4－1　能量與能源的簡介.

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1 4－1　能量與能源的簡介

2 能量與能源的簡介 4-1 一、能量 1. 定義：作功的能力稱為能量。
（配合課本 P.108、P.109；講義P.105） 1. 定義：作功的能力稱為能量。 釘子釘木板，鐵鎚速度愈快，其動能愈大，作功就愈大；若鐵鎚舉得愈高，其位能愈大，作功的能力就愈大。 2. 形式：力學能（動能與位能）、光能、電能、熱能、 化學能及核能等。 3. 能量守恆定律：能量不會無中生有，也不會憑空消 　失，能量的形式可以　　　　，但　　　　不變。 轉換 總值 (1) 水力發電：水的位能 → 動能 → 電能 (2) 引擎運轉：油料的化學能 → 熱能 → 動能 基礎化學(一)全　無敵講義

3 能量與能源的簡介 4-1 二、能源 定義：自然界中可提供能量的資源稱為能源。 種類： (1) 非再生能源：蘊藏量有限，因
　(1) 非再生能源：蘊藏量有限，因 消耗而日益枯竭， 如化石燃料 （煤、石油、天然氣）、核能。 　(2) 再生能源：可永續利用，如太陽 能、風力能、地熱能、水力能、 　　　　　及海洋能。 生質能 基礎化學(一)全　無敵講義

4 範例 1　能　量 下列有關能量的敘述，何者錯誤？ (A)瓦斯爐燃料燃燒為化學能轉換成熱能　(B)水力發電為力學能轉換成電能　(C)飛機引擎為電能轉換成力學能　(D)光合作用為光能轉換成化學能　(E)太陽能電池為光能轉換成電能。 (C) 化學能（燃料）→ 熱能 → 力學能（引擎） (C) 基礎化學(一)全　無敵講義

5 類題 1-1 (A) 化學反應為吸熱或放熱反應。 (C) 不一定，光合作用為吸熱反應，但可自然發生。
下列有關能量的敘述，何者正確？ (A)根據能量守恆定律，化學反應不吸熱且不放熱　(B)能量的形式可以互換，但必須遵守能量守恆定律　(C)屬於自然發生的化學反應必為放熱反應　(D)核反應遵守質量守恆定律　(E)宇宙的總能量正逐漸減少。 (A) 化學反應為吸熱或放熱反應。 (C) 不一定，光合作用為吸熱反應，但可自然發生。 (D) 核反應會有質量虧損，不遵守質量守恆，但遵守質能守恆定律。 (E) 宇宙的總能量不變。 (B) 基礎化學(一)全　無敵講義

6 範例 2 能 源 下列何者為「非再生能源」？（應選三項） (A)太陽能 (B)核能 (C)水力能 (D)煤 (E)石油。
範例 2　能　源 下列何者為「非再生能源」？（應選三項） (A)太陽能　(B)核能　(C)水力能　(D)煤　(E)石油。 (A)(C) 為可永續利用的再生能源。 (B)(D)(E) 基礎化學(一)全　無敵講義

7 類題 2-1 使用下列哪些能源，相當於利用古代的太陽能？（應選三項） (A)煤 (B)石油 (C)天然氣 (D)核能 (E)風力。
基礎化學(一)全　無敵講義

8 4－2　化石燃料

9 化石燃料 4-2 一、煤 形成：古代的植物長期埋在地底下，經過生物及化 學作用，在高溫、高壓下碳化成固態物質。
（配合課本 P.110、P.111；講義 P.107） 形成：古代的植物長期埋在地底下，經過生物及化 學作用，在高溫、高壓下碳化成固態物質。 成分：主要為碳和其他少量元素（氫、氧、氮、硫等）。 分類：碳化程度如下表 種　類 泥煤 褐煤 煙煤 無煙煤 含碳量百分率 （％） 50 ～ 60 60 ～ 75 75 ～ 90 90 ～ 95 基礎化學(一)全　無敵講義

10 4-2 化石燃料 4. 用途： 　(1) 燃料。 　(2) 乾餾：將煤隔絕空氣加熱，使之分解的過程，產 　 物如下圖： 基礎化學(一)全　無敵講義

11 化石燃料 4-2 ※說明：① 煤溚：主要成分為芳香烴，經分餾可得 苯、甲苯、二甲苯、酚等重要原料。 ② 煤焦：提煉鐵的還原劑、製造水煤氣
（CO、H2 混合氣體）當工業燃料。 3C(s)＋2Fe2O3(s) → 3CO2(g)＋4Fe(s)； C(s)＋H2O(g) → CO(g)＋H2(g) 基礎化學(一)全　無敵講義

12 範例 1 煤 下列有關煤的敘述，哪些正確？（應選兩項）
範例 1　煤 下列有關煤的敘述，哪些正確？（應選兩項） (A)煤是古代動、植物埋在地底下，在高溫、高壓下經生物及化學作用轉化而成　(B)煤是固態的純碳　 (C)無煙煤碳化程度最高　(D)煤經分餾所得氣體為煤氣　(E)煤經乾餾，剩餘的固體是煤焦。 (A) 古代植物。 (B) 煤主要成分為碳，並含有少量的其他元素（氫、氧、氮、硫等）。 (D) 應為乾餾。 (C)(E) 基礎化學(一)全　無敵講義

13 類題 1-1 煤乾餾後的產物為何？（應選三項） (A)煤焦 (B)蠟油 (C)煤氣 (D)煤溚 (E)水煤氣。 (A)(C)(D)
基礎化學(一)全　無敵講義

