基礎化學
(二) 第三章 化學與能源
103 年 02 月彙編 第一節化石燃料 壹、煤 一、形成：古代植物因長期間埋藏地表下，經___________作用所形成的黑色物質。 二、成分：主成分元素是______，並含有少量氫、氧、氮、硫等元素。 三、種類：依含碳量由高到低依序可分為_______、_______、_______及________等四種。 四、煤的乾餾： 1、將煤隔絕空氣加熱到高溫而起分解作用的過程，稱為_______。 氣體 Com b i n _________ （成分：_____、______、一氧化碳等） 2、 煤Com b i n 液體 _________（煤焦油） Com b i n 可得____、____、萘等的輕油 固體 _______（焦炭） 含碳量極高的煤焦，燃燒時無煙。 3、 煤焦的用途： 煤焦可作為燃料。煤焦可用來冶煉金屬（Fe2O3＋3C Comb i n 2Fe＋3CO）。
煤焦可用來製造水煤氣或氫氣等燃料。 4、煤的液化或氣化： 因煤的輸送不如液態或氣態燃料方便，因此常經由液化或氣化製造其他燃料，以 提高其使用價值。 煤焦經由高溫下，通入適量空氣及水蒸氣，可將煤轉化成__________。 （又稱合成天然氣）。 C(s)＋H2O(g)Comb i n CO(g)＋H2(g) ΔH＝130 kJ 【範例1】 在S.T.P 時，12 公克的煤至多可以產生多少公升的水煤氣？（氣體在 STP 下，1 莫耳的體積均為 22.4 公升；原子量：C＝12，H＝1，O＝16）分 (A) 11.2 (B) 22.4 (C) 44.8 (D) 67.2 餾出芳香烴類等化合物。 Ans： C 五、煤的用途： 1、煤可作為火力發電廠的燃料，但使用之前必須先做_______等處理，以免造成環境 汙 染。 2、煤除了可經由氣化製造甲烷或水煤氣外，也可經由液化製造合成汽油。然而煤的氣 水煤氣
化或液化都需耗費大量能量，其製造成本極高，只有在煤產量充沛的地區才較具經 濟效益。 【範例2】 下列有關煤的敘述，何者正確？ (A)煤為一種純碳 (B)煤乾餾所得氣態物質稱為水煤氣 (C)燃燒時黑煙最少的煤為無煙煤 (D)煤乾餾產物中，液態物質只當燃料，無法再提煉物質 餾出芳香烴類等化合物。 Ans： C 【範例3】 下列有關煤隔絕空氣加熱的產物敘述，何者正確？ (A)固態產物為瀝青 (B)液態產物為煤溚 (C)氣態產物為水煤氣 (D)煤焦可當冶煉金屬的氧化劑 Ans：B 貳、石油 一、形成：古代生物死亡後，經高溫、高壓分解而成的黑褐色液態物質。 二、成分：主要成分為碳氫化合物，其中以________為主；以及不定比例的氧、氮與硫 的化合物，組成比例隨著產地而異。 三、原油的分餾： 1、原理：在煉油廠之分餾塔中將原油加熱，使其成分依_________由低而高的順序 蒸餾出來。 餾 分（碳數） 沸 點 用 途 石油氣（1～4） ＜30 ℃ 氣態燃料、塑膠原料 石油醚 (5～6) 30～150 ℃ 主要用作溶劑。 汽油 （6～12） 30～180 ℃ 汽車燃料、溶劑 煤油 （6～16） 150～275 ℃ 航空汽油、 柴油引擎燃料 柴油 （8～21） 200～350 ℃ 柴油引擎燃料 潤 滑 油 （ 28 ～ 30） 430～480 ℃ 潤滑劑 石 蠟 （ 20 ～ 40） (低熔點固體 ) 蠟燭、油蠟 瀝青 （＞40） （黏稠殘渣） 鋪路、防水 2、液化石油氣（簡稱_________）：由石油氣加壓液化所得，即為市售的桶裝瓦斯， 主 成分為_______________與_____________。其中之臭味並非主要成分烷類的味道， 而是為了防止漏氣時，易於察覺而加入的________類臭味劑。 3、__________（碳數 5～6）為許多具揮發性及易燃性的烴類之混合物，但它並不是
有機醚類。 四、熱值： 1、定義：單位質量燃料的燃燒熱（kJ／g）稱為__________。 ▼ 一般燃料的燃燒熱及熱值 燃料 分子量 （g／mole） 莫耳燃燒熱 （kJ／mole） 熱值 （kJ／g） 氫氣（H2） 2 － 286 143 甲烷（CH4） 16 － 879 55 丙烷（C3H8） 44 － 2202 50 乙炔（C2H2） 26 － 1304 50 汽油（C8H18） 114 － 5438 48 柴油（C16H34） 226 － 10653 47 甲醇（CH3OH） 32 － 728 23 乙醇（C2H5OH） 46 － 1373 30 焦炭（C）c 12 － 393 33 一氧化碳（CO） 28 － 285 10 2、低碳數烷類具有較高的熱值; 氫氣雖然不易被液化，卻具有最_______的熱值，且其 燃燒產物為________，不會產生過量的 CO2造成_________；現在氫氣也可為運輸 工 具的燃料，有希望成為本世紀的重要燃料之一。 五、汽油與辛烷值： 1、輕油裂解：輕油是沸點高於汽油而低於煤油的石油分餾物，經裂解可將輕油中較 大的分子轉變成經濟價值高的小分子，也可以將一部分產物重新組成合成汽油。 2、震爆：汽油蒸氣在汽缸內燃燒時，發生不平穩的現象，即活塞受力不均勻，使引擎 產生震動的情況稱為___________；震爆現象容易使引擎受損，並降低引擎動力。 3、辛烷值（ON）：作為汽油抗_______的標準，辛烷值愈高，震爆程度愈低；市售 之 92、95、98 無鉛汽油中的數值，即是標示其___________。 規定 化合 物 結構
命名 正庚烷 （異辛烷正確名稱為 2,2,4－三甲基戊烷） 辛烷值 規定為_____ 規定為_______ █：某汽油之抗震程度等於含體積 95％異辛烷與 5％正庚烷之混合物 （ON＝100×95％＋0×5％＝_______），則此汽油之辛烷值為 95；但不表示此汽油之成分就是 95％異辛烷加 5％正庚烷。 ▼ 常見油品之辛烷值 品名 辛烷值 品名 辛烷值 正辛烷 －10 苯 101 正庚烷 0 甲醇 133 正戊烷 62 乙醇 129 1－戊烯 34 甲基三級丁基醚 116 1－丁烯 97 甲苯 111 異辛烷 100 註：辛烷值可以小於______，也可以大於________，如直鏈的正辛烷之辛烷值為－10，苯 的辛烷值為 101。 4、提高辛烷值的方法： (1)可藉摻合些有_______烷類、_______（不飽和烴）、______及_________（含苯環 為基體的烴類）。 (2)加入少量___________（(C2H5)4Pb）也可增加辛烷值（如早期的高級汽油），但是 會造成空氣的汙染。 (3)目前市面上所售的 92、95、98 無鉛汽油，皆不含四乙基鉛而改用 __________(MTBE) 、________、__________或___________等添加物來提高辛烷值，又稱__________。 ▲甲基三級丁基醚的結構式 (4)巴西政府曾實施以_________為替代能源，配合當地種植甘蔗，製成大量廉價的酒 精，使用於汽車燃料，可降低環境汙染。 【範例4】 下列有關石油分餾的敘述，何者正確？
