Transcript 第三章

第 3 章 化學與能源
3－1
3－2
3－3
3－4
能量與能源的簡介
化石燃料
化學電池
其他能源
1/74
3－1 能量與能源的簡介
2/74
一、能 量
（配合翰版課本 P.90、P.91；講義 P.100）
1. 定義：作功的能力稱為能量。
2. 形式：力學能（動能與位能）、熱能、化學能、光能、
電能、磁能、聲能及核能等。
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3. 能量守恆定律：
(1) 內容：能量不會無中生有，也不會憑空消失，能
量的形式可以轉換，但總量不變。
(2) 實例：
① 水力發電：水的位能→動能→電能
② 引擎運轉：汽油的化學能→動能
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範例 1 能 量
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下列有關各種形態能量相互轉換的敘述，哪一項是錯誤
的？
(A)家庭瓦斯爐將化學能轉換成熱能
(B)水力發電機可
將力學能轉換成電能 (C)飛機噴射引擎將電能轉換成
力學能 (D)光合作用將光能轉換成化學能。
解 ：(C)化學能（燃料）→力學能（引擎）
■
答 ：(C)
■
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二、能 源
（配合翰版課本 P.91；講義 P.101）
1. 定義：可提供能量的資源，稱為能源。
2. 分類：
(1) 非再生能源：化石燃料（煤、石油、天然氣）、
核能。
(2) 再生能源：太陽能、風力能、地熱能、水力能、
生質能、海洋能，可永續利用。
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範例 2 能 源
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下列何者為再生能源？
(A)石油
(B)煤
(C)太陽能
(D)風力能
(E)海洋能。
解 ： 可永續利用的能源為再生能源。
■
答 ：(C)(D)(E)
■
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3－2 化石燃料
7/74
一、煤
（配合翰版課本 P.92、P.93；講義 P.102）
1. 形成：古代的植物因地殼運動被埋在地底下，經過
生物及化學作用，在高溫、高壓下碳化所形成的固
態物質。
2. 成分：主要為碳，及少量的氫、氧、氮、硫及其他
元素。
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3. 分類：依碳化程度，可分為
種 類
泥 煤 褐 煤 煙 煤 無煙煤
含碳量百分比
90 ～ 95
50 ～ 60 60 ～ 75 75 ～ 90
以上
（％）
含碳量百分比愈多的煤，燃燒時發煙量愈少，且放
熱量愈多。
4. 用途：
(1) 作為燃料。
(2) 煤的乾餾：將煤隔絕空氣加熱，使之分解的過程。
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煤氣
氨
煤溚
煤焦
CO＋H2（水煤氣）
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範例 1 煤及其乾餾
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下列有關煤及其乾餾的敘述，何者正確？
(A)無煙煤的含碳量較煙煤低
(B)無煙煤燃燒時的放熱
量較煙煤多 (C)煤的乾餾原理與蒸餾相同，都是物理
反應
(D)煤溚經分餾可得苯、甲苯等芳香烴 (E)煤氣
的主要成分為氫氣及一氧化碳，可作為燃料。
解 ： (A) 較煙煤高。
■
(C) 乾餾為化學反應。
(E) 煤氣的主要成分為甲烷及氫氣。
答 ：(B) (D)
■
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二、石 油
（配合翰版課本 P.93 ～ P.97；講義 P.103）
1. 形成：石油是古代的動、植物堆積在地底下，在高
溫、高壓環境中，經過生物及化學作用轉化而成，
為深色、黏稠狀的液態物質。
2. 原油：從油田開採的石油稱為原油，需經提煉才能
利用。
3. 成分：為許多種烴類的混合物，主要為烷類（直鏈
狀、支鏈狀、環狀）、少量的芳香烴及硫。
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4. 分餾：
(1) 意義：依沸點高低，經由加熱、蒸發、凝結而
將混合物中各種成分分離的操作，稱為分餾。
(2) 原油的分餾：
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① 原油分餾後的物質還是混合物。
② 石油氣的成分為甲烷、乙烷、丙烷及丁烷。
甲烷、乙烷：天然瓦斯的主要成分。
丙烷、丁烷：經加壓容易液化（液化石油