14 化石燃料 4-2 二、石油 形成：古代的動、植物沉積在地底下，在高溫、高壓環境中，經生物及化學作用轉化為深色、黏稠狀的液體。
（配合課本 P.111 ～ P.115；講義 P.108） 形成：古代的動、植物沉積在地底下，在高溫、高壓環境中，經生物及化學作用轉化為深色、黏稠狀的液體。 原油：從油田開採的石油稱為原油，需經提煉才能使用。 成分：為烴類的混合物，主要為烷類（直鏈狀、支鏈狀、環狀）及少量芳香烴。 基礎化學(一)全　無敵講義

15 化石燃料 4-2 分餾： (1) 意義：依 高低，經由加熱、蒸發、凝結 而將石油中各種成分分離的過程。 沸點
　(1) 意義：依　　　　高低，經由加熱、蒸發、凝結 　 而將石油中各種成分分離的過程。 　(2) 原油分餾產物及用途如下： 沸點 基礎化學(一)全　無敵講義

16 化石燃料 4-2 ※說明： ① 原油分餾後的出口餾分仍是混合物。 ② 石油氣的主要成分為丙烷及丁烷，經加壓液化 可得液化石油氣，即桶裝瓦斯。
　 ※說明： 　 ① 原油分餾後的出口餾分仍是混合物。 　 ② 石油氣的主要成分為丙烷及丁烷，經加壓液化 　 可得液化石油氣，即桶裝瓦斯。 　 ③ 汽油的主要成分為己烷（C6H14）、庚烷 　　 （C7H16）及辛烷（C8H18）。 熱裂煉： 　(1) 意義：在高溫、無氧及催化劑作用下，將分子量 較大的烷類裂解及重組，得到分子量較小的烴 類，以提高經濟價值，如台塑在雲林 麥寮的輕油 裂解廠。 基礎化學(一)全　無敵講義

17 化石燃料 4-2 (2) 實例：丙烷（C3H8）經由熱裂煉，可能產生丙烯 （C3H6）、氫氣（H2）及乙烯（C2H4）、甲烷 （CH4）。
汽油的辛烷值： 　(1) 震爆：油氣在火星塞未點火前，因汽缸壓縮使油 氣自燃，造成不正常燃燒，此現象稱為震爆。引 擎震爆會導致引擎損害、降低引擎動力。 基礎化學(一)全　無敵講義

18 化石燃料 4-2 (2) 辛烷值： ① 意義：表示汽油 程度，稱為辛烷值 （簡寫為 O.N.）。辛烷值愈高，汽油的抗震 爆能力愈好。 抗震爆
　(2) 辛烷值： ① 意義：表示汽油　　　　　程度，稱為辛烷值 　　　（簡寫為 O.N.）。辛烷值愈高，汽油的抗震 　　　爆能力愈好。 ② 標準：定正庚烷的辛烷值為 0，異辛烷 　　　（2,2,4-三甲基戊烷）的辛烷值為 100。 抗震爆 基礎化學(一)全　無敵講義

19 化石燃料 4-2 ③ 常見有機化合物的辛烷值：（支鏈烷、烯、 芳香烴、醇、醚的辛烷值較高） 品 名 辛烷值 正辛烷 －10 異辛烷 100
③ 常見有機化合物的辛烷值：（支鏈烷、烯、 芳香烴、醇、醚的辛烷值較高） 品　名 辛烷值 正辛烷 －10 異辛烷 100 正庚烷 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 基礎化學(一)全　無敵講義

20 4-2 化石燃料 (3) 92、95、98 無鉛汽油的意義：某汽油樣品與體積 百分率 92％ 的異辛烷和 8％ 的正庚烷混合物，分 別在引擎裡燃燒，如兩者的抗震爆性相同，則此 汽油樣品之辛烷值為 92，稱為 92 無鉛汽油（但不 表示此汽油樣品之成分就是 92％ 異辛烷加 8％ 正 庚烷）； 95、98 無鉛汽油依此類推。 (4) 含鉛汽油： ① 意義：由原油分餾出的汽油，其辛烷值僅 40 ～ 。早期的汽油添加四乙基鉛（(C2H5)4Pb）以 提高辛烷值，稱為含鉛汽油。 加油為什麼傷引擎？ 基礎化學(一)全　無敵講義

21 化石燃料 4-2 ② 影響：含鉛汽油燃燒後的鉛化物，會傷害排氣管 的觸媒轉化器，且造成空氣的鉛汙染。
② 影響：含鉛汽油燃燒後的鉛化物，會傷害排氣管 的觸媒轉化器，且造成空氣的鉛汙染。 ③ 改善：改添加醇類、芳香烴、　　　　　　　 （CH3OC(CH3)3）以提高辛烷值，此種汽油稱為 無鉛汽油（又稱加氧汽油）。 甲基三級丁基醚 基礎化學(一)全　無敵講義

22 化石燃料 4-2 ※說明： （鉑銠合金） 可以將 CO、 NO、NO2 觸媒轉化器 及燃燒不完全的汽油 （烴類），轉化成 CO2、
N2、 H2O，以降低空氣 汙染。 觸媒轉化器 基礎化學(一)全　無敵講義

23 範例 2 原油的分餾 下列有關石油及其分餾產物的敘述，哪些正確？（應選三項）
範例 2　原油的分餾 下列有關石油及其分餾產物的敘述，哪些正確？（應選三項） (A)石油是黑而黏稠的液體，由古代生物轉變形成　 (B)分餾塔愈上層的產物，其沸點愈低　(C)石油氣是由原油分餾而得的化合物　(D)市售 95 無鉛汽油含 95％ 異辛烷與 5％ 正庚烷之混合物　(E)辛烷值愈高的汽油，其抗震爆能力愈好。 基礎化學(一)全　無敵講義

