 充電 ( 電解 ) 時, 正 (PbO 2 ) 接外加直流電源正極, 負 (Pb) 接電源負極, 電子流由外加電源的負極流向 Pb, 再由 PbO 2 流回外電源的正極 總反應 : 2PbSO 4(s) + 2H 2 O (l) Pb (s) + PbO 2(s) + 2H 2 SO 4(aq) - 陰極 + 陽極 兩板變輕,[H 2 SO 4 ] 增加, 密度增加 註 : 充電的負 ( 陰 ) 極半反應 : PbSO 4(s) + 2e - Pb (s) + SO 4 2- (aq) 正 ( 陽 ) 極半反應 : PbSO 4(s) + 2H 2 O PbO 2(s) + SO 4 2- (aq) + 4H + + 2e - (5) 汽機車電瓶 12V 是 6 個鉛電池串聯, 需適時補充蒸餾水維持一定範圍的密度 ( 或濃度 ) 註 : 現新型鉛電池以鉛鈣合金當負極, 密封水分不蒸散, 故不必再加水補充 4. 鋰離子電池 : 電壓約 3.6 V, 屬於可再充電的二次電池 (1) 負 ( 陽 ) 極 : 石墨與鋰金屬複合材料, 正 ( 陰 ) 極 : 鋰離子 Li + 與過渡金屬的氧化物或磷酸鹽 (2) 電解液 : 通常為鋰離子的有機溶液, 或以可通過離子的高分子隔膜取代電解液 (3) 放電時負極 Li 金屬失電子成 Li + 離子, 充電時 Li + 離子移至負極淂電子成 Li 金屬而與碳棒複合
第四章化學與能源 9 5. 燃料電池 : 以氫 甲醇 甲烷 為燃料的電池, 只補充燃料不需充電, 以氫氧燃料電池為例 : (1) 氫氧燃料電池電壓約 0.7~1 V, 能量轉換效率比火力發電高 (2) 以碳棒塗鉑 Pt 或鎳 Ni 為電極, 負 ( 陽 ) 極 : 通入氫氣, 正 ( 陰 ) 極 : 通入氧氣 (3) 電解質 : 酸性或鹼性水溶液, 也有以能通過 H + 的質子交換膜取代電解液 (4) 總反應 : 2H 2 + O 2 2H 2 O (4 個 e - 轉移 ) (5) 缺點 : 造價太高, 固液氣三相接觸困難, 氫氣 ( 遇火易爆炸 ) 的容器安全維護 舊課綱補充 : 自行閱讀 1. 水銀電池 : 負極 Zn, 正極 HgO, 電解質 KOH, 不可充電 但汞會污染, 目前以銀電池取代 2. 鎳鎘電池 : 負極鎘, 正極二氧化鎳或 NiO(OH), 電解液 KOH 但鎘會污染, 現改用鎳氫電池 ( 要完全放電完再充電, 才不會有記憶效應 ) 例 6 有關乾電池哪一個錯誤?(A) 碳棒為陰極 (B) 鋅為陽極 (C) 陰極反應 Zn Zn 2+ +2e - (D) 電解質為 氯化銨 二氧化錳 氯化鋅之混合 (E) 用盡的電池放入冰箱降溫, 再取出可繼續使用一些時間 87 夜 C 例 7 鉛酸電池放電時哪些正確? (A)PbO 2 增加 (B)Pb 2+ 變 Pb 4+ (C) 陰極由 PbO 2 變 PbSO 4 (D) 水與 硫酸均減少 (E) 負極由 Pb 變 PbSO 4 77 日 CE 例 8 鉛酸電池充電時哪些正確?(A) 鉛板外接電源負極 (B) 正極由 PbO 2 變回 PbSO 4 (C) 陽極由 PbSO 4 變回 Pb (D) 兩極變重 (E)[H 2 SO 4 ] 增加 (F) 電子由 Pb 流向外電源負極 AE 例 9 電解液 KOH 的氫氧燃料電池哪些正確?