氯氣與氧氣反應，可生成一氧化氮，其反應式如下：
\[NH_3 + O_2 \rightarrow NO + H_2O \quad (\text{未平衡})\]
一氧化氮與氧氣反應生成二氧化碳，其反應式如下：
\[NO + O_2 \rightarrow NO_2 \quad (\text{未平衡})\]
若分別將此二化學反應式平衡，並取最小整數，試問下列哪一數字不會是兩個平衡反應式中的係數？
(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5
答案
氧化還原
109學測自然試題-60
西元2019年，諾貝爾化學獎頒給對鋰離子電池研究有重大貢獻的學者，鋰離子電池作用原理是利用鋰離子在兩電極之間的移動來充放電能。常見的鋰離子電池使用鋰離子嵌入石墨當作陽極，石墨的二維多層結構有助於與鋰離子結合以及移動，因此可作為電池之陽極材料，在放置時其他學反應如下（\( C_6 \)表示每六個碳原子可以嵌入一個鋰離子）：
\[LiC_6 \rightleftharpoons C_6 + Li^+ + e^- \quad (\text{式1})\]
常用的陰極材料為氧化鈉等能與鋰離子結合的氧化物，在放置時其他學反應為：
\[CoO_2 + Li^+ + e^- \rightleftharpoons LiCoO_2 \quad (\text{式2})\]
結合式1與式2，放置時電池總反應為：
\[CoO_2 + LiC_6 \rightleftharpoons LiCoO_2 + C_6 \quad (\text{式3})\]
此反應在正常操作下為可逆反應，因此鋰離子電池可以反覆充放電。下列敘述哪些正確？（應選2項）
(A)在放置反應中（式3），石墨作為氧化劑
(B)將石墨換成鐵石材料的三維結構，應可儲存更多鋰離子，讓電池更有效率
(C)式3的反應由左到右為放熱反應
(D)放置時，鋰離子與電子由石墨層中釋放出來
(E)鋰離子電池破裂後有起火爆炸的危險，因為鋰離子活性很高，遇水會燃燒
答案
109學測自然試題-61
某一金屬離子溶液，其實驗結果如下：
（1）加入碘離子或氯離子於溶液中，皆會形成沉澱
（2）將鎳金屬片放入此金屬離子溶液中，發現溶液由無色轉變為綠色
（3）將銅片放入此金屬離子溶液中，會發生氧化還原反應
下列何者為此金屬離子？
(A)鐵（Ⅲ）離子 (B)銀離子 (C)銅離子
(D)鉛離子 (E)汞離子
答案
(1)加I⁻或Cl⁻皆沉澱，表示該離子與I⁻、Cl⁻形成難溶鹽。Ag⁺與Cl⁻、I⁻皆沉澱(B可能)。Pb²⁺與I⁻沉澱(PbI₂)，與Cl⁻在冷水中沉澱(PbCl₂)(D可能)。Hg₂²⁺與I⁻、Cl⁻沉澱？Hg²⁺與I⁻沉澱(HgI₂)，與Cl⁻? HgCl₂可溶(E排除)。Fe³⁺與I⁻發生氧化還原，不形成FeI₃沉澱(A排除)。Cu²⁺與I⁻發生氧化還原生成CuI沉澱和I₂，與Cl⁻不沉澱(C排除)。(2)Ni片放入，溶液變綠色。Ni可還原某些金屬離子，若還原Ag⁺則生成Ni²⁺(綠色)？Ni²⁺水合離子為綠色。但Ag⁺被還原為Ag(s)，溶液應無色，不會變綠(B排除)。Pb²⁺被Ni還原為Pb(s)，溶液無色？Ni²⁺綠色，若反應發生，生成Ni²⁺則溶液變綠，符合(2)。(3)Cu片放入發生氧化還原。Cu可還原Pb²⁺嗎？標準還原電位E°(Pb²⁺/Pb) = -0.13 V，E°(Cu²⁺/Cu)=+0.34 V，E°(Ni²⁺/Ni)=-0.25 V。Cu不能還原Pb²⁺(E°(Pb²⁺/Pb) > E°(Ni²⁺/Ni)，但E°(Pb²⁺/Pb) < E°(Cu²⁺/Cu)，故Cu不能自發還原Pb²⁺(D排除)。重新考慮(3) Cu片發生反應，表示該金屬離子氧化性比Cu²⁺強，可氧化Cu。Ag⁺可氧化Cu：2Ag⁺ + Cu → 2Ag + Cu²⁺，但(2)中Ni還原Ag⁺生成Ni²⁺(綠色)符合。且(1)Ag⁺與Cl⁻、I⁻皆沉澱。故答案(B)銀離子。 報錯
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108學測自然試題-31