24 範例 2 原油的分餾 (C) 石油氣為含 1 ～ 4 個碳的烷類混合物。
範例 2　原油的分餾 (C) 石油氣為含 1 ～ 4 個碳的烷類混合物。 (D) 95 無鉛汽油是指該汽油的抗震爆能力與體積百 分率 95％ 異辛烷與 5％ 正庚烷之混合油相當。 (A)(B)(E) 基礎化學(一)全　無敵講義

25 類題 2-1 下列有關石油的敘述，何者錯誤？ (A)原油成分因產地不同而不同　(B)石油主要成分是烷類混合物　(C)石油分餾是利用沸點的不同分離物質　(D)石油分餾出的汽油需添加辛烷值提升劑，方可當汽車燃料　(E)石油分餾出的石油醚是 5 ～ 6 個碳的醚類。 (E) 石油醚是 5 ～ 6 個碳的烷類。 (E) 基礎化學(一)全　無敵講義

26 範例 3　原油分餾與辛烷值 得分率 44％【104.學測】 石油經分餾可以獲得石油氣、石油醚、汽油、煤油、柴油等不同的產物。已知汽油主要的成分為 C5 ～ C12 碳數的烷類，且正壬烷與甲基三級丁基醚的辛烷值分別為－45 與 116 ～ 117。下列有關石油分餾以及相關物質的敘述，哪些正確？（應選兩項） (A)汽油的分餾溫度比柴油高　(B)汽油中不含正壬烷，是因其辛烷值為負值，會損毀汽缸及引擎　(C)汽油的來源除了分餾石油外，也可由分子量較大的烷類裂解或重組取得　(D)甲基三級丁基醚的辛烷值大於 100，可添加於汽油中，以提高油品的抗震爆表現　(E)甲基三級丁基醚是含 4 個碳的化合物。 基礎化學(一)全　無敵講義

27 範例 3 原油分餾與辛烷值 (A) 柴油的分餾溫度比汽油高。
範例 3　原油分餾與辛烷值 得分率 44％【104.學測】 (A) 柴油的分餾溫度比汽油高。 (B) 汽油中含有正壬烷（C9H20），雖然其辛烷值為負值，可藉由添加甲基三級丁基醚或其他成分以提高油品辛烷值。 (E) 甲基三級丁基醚結構式： ， 含 5 個碳的化合物。 (C)(D) 基礎化學(一)全　無敵講義

28 類題 3-1 下表為常見油品之辛烷值： 品 名 正辛烷 正庚烷 正己烷 異辛烷 苯 乙醇 辛烷值 －10 25 100 101 114
品　名 正辛烷 正庚烷 正己烷 異辛烷 苯 乙醇 辛烷值 －10 25 100 101 114 根據表中的數值和所學知識，下列敘述哪些正確？（應選三項） (A)正烷類碳數愈多，辛烷值愈高　(B)有支鏈烷類的辛烷值高於正烷類　(C)苯和乙醇皆適合當汽車燃料　 (D)若汽油為 85％ 異辛烷與 15％ 正庚烷混合而成，辛烷值為 85　(E)抗震爆能力：乙醇＞異辛烷。 基礎化學(一)全　無敵講義

29 類題 3-1 (A) 愈低。 (C) 苯之辛烷值雖高，但可能誘發白血病，若燃燒不完全，排放到空氣中，危害人類健康，不適合當燃料；乙醇適合當燃料。 (B)(D)(E) 基礎化學(一)全　無敵講義

30 化石燃料 4-2 三、天然氣 形成：與石油的形成相同，常與石油共存。 存在：油田、天然氣田、煤層（少量）。
（配合課本 P.116；講義 P.110） 形成：與石油的形成相同，常與石油共存。 存在：油田、天然氣田、煤層（少量）。 成分：主要為甲烷（48 ～ 90％）、乙烷（6 ～ 18％），少量的丙烷、丁烷。 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 55.6 kJ/g。 (3) 製備氫氣、氨、甲醇等。 基礎化學(一)全　無敵講義

31 化石燃料 4-2 熱值：單位質量燃料的燃燒熱（kJ/g）稱為熱值，常見燃料的燃燒熱及熱值如下表： 燃 料 分子量 （g/mol）
燃　料 分子量 （g/mol） 莫耳燃燒熱（kJ/mol） 熱值 （kJ/g） 氫　氣 2 －286 143 甲　烷 16 －879 55.6 丙　烷 44 －2217 50.4 甲　醇 32 －728 22.7 碳 12 －393 32.8 基礎化學(一)全　無敵講義

32 範例 4　熱值計算 氫氣、碳、甲烷、甲醇及丙烷的莫耳燃燒熱分別為 －286 kJ、－393 kJ、－890 kJ、－728 kJ 及－2217 kJ。試問上述五種燃料的熱值最大和最小依序為何？ (A)丙烷、氫氣　(B)氫氣、甲醇　(C)甲烷、甲醇　 (D)甲烷、碳　(E)丙烷、碳。 各物質的熱值分別為： 氫氣： ＝143（kJ/g)，碳： ＝32.8（kJ/g)， 甲烷： ＝55.6（kJ/g)，甲醇： ＝22.7（kJ/g)， 丙烷： ＝50.4（kJ/g），故選(B) (B) 基礎化學(一)全　無敵講義

33 類題 4-1 有關下列燃料的主要成分，何者錯誤？
(A)煤氣：H2、CH4　(B)水煤氣：H2、CO　(C)液化石油氣：C3H8、C4H10　(D)天然氣：CH4、C2H6　(E)汽油：10 ～ 18 個碳的烷類。 (E) 汽油為 5 ～ 12 個碳的烷類。 (E) 基礎化學(一)全　無敵講義

