114學測自然 第35題 詳解

答案(A)(C)(E)看逐步解析 ↓

逐步解析

1. 1

   整理實驗資訊

   先把題幹的三個重點抓出來：一、氧化亞銅 $\mathrm{Cu_2O}$ 是光觸媒，吸收光能促進反應但本身不被消耗；二、反應把二氧化碳與水轉化成甲醇與氧氣；三、光照時有氧氣生成，關燈後氧氣就停止生成。後面每個選項都要回到這三點來檢驗。
2. 2

   判析選項 (A)

   用氧化數判斷：$\mathrm{CO_2}$ 中碳的氧化數為 $+4$；$\mathrm{CH_3OH}$ 中碳接三個氫與一個氧，氧化數為 $-2$。碳的氧化數由 $+4$ 降為 $-2$，表示碳得到電子、被還原，所以二氧化碳進行還原（生成甲醇），(A) 正確。
3. 3

   判析選項 (B)

   二氧化碳溶於水會生成碳酸 $\mathrm{CO_2+H_2O\rightarrow H_2CO_3}$，碳酸是弱酸，部分解離出 $\mathrm{H^+}$，使水溶液呈弱酸性而非鹼性。這也是雨水天然偏酸、汽水喝起來微酸的原因。(B) 錯誤。
4. 4

   判析選項 (C)

   題幹說關閉光源後就沒有氧氣生成，代表整個光催化反應停止了。而甲醇與氧氣是同一條反應式的產物，反應不進行，兩者都不會生成，所以光照是產生甲醇的必要條件，(C) 正確。這正是「光觸媒」的意義：沒有光，觸媒無法啟動反應。
5. 5

   判析選項 (D)

   甲醇分子含羥基 $\mathrm{-OH}$，能與水分子形成氫鍵，可與水以任意比例互溶，是極易溶於水的液體；氧氣是非極性分子，才真的難溶於水，這也是為什麼實驗上觀察到的是氧氣冒出、甲醇留在溶液中。「均難溶於水」的敘述不成立，(D) 錯誤。
6. 6

   判析 (E) 與結論

   逐元素檢查 $\mathrm{2CO_2+4H_2O\rightarrow 2CH_3OH+3O_2}$ 是否平衡：碳左右都是 $2$；氫左邊 $4\times2=8$、右邊 $2\times4=8$；氧左邊 $2\times2+4=8$、右邊 $2\times1+3\times2=8$。三種原子都守恆，方程式平衡正確，(E) 正確。整理各選項：(A)、(C)、(E) 正確，答案選 (A)(C)(E)。

關鍵觀念：#氧化還原 #光化學反應 #化學平衡

同主題一起複習：化學反應與計量 →