氣，LPG），為桶裝瓦斯、
打火機的主要成分。
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5. 熱裂煉：
(1) 意義：在高溫、無氧容器中，加入催化劑，將分
子量較大的烷類裂解、重組成分子量較小的烴
類，此方法稱為熱裂煉。
(2) 實例：
① 丙烷的熱裂煉，產生丙烯、乙烯、甲烷及氫
氣。
② 將分餾塔底的重油經熱裂煉成汽油，其品質較
分餾出的汽油佳。
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6. 汽油的辛烷值：
(1) 震爆：在汽缸內，部分油氣被膨脹的燃氣壓縮而
自燃，導致兩股燃氣互相撞擊，並碰撞四周機件
而產生類似金屬的敲擊聲，有如爆炸，此種現象
稱為震爆。引擎震爆會導致引擎損害、降低引擎
動力。
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正常燃燒
震爆現象
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(2) 辛烷值：
① 意義：用以表示汽油抗震爆程度的數值，稱為
辛烷值（Octane number，簡寫為 O.N.）。辛
烷值愈高，汽油的抗震爆性愈佳。
② 標準：定正庚烷為 0，異辛烷（2,2,4-三甲基戊
烷）為 100。
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③ 常見燃料的辛烷值：
品
名
辛烷值
品
名
辛烷值
十六烷
＜－30
異辛烷
100
正辛烷
－10
苯
101
正庚烷
0
甲醇
113
正戊烷
62
乙醇
114
1-戊烯
84
甲苯
116
環己烷
97
甲基三級丁基醚
117
支鏈烷、烯、芳香烴、醇、醚的辛烷值較高。燃
料之辛烷值可以大於 100 或小於 0。
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(3) 92、95、98 汽油的意義：某種汽油之抗震爆性相
當於「體積百分率 92％ 異辛烷＋8％ 正庚烷」混合
物之抗震爆性，則此汽油辛烷值為 92，稱為 92 汽油
95、98 汽油依此類推。
(4) 含鉛汽油：
① 意義：由原油分餾出的汽油，其辛烷值僅 40～
60。為提高辛烷值，早期的汽油添加四乙基鉛
（(C2H5)4Pb）作為抗震爆劑，故稱為含鉛汽油。
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② 影響：
❶ 含鉛汽油燃燒後的鉛化合物，會傷害汽缸及排
氣管尾端的觸媒轉化器。
❷ 排放出的廢氣含有鉛的化合物，造成空氣汙染。
③ 改善：以芳香烴、醇類、甲基三級丁基醚等取代
四乙基鉛，此種汽油稱為無鉛汽油。
觸媒（鉑銠合金）轉化器可以將 CO、NO、
NO2 及未燃燒的汽油（烴類），轉化成 CO2、
N2、H2O，降低空氣汙染。
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範例 2 原油的分餾
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下列有關原油分餾及汽油的敘述，何者正確？
(A)分餾塔愈高所得的產物，其沸點愈低
(B)液化石油
氣的主要成分為甲烷 (C)辛烷值是表示汽油燃燒的程
度
(D)市售 95 無鉛汽油，為體積百分率 5％ 的正庚烷
與 95％ 的異辛烷之混合物
(E)汽油的辛烷值可以大於
100。
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範例 2 原油的分餾
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解 ：(B) 為丙烷及丁烷。
■
(C) 表示汽油抗震爆程度的數值。
(D) 與體積百分率 95％ 的異辛烷和 5％ 的正庚烷
混合物之抗震爆性相當的汽油，稱為 95 汽
油。
答 ：(A)(E)
■
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三、天然氣
（配合翰版課本 P.98；講義 P.106）
1. 形成：與石油的形成方式相同。
2. 存在：天然氣田、油田、煤礦層。
3. 成分：主要為甲烷（48 ～ 90％）、乙烷（6 ～
18％），少量的丙烷、丁烷。
4. 性質及用途：
(1) 天然氣為無臭、無毒的氣體。
(2) 作為燃料：甲烷的熱值高達 55600 kJ/kg。
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(3) 製備氫氣：CH
4  C（碳黑）＋2H2
熱裂解
(4) 製備甲醇、氨、尿素：
Zn．Cr2O 3
CH
CO＋H
4

2   CH3OH
H2O
高溫、高壓

H2
N2
CO2
2NH
3 
 (NH2)2CO（尿素）
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範例 3 熱值計算