34 4－3　化學電池

35 化學電池 4-3 一、化學電池的原理與構造 電池：利用自發性的 反應，將化學能轉成電能的裝置，稱為化學電池，簡稱電池。 氧化還原
（配合課本 P.117、P.118；講義 P.113） 一、化學電池的原理與構造 電池：利用自發性的　　　　　　反應，將化學能轉成電能的裝置，稱為化學電池，簡稱電池。 原理與構造： (1) 比較： 氧化還原 氧化還原反應發生在同一處 ① 自發性反應，無電流 Zn(s)＋Cu2＋(aq) → Zn2＋(aq)＋Cu(s) ② 化學能→熱能 基礎化學(一)全　無敵講義

36 化學電池 4-3 (2) 原理：氧化還原反應。 氧化還原反應發生在不同處 ① 自發性反應，有電流 Zn(s)＋Cu2＋(aq) →
Zn2＋(aq)＋Cu(s) ② 化學能→電能 動畫：鋅銅電池 (2) 原理：氧化還原反應。 動-化學電池 02 基礎化學(一)全　無敵講義

37 化學電池 4-3 (3) 構造：電極、電解液、鹽橋。以鋅銅電池為例： ① 電極：
陽極（　　　　），負極（電子流出）  鋅片：Zn(s) → Zn2＋(aq)＋2e－ 陰極（　　　　），正極（電子流入）  銅片：Cu2＋(aq)＋2e－ → Cu(s) 全反應：Zn(s)＋Cu2＋(aq) → Zn2＋(aq)＋Cu(s) ② 電解液： 陽極：ZnSO4(aq)，陰極：CuSO4(aq) 氧化 還原 基礎化學(一)全　無敵講義

38 化學電池 4-3 ③ 鹽橋： ❶ 組成：不參與反應的易溶性鹽類之飽和溶 液，如 KNO3(aq)。 ❷ 功能：形成通路，並維持溶液電中性。
陽極：Zn 氧化，Zn2＋ 增加，鹽橋內 NO3－ 流向陽極平衡電荷。 陰極：Cu2＋ 還原，Cu2＋ 減少，鹽橋內 K＋ 流向陰極平衡電荷。 ❸ 可用　　　　　　代替鹽橋。 動-多孔隔板電池 多孔隔層 基礎化學(一)全　無敵講義

39 化學電池 4-3 電池放電時，電荷的移動： (1) 外電路（導線） 電子：陽極（負極） →陰極（正極）
　(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。 動畫：鋅銅電池-互動 動-鋅銅電池 來電紙 基礎化學(一)全　無敵講義

40 範例 1 電池原理 下列有關化學電池的敘述，何者錯誤？
範例 1　電池原理 下列有關化學電池的敘述，何者錯誤？ (A)一定包含正極和負極　(B)化學反應屬於氧化還原反應　(C)負極釋出的電子經由外電路傳至正極　(D)陽極發生氧化反應　(E)放電時，電子經由溶液從陽極移向陰極。 (E) 電子經由導線，從陽極移向陰極。 (E) 基礎化學(一)全　無敵講義

41 類題 1-1 下列有關鋅銅電池的敘述，何者正確？（應選兩項）
(A)將鋅片置入硫酸銅溶液即可構成電池　(B)鋅為陽極，銅為陰極　(C)鹽橋內溶液的陽離子移向陰極　 (D)電子經由導線，從正極移向負極　(E)一段時間後，鋅片和銅片質量皆增加。 (A) 沒有導線連接無法放電，非電池。 (D) 電子經由導線，從負極移向正極。 (E) Zn 氧化成 Zn2＋，鋅片質量減少；Cu2＋還原成 Cu，銅片質量增加。 (B)(C) 基礎化學(一)全　無敵講義

42 化學電池 4-3 二、常見的電池 種類： (1) 一次電池：不能充電，如碳鋅電池、鹼性電池 及一次鋰電池等。
（配合課本 P.119 ～ P.126；講義 P.114） 種類： (1) 一次電池：不能充電，如碳鋅電池、鹼性電池 及一次鋰電池等。 (2) 二次電池：可再充電，如鉛蓄電池、鎳氫電池及 二次鋰電池等。 (3) 燃料電池：提供燃料即可發電。 基礎化學(一)全　無敵講義

43 化學電池 4-3 一次電池： 種 類 結 構 電壓 (V) 特 色 用 途 碳鋅 電池 (酸性) 1.5 (1) 又稱勒克朗社電池、鋅錳電池
乾電池如何安全使用？ 一次電池： 種　類 結　構 電壓 (V) 特　色 用　途 碳鋅 電池 (酸性) 1.5 (1) 又稱勒克朗社電池、鋅錳電池 (2) 電解液：　　　　　、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 (鋅殼) ：Zn(s) → Zn2＋(aq)＋2e－ 陰極（碳棒）：2NH4＋(aq)＋2e－ → 2NH3(g)＋H2(g)；ZnCl2(aq)＋2NH3(g) → Zn(NH3)2Cl2(aq)；2MnO2(s)＋H2(g) → Mn2O3(s)＋H2O() 全反應：Zn(s)＋2NH4Cl(aq)＋2MnO2(s) → Zn(NH3)2Cl2(aq)＋H2O()＋Mn2O3(s) 小功率電器 氯化銨 放電時，NH4＋ 和 MnO2 皆得到電子，發生還原反應 基礎化學(一)全　無敵講義