(A) 效率比火力發電好 (B) 每消耗 1 莫耳氧可生 2 法拉第電量 (C) 放電時 [OH - ] 漸增 (D) 氧在陰極反應 (E) 氧被氫還原 ans: **1 莫耳電子的電量 = 1 法拉第 (F) 96500 庫侖 (C) ( 1.6x10-19 x 6.02x10 23 ) 86 日 ADE 指 10 鉛電池以 0.4 安培電流放電 5 小時, 共消耗? 克的鉛 (Pb=207) (A)0.128(B)7.72(C)14(D)16.4 ans: 電量 Q = It, 電子 mol = Q / 96500 = [0.4 (5 60 60 秒 )] /96500 = 0.0746 2e Pb + PbO 2 + 2 H 2 SO 4 2PbSO 4 + 2H 2 O 0.0373 0.0746mol 207 0.0373 = 7.72 (g) 75 日 B
第四章化學與能源 10 << 學測類題 >> 01. 鋅銀電池 Zn ZnSO 4 AgNO 3 Ag,(1) 放電時何種離子會減少?(A)Ag + (B)Zn 2+ (C)NO - 2-3 (D)SO 4 (2) 以哪一種金屬取代鋅時, 電壓會下降?(A) 銅 (B) 鎂 (C) 鋁 (D) 錳 84 學研 A A 02. 有關化學電池, 哪一個不正確?(A) 必含正負極 (B) 是氧化還原反應 (C) 負極產生的電子經由外電路傳至正極 (D) 正極產生的陽離子經外電路傳至負極 (E) 均有二個半電池, 每一個均含 1 個電極和電解質 89 學 D 03. 鋅銅電池裝置哪一個正確?(A)U 形管內裝電解質溶液 (B) 銅極置於鋅鹽水溶液中 (C) 電路接通時, 溶液中正離子流向負極 (D) 電池正極應接伏特計的負極 90 學 A 04. 哪些正確? (A) 乾電池的鋅為陽極 (B) 蓄電池可用交流電充電 (C) 燃料電池的能量轉換率低於利用燃燒所生熱能來火力發電的效率 (D) 鉛電池含硫酸 (E) 燃料電池也可用甲醇當燃料 80 日改 ADE 05. 鋰電池是利用哪一種能量轉換?(A) 化學能變電能 (B) 光能變電能 (C) 熱能變電能 (D) 電能變化學能 (E) 電能變熱能 89 學研 A 06. 氫氧燃料電池, 氫在鎳極與 OH - 反應, 氧在氧化鎳極與水反應, 哪一個正確?(A) 氧氣是被水還原, 氫氣被 OH - 氧化 (B) 氧氣在陽極被還原, 氫氣在陰極被氧化 (C) 電子在外電路導線中由氧化鎳向鎳移動 (D) 放電時 KOH 溶液的 PH 值逐漸下降 91 學 D 07. 鉛與碳同一族, 哪一個正確?(A) 要除去土壤中的鉛或鎘等重金屬污染, 可用強酸將重金屬沉澱出來 (B) 鉛蓄電池充電時以鉛為陽極, 氧化鉛為陰極, 均生成硫酸鉛 (C) 自然界中鉛與氧化合形成的最高氧化態之穩定物質為 PbO 2 (D) 鉛與氧會化合形兩種化合物, 就是氧化鉛及過氧化鉛 91 學 C 08. 乾電池哪一個正確?(A) 鋅為負極 (B)MnO 2 為催化劑 (C) 石墨為氧化劑 (D) 石墨為還原劑 92 學 A 09. 常用電池哪一個不正確?(A) 蓄電池可經充電再使用 (B) 燃料電池可經充電再使用 (C) 鉛電池以鉛當負極, 石墨塗上二氧化鉛當正極, 皆浸泡於稀硫酸中 (D) 鎳鎘電池以鎘當負極, 氧化鎳 (IV) 當正極,KOH 為電解液 92 學研 B 10. 下列哪些可充電?(A) 鋅錳電池 (B) 燃料電池 (C) 鎳鎘電池 (D) 鋰離子電池 (E) 鉛電池 93 學研 CDE 11. 碳鋅電池哪一個不正確?(A) 氯化銨當還原劑 (B) 二氧化錳當氧化劑 (C) 電子由鋅經外電路流向碳棒 (D) 放電時鋅殼逐漸變薄 93 學研 A 12. 用乙車電瓶對甲車電瓶充電, 哪一個正確? (A) 電子由負極流向正極, 故乙電瓶負極接甲電瓶正極 (B) 甲的二氧化鉛電極發生氧化, 乙則發生還原 (C) 甲的陰陽極重量均增 (D) 兩車電瓶的硫酸濃度均下降 93 指研 B