鉛蓄電池（又稱鉛酸電池）是汽機車主要的電源，是以金屬鉛及二氧化碳作為電極，而以 30% 的硫酸作為電解液。已知鉛蓄電池放電時，其反應如下：
\[ \text{Pb(s)} + \text{PbO}_2(\text{s}) + 2\text{H}_2\text{SO}_4(\text{aq}) \rightarrow 2\text{PbSO}_4(\text{s}) + 2\text{H}_2\text{O(l)} \]
下列有關鉛蓄電池的敘述，哪些正確？（應選 3 項）
(A) 鉛蓄電池放電時，陽極之重量會減少
(B) 鉛蓄電池放電時，陰極之重量會增加
(C) 隨著鉛蓄電池放電，硫酸溶液的濃度會降低
(D) 鉛蓄電池充電時，氧化劑和還原劑是同一種物質
(E) 鉛蓄電池故障報廢時，應交由垃圾車送至掩埋場棄置
答案
107學測自然試題-01
X、Y、Z 分別為週期表中，第二與三週期中的三種元素，其原子序之和為 25，在週期表的相對位置如表 1。由這三種元素，可組成許多化合物。
下列有關這三種元素以及其組成化合物的敘述，哪些正確？
甲、這三種元素中，只有一種是非金屬元素。
乙、Z 容易失去兩個電子，形成 Z²⁺ 離子。
丙、由 Y 與 Z 可以組成氣體分子。
丁、X 的價電子數為 1。
(A) 甲乙 (B) 乙丙 (C) 丙丁 (D) 甲丙 (E) 乙丁
答案
設 X、Y、Z 原子序分別為 a、b、c，且 Y 在 X 下方，Z 在 Y 右方。因第二週期有 8 元素，第三週期也有 8 元素，且 a+b+c=25，推得可能為 X=氧(8)、Y=硫(16)、Z=氯(17)，但和為 41 不符；若 X=氮(7)、Y=磷(15)、Z=硫(16)，和為 38 不符；若 X=碳(6)、Y=矽(14)、Z=磷(15)，和為 35 不符；若 X=硼(5)、Y=鋁(13)、Z=矽(14)，和為 32 不符；若 X=鈹(4)、Y=鎂(12)、Z=鋁(13)，和為 29 不符；若 X=鋰(3)、Y=鈉(11)、Z=鎂(12)，和為 26 不符；若 X=氦(2) 不可能，因第二週期。若 X 在第二週期，Y 在第三週期，Z 在第三週期 Y 右一格，設 X 原子序 p，Y=p+8，Z=p+9，則 p+(p+8)+(p+9)=25，3p+17=25，3p=8，p 非整數。若 Z 在 Y 下方則不合理。若 X、Y、Z 為連續三格：設 Y=p，X=p-1，Z=p+1，則 (p-1)+p+(p+1)=3p=25，p 非整數。若 X 在 Y 左上方，Z 在 Y 右方：設 X=p，Y=p+8，Z=p+9，得 3p+17=25，p=8/3 不行。若 X 在 Y 左方，Z 在 Y 下方：設 X=p，Y=p+1，Z=p+9，得 3p+10=25，p=5，則 X=硼(5)，Y=碳(6)，Z=矽(14)，和為 25 合理。檢查：X=硼(5)，價電子 3，丁錯。Y=碳(6)，非金屬，Z=矽(14)，類金屬。甲：三種元素中非金屬只有碳(1 種) → 對。乙：Z=矽，不易形成 Si²⁺ → 錯。丙：Y=碳，Z=矽，可形成 SiC 固體，不是氣體分子 → 錯。丁：X=硼，價電子數 3 → 錯。這樣甲對，乙丙丁錯，無此選項。重新考慮：若 X=氮(7)，Y=矽(14)，Z=磷(15) 不行，和 36。若 X=碳(6)，Y=鋁(13)，Z=矽(14) 和 33。若 X=硼(5)，Y=鎂(12)，Z=鋁(13) 和 30。若 X=鈹(4)，Y=鈉(11)，Z=鎂(12) 和 27。若 X=鋰(3)，Y=氖(10) 不行，因 Y 在第三週期。若 X=氧(8)，Y=硫(16)，Z=氯(17) 和 41。若 X=氟(9)，Y=氯(17)，Z=氬(18) 和 44。若 X=氮(7)，Y=磷(15)，Z=硫(16) 和 38。若 X=碳(6)，Y=矽(14)，Z=磷(15) 和 35。若 X=硼(5)，Y=鋁(13)，Z=矽(14) 和 32。若 X=鈹(4)，Y=鎂(12)，Z=鋁(13) 和 29。若 X=鋰(3)，Y=鈉(11)，Z=鎂(12) 和 26。若 X=氦(2) 不行。