44 化學電池 4-3 種 類 結 構 電壓 (V) 特 色 用 途 鹼性 電池 1.5 (1) 電解液： 、二氧化錳
種　類 結　構 電壓 (V) 特　色 用　途 鹼性 電池 1.5 (1) 電解液：　　　　　、二氧化錳 (2) 優點：電壓穩定，壽命較乾電池 久 (3) 全反應：Zn(s)＋2MnO2(s) → ZnO(s)＋Mn2O3(s) 小功率電器 氫氧化鉀 基礎化學(一)全　無敵講義

45 化學電池 4-3 種 類 結 構 電壓 （V） 特 色 用 途 氧化銀 電池 1.5 陽極：鋅 陰極：氧化銀 電解液：氫氧化鉀溶液
種　類 結　構 電壓 （V） 特　色 用　途 氧化銀 電池 1.5 陽極：鋅 陰極：氧化銀 電解液：氫氧化鉀溶液 小功率 電器 基礎化學(一)全　無敵講義

46 化學電池 4-3 二次電池： 種 類 結 構 電壓 （V） 特 色 用 途 鉛蓄 電池 2.0 (1) 又稱鉛酸電池
勤做回收廢鉛蓄電池 處理再生好資源 種　類 結　構 電壓 （V） 特　色 用　途 鉛蓄 電池 2.0 (1) 又稱鉛酸電池 (2) 陽極（－）：________ 　　　 陰極（＋）：________ (3) 電解液：30 ～ 40％ 硫酸溶液 汽、機車電池 Pb PbO2 基礎化學(一)全　無敵講義

47 化學電池 4-3 種 類 結 構 電壓 （V） 特 色 用 途 鉛蓄 電池 2.0 (4) 放電反應： 汽、機車電池
動-鉛蓄電池（放電）02 種　類 結　構 電壓 （V） 特　色 用　途 鉛蓄 電池 2.0 (4) 放電反應： 汽、機車電池 基礎化學(一)全　無敵講義

48 化學電池 4-3 種 類 結 構 電壓 （V） 特 色 用 途 鉛蓄 電池 2.0 汽、機車電池 ① 陽極：Pb(s)＋SO42－(aq)
種　類 結　構 電壓 （V） 特　色 用　途 鉛蓄 電池 2.0 ① 陽極：Pb(s)＋SO42－(aq) → PbSO4(s)＋2e－ ② 陰極：PbO2(s)＋SO42－(aq) ＋4H＋(aq)＋2e－ → PbSO4(s)＋2H2O() ③ 全反應：Pb(s)＋PbO2(s) ＋2H2SO4(aq) → 2PbSO4(s)＋2H2O() ④ 電解液濃度下降、密度 變小，兩電極重量增加 汽、機車電池 基礎化學(一)全　無敵講義

49 化學電池 4-3 種 類 結 構 電壓 （V） 特 色 用 途 鉛蓄 電池 2.0 (5) 充電反應： 汽、機車電池
動-鉛蓄電池（充電）02 種　類 結　構 電壓 （V） 特　色 用　途 鉛蓄 電池 2.0 (5) 充電反應： 汽、機車電池 基礎化學(一)全　無敵講義

50 化學電池 4-3 種 類 結 構 電壓 （V） 特 色 用 途 鉛蓄 電池 2.0 ① 直流電源的負極接負極 （鉛），正極接正極
種　類 結　構 電壓 （V） 特　色 用　途 鉛蓄 電池 2.0 ① 直流電源的負極接負極 （鉛），正極接正極 （二氧化鉛） ② 全反應為放電時的逆反 應：2PbSO4(s)＋2H2O() → Pb(s)＋PbO2(s)＋ 2H2SO4(aq) 汽、機車電池 基礎化學(一)全　無敵講義

51 化學電池 4-3 種 類 結 構 電壓 （V） 特 色 用 途 鋰離子電池 3.7 (1) 電解液：溶於有 機溶劑的 LiClO4
種　類 結　構 電壓 （V） 特　色 用　途 鋰離子電池 3.7 (1) 電解液：溶於有 機溶劑的 LiClO4 (2) 陽極：含有鋰金 屬的石墨 陰極：LiCoO2 手機 基礎化學(一)全　無敵講義

52 化學電池 4-3 種 類 結 構 電壓 （V） 特 色 用 途 鎳鎘電池 1.3 會造成鎘汙染，逐漸被二次鋰電池取代 電動牙刷 鎳氫電池
1.2 以儲氫合金取代鎘作為還原劑 電器用品 基礎化學(一)全　無敵講義

53 化學電池 4-3 燃料電池： (1) 意義：將儲存於燃料中的化學能 成 電能的裝置，稱為燃料電池。 (2) 燃料電池與火力發電的比較：
燃料電池的妙用 燃料電池： (1) 意義：將儲存於燃料中的化學能　　　　　　成 電能的裝置，稱為燃料電池。 (2) 燃料電池與火力發電的比較： 直接轉換 燃料電池 火力發電 能量轉換 化學能 → 電能 化學能 → 熱能 → 動能→ 電能 轉換效率 80％ 以上 約 45％ 環境影響 氫氧燃料電池產物為水，無汙染 產生二氧化碳、煤灰，汙染嚴重 基礎化學(一)全　無敵講義

54 化學電池 4-3 陰極：O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－ → 2H2O() (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（　　　　　）的多孔性 　　　 石墨板，但價格昂貴。 ❷ 反應物：陽極通入氫氣，陰極通入氧氣。 ❸ 電解液：強鹼型（KOH）或　　　　 　　。 下頁圖以質子交換膜燃料電池為例。 ③ 陽極：H2(g) → 2H＋(aq)＋2e－ （H＋通過質子交換膜流 到陰極） 陰極：O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－ → 2H2O() 全反應：2H2(g)＋O2(g) → 2H2O() 催化劑 質子交換膜 基礎化學(一)全　無敵講義