第四章化學與能源 11 13. 下列市售電池中, 不使用鹼性氫氧化物為電解液的有哪幾種?( 應選二項 ) (A) 乾電池 (B) 鹼性電池 (C) 水銀電池 (D) 鎳鎘電池 (E) 鉛蓄電池 95 學 AE 14. 鉛蓄電池可用比重計測定溶液的比重, 來決定是否需要充電 鉛蓄電池在放電時, 下列相關的敘述, 哪些正確?( 應選三項 ) (A) 稀硫酸的濃度增大 (B) 稀硫酸的濃度減小 (C) 溶液的密度增大 (D) 溶液的密度減小 (E) 正極 負極的重量都增加 (F) 正極重量減少, 負極重量增加 96 學 BDE 15. 汽車 12 伏特鉛蓄電池的敘述, 哪些正確? (A) 由 6 組電池並聯而成 (B) 以濃硫酸為電解質 (C) 以鉛當負極, 氧化鉛當正極 (D) 充電時會生成水以補充受熱蒸發的水分, 故不需再加水 97 學研 C 16. 有關化學電池的敘述哪些正確?(A) 化學電池是利用氧化還原反應來產生電流的裝置 (B) 鎳鎘電池是可充電的電池 (C) 在鋅銅電池中, 以銅棒為電極的一極是負極 (D) 兩個乾電池並聯使用, 可得幾近兩倍的較高電壓 (E) 鉛蓄電池中的鉛極, 不管在放電或充電, 都扮演負極的角色 100 學 ABE 17. 在 ABCD 四杯各放 1M 硫酸鋅 硫酸鎳 硫酸銅 硝酸銀, 依序插入碳 鎳 銅 銀棒構成 4 個半電池, 何二者所組成電池的電位差最大? BD 18. 目前手機多以鋰離子電池作為電源, 其中石墨為負極, 進行充電時, 需要 6 莫耳碳與 1 莫耳鋰離子才能儲存 1 莫耳電子, 反應式如下 : 6C +Li + +e - LiC 6, 假設某一手機連續通話 3.0 小時後, 其電能才會耗盡 若通話時的平均電流值為 0.30 安培, 則該手機的鋰離子電池中至少約需幾克石墨 ( 最接近的數值 )?(A)14 (B)2.4 (C)1.5 (D)0.24 (E)0.15 100 指 B 19. 有關鐵銀電池哪些正確?(A) 鐵為陽極, 銀為正極 (B) 鐵變輕銀變重 (C) 電子由鐵經鹽橋到銀 (D)Ag + 經鹽橋向鐵 (E) 負極改用碳棒不影響電壓 AB 20. 甲乙以導線連接, 置於稀鹽酸中, 有電子由乙流向甲, 則甲乙可能為哪一組?(A) 鋅銀 (B) 銀鐵 (C) 銀銅 (D) 鐵碳 B 21. 鋅與銅棒以導線及伏特計連接, 置於同一杯甲溶液中, 甲為哪一個, 其伏特計指針不偏轉? (A)CuSO 4 (B)HCl (C)CaSO 4 (D)AgNO 3 C