(A)原油分餾出的產物為純物質 (B)分餾塔愈上層產物的沸點愈高 (C)原油分餾出的石油醚是屬於有機化合物中的醚類 (D)分餾法是利用沸點的不同來分離物 質 Ans:D [ 【範例5】 下列有關石油的敘述，何者正確？ (A)石油主要是烷烴混合物 (B)原油不因產地的不同而不同 (C)石油分餾後的物質為純物質 (D)石油經分餾出的汽油，具有可燃性且有一定之沸點 Ans:A 【範例6】 下表為一般燃料的燃燒熱： 燃料 氫氣 甲烷 丙烷 汽油 焦碳 一氧化碳 甲醇 分（原）子量 g／mole 2 16 44 114 12 28 32 燃燒熱 kcal／mole －68 －208 －526 － 1299 －94 －68 －174 (1) 完全燃燒 1g 的甲烷放熱若干 kcal？ (A) 12 (B) 13 (C) 68 (D) 208 (2) 以單位重量計算，何者最適合作為火箭推進的燃料？ (A)液態氫 (B)甲烷 (C)甲醇 (D)汽油 Ans：(1)B(2)A／16）× 208＝13 ( kcal )； (2)(A) 68／2＝34（kcal／g）；(B) 208／16＝13（kcal／g）
【範例 7】 下表為一些常見燃料的莫耳燃燒熱： 燃料 分子量（g／ mole） 莫耳燃燒熱 （kcal／mole） 氫氣 2 －68 甲烷 16 －208 丙烷 44 －526 乙醇 46 －328 下列何種燃料其單位重量所放出的熱量最小？ (A)乙醇 (B)丙烷 (C)甲烷 (D)液態氫。 Ans：A 【範例8】 下表為常見油品之辛烷值： 品名 正辛烷 正庚烷 正己烷 正戊烷 1－戊烯 辛烷值 －10 0 25 62 34 品名 1－丁烯 異辛烷 苯 甲醇
辛烷值 97 100 101 133 (1) 由表中的數值及化學知識推測，下列敘述何者錯誤？ (A)正烷類碳數愈多，辛烷值愈低 (B)苯為很好的內燃機燃料 (C)有支鏈的烷類比正烷類為更佳的汽油燃料 (D)未來可能使用甲醇為汽車燃料。 (2) 若汽油為 80％之苯與 20％之正己烷混合而成，約可稱為何種汽油？ (A) 80 汽油 (B) 86 汽油 (C) 98 汽油 (D) 101 汽油 Ans： (1)B(2)B 【範例9】 關於汽油抗震能力和辛烷值的敘述，下列哪一組正確？ (甲)抗震能力：95 無鉛汽油＞92 無鉛汽油； (乙)以前市售的含鉛汽油，其辛烷值較直接由原油分餾得到的汽油高； (丙)辛烷值愈高的汽油，其抗震爆能力愈低； (丁) 98 無鉛汽油中異辛烷的體積占 98％； (戊)異辛烷的辛烷值為 100。 (A)甲、乙 (B)甲、乙、戊 (C)甲、乙、丁 (D)乙、丁 (E)乙、丁、戊 Ans：B 参、天然氣 一、形成：埋藏在地底下的氣體化石燃料稱為___________，常與石油或煤礦共同藏於地表 下，成因相同，均為碳氫化合物。 二、成分：主要成分是_________，其中又以_______、________含量最多，並摻雜少量二 氧化碳、氮氣、二氧化硫與惰性氣體。 三、用途： 1、天然氣是大都會區的主要家庭燃料，為無毒、無臭的氣體。 (1)在氧氣充足的情況下產物為_______與________。 CH4(g)＋2 O2(g) → CO2(g)＋2 H2O(g) (2)在氧氣不足下，會產生__________，而可能導致 CO 中毒。 CH4(g)＋O2(g) → C(s)＋2 H2O(g) 或 2 CH4(g)＋3 O2(g) → 2 CO(g)＋4 H2O(g) (3)就燃燒觀點而言，天然氣比汽油更適合做為汽車燃料，因廢氣量較低。 (4)就經濟價值而言，天然氣燃燒所產生的熱量較水煤氣高。 2、為重要的工業原料來源。 【範例10】 下列有關水煤氣的敘述，何者錯誤？ (A)主要成分為 CO 與 H2
(B)在高溫的煤炭中通入空氣及水蒸氣可製得 (C)與天然氣的主成分不同 (D)可利用煤乾餾製得 Ans：D 【範例11】 (甲) H2 (乙) CH4 (丙) C2H6 (丁) C3H8 (戊) C (己) CO (庚) H2O。 上列物質中，何者是天然氣的主要成分？ (A)甲、乙 (B)甲、己 (C)戊、庚 (D)甲、乙、己 (E)乙、丙 Ans:E
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊牛
刀 小 試＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
1、下列有關石油的敘述，何者正確？ (A)石化工業上熱裂解的目的，是將石油中較大的分子轉變成經濟價值高的小分子 (B)石油分餾的原理是利用各成分的熔點差異 (C)石油氣是由原油分餾而得的一種化合物 (D)汽油的分餾溫度較柴油的分餾溫度高 2、下列有關煤、石油、天然氣的敘述，何者錯誤？ (A)石油的主要成分為烷類 (B)天然氣主要成分為甲烷、乙烷 (C)煤氣的主要成分為氫氣、甲烷及一氧化碳 (D)水煤氣的主要成分為水蒸氣加煤氣 3、下列何者為汽油的主要成分? (A)甲烷 (B)乙烷 (C)正辛烷 (D)甲苯 4、下列碳氫化合物中，何種是最好之汽缸引擎燃料？ (A)正辛烷 (B) 2－甲基庚烷 (C) 2,2－二甲基己烷 (D) 2,2,4－三甲基戊烷 5、化石燃料是千萬年前地球古生物死亡後，埋於地下而形成的，如煤、石油和天然氣等，民國 80 年和 87 年，臺灣電能所用能源的分配情形，臺電公司的統計結果如附表所示：則民國 87 年使用化石燃料所占百分比為多少？ 年度 供應的電能 煤 石油 核能 天然氣 水力 80 1.61×1011千瓦－小時 26.2％ 26.5％ 37.8％ 3.4％ 6.1％ 87 2.08×1011千瓦－小時 30.3％ 19.1％ 19.3％ 14.7％ 16.6％ (A) 30.3％ (B) 49.4％ (C) 56.1％ (D) 64.1％ 6、天然氣通常與石油層一同發現，原因是： (A)它們都是碳氫化合物 (B)它們都可從岩層內發現 (C)它們都有相同的來源 (D)它們都可從油礦區中發現 7、有關原油分餾的過程，下列敘述何者正確？ (A)在分 餾塔愈上層所收集的物質，其沸點愈高 (B)所收集到的物質為純物質 (C)含鉛汽油可直接從收集的分餾塔口流出，辛烷值高，可防震爆 (D)最底下所收集的產物是分子量非常大的殘餘物，如瀝青 8、加油站可常見到 92、95 及 98 無鉛汽油，所謂 95 無鉛汽油代表的意義為何？ (A)沸點為 95°C 的汽油 (B)辛烷值為 95 的汽油 (C)含有 5％酒精的汽油 (D)含有 5％四乙基鉛的汽油 (E)含有 95％異辛烷的汽油 （ 1. (B)沸點差異；(C)混合物；(D)低。） （ 2. (D)水煤氣為 CO＋H2。） （ 5. 煤、石油、天然氣合稱化石燃料 ∴ 30.3％＋19.1％＋14.7%＝64.1％。） （ 6. 天然氣與石油的成因來源相同。）9、下列同為 1 克的燃料中，何者的熱值最大？ (A)天然氣 (B)氫氣 (C)煤炭 (D)液化石油氣 10、在 S.T.P 時，12 公克的煤至多可以產生多少公升的水煤氣？ (A) 11.2 (B) 22.4 (C) 44.8 (D) 67.2 11、下列有關辛烷值的敘述何者正確？ (A)辛烷值最大為 100，最小為 0 (B)正庚烷的辛烷值訂為 0 (C)辛烷值愈高，其震爆愈不嚴重 (D)汽油添加甲基三級丁基醚可以提高辛烷值
(E)與體積 10％的正戊烷（ON＝60）和 90％的異辛烷（ON＝100）之混合物震爆性相當的 汽油 ，其辛烷值為96 12、所謂「加氧汽油」是指汽油中可能添加了下列何種物質？ (A)甲苯 (B)甲醇 (C)氧氣 (D)甲基三級丁基醚 (E)正庚烷 13、下列關於水煤氣的敘述中，何者正確？ (A)可以於燒紅的鐵上噴水蒸氣製備 (B)是一氧化碳和氫氣莫耳比 1：1 混合物 (C)完全燃燒後生成二氧化碳和水 (D)是水蒸氣和煤氣的混合氣體 (E)是國內常見鋼瓶裝家庭燃料 14、下列有關天然氣的敘述，哪些是正確的？ Ｄ(A)除了煤與石油之外，天然氣是另一重要的化石燃料 (B)天然氣常與石油或煤礦共存蘊藏於地表下 (C)天然氣為純物質 (D)以燃燒觀點而言，天然氣比汽油更適合作為汽車燃料 (E)天然氣中含有少許含氮物質，燃燒時可產生氮的氧化物（NOx） 15、丙烷的莫耳燃燒熱為 －2200 kJ／mole，則丙烷的熱值為若干？ 16、何謂 98 汽油？ 17、假設丙烷（C3H8）是液化石油氣的主要成分，液化後的密度為1.0 g／cm3，試問在25℃ 時丙烷液化前、後的體積比值為何？ ※ 牛刀小試解答※
1.A 2.D 3.C 4.D 5.D 6.C 7.D 8.B 9.B 10.C 11.BCDE 12.BD 13.BC 14.ABDE 15.50kJ/g 16.抗震性質與含有 98%的異新烷及 2%的正庚烷汽油相同者。 17.557
（ 5. (D)天然氣的熱值較汽油高。）
（ 1. 丙烷（C3H8）分子量 44，則丙烷的熱
第二節常見的電池 一、電化電池： 1、原理：利用自發性的___________反應，將_________能轉化成_____能。 2、基本結構： (1)陽極（anode）：發生_________反應，電子_________之電極，一般由活性大的金屬 構成，物理上稱為_________。反應時，溶液中的陰離子（anion）會移向_______ (2)陰極（cathode）：發生_______反應，電子__________之電極，一般由活性小的金屬 構成，物理上稱為_______。反應時，溶液中的陽離子（cation）則移向_______。 3、電池的基本反應：以鋅銅電池為例，如右圖所示。 (1)陽(－)極：________________，鋅的質量________。 (2)陰(＋)極：________________，銅的質量________。 (3)陽極半電池溶液中的[Zn2＋]_______，顏色不變； 陰極半電池溶液中的[Cu2＋]_______，顏色變_____。 (4)鹽橋中的 K＋移向銅極，NO 3－則移向鋅極。 4、電池的分類： 目前市售電池種類繁多，造型五花八門，我們可依電池本身的充放電特性與工作性質分 類如下： 電池《可否充電？》 說明：(1)電池中的電解質若呈酸性，則該電池又可稱為酸性電池； 電池中的電解質呈鹼性，則為鹼性電池。 (2)太陽能電池及燃料電池只要能不斷供應光能或燃料就可連續使用， 可稱為連續式電池。 【範例1】 右圖是鋅銅電池的簡易裝置，下列有關鋅銅電池的敘述，何者正確？ (A) U 型管內為電解質溶液 (B)銅極所在燒杯需盛鋅鹽的水溶液 (C)電路接通時，溶液中的正離子會游向負極 (D)以伏特計測量電壓時，電池的正極需接到伏特計的負極 Ans：A 二次電池 （蓄電池） 一次電池 （原電池） 鉛蓄電池 鎳鎘電池 鋰離子電池 乾電池（勒克朗社電池） 鹼性乾電池 鋰電池 可 不可
【範例2】 市售電池多是利用化學反應產生電能的裝置，下列有關化學電池的敘述，何者錯誤？ (A)電池一定包含正極與負極 (B)電池內所發生的反應屬於氧化還原反應 (C)在電池負極產生的電子經由外電路傳至正極 (D)在電池正極產生的陽離子經由外電路傳至負極 (E)每一個電池有兩個"半電池"，每一個半電池都有一個電極和電解質溶液 Ans：D 二、常見的電池 1、乾電池（又稱______________電池），如右圖所示： (1)電極： 陽(—)極：外殼_______殼。 陰(＋)極：中間_______棒（未參與反應，僅作導電用 ，又稱惰性電極） (2)電解質：內部填充有_________、_______、石墨粉、 __________、澱粉和少量的水做成的黑色糊狀物。 註：電解質氯化銨呈酸性，故此電池可稱______性乾電池。 (3) 放電反應： 陽(—)極：Zn(s) → Zn(aq)2＋＋2 e－ 陰(＋)極：2 NH 4＋(aq)＋2 e－ → 2 NH3(g)＋H2(g) 2 MnO2(s)＋H2(g) → Mn2O3(s)＋H2O( l ) 2 NH3(g)＋ZnCl2(aq) → Zn(NH3)2Cl2(aq) 總反應為：_________________________________________________________ 說明：陰極產生的氣體為非導體，會將碳棒包圍，導致電池的電位顯著下降，稱為 ________現象。而二氧化錳及氯化鋅就是用來抑制陰極之極化現象的發生，故將它 們稱為「_____________」。 (4) 特性：長時間置於電器中，會有電解液滲出，損壞電器，故不用時應取出；不可充 電，電壓約_____________伏特（V）。 2、鹼性乾電池：（主要將乾電池的電解液改為___________） (1)電極： 陽(—)極：膠態鋅粉—金屬集電棒 陰(＋)極：MnO2與石墨的混合物—鋼製外殼 (2)電解質：含 KOH 之膠狀物。 (3)放電反應： 陽(—)極：Zn(s)＋2 OH－(aq) → ZnO(s)＋H2O( l )＋2 e－ 陰(＋)極：2 MnO2(s)＋H2O( l )＋2 e－ → Mn2O3(s)＋2 OH－(aq) 總全應：_________________________ (4)特性：因陰極無____產生且還原劑為粉狀鋅，電壓穩定，電流較大。電壓約