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甲醇、氫氣、碳及甲烷的莫耳燃燒熱分別為－170 kcal、
－68 kcal、－94 kcal、－213 kcal。同質量的上述物質
完全燃燒時，何者放熱最多？
(A)甲醇
(B)氫氣 (C)碳
(D)甲烷。
解 ： 設質量均為 1 克，則各物質燃燒所放出的熱量分
■
別為：
1
1
1
1
(A) 32 × 170 (B) × 68 (C) × 94 (D) 16 × 213
12
2
答 ：(B)
■
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3－3 化學電池
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一、化學電池的原理 （配合翰版課本 P.99、P.100；講義 P.108）
1. 電池：利用自發性的氧化還原反應，將化學能轉成電
能的裝置，稱為化學電池，簡稱電池。
2. 構成電池的原理與條件：
(1) 原理：自發性氧化還原反應。
(2) 條件：要有電極、電解液、鹽橋，並形成電通路。
參考下頁表之比較，兩電極必分別置於兩電解槽
中，才能產生電流。
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氧化劑、還原劑同置一杯，無導線 氧化劑、還原劑分置兩杯，有導線
Zn 片置於 CuSO4(aq) 中
 自發反應，無電流，非電池
Zn(s)＋Cu
2＋
(aq) → Zn
2＋
(aq)＋Cu(s)
 Zn 片溶解，Cu 於 Zn 片上析
出，[Cu2＋] 變小，藍色變淡
 放熱
鋅銅電池（丹尼耳電池）
 自發反應，產生電流，為電池
Zn(s)＋Cu
2＋
(aq) → Zn
2＋
(aq)＋Cu(s)
2＋
 Zn 片溶解，Cu 產生，[Cu
]變
小，藍色變淡
 放熱
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3. 電池三大構造：電極、電解液、鹽橋。
以鋅銅電池為例：
陽極（氧化），負極（電子流出）
(1) 電極
鋅片：Zn(s)→ Zn
2＋
－
(aq)＋2e
陰極（還原），正極（電子流入）
銅片：Cu
2＋
－
(aq)＋2e → Cu(s)
2＋
2＋
全反應：Zn(s)＋Cu (aq)→ Zn (aq)＋Cu(s)
(2) 電解
液
陽極：ZnSO4(aq)，含有陽極的陽離子 Zn2＋(aq)
陰極：CuSO4(aq)，含有陰極的陽離子 Cu2＋(aq)
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組成：高濃度可溶鹽類，如 KNO3(aq)
條件：不能與電解液、電極發生反應
功能：形成電通路，並維持溶液電中性
(3) 鹽橋
2＋
陽極：當
氧化，
Zn(s)
Zn (aq) 增加，
①
－
鹽橋內的 NO3
② 陰極：當
(aq)
2＋
Cu (aq)
便流向陽極
還原，Cu
2＋
(aq)
減少，鹽橋內的 K＋(aq) 便流向陰極
替代：可用多孔隔板代替鹽橋
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4. 電荷的移動：
(1) 外電路（導線）
電子：陽極（負極）→陰極（正極）
(2) 內電路（溶液）
陽離子：游向陰極，陰離子：游向陽極
(3) 電子流方向與電流方向相反。
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範例 1 電池原理
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下列有關電池的敘述，何者正確？
(A)將鋅棒置入硫酸銅溶液中即成為電池
的陽極為鋅，負極為銅
(B)鋅銅電池
(C)電池放電時，鹽橋內溶液
的陽離子移向陰極 (D)電池放電時，電子經由溶液，
從陽極移向陰極
(E)鋅銅電池放電時，鋅在陰極析出。
解 ： (A) 沒有形成電通路，無法放電，故非電池。
■
(B) 鋅為陽極、負極。
(D) 電子經由導線，從陽極移向陰極。
(E) 銅在陰極析出。
答 ：(C)
■
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自然組延伸學習區
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電
極
（配合講義 P.110）
1. 電極分類：
電極
陽極
陰極
電池
電解池
放出電子的電極，發生氧化反應
接受電子的電極，發生還原反應
接受電子的電極（還
正極
原），放出電流
連接電池正極的電
極（放出電子）
放出電子的電極（氧
負極
化），接受電流
連接電池負極的電
極（接受電子）
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自然組延伸學習區
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自然組延伸學習區