第四章化學與能源 12 4-3 能源 一 能量的轉換 : 能量有熱能 光能 電能 磁能 化學能 核能 力學能, 可相互轉換 註 : 力學能又稱為機械能, 包含動能及位能 1. 能量守恆定律 : 宇宙間總能量為定值, 只是各能量形式可相互轉換 但部分轉換成無法利用的 散亂熱能, 造成可利用的能源漸少 例 1 (1) 燃燒 : 化學能 熱 光能 (2) 電池 : 化學能 電能 (3) 電解 : 電能 化學能 (4) 太陽能電池 : 光能 電 能 (5) 火力發電 : 化學能 熱能 動能 電能 (6) 光合作用 : 光能 化學 能 (7) 核能發電 : 核能 熱能 動能 電能 (8) 水力發電 : 位能 動能 電能 二 常用能源 : 化石燃料及核能 註 : 化石燃料為常用能源, 已漸趨枯竭, 須積極發展替代能源來取代註 : 地球上所利用能源, 除核能 地熱外, 大多來自太陽 1. 核能 : (1) 核反應 : 放射性元素的原子核極不穩定, 會衰變輻射, 分為核分裂或核熔合兩類 例 : 核能發電屬於核分裂, 以慢中子撞鈾 235, 1 92 141 1 U n Kr Ba n 235 92 0 36 56 30 每次核分裂會產生更多中子而起連鎖反應, 需用石墨吸收中子適時控制反應的進行 例 : 太陽的能量來自氫原子的核熔合, 3 4 1 H H He n 2 1 1 2 0 註 : 核熔合產生的能量較核分裂多, 且其廢料的輻射污染較低, 但所需技術條件更困難 (2) 核反應產生新原子, 不遵守原子不滅及質量守恆, 愛因斯坦提出質能互換理論 m: 減少的質量 Kg (3) 質能互換理論 : 核反應時, 質量減少轉變成能量,E = mc 2 8 c: 光速 3x10 m s 例 : 核反應若質量減少 1 克 =10-3 Kg, 產生核能 E= (10-3 ) (3 10 8 ) 2 = 9 10 13 (J) 非常巨大 (4) 核反應前後原子序總和不變, 質量數總和不變 (5) 核反應中的輻射線與粒子 : 記憶 α 粒子 β 粒子 γ 4 氦原子核 He 2 2 電子 0 1 e- 1 0 n 粒子 1 1 p 粒子 1 電磁波中子質子 1 H+ ( 氫原子核 ) 帶 2 個正電帶 1 個負電能量電中性帶 1 個正電 例 2 核能發電哪些正確?(A) 用鈾 235 (B) 以質子撞 (C) 反應物質量大於產物質量 (D) 分裂 1 莫耳所 放能量約為 1 莫耳碳燃燒熱之 1 萬倍 (E) 此能量來自電子組態的大幅改變 (F) 所生廢料無放射 性 (G) 反應前後原子種類改變 (H)1 克的鈾進行核分裂後可放出能量 9 10 13 焦耳 85 日 ACG
第四章化學與能源 13 例 3 (1) 226 Ra 222 222 224 222 88 經一次 α 衰變會生成?(A) 87 Fr (B) 86 Rn (C) 84 Po (D) 84 Po 9 (2) 4 Be +α 12 C+? (A) 6 質子 (B) 電子 (C) 中子 (D) 氦原子核 例 4 1 克的鈾 235 進行核分裂後生成的產物共 0.99 克, 共放出核能?J B,C 9 10 12 例 5 某核能發電廠可將核反應所生能量的 20% 轉變為電能, 其發電容量為 6 10 9 瓦, 則核燃料棒每小時減少的質量約為? 克 (A)0.2 (B)0.12 (C)1.2 (D)0.02 Ans: ** 電能 E (J) = 功率 P( 瓦 J/s) 時間 t( 秒 s), 核能 E= m (Kg) C 2, 設質量減少 m 公斤 (6 10 9 ) (60 60) = m (3 10 8 ) 2 20%, m= 1.2 10-3 (Kg) = 1.2 (g) 100 學研 C 以下為地球科學課程, 請自行閱讀 三 替代能源 : 再生能源 ( 太陽能 風力 水力 波浪潮汐 海洋溫差 地熱 生質能 ) 1. 