55 4-3 化學電池 動畫：燃料電池 動-燃料電池 02 基礎化學(一)全　無敵講義

56 範例 2 乾電池 右圖為乾電池構造的剖面示意 圖，下列有關乾電池的敘述， 哪些正確？（應選兩項） (A)鋅殼為負極 (B) MnO2 為催
範例 2　乾電池 右圖為乾電池構造的剖面示意 圖，下列有關乾電池的敘述， 哪些正確？（應選兩項） (A)鋅殼為負極　(B) MnO2 為催 化劑　(C)石墨棒為還原劑　(D)石墨棒為氧化劑　 (E)電解液為酸性。 (B) MnO2 將 H2 氧化成 H2O，為氧化劑。 (C)(D) 石墨棒為正極，本身不參與反應。 (A)(E) 基礎化學(一)全　無敵講義

57 類題 2-1 下列有關鋰離子電池的敘述，何者錯誤？
(A)鋰離子電池負極材料為鋰合金　(B)鋰離子電池為二次電池　(C)電解液為過氯酸鋰的水溶液　(D)高分子鋰離子電池是以高分子材料取代鋰離子電池的電解液　(E)具有能量密度高，電壓高，工作溫度範圍廣等優點。 (C) 電解液為過氯酸鋰的無水有機溶液。 (C) 基礎化學(一)全　無敵講義

58 範例 3 電池構造和原理 下列關於電池的敘述，哪些正確？（應選兩項）
範例 3　電池構造和原理 下列關於電池的敘述，哪些正確？（應選兩項） (A)電池的正極是陰極，負極是陽極　(B)碳鋅電池的正極為碳棒，負極為鋅　(C)碳鋅電池和鹼性電池皆為一次電池，具有相同的電解液　(D)鉛蓄電池放電時，陽極重量減輕，陰極重量增加　(E)鉛蓄電池充電時，正極要連接電源的負極。 (C)碳鋅電池的電解液為 NH4Cl、ZnCl2；鹼性電池的電解液為 KOH。(D)鉛蓄電池放電時，陰、陽兩極重量皆增加。(E)充電時，鉛蓄電池的正極要連接電源的正極。 (A)(B) 基礎化學(一)全　無敵講義

59 類題 3-1 下列哪些是二次電池？（應選三項） (A)鎳氫電池 (B)鹼性電池 (C)氧化銀電池 (D)鉛蓄電池 (E)鋰離子電池。
(A)(D)(E) 基礎化學(一)全　無敵講義

60 範例 4　燃料電池 【91.學測補考修訂】 右圖的燃料電池是以氫與氧為反應物，氫氣在鎳（Ni）極與 OH－ 反應，氧氣在氧化鎳（NiO）極與水反應，反應的淨產物是水，氫氧化鉀水溶液為電解液。下列有關此電池的敘述，何者正確？ (A)氧氣是被 H2O 還原，氫氣是被 OH－氧化　(B)氧氣在陽極被還原，氫氣在陰極被氧化　(C)電子在外電路的導線中，從氧化鎳極向鎳極移動　(D)電池放電時，氫氧化鉀莫耳數不變　(E)電池放電時，氫氧化鉀水溶液中的 pH 值會逐漸上升。 基礎化學(一)全　無敵講義

61 範例 4 燃料電池 (D) (A)(B) 由全反應知：H2＋ O2 → H2O，氧氣在陰極 被氫氣還原，氫氣在陽極被氧氣氧化。
範例 4　燃料電池 【91.學測補考修訂】 (A)(B) 由全反應知：H2＋ O2 → H2O，氧氣在陰極 被氫氣還原，氫氣在陽極被氧氣氧化。 (C) 氫氣在陽極氧化釋出電子，電子從鎳極經由導線移向氧化鎳極。 (D) 氫氧化鉀中的 OH－ 有參與反應，但莫耳數不變。 (E) 放電時生成水，氫氧化鉀濃度下降，pH 值下降。 (D) 基礎化學(一)全　無敵講義

62 類題 4-1 有關氫氧燃料電池的敘述，哪些正確？（應選三項）
(A)屬於二次電池　(B)放電時，氫氣在陰極被還原　(C)消耗 1 莫耳氧氣會生成 2 莫耳水　(D)將燃料的化學能轉換成電能　(E)可用甲醇取代氫氣，組成甲醇燃料電池。 (A) 不屬於二次電池，可稱為連續電池。 (B) 放電時，氫氣在陽極被氧化。 (C)(D)(E) 基礎化學(一)全　無敵講義

63 4－4　其他能源

64 其他能源 4-4 一、核能 由於大量使用化石燃料，燃料日益枯竭，環境汙染也愈加嚴重，因此必須開發替代能源，如核能及再生能源。
（配合課本 P.126 ～ P.129；講義 P.121） 　　由於大量使用化石燃料，燃料日益枯竭，環境汙染也愈加嚴重，因此必須開發替代能源，如核能及再生能源。 1. 意義：潛藏在原子核內的能量稱為核能，可透過核分裂或核熔合反應釋放能量。 基礎化學(一)全　無敵講義

65 其他能源 4-4 反應形式： 分類 核分裂 核熔合 意 義 利用慢中子（熱中子）撞擊原子核（鈾 ），使之分裂，並釋出能量
動-氘氚融合 分類 核分裂 核熔合 意 義 利用慢中子（熱中子）撞擊原子核（鈾 ），使之分裂，並釋出能量 ＋能量 放出的中子再去撞擊其他鈾原子核，進行鏈鎖反應放出大量的熱 將較輕的原子核在極高能量下互相撞擊，結合成較重原子核，並放出能量 ＋能量 示意圖 基礎化學(一)全　無敵講義