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2. 易失去電子的金屬為陽極。金屬失去電子傾向：
Li＞K＞Cs＞Ba＞Sr＞Ca＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn
＞Cr＞Fe＞Co＞Ni＞Sn＞Pb＞Cu＞Hg＞Ag＞Pt＞
Au（配合電池實驗）
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自然組延伸學習區
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範例――電池與電極
下列有關電池與電極的敘述，何者正確？
(A)電池的陽極為正極
(B)電池的陽極得到電子
(C)電池的負極得到電子
(D)鋅銅電池的陽極為鋅
(E)鎳銅電池的陽極為鎳。
解 ： (A)(B)(C) 電池的陽極為負極，失去電子，行氧化
■
反應。
(D)(E) 失電子傾向大者為陽極，而失電子傾向為
鋅＞鎳＞銅。
答 ：(D)(E)
■
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二、常見的電池
（配合翰版課本 P.101 ～ P.107；講義 P.111）
1. 種類：
(1) 一次電池：不能充電，有乾電池、
鹼性乾電池、一次鋰電池
(2) 二次電池：可以充電，鉛蓄電池、
鎳氫電池、二次鋰電池
 均要回收
(3) 燃料電池：只要供給燃料就可發電，
好似發電機。
2. 一次電池：
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種類
︵
酸
性
︶
乾
電
池
電池構造示意圖
電壓
（V）
特 色
用途
(1) 又稱錳乾電池、勒克朗社電池
(2) 電解質：氯化銨、氯化鋅、二氧
化錳與澱粉調製的糊狀物，故稱
為乾電池
(3) 陽極（Zn 罐）：
－
2＋
Zn(s) → Zn (aq)＋2e
陰極（C 棒）：
1.5
2＋
2MnO2(s)＋2NH4Cl(aq)＋Zn (aq)＋
－
2e → Mn2O3(s)＋Zn(NH3)2Cl2(aq)
＋H2O()
全反應：
Zn(s)＋2NH4Cl(aq)＋2MnO2(s) →
Zn(NH3)2Cl2(aq)＋H2O()＋Mn2O3(s)
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照明
及一
般用
途
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種類
電池構造示意圖
電壓
（V）
特 色
用途
陽極（Zn）：
Zn(s)＋2OH
－
(aq)
→ ZnO(s)＋H2O＋2e
－
陰極（C）：
鹼
性
電
池
1.5
－
2MnO2(s)＋H2O＋2e → Mn2O3(s)＋ 照明
及一
－
2OH (aq)
般用
全反應：
途
Zn(s)＋2MnO2(s) → ZnO(s)＋Mn2O3(s)
電解質：氫氧化鉀、二氧化錳
優點：電壓穩定，不產生氣體，使用
時間較長，在低溫仍有良好性能
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種類 電池構造示意圖
電壓
（V）
特
色
用途
(1) 電解質：溶於有機溶劑的 LiClO4
一次
鋰電
池
3.0
心律
調整
＋
－
陰極：MnO2＋Li ＋e → LiMnO2 器
全反應：Li＋MnO2 → LiMnO2
＋
－
(2) 陽極：Li → Li ＋e
3. 二次電池：
種類 電池構造示意圖
鋰離
子電
池
電壓
（V）
特
色
用途
(1) 電解質：溶於有機溶劑的 LiClO4
3.7
(2) 陽極：含有鋰金屬的石墨
手機
陰極：LiCoO2
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電壓
種類 電池構造示意圖 （V）
鋰聚
合物
電池
鉛蓄
電池
（電
瓶）
特 色
用途
(1) 電解質：高分子凝膠狀材料，沒
有漏液問題，且與鋰的反應性低，
故安全性高
相機
、手
3.6 (2) 陽極：含有鋰金屬的石墨
機
陰極：LiCoO2
(3) 特色：電壓高而穩定，體積小，
重量輕，壽命長，可充電 1000 次
2.0
汽、
機車
如下討論
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特色：
(1) 又稱鉛酸電池，常串聯成 12 V
(2) 電解質：30 ～ 40％ 硫酸溶液
(3) 放電反應：
① 陽極（－ , Pb）：Pb(s)＋
鉛蓄
H2SO4(aq)→ PbSO4(s)＋
電池
汽、
＋
－
（電
機車
2H (aq)＋2e
＋
瓶）
陰極（＋
）：
＋
＋
,
PbO
PbO
H
SO
2H
②
2
2(s)
2
4(aq)
(aq)＋
－
2e → PbSO4(s)＋2H2O()
－
2e－

 2PbSO4(s)