_____V。 3、一次鋰電池：所有以鋰金屬為陽極活性材料的電池皆可稱作鋰電池，這裡的一次鋰電池 指的是鋰二氧化錳電池。 (1)電極： 陽(—)極：鋰金屬 陰(＋)極：二氧化錳 (2)電解質：LiClO4的有機電解液 (3)特性：因為鋰金屬具有較______的活性與密度______的特性，所以搭配上適當的陰 極便可構成具有高能量重量比、高電壓、電壓平穩、自放電率小、儲存壽命長、工 作度範圍廣（－20～50 ℃）及性能佳的良好電池。電壓約為_________V。 4、鉛蓄電池（又稱鉛酸電池）如右圖所示： (1)電極： 陽(—)極：海綿狀__________； 陰(＋)極：深棕色的____________。 (2)電解質溶液：30％的___________溶液。 (3)放電反應：
陽(—)極：Pb(s)＋SO42－(aq) → PbSO4(s)＋2 e－
陰(＋)極：PbO2(s)＋4 H＋(aq)＋SO42－(aq)＋2 e－ → PbSO4(s)＋2 H2O( l ) 總反應：_______________________________________________ 說明：硫酸根移向兩極，兩極皆生成白色的硫酸鉛，附於極板上面，故兩極板質量都 增加，硫酸的濃度漸_______，密度變______，pH 值變_____，電壓隨之降低。 (4)充電反應： 正極接外加直流電源的_________，負極接________，使充電電流 方向與電池放電的方向相反。故此時鉛電池會變成一電解槽。 負極上的硫酸鉛恢復成______，正極的硫酸鉛恢復成_______， 同時水分減少，硫酸的濃度與密度均_______。 反應式如下： 陽(＋)極：
PbSO4(s)＋2 H2O( l ) → PbO2(s)＋4 H＋(aq)＋SO42－(aq)＋2 e－ 陰(—)極：PbSO4(s)＋2 e－ → Pb(s)＋SO42－(aq)
總反應：_____________________________________________ 用比重計測量稀硫酸密度的變化，即可知充電程度。 (5)特性：常作為汽機車的電瓶，通常由三至六組電池串聯而成。電池電壓約為_____ V ，壽命為二至三年。而目前較先進的鉛蓄電池，是以鉛與______的合金為負極材料， 這種設計可以避免電池充電時產生氫氣，因此不需添加水，常以密封狀態出售，壽命 也較長。
5、鎳鎘電池： (1)電極： 陽(—)極：鎘（Cd）； 陰(＋)極：鹼式氧化鎳（NiO(OH)）。 (2)電解質：KOH。 (3)特性：用於停電預備電源和安全燈，電壓穩定，壽命長且可充放電次數高 （1200 次以上），但有記憶效應，可充電量隨之降低；電壓約為_________V。 6、鎳氫電池：為鎳鎘電池之環保改良。 (1)電極： 陽(—)極：鑭系貯氫材料； 陰(＋)極：鹼式氧化鎳 NiO(OH)。 (2)電解質：KOH。 (3)特性：鎳氫電池可充、放電次數比鎳鎘電池少，但記憶效應較小且無鎘汙染，不過價 錢較高；電壓約為________ V。 7、鋰離子電池： (1)電極： 陽(—)極：含有鋰金屬的石墨； 陰(＋)極：鋰的過渡元素氧化物 █：LiCoO2，二氧化鋰鈷 (2)電解質：溶於有機溶劑的鋰鹽（如 LiClO4）。 (3)特性：鋰離子電池的最大優點為充電時無記憶效應，故可隨時充電。重量輕且具有高 電壓及高能量密度，目前市面手機、筆電等的充電電池多為此類電池；電壓約為 _______ V。近來新發展的磷酸鋰鐵電池其正極材料化學式 LiFePO4，與傳統鋰離子電 池使用的 LiCoO2相比較，其優點為比較不易發生溫度升高，而引發電阻升高並產生 爆炸，安全性高，可反覆多次充放電，使用壽命較長，且電流大功率高。一般可用於 電動工具、車用電池等。 註：電池的能量密度為電池單位體積或單位重量中所儲存的_______，如鋰離子電池的 能量密度為鎳鎘電池的2 倍左右。 【範例3】 下列有關乾電池的敘述，何者錯誤？
(A)碳棒為正極 (B)陰極反應為 Zn(s) → Zn2＋(aq)＋2e－
(C)鋅罐為陽極 (D)電解液為氯化銨、二氧化錳與氯化鋅的混合物
【範例4】 右圖是碳鋅乾電池的剖面圖。當這種乾電池放電時，下列何者物質 獲得電子？ (A)鋅 (B)碳棒 (C)氯化銨 (D)氯化鋅 (E)二氧化錳 Ans：CE 【範例5】 鉛蓄電池是以鉛為負極、二氧化鉛為正極，而兩種電極均浸於稀硫酸溶液所構成的一種電池， 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？ (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 Ans：BDE 【範例6】 下列有關鉛蓄電池的各項敘述中，何者正確？ (A)陽極為鉛，陰極為二氧化鉛 (B)電解液為稀硫酸 (C)通常其電壓為 1.5 伏特 (D)電池電壓與極板面積有關，極板面積愈大，電壓愈高 (E)可以充電，因此可以反覆使用 Ans： ABE 【範例7】 下列關於鋰離子電池的敘述，何者正確？ (A)電解質是 KOH 溶液 (B)陽極使用金屬鋰 (C)充電時，鋰離子會向負極移動 (D)電壓約為 1.5 伏特 Ans：BC 【範例8】 鋰電池的電解質溶液為下列何者？ (A) KOH 溶液 (B) H2SO4溶液 (C)過氯酸鋰非水溶液 (D)氯化銨溶液 Ans：C 三、燃料電池 1、定義：凡是利用燃料與氧化劑反應而放出電能的電化學裝置，均可稱為________。 燃料電池放電後，通常直接補充燃料，而不進行充電。 2、氫燃料電池： (1)電極： 陽(—)極：白金 陰(＋)極：白金。 (2)電解質：採用質子交換膜。 (3)電極反應： 陽(—)極：H2(g) → 2 H＋(aq)＋2 e－ （(C)電壓為 2.0V；(D)極板面積與電流大小有關，而與電壓無關。）
