111學測自然
111學測自然科試題_55
含有Cr（VI）的化合物，如鉻酸根離子（$CrO_4^{2-}$），簡稱六價鉻。生活用品的製程中常 產生六價鉻，成為影響水源的污染物。美國國家環境保護署（U.S. EPA）與世界衛生組 織（WHO），分別建議飲用水的鉻含量不可高於100 ppb與50 ppb（$10^{-9}$ ，即十億分之 一）。如何有效移除水中六價鉻，一直是科學家試圖解決的課題。受到海綿的多孔結構 可以吸水的啟發，科學家以具有多孔結構的有機金屬骨架（簡稱MOF），吸附水中的六 價鉻。MOF材料除了能移除水中六價鉻外，亦可在酸性水溶液中，經照光將六價鉻轉變 成毒性較低的三價鉻（Cr（III））化合物，並將材料再生使用。
題組(55-57題)將相同重量的MOF材料，放入兩杯體積相同但六價鉻濃度不同的水溶液，靜置30分鐘後，測量水中六價鉻濃度，其結果顯示於圖24。下列敘述，哪些正確？（應選3項）
(A)MOF材料在溶液一與溶液二中，對六價鉻的移除率均高於70%
(B)MOF材料在溶液一與溶液二中，對六價鉻的移除率均低於30%
(C)處理過後的溶液一都同時符合EPA與WHO的飲用水標準
(D)處理過後的溶液二都同時符合EPA與WHO的飲用水標準
(E)本實驗的目的在測試MOF材料對於水溶液中六價鉻的吸附能力
答案
111學測自然科試題_56
題組(55-57題)科學家將MOF材料與聚合物結合，做成方便回收的錠型材料（簡稱MOF@聚合物），並測試MOF材料與聚合物結合對於吸附六價鉻的能力，結果如圖25所示。下列敘述，哪些正確？（應選3項）
(A)「吸附材料的種類」為本實驗中的操縱變因
(B)此MOF材料、錠型材料與聚合物對六價鉻的吸附能力實驗，三者應使用相同初始濃度的六價鉻
(C)剔除聚合物對於六價鉻的吸附實驗，對於MOF@聚合物實驗結果解讀沒有影響
(D)MOF@聚合物形成的材料，增加了使用上的方便性，但卻犧牲了對六價鉻的吸附能力
(E)單獨使用聚合物，幾乎沒有移除水溶液中六價鉻的能力
答案
111學測自然科試題_57
題組(55-57題)此MOF材料在酸性及照光的條件下，可產生如下的反應：Cr2O7^2- + H+ → Cr^3+ + H2O。此外，小美於化學課中，也學到如下的反應式：Cr2O7^2- + Fe^2+ + H+ → Cr^3+ + Fe^3+ + H2O。試問反應式（2）是屬於哪一種類的反應？寫出式（2）平衡反應式的係數（係數為最簡整數比）。
答案
111學測自然科試題_58
量子科學以光電科技改善了生活，也增進了質量國際標準的精密與穩定。科學家發現 電壓、電阻與電磁波能量等電磁量的量子單元，與普朗克常數$h$相關，因此訂$h=6.62607015\times10^{-34}J\cdot s$為新的質量基準。工程師使用類似於圖26的電磁天平來校準 質量，並利用經過量子單元校正的電磁量，來測量與換算線圈的電壓與電流，藉以連 結質量M與普朗克常數$h$。 某生利用積木製作一座類似於圖26等臂的電磁天平。圖中右側為秤盤，左側為線圈和磁 鐵，X與Y代表固定磁鐵的兩極。以支點為軸，線圈與秤盤可以是維持於水平的靜態模 式，或上下微幅振動的動態模式。
題組(58-60題)量子科學以光電科技改善了生活，也增進了質量國際標準的精密與穩定。科學家發現電壓、電阻與電磁波能量等電磁量的量子單元，與普朗克常數h相關，因此訂h=6.62607015×10^-34 J·s為新的質量基準。關於文中提到的物理量，哪個為基本量？
(A)質量 (B)電阻 (C)電壓 (D)能量 (E)磁場
111學測自然科試題_59
111學測自然科試題_60
題組(58-60題)靜態模式時，線圈電流$I$與磁鐵之間的作用力量值為$F_B=f_B I$。由於缺乏檢測$f_B$的設備，無法從靜態模式求得待測物的質量$M$。但可知，當線圈相對於磁鐵移動的速度為$v$時，線圈的感應電動勢（電壓）為$V=f_B v$，動態模式與靜態模式的$f_B$相同，示意如圖27。分析線圈速度$v$，以及對應的電壓表讀數$V$，其數據如表5，並繪製感應電壓對線圈速度（$V-v$）的關係圖，如圖28所示，藉以推算$f_B$值。當天平達靜態平衡時，線圈電流為$I=40mA$，試以$kg$為單位，計算待測物的質量，須寫出計算步驟，並四捨五入至小數第1位。（已知重力加速度量值$g=9.8m/s^2$）
答案