③ 全反應：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
＋2H2O()
④ 電解液濃度變稀、密度變小，兩電極皆變重
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(4) 充電反應：
① 以直流電源負極接鉛棒（負
極），電源的正極接二氧化
鉛棒（正極）
鉛蓄
電池
（電
瓶）
② 陽極（＋ , PbO2）：PbSO4(s)
汽、
＋2H2O()→ PbO2(s)＋H2SO4(aq)
機車
＋
－
＋2H (aq)＋2e
＋
－
③ 陰極（－ , Pb）：PbSO4(s)＋2H (aq)＋2e → Pb(s)＋
H2SO4(aq)
④ 全反應：2PbSO4(s)＋2H2O()→ Pb(s)＋PbO2(s)＋
2H2SO4(aq)
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4. 燃料電池：
(1) 意義：將儲存於燃料中的化學能直接轉成電能的
裝置，稱為燃料電池。
(2) 使用燃料發電的方式：
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方
過
式
氫氧燃料電池
催化劑
程 燃料＋氧氣


電
能量轉換
化學能→電能
火力發電
燃料＋氧氣→熱→
水蒸氣→發電機→
電
化學能→熱能→力
學能→電能
轉換效率 80％ 以上（不經熱能） 約 50％（經熱能）
環
保
產物為水，無汙染
產生二氧化碳、煤
灰，汙染嚴重
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(3) 氫氧燃料電池：
① 電壓：0.7 V。
② 構造：
❶ 電極：兩極均為鍍有鉑黑（催化劑）的多孔
性石墨板價格昂貴
❷ 反應物：陽極通入氫氣（燃料），陰極通入
氧氣。
❸ 電解液：強鹼型（如 KOH）或質子交換膜型
等。下頁圖以質子交換膜燃料電池為例。
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③ 全反應：2H2(g)＋O2(g)→ 2H2O()
鹼性燃料電池的反應：
陽極：2H2(g)＋4OH－(aq)→ 4H2O()＋4e－
陰極：O2(g)＋2H2O()＋4e－→ 4OH－(aq)
全反應：2H2(g)＋O2(g)→ 2H2O()
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範例 2 常見的電池
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下列有關常見的電池之敘述，何者正確？
(A)乾電池的電解液不含水
(B)乾電池的陽極為碳棒
(C)鉛蓄電池放電時，陽極質量增加 (D)使用氫氧燃料
電池時，氫氣由陽極通入 (E)鋰離子電池的電壓大於
乾電池。
解 ：(A) 仍含水，但電解質呈糊狀。
■
(B) 陽極為鋅罐。
(C) Pb → PbSO4，故質量增加。
答 ：(C)(D)(E)
■
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範例 3 氫氧燃料電池
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下列有關強鹼型（KOH）氫氧燃料電池的敘述，何者
正確？
(A)可以充電，反覆使用 (B)陰、陽電極均含有鉑
(C)放電時，氧氣行還原反應 (D)每消耗 1 莫耳氧氣，
亦有 1 莫耳氫氣反應
(E)放電後，KOH 的莫耳數不變。
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範例 3 氫氧燃料電池
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解 ：(A) 不能充電，但持續供給燃料便可持續發電。
■
－
(C) O2(g)＋2H2O()＋4e →
－
4OH (aq)，故氧氣行還
原反應。
(D) 總反應為 2H2(g)＋O2(g) → 2H2O()，每消耗 2 莫
耳氫氣，有 1 莫耳氧氣反應。
(E) 總反應為氫的燃燒，故 KOH 的莫耳數不變。
答 ：(B)(C)(E)
■
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自然組延伸學習區
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鉛蓄電池
（配合講義 P.115）
－
－
2e
 2PbSO4(s)＋2H2O()
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
消耗 1 莫耳 Pb、1 莫耳 PbO2、2 莫耳 H2SO4，產生 2
莫耳 PbSO4、2 莫耳 H2O；陽極增加 PbSO4－Pb＝SO4
＝96 克，陰極增加 PbSO4－PbO2＝SO2＝64 克。
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自然組延伸學習區