66 其他能源 4-4 說明：平衡核反應式遵守： 守恆、 守恆。 質量數 電荷數 分 類 核分裂 核熔合 實 例 核能發電、原子彈 太陽內部 問
題 放射性核廢料、廢熱水 需極高溫和高壓，目前仍無法商業化 說明：平衡核反應式遵守：　　　　 守恆、　 　 　　守恆。 質量數 電荷數 核電核分裂 基礎化學(一)全　無敵講義

67 其他能源 4-4 質能互換：核反應釋出的能量，來自反應後虧損的質 量。根據愛因斯坦的質能互換理論，減少的質量轉換成能量的關係式：E＝mc2
目前臺灣有三座運轉的核電廠：核一、核二廠分別位於新北市的石門區和萬里區，核三廠位於屏東縣的恆春鎮。 基礎化學(一)全　無敵講義

68 範例 1 核 能 經由核分裂與核熔合反應所釋出的能量，理論上都可以發電。下列敘述，何者正確？
範例 1　核 　能 經由核分裂與核熔合反應所釋出的能量，理論上都可以發電。下列敘述，何者正確？ (A)兩者均使用鈾為燃料　(B)核熔合釋出的能量，並非來自核能　(C)核熔合比核分裂產生更嚴重的放射性廢料問題　(D)太陽輻射放出的巨大能量，主要來自核熔合反應　(E)目前已有許多發電廠利用核熔合反應提供商業及家庭用電。 基礎化學(一)全　無敵講義

69 範例 1 核 能 (A) 核分裂使用鈾為燃料，核熔合使用輕原子核， 如氘（ ）和氚（ ）熔合成氦（ ）。
範例 1　核 　能 (A) 核分裂使用鈾為燃料，核熔合使用輕原子核， 如氘（ ）和氚（ ）熔合成氦（ ）。 (B) 核分裂與核熔合釋出的能量，皆來自核能。 (C) 只有核分裂有放射性廢料及廢熱問題。 (E) 核分裂。 (D) 基礎化學(一)全　無敵講義

70 類題 1-1 有關目前臺灣運轉的三座核電廠，下列敘述，何者正確？
(A)皆屬於核分裂反應　(B)皆屬於核熔合反應　(C)使用鈾-238 為原料　(D)目前臺灣電力主要來源　(E)成本低且不會造成汙染。 (C) 使用鈾-235 為原料。 (D) 火力發電是目前臺灣電力主要來源。 (E) 會有放射性廢料及廢熱問題。 (A) 基礎化學(一)全　無敵講義

71 其他能源 4-4 二、再生能源 定義：取之不盡、用之不竭的天然能源稱為再生能源，如太陽能、風力能、地熱能、水力能、生質能及海洋能。 太陽能：
（配合課本 P.130 ～ P.134；講義 P.122） 定義：取之不盡、用之不竭的天然能源稱為再生能源，如太陽能、風力能、地熱能、水力能、生質能及海洋能。 太陽能： 環保再生能源—太陽能 (1) 把照射到地球之太陽輻射能約 轉成可用的 能量，即能滿足全球能源的需求。 (2) 風力能、水力能都源自太陽能。 基礎化學(一)全　無敵講義

72 其他能源 4-4 (3) 太陽能利用方式： 方 式 光化轉換 光熱轉換 轉 換 太陽能 → 化學能 太陽能 → 熱能 實 例
新式太陽能電池 技術新突破 (3) 太陽能利用方式： 太陽能熱水器是怎麼將水加熱的？ 方　式 光化轉換 光熱轉換 轉　換 太陽能 → 化學能 太陽能 → 熱能 實　例 植物利用太陽能轉換成化學能儲存在植物體，提供動物所需能量 利用深色物質吸收太陽能，轉換成熱能，如太陽能熱水器 基礎化學(一)全　無敵講義

73 其他能源 4-4 方 式 光電轉換 轉 換 太陽能 → 電能 實 例 ① 熱發電：用集熱器聚集太陽能將水加熱，產生水蒸 氣，推動發電機發電
方　式 光電轉換 轉　換 太陽能 → 電能 實　例 ① 熱發電：用集熱器聚集太陽能將水加熱，產生水蒸 氣，推動發電機發電 ②光發電：利用光電效應，將光能直接變成電能，如太陽能電池 基礎化學(一)全　無敵講義

74 其他能源 4-4 生質能： (1) 定義：將生質物質（生物產生的有機物質）經過 自然或人為的化學反應，轉換成可利用的能源。 (2) 例如：
(1) 定義：將生質物質（生物產生的有機物質）經過 自然或人為的化學反應，轉換成可利用的能源。 (2) 例如： ① 木屑、甘蔗渣、稻稈、麥稈、廢紙等，利用汽 　　 化技術可合成一氧化碳、氫氣。 ② 臺北市 南港 山豬窟垃圾掩埋場和畜牧之廢棄 物，經發酵後可產生沼氣（甲烷）。 環保再生能源—生質能 植物變柴油 生質能源夯-民視新聞 基礎化學(一)全　無敵講義

75 其他能源 4-4 動畫：綠色原油 ③ 生質柴油：廢食用油或油脂和甲醇混合，在觸 媒（酸、鹼或酵素）催化下轉換成脂肪酸甲酯，
③ 生質柴油：廢食用油或油脂和甲醇混合，在觸 媒（酸、鹼或酵素）催化下轉換成脂肪酸甲酯， 即為生質柴油，可添加在柴油中，減少柴油使用 量。 ④ 生質酒精：利用玉米、蔗糖及纖維素為原料， 經過發酵製得的再生能源。中油公司推出的 E3 酒精汽油，就是 3％ 酒精的汽油。 　(3) 特色：兼具能源、環保雙重貢獻。 綠色原油 動畫：綠色原油 新能源的春天—沼氣發電 基礎化學(一)全　無敵講義