再生能源 : 可由自然界持續獲得補充的能源 (1) 太陽能 : 太陽能電池 太陽爐 太陽能熱水器, 但轉換效率不高, 所需的光照面積太大 註 : 照射到地球的太陽能, 若能將其萬分之ㄧ轉變成可用能源, 即足以供應全球的需求 (2) 風力發電 : 目前技術最成熟的再生能源, 但有噪音及風力間歇性不穩定的缺點 (3) 水力發電 : 但興建水庫可能會造成環境生態的破壞 (4) 地熱發電 : 地熱使水變高壓水蒸氣流動, 使發電機轉動發電, 但有硫化物易使機件生鏽受損 (5) 海洋能源 : 潮汐發電 波浪發電 洋流發電 表層與深層海水的溫差對流發電, 但機件不易固定, 且生鏽受損 註 : 深海地層有豐富的固態可燃冰 ( 天然氣的水合物 ), 但非屬再生能源 (6) 生物能源 ( 生質能 ): 將生物的有機物質轉變成可用能源 註 : 垃圾焚化爐發電, 堆肥生沼氣, 玉米 甘蔗 發酵製成生質酒精 註 : 為避免糧食缺乏, 目前傾向將稻稈的纖維素分解發酵製成生質酒精 << 學測類題 >> 01. 哪一個正確?(A) 能量守恆只在特殊情況才成立, 一般來說, 能量會愈用愈少故有能源危機 (B) 能量守恆表示總能量不會減少, 所以能量用不完 (C) 能量再轉換時總值會減少, 故有能源危機 (D) 能量守恆總是成立, 但用來發電行車的煤 石油用過後變成廢氣及熱, 不易再利用, 故有能源危機 85 學 D
第四章化學與能源 14 02. 下列哪一個錯誤? (A) 瓦斯爐將化學能轉換成熱能 (B) 水力發電將力學能轉換成電能 (C) 飛機 引擎將電能轉換成力學能 (D) 光合作用將光能轉換成化學能 86 學 C 03. 核能發電哪些錯誤?(A) 核分裂, 反應前後原子種類改變了 (B) 生成物有的帶有很強的輻射性 (C) 比起煤或石油, 核燃料只要很少的質量就可產生很大的能量 (D) 核廢料的輻射性可經低溫冷 凍處理即可清除 (E) 以慢中子撞擊 3% 的鈾 238 7 6 7 04. 4 Be 原子核捕捉 1 個電子會生成哪種原子核?(A) 3 Li (B) 3 Li (C) 8 4 B (D) 8 5 B 84 學 DE 85 學 B 238 206 05. 92 U (1) 放出 1 個 α 後還剩? 個質子,? 個中子 (2) 蛻變成 82 Pb 要經過幾個 α 及 β 衰變? 06. 哪一個可能是以中子 1 235 0 n 撞擊 92 U 的產物? (A) 90 38 Sr+ 144 54 Xe+ 1 0 90 學 90 144 87 學 8 6 90 141 n (B) 38Sr+ Ba+2 1 n 56 0 (C) 92 144 36Kr+ Xe+3 1 92 141 54 0 n (D) 36Kr+ Ba+3 1 n 87 56 0 學研 D 14 07. α 撞 N 17 7 生 O 8 及?(A) 質子 (B) 電子 (C) 中子 (D) 氦原子核 88 學 A 08. α+ 14 N O+p 7 則氧原子核為?(A) 17 O (B) 16 O 8 8 (C) 15 8 O (D) 18 8 O 89 學 A 14 09. (1) 高能量中子撞擊 N 14 7 生成 C 6 及? 粒子 (2) 14 C 14 6 碳 -14 釋放 1 個? 粒子生成 N? 7 (A) 質子 (B) 電子 (C) 中子 (D) 氦原子核 89 指研 A,B 10. 