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範例――鉛蓄電池
鉛蓄電池在放電時，若有 103.5 克鉛消耗，則陽極、陰
極的質量變化為何？（原子量：Pb＝207）
解 ：陽極：Pb(s) → PbSO4(s)，消耗 1 莫耳 Pb 時，會產
■
生 1 莫耳 PbSO4
增加 1 莫耳 SO4 的質量，即 96 克
103.5
故消耗 207 ＝0.5（莫耳）鉛時，陽極質
量增加 0.5 × 96＝48（克）。
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自然組延伸學習區
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解 ：陰極：PbO2(s) → PbSO4(s)，消耗 1 莫耳 Pb 時，會
■
消耗 1 莫耳 PbO2，產生 1 莫耳 PbSO4
增加 1 莫耳 SO2 的質量，即 64 克
103.5
故消耗 207 ＝0.5（莫耳）鉛時，陰極質
量增加 0.5 × 64＝32（克）。
答 ：陽極質量增加 48 克，陰極質量增加 32 克
■
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3－4 其他能源
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1. 目前使用化石燃料所面臨的問題：
(1) 排放二氧化碳、硫的氧化物及人為塵埃等空氣汙
染物，造成溫室效應、酸雨及光煙霧等環保問題。
(2) 化石燃料已日漸枯竭，能源短缺。
2. 為解決上述問題，必須開發新一代能源
太陽能、核能、再生能源
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一、核 能
（配合翰版課本 P.108 ～ P.111；講義 P.117）
1. 意義：
(1) 潛藏在原子核內的能量稱為核能，可透過核分裂
或核融合反應使其釋放出來。
(2) 化學反應只涉及原子核外電子的反應，原子核不
變化。而核反應就是原子核內的變化。
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2. 核分裂與核融合：
分類
核分裂
利用中子（熱中子）撞擊重原子核
核融合
將較輕的原子核融合
239
（鈾 235
、鈽
Pu），使之分裂，並 一起，形成質量較大
U
94
92
意義
實例
難題
放出巨大的能量，例如：
的核，並放出巨大的
235
1
141
92
1
能量
U
＋
n

Ba
＋
Kr
＋
3
92
0
56
36
0 n＋
能量，例如：
上述放出的中子再去撞擊其他重原子
2
3
4
1
H
＋
H

He
＋
1
1
2
0 n＋
核，形成鏈鎖反應
能量
原子彈、核能發電
太陽、氫彈
放射性汙染、廢熱水
需極高溫、高壓，無
法商業化
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在核反應中，系統遵守質能守恆、質量數總
和不變、原子序總和不變。
3. 核能大小：
(1) 愛因斯坦提出質能互換理論，即物質在反應時，
減少的質量會轉換成能量。
2
＝
E mc
E：產生的能量（焦耳）；m：損失的質量（公
斤）；c：光速（公尺∕秒）
(2) 核分裂反應放出的能量，約是燃燒同質量煤、石
油所產生能量的 200 萬倍。
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範例 1 核能大小
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核反應時，每損失 1 克的質量，可放出多少焦耳的能
量？
(A) 3 × 10
7
(B) 3 × 10
4
(C) 9 × 10
11
13
(D) 9 × 10 。
解 ： E＝mc2＝10－3 公斤 × (3 × 108 秒∕公尺)2
■
＝9 × 1013（焦耳）
答 ：(D)
■
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二、再生能源
（配合翰版課本 P.112 ～ P.120；講義 P.118）
1. 定義：取之不盡、用之不竭的天然資源，稱為再生能
源。
2. 太陽能：
(1) 只要將抵達地球之太陽能的
1
轉換成可用的
15000
能量，即能滿足全球能源的需求。
(2) 化石燃料、風力能、水力能、海洋能亦源自於太
陽能。
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(3) 太陽能的利用方式：
方式
光化轉換
轉換 太陽能→化學能
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光電轉換
光熱轉換
太陽能→電能
太陽能→熱能
① 熱發電：太陽能
將水加熱，產生
蒸氣，推動發電
光合作用：
太陽能熱水器、