76 其他能源 4-4 生活中的化學補充資料─其他再生能源 風力能 ： (1) 空氣流動的動能，可供發電。
風力發電 (2) 優點是無汙染且不虞匱 乏，缺點是不穩定。 (3) 臺灣每年約有半年以上 的東北季風期，目前西 部沿海及離島均設有風 力發電機組。 風力發電 比太陽能更便宜 環保再生能源—風力能 基礎化學(一)全　無敵講義

77 其他能源 4-4 地熱能： (1) 地球內部的熱能，來自熔岩漿及放射性物質的衰 變。
(1) 地球內部的熱能，來自熔岩漿及放射性物質的衰 變。 (2) 發電原理：將水導入地底下，利用地熱把水加熱 成水蒸氣，推動渦輪機發電。 (3) 冰島有地熱發電廠，臺灣目前沒有。 環保再生能源—地熱能 基礎化學(一)全　無敵講義

78 其他能源 4-4 水力能： (1) 利用水的位能轉化 為動能而發電 。 (2) 臺灣水力發電廠大 都建在水庫旁，如 德基水力發電廠。
(1) 利用水的位能轉化 為動能而發電 。 (2) 臺灣水力發電廠大 都建在水庫旁，如 德基水力發電廠。 環保再生能源—水力能 基礎化學(一)全　無敵講義

79 其他能源 4-4 海洋能： (1) 潮汐發電：利用漲潮及退潮的水位差，將位能轉 化成電能。
(1) 潮汐發電：利用漲潮及退潮的水位差，將位能轉 化成電能。 (2) 波浪發電：利用波浪上下起伏的動能，藉由發電 裝置轉化成電能。 (3) 海洋溫差發電：利用表層溫海水將低沸點冷媒變 成蒸氣，推動渦輪機發電，冷媒蒸氣再經深海冷 水，將其冷卻後再循環利用。 (4) 海流發電：利用海流的流動推動發電機而發電。 (5) 結論：臺灣不具有潮汐發電的條件，卻具有波浪、 海洋溫差、海流發電的條件，但尚無商業運轉。 環保再生能源—海洋能 基礎化學(一)全　無敵講義

80 4-4 其他能源 補充：臺灣西南海域海床下 100 ～ 300 公尺蘊藏天然氣水合物，又稱 　　　　　　　或　　　　　，是封存在深海地層的冰狀天然氣，是具有潛力的海洋能源。但甲烷水合物離開低溫、高壓的環境會很不穩定，且甲烷為溫室氣體，未來開發時要非常小心，避免破壞環境。 甲烷水合物 可燃冰 基礎化學(一)全　無敵講義

81 範例 2 再生能源 下列有關再生能源的敘述，哪些正確？（應選三項）
範例 2　再生能源 下列有關再生能源的敘述，哪些正確？（應選三項） (A)風力能、水力能、地熱能均與太陽能有關　(B)太陽能電池可將光能直接轉化成電能　(C)臺灣西部沿海適合開發風力發電　(D)生質柴油可透過轉酯化反應製備　(E)垃圾掩埋場之廢棄物發酵後產生的酒精可作為燃料。 (A) 地熱能與太陽能無關。 (E) 發酵後產生甲烷。 (B)(C)(D) 基礎化學(一)全　無敵講義

82 類題 2-1 下列哪些能源直接或間接和太陽能有關？（應選三項） (A)地熱能 (B)水力能 (C)核能 (D)煤 (E)風力能。
(B)(D)(E) 基礎化學(一)全　無敵講義

83 範例 3 生質能 下列有關生質能及生質柴油的敘述，何者錯誤？
範例 3　生質能 下列有關生質能及生質柴油的敘述，何者錯誤？ (A)生質能是指將生質物質轉化成可利用之能源　(B)農作廢棄物如稻稈、麥稈都可轉化成生質能　(C)生質柴油和一般柴油成分相同　(D)生質柴油最普遍的製備方法是轉酯化反應　(E)生質能兼具能源、環保雙重貢獻，是極具開發潛力的能源。 (C) 一般柴油成分是烷類，生質柴油成分是酯類。 (C) 基礎化學(一)全　無敵講義

84 類題 3-1 下列何者不屬於生質能源？ (A)甘蔗渣 (B)牛糞 (C)稻稈 (D)掩埋垃圾產生的沼氣 (E)柴油。
基礎化學(一)全　無敵講義

85 範例 4 再生能源 下列有關再生能源的敘述，哪些錯誤？（應選兩項）
範例 4　再生能源 下列有關再生能源的敘述，哪些錯誤？（應選兩項） (A)潮汐發電完全來自地球對海水的重力作用，與其他星球無關　(B)臺灣西南沿海潮間帶，適合開發潮汐發電　(C)臺灣東部海域有黑潮，具有海流發電的潛力　(D)波浪和海流發電是利用動能轉化成電能　(E)臺灣目前沒有海洋能發電的機組。 (A) 潮汐與地球和月球間的引力有關。 (B) 臺灣西南沿海潮差不夠大，不符合潮汐發電條 件。 (A)(B) 基礎化學(一)全　無敵講義

86 類題 4-1 以臺灣的地理環境，不適合開發何種再生能源？ (A)風力發電 (B)太陽能發電 (C)洋流發電 (D)潮汐發電 (E)地熱發電。
基礎化學(一)全　無敵講義