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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

[題組題]
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)

[題組題]
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)

[題組題]
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)

[題組題]
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)

[題組題]
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

[題組題]
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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105學測自然試題-01

下列基礎物理示範實驗與其主要使用器材的對應,哪一項最恰當?

實驗主題
器材
摩擦力的觀察 載流導線的磁效應 電磁感應 楊氏雙狹縫干涉
(A) 彈簧秤 羅盤(磁針) 檢流計 雷射光源
(B) 彈簧秤 檢流計 羅盤(磁針) 雷射光源
(C) 雷射光源 羅盤(磁針) 檢流計 彈簧秤
(D) 檢流計 羅盤(磁針) 彈簧秤 雷射光源
(E) 羅盤(磁針) 彈簧秤 雷射光源 檢流計
[單選題]
答案

摩擦力實驗通常使用彈簧秤測量力;載流導線磁效應使用羅盤觀察磁場方向;電磁感應使用檢流計檢測感應電流;楊氏雙狹縫干涉使用雷射光源產生相干光。對應選項(A)。答案:(A) 報錯
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105學測自然試題-02

在相同的條件下,使用相同的光源照射相同的植物甲和乙,若甲在太空中,乙在地面上,藉此對照甲與乙的生長過程。此一實驗最主要可以辨識出下列哪一項作用對於植物的影響?
(A)強作用 (B)弱作用 (C)電磁作用 (D)重力作用 (E)光合作用

[單選題]
答案

太空與地面主要差異在重力場。實驗控制電磁作用(光源)相同,比較重力差異對植物生長的影響。答案:(D) 報錯
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105學測自然試題-03

若將地球公轉太陽一圈的時間(公轉週期)稱為「地球年」,表 1 為太陽系內地球與某行星的資料,則表中 r 的數值最接近下列哪一項?

行星 軌道平均半徑(百萬公里) 公轉週期(地球年)
地球 約 150 1
某行星 約 4500 r

(A) 1 (B) 30 (C) 50 (D) 100 (E) 160

[單選題]
答案

根據克卜勒第三定律,\( \frac{T^2}{R^3} \) 為常數。地球:\( T=1 \), \( R=150 \)。某行星:\( R=4500 \),則 \( T^2 \propto (4500)^3 \),\( T \approx \sqrt{(4500/150)^3} = \sqrt{30^3} = \sqrt{27000} \approx 164 \)。最接近選項(E) 160。答案:(E) 報錯
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