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110學測自然試卷_48

48. 乾電池的正極是碳棒(石墨棒),負極是外殼的金屬鋅,碳棒周圍是碳粉、NH\(_4\)Cl、ZnCl\(_2\)、MnO\(_2\)、澱粉及水等組成的糊狀填充物。乾電池兩極的半反應如下:
正極:\[ 2 \text{MnO}_2(s) + 2 \text{NH}_4\text{Cl}(aq) + Zn^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Mn}_2\text{O}_3(s) + \text{Zn(NH}_3)_2\text{Cl}_2(aq) + \text{H}_2\text{O(l)} \]
負極:\[ Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^- \]
已知MnO\(_2\)、碳粉及Mn\(_2\)O\(_3\)不溶於水,NH\(_4\)Cl與ZnCl\(_2\)可溶於水。
下列相關敘述,哪些正確?(應選3項)
(A)同一顆乾電池所含的NH\(_4\)Cl質量,新電池較廢電池為高
(B)同一顆乾電池所含的ZnCl\(_2\)質量,新電池較廢電池為低
(C)同一顆乾電池所含的MnO\(_2\)質量,新電池較廢電池為高
(D)放電過程中,糊狀物中的鋅離子莫耳數逐漸變少
(E)廢乾電池的糊狀填充物加水處理,過濾後的濾渣在空氣中加熱,其中碳粉會變成CO\(_2\)、Mn\(_2\)O\(_3\)會轉化成MnO\(_2\),藉此可回收廢電池中的MnO\(_2\)

[多選題]
答案

放電時NH\(_4\)Cl和MnO\(_2\)消耗,ZnCl\(_2\)生成。Mn\(_2\)O\(_3\)在空氣中加熱可氧化為MnO\(_2\)。答案:(A)(B)(E)


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110學測自然試卷_49

49. 價電子數相等的物質常有相似的結構,例如H\(_3\)BNH\(_3\)與乙烷具有相等價電子數與相似的結構。另外,簡式BN 與C\(_2\)有相等價電子數,故氮化硼也能形成與石墨和金剛石相似的結構。下列相關敘述,哪些正確?(應選3 項)
(A)H\(_3\)BNH\(_3\)分子有1對孤對電子
(B)H\(_3\)BNH\(_3\)分子具有一個B−N單鍵
(C)H\(_3\)BNH\(_3\)分子的路易斯結構符合八隅體規則
(D) BN 形成類似石墨結構時,硼原子間互相聯結,氮原子間也互相聯結,各自形成平面網狀的層狀構造,硼層與氮層之間無共價鍵結存在
(E) BN 形成類似金剛石結構時,每個氮原子與鄰近4個硼原子產生共價鍵結,而每個硼原子也與鄰近4個氮原子產生共價鍵結

[多選題]
答案

H\(_3\)BNH\(_3\)為等電子體與乙烷,B-N為單鍵,符合八隅體。BN類似金剛石結構為四面體網狀。答案:(B)(C)(E)


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110學測自然試卷_50

50. 光化學煙霧是汽機車引擎大量排放氮氧化物(NO\(_x\))至大氣,經光化學反應後所致。已知NO\(_x\)所涉及的化學反應如下:
式1:N\(_2\)(g) + O\(_2\)(g) → 2 NO(g) 吸熱
式2:2 NO(g) + O\(_2\)(g) → 2 NO\(_2\)(g)
式3:NO\(_2\)(g) → NO(g) + O(g) 光
式4:O(g) + O\(_2\)(g) → O\(_3\)(g)
下列相關敘述,哪些正確?(應選3項)
(A)臭氧的路易斯結構有共振結構
(B)上述反應產生的臭氧乃由氧氣轉化而成
(C)二氧化氮溶於水,水溶液呈鹼性
(D)一氧化氮總熱含量高於氮氣和氧氣的總熱含量
(E)上述反應產生的臭氧有助於修補臭氧層破洞

[多選題]
答案

臭氧(O\(_3\))有共振結構。式1為吸熱反應,NO熱含量高於N\(_2\)+O\(_2\)。NO\(_2\)溶於水生成硝酸,呈酸性。對流層臭氧有害。答案:(A)(B)(D)


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110學測自然試卷_53

53. 利用化學方法可將 \( C_{60} \) 分子「打開」一個洞,引入一個 \( H_2 \)、\( H_2O \) 或 \( HF \) 分子,然後再將 \( C_{60} \) 「閉合」可製備 \( A@C_{60} (A=H_2、H_2O、HF) \)(圖14),@表示小分子A被封閉於 \( C_{60} \) 內,可與外界隔絕。下列哪些敘述正確?(應選2項)
(A) \( C_{60} \) 與石墨為同素異形體
(B) \( H_2@C_{60} \) 為鈍物質
(C) \( H_2O@C_{60} \) 為混合物
(D) \( H_2@C_{60} \) 中的氫原子與碳原子間有共價鍵
(E) \( HF \) 的水溶液具酸性,故 \( HF@C_{60} \) 可與氫氧化鈉溶液進行酸鹼反應

[多選題]
答案

C\(_{60}\)與石墨為碳的同素異形體。A@C\(_{60}\)為包合物,內部分子被隔離無法反應。答案:(A)(B)


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110學測自然試卷_54

54. 科學家在金星大氣層中發現 \( PH_3 \) 的存在,濃度為5-20 ppb。已知:①地球大氣層中的 \( PH_3 \) 均來自微生物;②金星的天文、地質現象,都無法產生 \( PH_3 \);③ \( PH_3 \) 容易被氧化成其它物質。下列相關推論哪些正確?(應選3項)
(A) 金星可能存在微生物
(B) 金星上的 \( PH_3 \) 在地球上不會被氧化
(C) 沒有生物的星球應該不會產生 \( PH_3 \)
(D) 地球上 \( PH_3 \) 的氧化產物可能為磷的含氧酸
(E) 金星大氣層中,可能有目前未知的化學反應導致 \( PH_3 \) 的產生

[多選題]
答案

PH\(_3\)在地球為生物指標,但金星可能有未知非生物來源。PH\(_3\)氧化產物為磷的含氧酸。答案:(A)(D)(E)


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110學測自然試卷_56

56. 2020年7月有3艘太空船從地球出發前往火星,此時地球在A處、火星在B處。太空船由火箭推動進入橢圓軌道後在重力下航行,如圖15所示,直到要與火星會合時,再進入繞行火星的軌道,最後於C處會合。已知火星公轉週期為地球公轉週期的1.9倍,則太空船由地球出發到與火星會合,所需時間最接近下列何者?
(A) 600天
(B) 360天
(C) 300天
(D) 260天
(E) 180天

[單選題]
答案

霍曼轉移軌道時間約為半個軌道週期。地球到火星轉移時間約8-9個月(240-270天)。答案:(D)


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110學測自然試卷_57

57. 下列哪些過程中有涉及到力學能的能量轉換?(應選3項)
(A) 陽石墜落到月球表面的過程
(B) 彈簧與物體組合成的系統做週期性振盪運動
(C) 燃燒煤產生熱的過程
(D) 太陽能發電的過程
(E) 水力發電的過程

[多選題]
答案

隕石墜落(位能→動能)、彈簧振盪(動能↔位能)、水力發電(位能→動能→電能)涉及力學能轉換。答案:(A)(B)(E)