109-指考補考-化學
水的離子積為 KwK_w,其 pKwpK_w 與溫度(°C°\mathrm{C})的關係如圖1所示。下列相關敘述,哪一項正確?image.png
題組 2-4 (9分)
元素週期表可以反映出元素的原子結構,及其物理與化學性質的變化規律。圖2為原子的第一游離能與原子序的關係。根據圖2,回答2-4題。image.png
元素甲最有可能屬於下列哪一選項?
西元 20052005 年,科學家利用鈣48-48的原子核撞擊含有鉲249-249原子核的樣品後,偵測到原子序 118118 的元素,其質量數為 294294。此元素最有可能與下列哪一元素屬於同一族?
目前尚無法測得原子序 118118 元素的游離能,試根據圖2的規律,推測此原子的第一游離能最有可能為下列何者(單位:kJmol\mathrm{kJ∕mol})?
羥氯奎寧曾被考慮用於治療嚴重特殊傳染性肺炎(COVID19\mathrm{COVID-19})患者的藥物,結構如圖3所示。試問此結構中具有下列哪一種類化合物的官能基團?Screenshot from 2024-01-09 11-45-30.png
1,31,3-丁二烯(CX4HX6\ce{C4H6})為合成橡膠的重要原料,此化合物亦可進行雙聚反應,其反應式為:2CX4HX6CX8HX12\ce{2C4H6 -> C8H12}。某生測量其反應速率,得知此反應為二級反應。下列哪一項可能為此實驗的作圖?
三個芳香族化合物的反應結果如圖4所示,其中 RX1\ce{R^1}RX2\ce{R^2}RX3\ce{R^3} 為原子或原子團。下列有關 RX1\ce{R^1}RX2\ce{R^2}RX3\ce{R^3} 的組合,哪一選項正確?image.png
在雙氧水與過錳酸鉀溶液反應的實驗中,先將雙氧水與稀硫酸於試管中混合,再將過錳酸鉀溶液逐滴加入,並不斷搖晃試管,觀察其顏色變化。下列敘述哪一選項正確?
某有機化合物甲經元素分析實驗,得知其碳、氫、氧的質量百分組成,依次為碳:70.57%70.57\%、氫:5.92%5.92\%、氧:23.51%23.51\%。已知甲與含溴之二氯甲烷溶液或與多侖試液皆無反應。下列哪一選項最可能是化合物甲?
題組 10-11 (6分)
圖5所示為物質 X\ce{X} 的相圖,表示物質的物理狀態與其所處的溫度、壓力關係。試根據此相圖回答第10-11題。image.png
若將 X\ce{X} 置於 2.02.0 大氣壓、250K\ce{250 K} 的條件,試問 X\ce{X} 主要會以下列哪一種狀態存在?
若在一大氣壓下,將 55 克的 X\ce{X}60 ℃-60~\mathrm{℃} 升高至 100 ℃\ce{100~℃},則至少須提供多少的能量(焦耳)?(已知X在一大氣壓下的熔化熱為 200 J/g200~\mathrm{J/g}、固態 X\ce{X} 的比熱為 0.4 J/g0.4~\mathrm{J/g\cdot℃},液態 X\ce{X} 的比熱為 0.8 J/g0.8~\mathrm{J/g\cdot℃}。假設 X\ce{X} 不因加熱而逸散。)
數學上,xx 值和 yy 值(皆為任意單位)之關係可如圖6所示。若給予 xxyy 不同的化學單位,則這種圖形在化學領域很常見。下列所敘述的圖形,哪一選項與圖6的變化趨勢不符合image.png
題組 13-14 (6分)
某反應 A+3BC+2D\ce{A + 3B->C + 2D} 可以表示,以下四圖分別為 A\ce{A} 分子(實心球)與 B\ce{B} 分子(空心球)在同溫下混合於等體積容器之初始濃度,若每一圓球代表一莫耳分子,圖下方為該反應條件下的初始反應速率(r\ce{r})。在相同溫度下,根據圖示及所提供的資訊,回答下列問題:image.png
若此反應的反應速率定律為 r=k[A]Xm[B]Xn\ce{r=k[A]^m[B]^{n}},則 mnm+n 等於多少?
