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107學測自然試題-04

甲醇燃料電池是以甲醇與氧氣反應,產生二氧化碳與水以獲取電能的裝置。若改用乙醇,生成物也是二氧化碳與水。這兩種燃料電池,若均使用1莫耳的醇進行反應,二者所產生水的莫耳數比為何?
(A) 1:1 (B) 1:2 (C) 1:3 (D) 2:3 (E) 3:1

[單選題]
答案

甲醇:CH₃OH + 1.5O₂ → CO₂ + 2H₂O → 1莫耳甲醇產生2莫耳水
乙醇:C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O → 1莫耳乙醇產生3莫耳水
水莫耳數比 = 2:3,故選 (D)。 報錯
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107學測自然試題-08

一氧化氮(NO)在細胞的訊號傳遞中,扮演重要的調控角色。實驗室製備NO時,可用銅還原稀硝酸而得,係數尚未平衡的反應式如下:
\[Cu + HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + H_2O + NO\]
反應式平衡後,係數均為最小整數時,下列哪一數值是NO的係數?
(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5

[單選題]
答案

3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 4H₂O + 2NO,NO係數為2。故選 (B)。 報錯
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111學測自然科試題_14

汽油是含有 5 至 12 個碳原子的碳氫化合物,燃燒時會排放 2 加的原因之一。假如以辛烷(C8H18)代表汽油的成分,而且辛烷在引擎運轉時,可完全燃燒。其反應式如下:

若一公畝的森林平均每天可吸收16公斤的CO2,當汽車油箱中50公斤的辛烷完全燃燒,則所產生的CO2約為一公畝森林多少天的吸收量?(C8H18:密度=0.70g/cm3、分子量=114)
(A)0.84 (B)2.2 (C)6.8 (D)14 (E)54

[單選題]
答案

平衡反應式:2C8H18+25O2→16CO2+18H2O。50kg辛烷莫耳數=50000/114≈438.6mol,產生CO2=438.6×8=3508.8mol,質量=3508.8×44≈154387g=154.4kg。天數=154.4/16≈9.65天,最接近選項(C)6.8?計算有誤:莫耳數=50000/114≈438.6,產生CO2莫耳數=438.6×8=3508.8,質量=3508.8×44=154387g=154.4kg,天數=154.4/16=9.65,選項中無9.65,可能單位或數據有誤。若用密度0.70g/cm3,50kg體積=50000/0.7=71428cm3,但質量已給50kg,不需密度。重新計算:50kg=50000g,莫耳數=50000/114≈438.6,CO2質量=438.6×8×44=154387g=154.4kg,天數=154.4/16=9.65,選項中無,可能答案為(D)14?若分子量用114,但計算無誤。可能森林吸收單位為16kg而非16公噸?若吸收16kg,則天數=154.4/16=9.65,選(C)6.8不對。可能辛烷質量為50L?若50L則質量=50×0.7=35kg,則CO2質量=35/114×8×44=108kg,天數=108/16=6.75≈6.8,故選(C)。原題「油箱中50公斤」應為50公升?但題目寫50公斤,可能誤植。依選項反推,應為50公升,故選(C) 報錯
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111學測自然科試題_37

黑碳是指生質或化石燃料經不完全燃燒形成的產物,可經過幾千年到幾百萬年,不易分 解。小芊想測量古地質樣品中的黑碳,老師告訴小芊,樣品中還有許多含碳物質,如動 植物殘骸、化石燃料及油母質等,會影響黑碳含量的評估,因此必須先分離出不是屬於 黑碳的碳質。油母質是指動植物遺骸(通常是藻類或木質植物)在地下深處被細菌分解, 除去醣類、脂肪酸及胺基酸後,殘留下不溶於有機溶劑的高分子聚合物。 由文獻得知,以油母質與木炭做為實驗樣品,在酸性環境下,使用甲、乙、丙三種不 同濃度的二鉻酸( 2 2 7 H CrO )進行反應,得不同的反應時間點下,碳的殘留百分比,如 圖17。根據上文與實驗結果,回答下列問題。

題組(37-42題)圖17顯示油母質與木炭樣品分別與二鉻酸溶液反應,得碳的殘留百分比不同。下列關於實驗結果與推論的敘述,哪些正確?(應選2項)
(A)油母質中的碳質相較木炭中的碳質的分子量大
(B)油母質中的碳質顆粒較小,木炭中的碳質顆粒較大
(C)油母質中碳的殘留百分比較木炭為低,是因油母質較易與二鉻酸溶液反應
(D)油母質中的碳質比木炭中的碳質容易被還原
(E)木炭中碳的殘留百分比,不因二鉻酸溶液濃度的不同而有明顯差異

[題組]
答案

油母質殘留百分比低表示易被氧化,(C)正確。木炭殘留百分比高且對濃度變化不明顯,表示難被氧化,(E)正確。故選(C)(E) 報錯
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111學測自然科試題_38

題組(37-42題)文獻中常以二鉻酸溶液來分離不屬於黑碳的物質,從圖17的結果,回答下列問題:甲、乙、丙三種溶液中的二鉻酸濃度大小關係為何?

[題組]
答案

濃度越高反應越快,殘留百分比下降越快。由圖17,丙曲線下降最快,甲最慢,故濃度丙>乙>甲 報錯
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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)。

[題組]
答案

反應(2)為氧化還原反應。平衡係數:Cr2O7^2- + 6Fe^2+ + 14H+ → 2Cr^3+ + 6Fe^3+ + 7H2O 報錯
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113學測自然試題-51

【第50-53題組】在寒武紀以前的地層中,可找到由氧化鐵與二氧化矽鈕粒反覆堆疊形成的「鎬狀(帶狀)鐵礦床」。有研究指出,在幾乎無氧的環境下,無氧光自營細菌在光照的情況下,可將亞鐵離子反應產生一些產物,其平衡反應式如下:
24Fe\(^{2+}\) + 6 CO\(_2\) + x H\(_2\)O → (CH\(_2\)O)\(_6\) + y Fe(OH)\(_3\) + z H\(^+\)
( a)寫出x,y和z值(說明求得數值的過程)。(3分)
( b)(CH\(_2\)O)\(_6\)為有機化合物,而生活中常見的有機物質有醣類、蛋白質、油脂及核酸等,試問 (CH\(_2\)O)\(_6\)可能屬於其中哪一類的化合物?(1分)

[非選擇題]
答案

(a) 平衡方程式:左邊電荷24×2=48,右邊電荷z;左邊原子:Fe=24 報錯
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