機發電
光
建物的保溫、農
實例 6CO2＋6H2
O 
② 光發電：利用光
業上之晒穀
C6H12O6＋6O2
電效應，將光能
直接變成電能，
例如太陽能電池
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原理：利用空氣流動所具有的動能，推動
風力發電機，產生電能
條件：25 公尺∕秒＞風速＞2.5 公尺∕秒
3. 風力能
特色：取之不盡，不需使用燃料，無環境
汙染及噪音問題
缺點：風力非持續不斷，不穩定也不可靠
地點：臺 61 線（濱海公路）、彰濱、中
北部山區、鹿港、離島
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來源：地球的熔岩漿、放射性物質的衰變
(1) 熱能：溫泉、地下熱水，用於
4. 地熱能
利用
沐浴、取暖
(2) 電能：利用地底導出的水蒸氣
發電
現況：臺灣地熱豐富，但地點偏僻、水質
偏酸，發電成本高
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原理：利用水的位能轉換成機械能的動力
5. 水力能
或電力
現況：水力能是目前唯一已被大量開發利
用的再生能源，全世界的電力約有
23％ 來自水力發電，在臺灣則僅為
6.6％
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定義：生質能為由生物所產生之有機物質，經自然或
人為的化學反應，轉換成可利用的能源
特色：兼具能源、環保雙重貢獻
(1) 稻榖、能源作物、廢紙等，可利用氣化技
術合成一氧化碳、氫氣，用於發電或作為
6. 生質能
實例
燃料
(2) 垃圾掩埋場之廢棄物、畜牧廢水，發酵後
可產生沼氣
(3) 廢食用油可產製生質柴油，作為汽車燃料
現況：臺灣目前的生質能發電，主要為沼氣、農林廢
棄物發電
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註 ： 能源作物分為四大類：糖料、油料、柴薪及藻
■
類。
7. 海洋能：
(1) 意義：指潮汐、波浪、
海洋溫差、海流等能源。
(2) 特色：不需燃料、無汙
染，極有希望代替傳統
的化石燃料。
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(3) 潮汐發電：
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① 原理：利用漲潮、退潮的水位差，將位能轉換
成電能。
② 條件：
❶ 要有狹窄的潮水入口，以利水閘的建立，
控
制潮水流量。
❷ 維持漲潮退潮的平均落差在 8 公尺以上。
③ 但才
現況：臺灣沿海潮差過低，金、馬外島最大，
5 公尺，目前難以開發。
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(4) 波浪發電：
① 原理：利用波浪上下起伏時所具有的動能，藉
波浪發電裝置發電。
② 現況：臺灣四面環海，沿海波浪洶湧，波浪發
電是值得開發的能源。
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(5) 海洋溫差發電：
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① 原理：將海水表層之溫海水，用抽水機抽入蒸
發器內，使沸點極低的冷媒變成蒸氣，推動渦
輪發電機產生電力。
② 條件：溫、冷海水之溫差需達 20 °C 以上。
③ 現況：臺灣東部海岸黑潮，表面水溫在 25 °C
以上；而海溝水深 800 公尺處的水溫僅約 5 °C，
具有優越之海洋溫差發電條件。
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(6) 海流發電：
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① 原理：利用海流的動能來發電。
② 特色：海流的動能極大，如能用於發電，必可
產生大量的電能，且無汙染。
③ 現況：臺灣東部近海有黑潮經過，為發展海流
發電的有利條件。
④ 難題：黑潮位於深水區，離岸遠，設備的建立
及供電的穩定都有待克服。
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範例 2 再生能源
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下列有關再生能源的敘述，何者正確？
(A)風力能、海洋能、地熱能均與太陽能有關 (B)生質
能是目前唯一已被大量開發利用的再生能源
(C)臺灣
沿海潮差過低，不適合潮汐發電 (D)廢食用油可產製
生質柴油 (E)垃圾掩埋場之廢棄物發酵後產生酒精，
可用作燃料。
解 ： (A) 地熱與太陽能無關。
■
(B) 應為水力能。
(E) 發酵後產生甲烷。
答 ：(C) (D)
■
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