若 X 在第二週期，Y 在第三週期且 Z 在 Y 右一格：設 X=p，Y=p+8，Z=p+9，得 3p+17=25，p=8/3 不行。若 Z 在 Y 下方：設 X=p，Y=p+8，Z=p+16，得 3p+24=25，p=1/3 不行。若 X 在 Y 左方，Z 在 Y 下方：設 X=p，Y=p+1，Z=p+9，得 3p+10=25，p=5，X=硼(5)，Y=碳(6)，Z=矽(14)，和 25。檢查：甲：非金屬有 Y=碳，Z=矽是類金屬，X=硼是類金屬，所以非金屬只有碳(1 種) → 對。乙：Z=矽，不易失去 2 電子形成 Si²⁺ → 錯。丙：Y 與 Z 可形成 SiC（碳化矽）固體，不是氣體 → 錯。丁：X=硼，價電子數 3 → 錯。這樣只有甲對，無選項。若 X=碳(6)，Y=氮(7)，Z=磷(15) 不行，和 28。若 X=氮(7)，Y=氧(8)，Z=硫(16) 和 31。若 X=氧(8)，Y=氟(9)，Z=氯(17) 和 34。若 X=氟(9)，Y=氖(10) 不行。若 X=鈹(4)，Y=硼(5)，Z=矽(14) 不行，因 Y 不在第三週期。若 X=鋰(3)，Y=鈹(4)，Z=鎂(12) 不行。若 X=碳(6)，Y=鋁(13)，Z=矽(14) 和 33。若 X=氮(7)，Y=矽(14)，Z=磷(15) 和 36。若 X=氧(8)，Y=磷(15)，Z=硫(16) 和 39。若 X=氟(9)，Y=硫(16)，Z=氯(17) 和 42。若 X=氖(10) 不行。若 X=硼(5)，Y=碳(6)，Z=鋁(13) 不行，因 Z 不在 Y 右或下。若 X=碳(6)，Y=氮(7)，Z=鋁(13) 不行。若 X=氮(7)，Y=氧(8)，Z=矽(14) 不行。若 X=氧(8)，Y=氟(9)，Z=磷(15) 不行。若 X=氟(9)，Y=氖(10) 不行。若 X=鈹(4)，Y=氮(7)，Z=磷(15) 不行。若 X=鋰(3)，Y=碳(6)，Z=矽(14) 不行。若 X=氦(2)，Y=鈹(4)，Z=硼(5) 不行。若 X=硼(5)，Y=氧(8)，Z=硫(16) 不行。若 X=碳(6)，Y=氟(9)，Z=氯(17) 不行。若 X=氮(7)，Y=氖(10) 不行。若 X=氧(8)，Y=鈉(11)，Z=鎂(12) 和 31。若 X=氟(9)，Y=鎂(12)，Z=鋁(13) 和 34。若 X=氖(10) 不行。若 X=鈉(11) 已在第三週期，不符合「第二與三週期」。所以唯一可能是 X=鎂(12)，Y=鋁(13)，Z=矽(14) 和 39 太大。若 X=鈹(4)，Y=鈉(11)，Z=鎂(12) 和 27。若 X=鋰(3)，Y=鈉(11)，Z=鋁(13) 和 27。若 X=氦(2)，Y=鈉(11)，Z=鎂(12) 和 25。此可行：X=氦(2) 在第二週期最右，Y=鈉(11) 在第三週期最左，Z=鎂(12) 在 Y 右一格。檢查：甲：非金屬有 X=氦(惰性氣體)，Y=鈉(金屬)，Z=鎂(金屬) → 非金屬只有 1 種 → 對。乙：Z=鎂，易失去 2 電子形成 Mg²⁺ → 對。丙：Y=鈉，Z=鎂，不會組成氣體分子 → 錯。丁：X=氦，價電子數 2（滿殼） → 錯。故甲乙對 → 選 (A)。 報錯
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106學測自然試題-27
由甲與乙兩個半電池以鹽橋相連，形成一種化學電池，示意圖如圖 4。如果甲是以鋅為電極，硫酸鉀水溶液為電解液，而乙是以銅為電極，硫酸銅水溶液為電解液，鹽橋內是硝酸鉀水溶液，則可構成鋅-銅電池。下列有關鋅-銅電池的敘述，哪些正確？（應選 2 項）
(A) 鋅電極發生氧化反應
(B) 發生氧化反應的電極稱為正極
(C) 在半電池之中，銅離子獲得電子，還原成銅
(D) 外電路中，電子從正極經導線流向負極
(E) 鋅-銅電池放電後，可以充電再使用，符合環保設計
答案
106學測自然試題-54
110學測自然試卷_05
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\(_2\)
答案