陰(＋)極：1／2 O2(g)＋2 e－＋2 H＋(aq) → H2O( l ) 總反應：__________________________________ (4)特性： 以氫燃料電池為動力的汽車，可達零碳排放，較符合環保的要求。 氫氣體積龐大不便貯存，需經低溫高壓處理以減小其體積。 需克服三相接觸技術困難（氣態燃料、液態電解質與固態電極），且以_____ 或貴金屬為觸媒，成本較高； 電壓約為____________V。 註：鹼性氫氧燃料電池是以覆蓋鉑或鎳的多孔性碳板為電極、30％ KOH 為電解質 ，其電池內部的反應式如下： 陽(—)極：H2(g)＋2 OH－(aq) → 2 H2O( l )＋2 e－ 陰(＋)極：1／2 O2(g)＋H2O( l )＋2 e－ → 2 OH－(aq) 總反應：___________________________ 3、直接甲醇燃料電池： (1)直接甲醇燃料電池也為常見的一種燃料電池， 其全反應為：_______________________________________ (2)直接甲醇燃料電池的能量密度比氫燃料電池高出許多，且液態甲醇比氫氣方便貯 存。其缺點是反應產物為_________，較不符合環保概念，且甲醇有毒易燃，有 危險性。 ▼ 各種電池的比較 電池種類 陽(—)極 陰(＋)極 電解質 電壓（V） 乾電池 鋅 石墨棒（惰性電極） 、二氧化錳 氯化銨水溶液、 氯化鋅水溶液 1.5 鹼性乾電池 金屬集電棒（ 惰性電極）、 鋅 鋼外殼（惰性電極） 、二氧化錳 氫氧化鉀水溶液 1.5 鉛蓄電池 鉛 二氧化鉛 硫酸水溶液 2 鋰離子電池 含有鋰金屬的 石墨 鋰金屬氧化物（如 LiCoO2） 溶於有機溶劑的 鋰鹽 （如 LiClO4／乙醚） 3.6 氫燃料電池* 鉑（惰性電極 、催化劑）、 氫氣 鎳（惰性電極、催化 劑）、氧氣 質子交換膜 0.86 █：氫燃料電池種類繁多，且日新月異，只能取較普遍或較新穎者做簡單介紹。
【範例8】 下列有關甲醇燃料電池的敘述，何者錯誤？ (A)甲醇和水的混合物送至陽極，發生氧化反應生成 CO2，並釋放出電子 (B)電子從陰極經外電路轉移至陽極 (C)甲醇用完後，只要補充甲醇水溶液就可以，不需充電 (D)以環保觀點來看，甲醇燃料電池沒有氫氧燃料電池好 Ans：B
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1、下列有關常用電池的敘述，何者錯誤？ (A)蓄電池是使用後可經充電再使用的電池 (B)燃料電池亦可經由充電達到反覆使用的目的 (C)鉛蓄電池以鉛作負極，另一極則在鉛塗上二氧化鉛作為正極，兩極皆浸泡在稀硫酸溶液中 (D)鎳鎘電池是以鎘為負極，以氧化鎳（Ⅲ或Ⅳ）為正極，而以氫氧化鉀為電解質 2、下列何種電池所含的有毒物質，引起人體中毒後會造成骨骼疏鬆，無法支撐重量，使得病患 任何行動都會產生極大的痛苦，俗稱為「痛痛症」？ (A)乾電池 (B)水銀電池 (C)鉛蓄電池 (D)鎳鎘電池 3、下列製造乾電池的材料，在乾電池放電時，哪種材料不參與反應？ (A)氯化銨 (B)鋅殼 (C)碳棒 (D)二氧化錳 4、下列關於鋅銅電池（由鋅、銅金屬當電極及其硫酸鹽類水溶液所組成） 放電過程中的敘述，何者正確？ (A)鋅金屬質量漸減 (B)陽極發生還原反應 (C)銅極發生失去電子的反應 (D)溶液中銅離子濃度逐漸增大 5、目前汽機車使用的密封式鉛蓄電池，不需添加水，是以鉛和何種金屬的合金做為負極，可避 免充電時產生氫氣？ (A)鈣 (B)鉀 (C)銅 (D)鋅 6、電池是日常生活中的常見用品，下列有關常用電池的敘述，何者正確？ (甲)日常購得的電池上會標有陰陽極； (乙)電池中進行的化學反應屬於氧化還原反應； (丙)電池在放電時，由負極流出電子； (丁)鉛蓄電池是可充電的電池，在充電時，原鉛蓄電池正極應連接外電源的正極； (戊)鉛蓄電池可直接使用家中的交流電充電。 （(B)電子由陽極經外電路移到陰極。） （ 1. (B)燃料電池無法充電，只需持續加入可燃燃料 即可持續放電。）(A)僅有乙、丙、丁 (B)僅有甲、乙、丙、丁 (C)僅有乙、丙 (D)甲、乙、丙、丁、戊 7、下列有關於一次鋰電池的敘述，何者錯誤？ (A)陽極使用金屬 Li (B)電壓 3 伏特，貯藏壽命可達 10 年 (C)陰極使用金屬鋅 (D)使用的電解質是對 Li 安定的非水溶液 8、下列何者是二次電池？ (A)勒克朗社電池 (B)鹼性乾電池 (C)水銀電池 (D)鉛蓄電池 (E)鋰離子電池 9、下列有關鉛蓄電池之敘述，何者正確？ (A)放電時陽極重量會減輕 (B)充電時 Pb 極要連接到直流電源的負極 (C)放電時 SO42－僅移向陽極的Pb (D)放電時電解液的濃度不變 (E) PbO2不論是在放電或充電均當正極 10、氫氧燃料電池的反應方程式可寫成 2 H2(g)＋O2(g)→2 H2O(l)，下列有關氫氧燃料電池之敘述， 何者正確？ (A)燃料電池把化學能轉換成電能的效率比傳統火力發電的能量轉換功率高 (B)每消耗 1 莫耳氧氣，可產生 2 莫耳電子電量 (C)放電時，電池中之 OH－濃度漸增 (D)放電時，氧氣在陰極反應 (E)以多孔性碳棒表面覆蓋鎳或白金作為電極，可用高濃度 KOH 溶液作電解質 Ｅ 11、(A)勒克朗社電池；(B)鹼性乾電池；(C)鉛蓄電池；(D)鎳鎘電池；(E)鋰離子電池。 五種電池中，以代號回答下列問題： (1)放電時具有最高電壓是何者？ (2)電解液可含 KOH 者有哪些電池？ (3)電極材料以 Zn 為負極者有哪些電池？ (4)何者為汽機車常用的電瓶？ ※ 牛刀小試解答※ （ 8. (A)電池放電時，負極周圍溶液的 pH 不變。） （ 9. (C)陰極可使用 MnO2。） （ 1. (A)勒克朗社電池：一次電池；(B)鹼性乾電池：一次電池；(C)水銀電池： 一次電池；(D)鉛蓄電池：二次電池；(E)鋰離子電池：二次電池。） （ 2. (1) (A) 1.5V，(B) 1.5V，(C) 2V，(D) 1.3V，(E) 3.6V； (2) (A)以 NH4Cl 為電解質，(E)以稀硫酸為電解質； (3) (C)以 Pb 為負極，(D)以 Cd（鎘）為負極，(E)以石墨 為負極。。）
