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114學測自然考科51

[題組:第50題到第54題]
(a) 欲啟動未修雜二氧化碳光觸媒的催化反應,可允許之最長波長約為多少 nm?
(h=6.63×10^{-34} J·s,1eV=1.6×10^{-19} J,真空光速=3.0×10^8 m/s)(2分)
(b) 修雜少量的鈣離子於二氧化碳(Zn-TiO_2)後,恰可以使用波長400 nm的光激發催化。試在答題卷作答區中填入修雜鈣離子的余米線二氧化鉢能隙變化,並說明理由。(2分)

答案

(a) \(E = \frac{hc}{\lambda}\),\(hc = 1240\ eV\cdot nm\),\(\lambda = \frac{1240}{3.20} = 387.5\ nm\)
(b) $\lt$;波長400 nm對應能量\(E = \frac{1240}{400} = 3.1\ eV\),小於3.2 eV,表示能隙變小
答案:(a)387.5 nm (b)$\lt$ 報錯
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114學測自然考科52

[題組:第50題到第54題]
有關二氧化碳光觸媒與水裂解反應的相關敘述,下列哪些正確?(應選2項)
(A)二氧化碳光觸媒照光後產生的氫氧自由基具有8個價電子
(B)二氧化碳是一種可溶於水的化合物
(C)水裂解產生氫氧與氫氣,為一吸熱反應
(D)氫氧自由基將有機物分解,產生二氧化碳的過程是作為還原劑
(E)水裂解反應產生氫氧與氫氣,屬於氧化還原反應

答案

(A)錯誤:•OH有7個價電子
(B)錯誤:TiO₂難溶於水
(C)正確:水裂解需吸熱
(D)錯誤:•OH作為氧化劑
(E)正確:水裂解為氧化還原反應
答案:(C)(E) 報錯
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114學測自然考科53

[題組:第50題到第54題]
圖 17 顯示不同照光時間下,每克觸媒催化所產生的氫氣電莫耳數(mmol/g),若使用 1.0 g 的觸媒進行催化反應,照光 6 小時條件下,則 Zn-TiO₂ 的氫氣產量為 TiO₂ 的幾倍?(2分)

答案

由圖17讀取:
TiO₂產量:4 mmol/g
Zn-TiO₂產量:16 mmol/g
倍數 = 16/4 = 4倍
答案:4倍 報錯
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114學測自然考科54

[題組:第50題到第54題]
二氧化碳光觸媒可用不同的方法製備,其中之一是將四氯化鈦與水反應產生二氧化碳,此反應亦會同時生成氯化氫。試寫出此化學反應式(係數以最簡整數表示)。(2分)

答案

TiCl₄ + 2H₂O → TiO₂ + 4HCl
答案:TiCl₄ + 2H₂O → TiO₂ + 4HCl 報錯
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114學測自然考科55

[題組:第55題到第57題]
燒類在充足的氧氣下,可進行燃燒反應,產生二氧化碳,並釋出熱量,可作為燃料使用。
市售的液化天然氣是以甲烷為成分,液化石油氣則是丙烷與丁烷混合物。表3為幾種燒類的分子式、分子量及其碳燒熱。1莫耳碳氫化合物完全燃燒生成二氧化碳和水時,所釋出的熱量稱為莫耳燃燒熱。
根據表3資料,下列敘述何者正確?
(A)因辛烷分子量較甲烷大,故1莫耳辛烷比1莫耳甲烷含有較多的分子數
(B)每克燒類燃燒釋出熱量的大小順序為:甲烷>丁烷>戊烷
(C)每克燒類燃燒釋出熱量皆大於50千焦耳
(D)燃燒2莫耳甲烷比燃燒1莫耳乙烷,所釋出的熱量要少
(E)由表3資料,可以推測已燒的莫耳燃燒熱約為6200(千焦耳/莫耳)

答案

(A)錯誤:1莫耳任何物質分子數相同
(B)正確:甲烷55.6 kJ/g,丁烷49.6 kJ/g,戊烷48.7 kJ/g
(C)錯誤:丁烷、戊烷小於50 kJ/g
(D)錯誤:2莫耳甲烷1780 kJ > 1莫耳乙烷1560 kJ
(E)錯誤:己烷燃燒熱應小於辛烷5460 kJ/mol
答案:(B) 報錯
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114學測自然考科56

[題組:第55題到第57題]
(a)根據表3,試推測丙烷的分子式為何?並計算其分子量為何?(2分)
(b)假設莫耳燃燒熱與燒類碳數大致呈線性關係,試列式推算丙烷的莫耳燃燒熱的數值為何?(單位:千焦耳/莫耳)(2分)

答案

(a) C₃H₈,分子量=12×3+1×8=44
(b) 使用乙烷與丁烷內插:
丙烷燃燒熱 = (1560 + 2874)/2 = 2217 kJ/mol
答案:(a)C₃H₈,44 (b)2217 kJ/mol 報錯
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114學測自然考科57

[題組:第55題到第57題]
關於液化天然氣與液化石油氣完全燃燒的敘述,下列哪些正確?(不考慮市售液化天然氣與液化石油氣含有的其他雜質)(應選2項)
(A) CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O 是液化天然氣完全燃燒的平衡反應式
(B)假設液化石油氣含有等莫耳數的丙烷與丁烷。完全燃燒100克的液化石油氣釋出的總熱量,一半來自丙烷,另一半來自丁烷
(C) 1克液化天然氣與1克液化石油氣完全燃燒,所需氧氣的莫耳數相同
(D) 1克液化天然氣與1克液化石油氣完全燃燒,會產生相同莫耳數的水
(E)在釋出3500千焦耳的條件下,分別使用液化天然氣和液化石油氣完全燃燒,液化天然氣會產生較少莫耳數的二氧化碳

答案

(A)正確:甲烷燃燒反應式正確
(B)錯誤:丙烷與丁烷莫耳燃燒熱不同,熱量貢獻不等
(C)錯誤:不同燃料需氧量不同
(D)錯誤:不同燃料產水量不同
(E)正確:甲烷產生CO₂較丙烷少
答案:(A)(E) 報錯
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