有關原子核哪些正確? (A) 核反應遵守質量守恆 (B) 中子數 = 原子序 - 質量數 (C) 核能發電與投 到廣島的原子彈皆為核分裂 (D) 不同質量數, 但在電中性時具有相同電子數的原子稱為同位素 (E) 原子核放射性不受溫度壓力的影響而改變 90 日 CDE 11. 經由核分裂與核聚變 ( 融合 ) 所放出能量可用以發電, 哪一個正確?(A) 均使用鈾為燃料 (B) 核聚 變的能量並非來自核能 (C) 核聚變比分裂產生更嚴重的輻射廢料問題 (D) 太陽的能量主要來自 核聚變 (E) 目前許多發電廠利用核聚變發電 235 1 92 141 y 12. 92 U 0n W Kr 56Ba x zn,w x 為?(A)34 5 (B)35 4 (C)35 5 (D)36 2 (E)36 3 13. 太陽能來自下列哪一項? (A) 核分裂 (B) 核融合 (C) 酸鹼中和 (D) 燃燒 (E) 氧化還原 91 學 D 93 學 E 93 學研 B
第四章化學與能源 15 14. 209 210 83Bi + x Po + y,x y 84 為?(A) 電子 質子 (B) 中子 電子 (C) 中子 質子 (D) 電子 中子 97 指研 B 15. 有關太陽能哪些正確? (A) 太陽能電池將太陽能變熱能 (B) 太陽能熱水器將太陽能變熱能 (C) 目前發光二極體 LED 的交通號誌是直接利用太陽能發光 (D) 目前太陽能無法成為人類主要 能源是太陽能總量無法滿足全球能源的需求 板轉換效率不高, 所需照射面積太大 (E) 太陽能總量可滿足全球能源的需求, 但太陽能 97 學研 BE 16. 有關目前約佔全球耗用能源的五分之一的再生能源, 哪一個不正確? (A) 太陽輻射的能量是由 核能轉換而來 (B) 再生能源不會提高 CO 2 排放量 (C) 太陽能電池是是直流電源, 將光能變電 能 (D) 潮汐所提供的能量, 完全來自地球對海水的重力作用, 與其他星球無關 98 學 D 17. 下列有關能源的敘述, 何者正確?( 應選 3 項 ) (A) 煤 石油和天然氣都屬於化石燃料 (B) 太 陽能電池是利用光能產生電流, 理論上不消耗物質 (C) 核能是指核分裂或核融合所產生的能 量, 並遵守質量不滅定律 (D) 潮汐發電 波浪發電 洋流發電 海洋溫差發電等均屬於海洋能 源 (E) 氫氧燃料電池的發電原理與水力發電相同, 兩者在其發電過程中均不污染環境 99 學 ABD 18. 吃完午飯 午休後, 小華很有力氣的將椅子搬到桌子上準備打掃 請判斷下列小華搬椅子時能 量轉換的敘述, 哪一個錯誤? (A) 小華搬椅子的動作是將食物內物質的化學能轉換成肌肉收縮 的能量 (B) 小華搬椅子的動作是將肌肉收縮的能量轉換成椅子的位能 (C) 食物中物質的化學能 都轉換成肌肉的能量 (D) 能量轉換過程中會有熱能的產生 86 19. (1) 高能的 Kr 208 36 離子轟擊 Pb 82 靶, 氪核與鉛核融合, 放出 1 個中子, 形成新元素 X (2)120 微秒後,X 元素的原子核分裂出 1 個氦原子核, 而衰變成另一種新元素 Y (3)600 微秒後又再釋放出一個氦原子核, 形成另一種新元素 Z 下列有關此核融合反應的敘述, 哪一個錯誤?