1、B 2、D 3、C 4、A 5、A 6、A 7、C 8、DE 9、BE 10、ADE 11、(1)E (2)BD (3)AB (4)C 第三節常用能源 一、非再生能源 1、定義：短時間內無法獲得補充、再生而重複使用的能源，稱為__________，如目前最重 要的化石燃料與核能。 註：再生能源有水力、地熱、風力、太陽能、生質能等能源。 2、火力發電： (1)火力發電主要是燃燒化石燃料，以產生的熱轉為電能，最常用的燃料包含_______、 ________和_________。 (2)___________為臺灣最主要的發電方式，如下表，但因化石燃料存量有限，價格日益高 漲，加上環保問題，使火力發電的總發電量有下降的趨勢。 ▼ 我國各種能源在總發電量中所占百分比 統計年份 火力發電 核能 再生能源 其他 民國94 年 68.8 20.2 2.2 8.8 民國95 年 70.2 19.5 2.2 8.1 民國96 年 70.5 19.3 2.4 7.8 民國97 年 71.3 19.6 1.8 7.3 民國98 年 69.5 20.7 2.3 7.5 3、核能發電： (1) 核能：是指經由_________或_________所產生的能量，如下圖所示： (A) (B) 說明：核反應式遵守______________及_________________。 (A) 1 0n＋23592U →3692Kr14156Ba301n； (B)31H＋ 2 1H → 4 2 He＋ 1 0n (2) 核能的來源：核反應時，質量虧損會轉變為能量。 說明：愛因斯坦曾提出質能互換的公式：E = mc2 其中：E：放出能量（J）、m：減少質量（kg）、c：為光速（3×108 m／
3 - 3
鈾－235 被中子撞擊時，會分裂生成氪（92Kr 36 ）原子及鋇 （14156Ba）原子，同時放出三個中子及能量，屬核分裂 氘原子和氚原子撞擊時，熔合成氦原子， 同時放出中子及能量，則屬核熔合 235 92U 3 1T 2 1D 4 2Hes）。 █：有1 g 的質量虧損，將產生：E＝1 × 10－3 kg × (3 × 108 m／s)2＝ ________J 的能量，相當於 16 萬公噸黃色炸藥的爆炸威力或約可讓 100 瓦的燈 泡點亮約三萬年。 (3) 發電原理： 核能與火力發電廠同樣具有鍋爐與發電機的設備，水在鍋爐中加熱變成蒸汽，再利 用蒸汽的力量推動蒸汽機，以帶動發電機發電。 火力發電是在鍋爐內燃燒化石燃料，核能發電則是在反應爐（即鍋爐），以控制 棒調節鈾燃料分裂的連鎖反應產生能量，將水加熱變成蒸氣，如下圖所示。 ▲核能發電與火力發電的原理示意圖 4、核能的發展： (1)由於化石燃料日益短缺，加上溫室效應的問題，使得核能發電再度受到重視。 (2)興建核電廠固然能達到減碳排放及降低發電成本，但核能發電必須通過生態環境、 人身安全、輻射外洩防護及廢料處理等嚴格評估與考量後，才能獲得運轉許可。 (3)核熔合的產物為_________，沒有核廢料的問題，放出熱值一般也比核分裂大，但兩個 帶正電的原子核要互相靠近，進而熔合，必須克服靜電_______，目前仍有許多技術瓶 頸待克服。 【範例1】 下列有關核能的敘述，何者錯誤？ (A)臺灣核能發電廠的原料使用235U 92 (B)核分裂反應中，反應物之質量小於生成物之質量 (C)所使用的鈾同位素受到慢中子的撞擊而分裂 (D)愛因斯坦質能互換的原理即每減少 1 公克質量，可轉變約為 9×1013 J 的能量 Ans：B 【範例2】 下列有關核能發電過程的敘述，何者錯誤？ (A)以慢中子撞擊約 3％的238U 92 而產生核分裂，放出熱能 (B)為了避免核分裂的連鎖反應過於迅速，所以要用控制棒吸收過剩中子 (C)藉著核分裂產生的熱能，而獲得高溫高壓的水蒸氣，帶動蒸汽機運轉 (D)蒸汽機的運轉，帶動發電機的轉動，產生電能 Ans：A
二、再生能源的利用 水力、風力、太陽能、生質能等能源，可重複使用，無耗盡的疑慮，且為潔淨低汙染的能 源，屬再生能源。 【範例3】 有關臺灣能源的開發，下列敘述何者正確？ (A)火力發電是臺灣總發電量的主力 (B)臺灣西岸因夏秋之際常有颱風，故不適合風力發電 (C)臺灣地處歐亞板塊之間，有發展地熱的條件 (D)臺灣四周環繞海洋，最適合開發潮汐發電 (E)可利用焚化爐燃燒垃圾生成的氣體，作為發電之用 種類 利 用 情 況 1、 水力 發電 水力發電是利用水庫、湖泊、河川水的______轉換為力學能推動發電機來發電。 蓄水 Com b i n 推動渦輪發電機 Comb i n電能 (1) 優點：最乾淨且可再循環的發電方式。 (2) 缺點：興建水庫會破壞_________________，且從長遠來看，水力發電並無法解 決能源短缺的問題。 2、 地熱 因地球內部溫度非常高，若將水引入地底，水將轉變成高溫高壓的水蒸氣，再直接 將高溫的水蒸氣導出進行發電。如冰島的地熱發電廠。缺點：有些區域會因______ 或__________的外洩而造成電廠管線腐蝕，目前臺灣並無運轉中的地熱發電廠。 3、 風力 (1) 利用風車輪軸上的葉片隨風轉動，直接帶動發電機而發電，如臺灣沿海地區已架 設許多風力發電機組。 (2) 限制：需風力大、風向穩定且需較大的土地面積，臺電為了盡速達成政府綠色電 力政策目標，預計在未來十年內增加200 部以上的風力發電組。 4、 海洋能 (1) 潮汐發電：利用每天有兩次潮汐漲落，來推動發電機而發電，唯有潮汐落差達__ _______公尺以上，方具經濟效益，臺灣較不具發展潮汐發電之條件。 (2) 海洋波浪發電：當海浪衝擊時，將帶動機組裡的活塞，造成高壓的海流，經由管 線往岸邊送，最終用來推動岸邊的水力發電機，並轉換成電能。臺灣沿海地區受 到強大季風的吹襲，在廣闊的海面上經常存在著洶湧的波濤，波浪能源蘊藏豐富 ，是一項可觀的海洋能源。 (3) 海洋洋流發電：利用洋流推動海底的發電機，也可以發電。黑潮由南向北經過臺 灣東岸，為一強勁且穩定的洋流，很適合開發利用。 (4) 海洋溫差發電：利用海洋表面及海底的溫度差，也可發電。臺灣東部海域的海底 地形陡峻，離岸不遠處，水深即達800 公尺，水溫約 5 ℃。同時海面適有黑潮 暖流通過，表層水溫達25 ℃。因地形及水溫條件佳，有開發溫差發電的潛力。 5、 太陽能 發電 (1) 太陽能電池是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片，它只要一照到光，瞬 間就可輸出電壓及電流。 (2) 太陽能電池中的單晶矽電池的轉換效率（實驗室）最高為 29%，而多晶矽電池 為24%，但多晶矽電池因製作成本低，在市面上已日漸普及。 (3) 全臺太陽能發電設施的發電量已達 5 百萬瓦，如果每天平均日照 6 小時，一年 將可發電約1.1 千萬度。 6 生質能 (1) 定義：有機物經自然或人為化學反應後，作為能源加以應用，如牲畜糞便、農作 物殘渣、城市垃圾及工業廢水、廢棄物等。 (2) 利用方式：皆可經由直接燃燒作為能源，或由微生物的厭氧分解反應而產生 _________（主要成分為__________）後再行應用。 (3) 臺灣生質能主要以大型都市垃圾焚化爐附屬之發電設施為主，目前營運中之焚化 廠共有22 座，發電量為國內再生能源第二位。 (4) 科學家正在研發將農業廢棄物、木材和青草中的不可食用纖維素，轉化成各式各 樣的生質燃料，又稱「_________」。