A\ce{A}B\ce{B} 的初始濃度如丁圖,則在該條件下,反應的初始速率(M/s\ce{M/s})為何?
小明閱讀一篇文章中記載某一原子的第一、第二、第三……等游離能如表1所示,但該文章中僅推測此元素為 Be\ce{Be}B\ce{B}Mg\ce{Mg}Al\ce{Al}Zn\ce{Zn} 中的一種;由其他實驗得知,該元素的氫氧化物可溶於強酸和強鹼溶液中,且為製造航空器的重要材料。根據以上敘述,此元素應為下列哪一選項?image.png
1.71.7 克亞硝酸鈉(NaNOX2\ce{NaNO2})及 1.51.5 克氯化銨(NHX4Cl\ce{NH4Cl})均勻混合後,置於試管中充分加熱,完全反應後收集產生的氣體,其未平衡反應式如下:
    NaNOX2+NHX4ClNX2+HX2O+NaCl~~~~\ce{NaNO2 + NH4Cl -> N2 + H2O + NaCl}
下列敘述,哪一選項正確?
25.025.0 ℃ 時,1.01.0 克水的蒸氣壓(mmHg\ce{mmHg})與容器體積(L\ce{L})的關係如圖7所示。已知 25.025.0℃ 時,水的飽和蒸氣壓為 24.0 mmHg24.0~\mathrm{mmHg}。下列敘述,哪些正確?image.png
氫氣是一種可以由水取得的潔淨能源,若欲直接將水加熱產生氫氣,則需要 35003500℃ 的高溫。不過,科學家發現若先將碘化氫(HI\ce{HI})在 425425℃ 加熱分解,接著降溫至 9090℃ 導入水與二氧化硫(SOX2\ce{SO2}),產生硫酸,達成平衡後再升溫至 825825℃,讓硫酸分解產生氧氣,重複此一循環,即可在低於 10001000℃ 的條件下,分解水產生氫氣與氧氣,此一系列反應式如下:
    2HI425℃  IX2+HX2                                       ~~~~\ce{2HI ->[425℃~~] I2 + H2}~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 式(1)
    2HX2O+SOX2+IX290℃  HX2SOX4+2HI        ~~~~\ce{2H2O + SO2 + I2 ->[90℃~~] H2SO4 + 2HI}~~~~~~~~ 式(2)
    HX2SOX4825℃  SOX2+HX2O+12OX2                 ~~~~\ce{H2SO4 ->[825℃~~] SO2 + H2O + 1/2 O2}~~~~~~~~~~~~~~~~~式(3)
結合這些反應,則可以利用煉鐵廠的廢熱分解水產生氫氣,成為一項有經濟價值的反應。下列有關此廢熱分解水產生氫氣的敘述,哪些正確?
1.0 M1.0~\ce{M} 硝酸與 1.0 M1.0~\ce{M} 醋酸各 20.020.0 毫升,分別以 1.0 M1.0~\ce{M} 的氫氧化鈉水溶液滴定。下列關於此滴定實驗的敘述,哪些正確?(酚紅指示劑的變色範圍為 pH \ce{pH}~ 6.86.88.48.4
題組 20-21 (8分)
欲知草酸溶液的濃度,可以用酸性過錳酸鉀溶液滴定而得,其平衡反應式如下,其中各係數 aabbccxxyyzz 為最簡整數比的值。
    aMnOX4X+bHX2CX2OX4+cHX+xCOX2+yMnX2++zHX2O       ~~~~\ce{a MnO_4- + bH2C2O4 + cH+ -> xCO2 + yMn^{2+} + zH2O}~~~~~~~ 式(4)
因草酸鈣的溶度積極小,所以,上述的氧化還原滴定也可用於測定樣品中之鈣的含量。 已知樣品甲所含成分中,鈣離子僅以碳酸鈣的形式存在,因此王同學決定要以此方法來 分析樣品中碳酸鈣含量。王同學秤取 10.010.0 克樣品,並緩慢將其加至過量鹽酸水溶液中。 待完全溶解後,緩慢加入氨水使其呈鹼性,再加入過量草酸銨水溶液使其產生沉澱。過 濾後,先用少許純水沖洗草酸鈣沉澱物,再將沉澱物慢慢加至過量硫酸水溶液中使其完 全溶解。最後,將所得草酸水溶液,以 0.100M\ce{0.100 M} 過錳酸鉀滴定,當達到滴定終點時,共 用了 50.050.0 毫升的過錳酸鉀溶液。(鈣原子量:4040;碳酸鈣式量:100100;草酸銨式量:124124
下列有關過錳酸鉀與草酸及其化學反應式的敘述,哪些正確?