(A) 氪核與鉛核融合產生 X 之核反應式為 99 學 C Kr Pb n X 86 208 1 293 36 82 0 118 (B)X Y 為 X He Y 293 4 289 118 2 116 (C)Y Z 為 Y He Z 289 4 285 116 2 114 (D) 元素 Z 原子核之中子數為 171 (E) 元素 Y 原子核之中子數為 116 99 學 E 20. 抽蓄水力發電, 其能量轉換主要的過程為下列哪一個? (A) 電能 水的位能 水的動能 電能 (B) 電能 水的動能 水的位能 電能 (C) 水的動能 化學能 水的位能 電能 (D) 電能 化學能 水的動能 電能 (E) 化學能 水的位能 水的動能 電能 100 學 A 21. 下列哪些選項為臺灣已經作為商業使用的再生能源?( 應選 2 項 ) (A) 核能發電 (B) 潮汐發電 (C) 風力發電 (D) 海流發電 (E) 水力發電 100 學 CE 22. 使用 生質能源, 將有可能減緩下列哪些環境問題?( 應選 2 項 ) (A) 水質優養化 (B) 土石流 (C) 溫室效應 (D) 地層下陷 (E) 酸雨 100 學 CE
第四章化學與能源 16 23. 下列有關利用植物做為原料製成生質酒精的敘述, 哪些正確?( 應選 3 項 ) (A) 目前人類已可 從甘蔗 玉米中的蔗糖和澱粉, 成功提煉酒精 (B) 利用玉米稈 稻稈等農業廢棄物中的半纖維 素 纖維素均可製成酒精 (C) 甘蔗 玉米的蔗糖和澱粉與水稻莖稈中的纖維素均存在於細胞壁 (D) 甘蔗 玉米的蔗糖和澱粉與水稻莖稈中的纖維素均存在於液胞中 的分子量均較纖維素的分子量為小 (E) 蔗糖 木糖 葡萄糖 100 學 ABE 24. 關於核能發電的敘述哪一個正確?(A) 核能需在氧氣催化下, 經由慢速中子與鈾 -235 反應而生 (B) 每一個核分裂過程中, 中子數目會增加, 且 ΔH<0 而使核分裂反應停止 (D) 核廢料可隨意安置於空曠的室外 (C) 可用大量水減少空氣中氧氣及降溫 100 學研 B 25. 下列關於 84Po( 質量數 210) 原子及 88Ra( 質量數 226) 原子的敘述哪一個正確?(A) Po 和 Ra 兩種原子核中的中子數相差 16 (B) Po 和 Ra 兩種原子核中的質子數相差 16 種原子中的電子數相差 4 (D) 釙和鐳兩個元素, 在自然界都不存在 源自其原子核釋出 X 光 (C) Po 和 Ra 兩 (E) 釙和鐳的放射性都是 26. 核能發電的原理為哪一個?(A) 質能互換 (B) 質量不滅 (C) 電荷不滅 (D) 動量守恆 27. 鈾 -238 的原子核 92U 經過一次 α 及 β 衰變, 會變成哪一種原子核? (A) 235 92 U (B) 234 90 101 學 C 101 學研 A 234 206 Th (C) 91Pa (D) Pb 101 82 學研 C 28. 甲烷與天然氣水合物 ( 可燃冰 ) 的敘述哪一個正確? (A) 甲烷是易溶水的氣體, 故可與水結晶 (B) 甲烷的溫室效應 >CO 2, 是因為甲烷可燃 (C) 燃燒一克甲烷需氧 4 克 (D) 可燃冰是甲烷與水 起化學作用生 CH 5 OH 結晶冰狀物 101 學研 C 29. 下列敘述哪些正確?(A) 臺灣核能發電是利用鈾 -235 進行核融合反應 (B) 核反應遵守質能守恆 定律, 符合愛因斯坦提出的質能互換關係式 (C) 氫 1 H 氘 2 H 氚 3 H 三元素稱為同素異形體 (D) 氘 2 H 具有 1 個電子 2 個中子 (E) 氘與氧形成重水 D 2 O, 化學性質與水相似 104 學 BE