Ans：ACE 【範例4】 下列有關再生能源的敘述，哪些是正確的？ (A)太陽能電池將光能轉換成電能的效率很高 (B)海洋波浪發電是未來臺灣值得開發的能源之一 (C)潮汐所產生的潮差可成為發電動力，其發電設施要設置在海灘上 (D)水力發電需儲水、興建水庫，也可能造成生態環境的破壞 (E)海洋溫差發電不適合臺灣地區 Ans：BD
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1、下列有關能源的敘述，何項錯誤？ (A)風力在短期內可能無法獲得廣泛應用，但臺灣目前已有使用風力發電系統 (B)太陽能是未來最值得開發也是最具潛力的能量 (C)地熱是最廉價的能源，但其開發時常伴隨著二氧化硫外洩危害生態環境 (D)核能發電是臺灣目前最主要的電力來源 2、以中子撞擊鈾原子核，其反應式：235U 92 ＋ n X w → y z Ba＋ 92 36Kr＋3 1 0n。下列何者選項中的 兩個數 字正確表示上式中的 y 與 z？ (A) 140 與 56 (B) 141 與 56 (C) 141 與 54 (D) 143 與 56 (E) 143 與 54 3、今有一顆重 60 公斤的原子彈，當其爆炸時，質量損失 0.1％，試求其爆炸所放出的能量為 若干焦耳？ (A) 1.8×107 (B) 1.8×1015 (C) 5.4×107 (D) 5.4×1015 4、巴西致力發展以蔗糖產生乙醇代替汽油作為發動車輛的燃料。下列有關敘述何者錯誤？ (A)蔗糖轉變成乙醇的過程稱為發酵，是屬於氧化還原反應 (B)蔗糖是由二分子葡萄糖脫水合成的化合物 (C)利用此種醣類生成乙醇的好處是可以再生 (D)以乙醇作為引擎燃料的另一好處是它不須添加抗震劑 5、目前太陽能電池的主要材料是哪種物質？ (A)碳 (B)矽 (C)錫 (D)鉛 6、科學家預測在二十一世紀中葉，人類希望開始利用核熔合所產生的能量。在核熔合反應中， 原 子核必須碰撞，而讓兩個原子核發生近距離碰撞非常困難，其主要原因為何？ (A)兩個原子核帶相反的電荷，彼此相互吸引 (B)兩個原子核都帶負電荷，彼此相互排斥 (C)兩個原子核帶相反的電荷，彼此相互排斥 (D)兩個原子核都帶正電荷，彼此相互排斥 7、核能發電廠的興建可以不必考慮下列何種問題？ (A)放射廢料的儲存及外洩 (B)產生熱汙染 (C)核爆炸的可能性 (D)反應爐熔化的可能性 （ 1. (D)火力發電是臺灣目前最主要的電力來源。） （ 6. 原子核帶正電會相斥。）8、經由核分裂與核聚變（或稱核熔合(核融合)）反應所釋放出來的能量，都可以轉換用來發電。 下列有關此二種反應的敘述，何者正確？ (A)核分裂與核聚變均使用鈾為燃料 (B)核聚變時釋放出來的能量，是來自電子躍遷時所放出的能量 (C)核聚變比核分裂產生更嚴重的輻射性廢料問題 (D)太陽輻射放出的巨大能量，主要來自核聚變反應 9、 下列何者屬於生質能之利用？ (A)農作物殘渣 (B)牲畜糞便 (C)垃圾的生化作用產生沼氣 (D)能源作物 (E)燃燒薪柴 10、下列有關各種形式的能量轉換之敘述，何者正確？ (A)綠色植物的光合作用：光能→熱能 (B)照相底片的感光：光能→化學能 (C)水力發電：熱能→動能→電能 (D)汽油燃燒使汽車行駛：化學能→力學能 (E)乾電池的照明：化學能→電能→光能 11、 一般核能發電廠有關核反應之敘述，何者正確？ (A)目前採用核分裂的方式 (B)所使用的鈾同位素為鈾－235 (C)核反應是由質子撞擊，使鈾核分裂 (D)反應爐內的控制棒，是以能吸收輻射線的材料如鎘或硼製成 (E)核爆炸是核能發電廠遭遇最大的難題 12、 有關太陽能電池的敘述，下列何者正確？ (A)家裏的太陽能熱水器即是利用太陽能電池來做為熱源以加熱水 (B)常使用的材料為砷化鎵晶片 (C)其發電方式與一般化學電池相同 (D)人造衛星上常使用太陽能電池 (E)目前太陽能電池的應用已日漸普及 ※ 牛刀小試解答※
1.D 2.B 3.D 4.B 5.B 6.D 7.C 8.D 9.ABCDE 10.BDE 11.AB 12.DE
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊第三章學習成效診斷＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
◎ 石油是由烴類化合物組成的混合物，右圖是精煉石油的分餾塔簡圖， 碳數約為13～19 的餾分由丙出口流出，請回答下列 1.、2. 題 1、甲出口與丙出口的餾分相比，下列敘述何者正確？ (A)兩者的沸點一樣 (B)甲出口之餾分的平均分子量比丙的大 （ 2. (A)光能→化學能；(C)位能→動能→電能。） （ 4. (A)太陽能熱水器僅是利用熱傳導；(B)多晶矽； (C)原理為光電效應。）(C)丙出口之餾分的平均分子量比甲的大 (D)兩者的平均分子量一樣，但化學結構不同 2、有關各出口餾分的性質與用途，下列敘述何者正確？ (A)甲出口之餾分是氣體，冷凝收集後，多用作飛機燃油 (B)乙出口之餾分的碳數超過 30，多用作工業溶劑 (C)含鉛汽油直接從丙出口流出，辛烷值高，可防震爆 (D)丁出口的產物是分子量非常大的殘餘物，如瀝青 3. 乾電池是市面上最為常見之電池，右圖為其簡單之剖面構造。 下列有關乾電池的敘述何者正確？ (A)鋅殼為負極 (B) MnO2為催化劑 (C)石墨棒為還原劑 (D)石墨棒為氧化劑 4、下列有關常用電池的敘述，何者錯誤？ (A)蓄電池是使用後可經充電再使用的電池 (B)燃料電池亦可經由充電達到反覆使用的目的 (C)鉛蓄電池以鉛作負極，另一極則在鉛塗上二氧化鉛作為正極，兩極皆浸泡在稀硫酸溶液中 (D)鎳鎘電池是以鎘為負極，以氧化鎳（Ⅲ或Ⅳ）為正極，而以氫氧化鉀為其電解溶液 5、下列關於化學電池的敘述，何者正確？ (Ⅰ)化學電池是利用氧化還原反應產生電能。 (Ⅱ)鹼性乾電池中的二氧化錳為正極，鋅粉為負極，氫氧化鈉的糊狀物為電解液，其電壓可達 3 伏特。 (Ⅲ)汽車用的鉛蓄電池是可充電與放電的電池。 (Ⅳ)超商所售的鹼性電池與普通的乾電池電壓相同，但較不耐久。 (A)Ⅰ 與Ⅲ是正確的 (B)Ⅱ 與Ⅳ是正確的 (C)Ⅰ 與Ⅳ是正確的 (D)Ⅱ 與Ⅲ是正確的 6、能於短期內自行補充，因此能持續供應的能源，稱為再生能源，下列何者屬於再生能源？ (A)核能 (B)石油 (C)火力 (D)地熱 7、加油站常可見到 92、95 及 98 無鉛汽油，所謂 95 無鉛汽油代表意義為何？ (A)沸點為 95 ℃的汽油 (B)辛烷值為 95 的汽油 (C)含有 5％酒精的汽油 (D)含有 5％四乙基鉛的汽油 8、核電廠以鈾－235 為燃料，以慢中子促使其分裂，利用這種核分裂反應所釋出的能量來發電 。下列有關反應事件的敘述，何者錯誤？ (A)原子經過核分裂反應，反應前後的原子種類改變了 (B)有的反應生成物，帶有很強輻射性
(C)比起煤或石油，核燃料只以很少的質量就可產生很大的能量 (D)這種反應生成物的輻射性，經過低溫冷凍處理即可清除 9、煉油工業從原油分出各種成分，主要是利用油料何種物理性質的差異？ (A)顏色 (B)沸點 (C)熔點 (D)密度 10、太陽能是指太陽的輻射能，臺灣的天然能源有限，因此太陽能的利用值得開發。 以下有關太陽能的敘述，何者正確？ (A)太陽能電池為直接將太陽能轉換成熱能 (B)太陽能熱水器主要利用集熱器吸收太陽輻射能使儲存的用水變熱 (C)臺灣目前許多交通號誌所使用的發光二極體（LED）即是直接利用太陽發光 (D)太陽能目前尚未成為人類主要的能源來源，最主要的原因是抵達地表的太陽能總量無法滿 足全球能源需求 11、利用中子來撞擊重原子核，使重核發生分裂，產生兩個較小的核子與中子，並放出巨大的能 量。這種產生核能的方式稱為核分裂，例如中子撞擊鈾原子核， 可用下列的核反應式來表示：U＋n → Ba＋Kr＋xn＋能量。 下列何者選項中的兩個數字，能正確表示上式中的w 與 x？〔註：式中 Kr 是與 He、Ne 同 屬 於週期表的第18 族（Ⅷ A 族）的元素〕 (A) 34 與 5 (B) 35 與 4 (C) 35 與 5 (D) 36 與 2 (E)36 與 3 12、下列市售電池中，不使用鹼性氫氧化物為電解液的有哪些？ (A)乾電池 (B)鹼性電池 (C)水銀電池 (D)鎳鎘電池 (E)鉛蓄電池 13、日常生活中，汽機車所使用的汽油可分成 92、95、98 無鉛汽油，下列關於 95 無鉛汽油的 敘 述哪些正確？ (A)辛烷值為 95 (B)是一種混合物 (C)添加 5％的正庚烷 (D)添加了四乙基鉛以提高辛烷值 (E)其抗震爆能力優於 92 無鉛汽油 14、甲烷（CH4）是家用天然瓦斯主要成分，下列有關甲烷的敘述何者正確？ (A)在甲烷分子中，氫所占的質量百分比為 25％ (B)甲烷具有臭味，因此瓦斯外洩時容易被察覺 (C)每 1 莫耳的甲烷完全燃燒須消耗 3 莫耳的氧 (D)甲烷燃燒時，反應物的能量比產物的能量高 (E)天然氣的熱值高於汽油 （11. (A)將光能轉換成電能；(C) LED 是利用電能來發光；(D)主要是太陽能 電池價格高且轉換效率不高，因而無法普及。）
15、下列有關核能的敘述，何者正確？ Ｃ(A)核電廠是以235 U 為燃料，並以中子促使其分裂 (B) 14 C 的半衰期為5730 年，我們可藉此放射性核種測定古生物的年代 (C)在核反應中，質量減少 1 克時，會放出 9×1013焦耳的能量 (D)核能發電的過程中，可說是利用原子核分裂放出熱能而後轉為機械能，最後帶動發電機 (E)太陽能的能量來源主要是來自核分裂而得 16、有關臺灣能源的開發，下列敘述何者正確？ (A)臺灣四周環繞海洋，最適合開發潮汐發電 (B)臺灣因夏秋之際常有颱風，故從未試驗過風力發電 (C)臺灣附近有洋流通過，可考慮發展洋流發電 (D)水力發電占臺灣總發電量的一半以上 (E)可考慮利用焚化爐燒垃圾生成的氣體，作為發電用 17、下列有關煤和石油的各項敘述中，何者正確？ (A)原油是黑而黏稠的液體，由古代生物碳化作用而來 (B)原油加活性碳過濾後所獲得之無色液體是汽油和燈油 (C)石油和煤主要成分是烯類烴 (D)將煤隔絕空氣加熱乾餾，可得的大量揮發性氣體（煤氣）是乙炔 (E)煤經乾餾剩餘的是非揮發性的煤焦 18.下列有關化石燃料之敘述，何者正確？ (A)天然氣的主要成分是甲烷 (B)最接近純物質的煤為無煙煤 (C)將煤隔絕空氣加熱乾餾，可得水煤氣 (D)家庭用的液化石油氣的主要成分是丙烷與丁烷 (E)化石燃料的使用是間接利用太陽能 19、利用燃料將其設計成電池的反應，可降低燃燒過程中熱能的逸散，因而大幅提高能量的使用 效率，例如利用氫氣和氧氣所做成的燃料電池即已發展成功。已知 1 莫耳的氫氣完全燃燒可 放出 285 kJ 的能量，若有一氫氧燃料電池，其內已通入了 4 莫耳的氫氣和 1 莫耳的氧氣，則 該電池最多可供應多少能量？ 20、下表為一些常見燃料的莫耳燃燒熱，試依表中資料回答各題： 燃 料 分子量 （g／mole） 莫耳燃燒熱 （kcal／mole） 氫 氣 2 －68 甲 烷 16 －209 丙 烷 44 －524 （ 5. (A)臺灣四周的潮差普遍不夠；(B)已有風力發電在 臺灣；(D)主力發電為火力。） （ 8. (C)煤乾餾後之氣體稱為煤氣。） （ 2. (1) ＝7.11 kcal； (2) CH4：H2＝：＝1：1 1.12 升＝mole＝0.05 mole ΔH＝0.05 × [(－68)＋(－209)] ＝－13.85 kcal。）
乙 醇 46 －327 柴 油 226 －2536 焦 炭 12 －94 (1) 1 克的乙醇完全燃燒會放出多少千卡的熱量？ (2) S.T.P.下取質量比 8：1 的甲烷與氫的混合氣體 1.12 升，使之完全燃燒，會放出若干千卡 的熱量？ 21. 一油品中含有 70％甲醇與 30％異辛烷，已知甲醇之辛烷值為 107，則此油品之辛烷值？ ※ 第三章學習成效診斷解答※
1.C 2.D 3.A 4.B 5.A 6.D 7.B 8.D 9.B 10.B 11.E 12.AE 13.ABE 14.ADE 15.ABCD 16.CE 17.AE 18.ABDE 19.570kJ
20.(1)7.11Kcal (2)6.925Kcal 21.104.9