下列有關過錳酸鉀溶液,檢測樣品中碳酸鈣含量實驗的敘述,哪些正確?
聚苯胺是一種有機半導體。圖 8 是苯胺聚合成聚苯胺的反應式。下列敘述,哪些正確?image.png
某一電解槽的示意圖如圖 9 所示。左燒杯中裝有 100100 毫升 0.50M0.50 \ce{M} 的硝酸銀(AgNOX3\ce{AgNO3})溶液,右燒杯中裝有 100100 毫升 0.25M\ce{0.25 M} 的氯化銅(CuClX2\ce{CuCl2})溶液;甲、乙、丙及丁為質量相同的石墨電極,X\ce{X}Y\ce{Y} 為直流電源的兩極。電解一段時間後,甲電極比其他三個電極 重。下列敘述,哪些正確?image.png
排尿是人體代謝的重要管道,因此水溶性不佳的物質,需要轉變成水溶性較佳的產物,以利透過尿液排出體外。例如:圖 10 中,化合物甲經酵素與體內某分子丙反應產生化合物乙。下列有關此反應的相關敘述,哪些正確?image.png
題組 25-28 (8分)
已知甲、乙、丙、丁、戊和己為週期表中前三週期的原子,其價電子數和原子半徑如表 2 所示。image.png 根據以上資料回答下列問題。
寫出丙元素最常見的兩種同素異形體的名稱,其中一種的原子鍵結軌域為 spX3\ce{sp^3}
石、石
戊在高溫下與元素態乙反應,可產生一固體物質庚,庚與水作用會生成一刺激性臭味的氣體與一白色固體辛,辛的溶解度低,可作為胃藥。寫出庚與辛的化學式。
庚:
辛:
元素態甲與丁反應,可產生兩種氣體,其組成符合倍比定律,且兩者皆可造成酸雨。寫出此二氣體的化學式。
(按照分子量由小到大填寫)
一白色固體經過分析後得知含有甲、丙及己三種原子,此白色固體可以索耳未法製備。寫出此白色固體的化學式。
題組 29-31 (6分)
尿酸的化學結構如圖11所示,其分子式為 CX5HX4NX4OX3\ce{C5H4N4O3},分子量 168168。尿酸是人體內 DNA\ce{DNA} 代謝的產物,在人體中以其鈉鹽-尿酸鈉(CX5HX3NX4NaOX3\ce{C5H3N4NaO3})形式經尿液排出。由於在 3737℃ 時,尿酸鈉每毫升尿液的溶解度為 0.0670.067 毫克,當人體中產生過多的尿酸無法經尿液順利排出時,可能以結晶形式沉積在關節組織,引起痛風疾病。回答下列問題。image.png
試問 11 公升尿液最多可溶解幾莫耳的尿酸鈉? 莫耳
尿酸結構含有幾對未鍵結電子對?
DNA\ce{DNA} 結構由三大部分組成,試問結構中的哪一部分最有可能是人體產生尿酸的來源?
題組 32-34 (6分)
179179℃ 下,異丙醇氣體可以分解為丙酮與氫氣,其反應式如下:
    CX3HX7OH(g)CX3HX6O(g)+HX2(g)      ~~~~\ce{C3H7OH(g) <-> C3H6O(g) + H2(g)}~~~~~~ 式(5)
回答下列問題。
利用表3之化學鍵能資料,列出詳細計算式,求出式(5)之反應熱 kJ/mol\mathrm{kJ/mol})。image.png
若將 6.06.0 克異丙醇置入一個 1010 公升密閉容器中,並加熱至 179179℃,當系統達平衡後,測得氫氣分壓為 0.240.24 大氣壓。列出詳細計算式,求出式(5)之平衡常數(Kp\mathrm{K}_p
異丙醇與丙酮的分子量相近,但是兩者沸點相差約 2626℃,試推測異丙醇與丙酮兩者中,何者的沸點較高?
其原因為何?