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115-分科測驗-化學
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參考資料：元素原子量
元素
原子量
元素
原子量
元素
原子量
H
1.0
Al
27.0
Mn
54.9
He
4.0
Si
28.1
Fe
55.8
Li
6.9
P
31.0
Co
58.9
Be
9.0
S
32.1
Ni
58.7
B
10.8
Cl
35.5
Cu
63.5
C
12.0
Ar
40.0
Zn
65.4
N
14.0
K
39.1
Ga
69.7
O
16.0
Ca
40.1
Ge
72.6
F
19.0
Sc
45.0
As
74.9
Ne
20.2
Ti
47.9
Se
79.0
Na
23.0
V
50.9
Br
79.9
Mg
24.3
Cr
52.0
Kr
83.8
理想氣體常數：R＝0.0820 L·atm·K⁻¹·mol⁻¹＝8.31 J·K⁻¹·mol⁻¹
格雷姆擴散定律指出，在定溫定壓下，氣體的擴散速率與其分子量平方根（
M
\sqrt M
M
）成反比。已知在定溫定壓時，氫氣的擴散速率是某氣體的4倍。試問某氣體為何？
有甲、乙、丙三種AgCl的飽和溶液，甲為含有1.434克AgCl的50毫升水，乙為含有1.434克AgCl及5.850克NaCl的100毫升水，丙為含有0.717克AgCl的100毫升水。試問在25℃時，下列有關此三種溶液
[
A
g
+
]
[\mathrm{Ag^+}]
[
A
g
+
]
的大小比較，哪一項正確？（AgCl的
K
s
p
K_{\mathrm{sp}}
K
sp
（25℃）
=
1
×
1
0
−
10
=1\times10^{-10}
=
1
×
1
0
−
10
；Ag原子量為107.9）
溶液甲含有0.1莫耳的食鹽與180克的水，溶液乙含有0.1莫耳的葡萄糖與180克的水。在一大氣壓下，與純水的凝固點相較，溶液甲的凝固點下降
Δ
T
(
甲
)
\Delta T(\text{甲})
Δ
T
(
甲
)
，溶液乙的凝固點下降
Δ
T
(
乙
)
\Delta T(\text{乙})
Δ
T
(
乙
)
。
Δ
T
(
甲
)
/
Δ
T
(
乙
)
=
a
\Delta T(\text{甲})/\Delta T(\text{乙})=a
Δ
T
(
甲
)
/Δ
T
(
乙
)
=
a
。在室溫下，溶液甲的蒸氣壓為
P
(
甲
)
P(\text{甲})
P
(
甲
)
，溶液乙的蒸氣壓為
P
(
乙
)
P(\text{乙})
P
(
乙
)
。
P
(
甲
)
/
P
(
乙
)
=
b
P(\text{甲})/P(\text{乙})=b
P
(
甲
)
/
P
(
乙
)
=
b
。假設溶液甲與溶液乙皆為理想溶液，下列有關
a
a
a
與
b
b
b
的敘述，何者正確？
有一未知濃度的醋酸溶液20.0毫升，今以0.10 M的NaOH標準溶液滴定，當加入20.0毫升的NaOH溶液時，可達滴定終點。下列有關其滴定過程與滴定終點的敘述，何者正確？（醋酸的
K
a
=
1.8
×
1
0
−
5
K_a=1.8\times10^{-5}
K
a
=
1.8
×
1
0
−
5
，
500
/
18
=
5.27
\sqrt{500/18}=5.27
500/18
=
5.27
，
10
/
5.27
≈
1.90
10/5.27\approx1.90
10/5.27
≈
1.90
） （甲）在加入5.0毫升的NaOH溶液後，醋酸溶液的氫離子濃度約為
5.4
×
1
0
−
5
M
5.4\times10^{-5}\ \mathrm M
5.4
×
1
0
−
5
M
（乙）達滴定終點時，溶液的pH值應介於8和9之間 （丙）已知溴瑞香草酚藍變色範圍約在pH 6.0～8.0之間，適用於判斷此滴定終點
下列甲～戊的電子點式中，有哪些是
C
H
2
N
O
2
−
\mathrm{CH_2NO_2^-}
C
H
2
N
O
2
−
陰離子的正確共振結構式？
題組 6-7 （8分）
2016年諾貝爾化學獎頒給三位在分子機械研究有巨大貢獻的科學家。其中，荷蘭化學家費倫加曾發表一個分子層級的四輪車，其結構如圖1所示。
下列有關此分子結構的敘述，哪一項
錯誤
？
此分子四輪車的運轉原理，涉及一連串的碳碳雙鍵順、反異構化反應。則下列哪個基團代表車輪？
十氧化四磷（
P
4
O
10
\mathrm{P_4O_{10}}
P
4
O
10
）可將硝酸轉變成硝酸酐，反應式如式1（未平衡）所示：
P
4
O
10
+
H
N
O
3
⟶
H
3
P
O
4
+
N
2
O
5
（式1）
\mathrm{P_4O_{10}+HNO_3\longrightarrow H_3PO_4+N_2O_5}\qquad\text{（式1）}
P
4
O
10
+
HN
O
3
⟶
H
3
P
O
4
+
N
2
O
5
（式
1
）
下列相關敘述，哪些正確？
下列關於氫原子光譜的相關敘述，哪些正確？
下列關於實驗室中常用的氣體收集法的敘述，哪些正確？
在錐形瓶中放置10.0 mL的未知濃度
F
e
2
+
\mathrm{Fe^{2+}}
F
e
2
+
與2 M硫酸的水溶液，若使用標定後，濃度為0.016 M的
M
n
O
4
−
\mathrm{MnO_4^-}
Mn
O
4
−
水溶液來滴定，當加入10.5 mL滴定液時，達到滴定終點。其相關的化學反應如式2（未平衡）：
M
n
O
4
−
(
a
q
)
+
F
e
2
+
(
a
q
)
+
H
+
(
a
q
)
⟶
M
n
2
+
(
a
q
)
+
F
e
3
+
(
a
q
)
+
H
2
O
(
l
)
（式2）
\mathrm{MnO_4^-(aq)+Fe^{2+}(aq)+H^+(aq)\longrightarrow Mn^{2+}(aq)+Fe^{3+}(aq)+H_2O(l)}\quad\text{（式2）}
Mn
O
4
−
(
aq
)
+
F
e
2
+
(
aq
)
+
H
+
(
aq
)
⟶
M
n
2
+
(
aq
)
+
F
e
3
+
(
aq
)
+
H
2
O
(
l
)
（式
2
）
下列有關這個實驗的敘述，哪些正確？
在25℃時，小華依據圖2裝置進行化學平衡移動的實驗。將5.0 mL的濃硝酸溶液倒入試管中，再放入銅片；待2～3秒後，再以注射筒收集紅棕色氣體，至注射筒刻度的一半，封口備用。有關上述的實驗，下列敘述哪些正確？
聚乙烯是保鮮膜與塑膠袋的主要材質，其結構如圖3所示。下列關於聚乙烯的敘述，哪些正確？
陳老師講解離子化合物時，在黑板上寫了下列的熱化學反應式3：
M
O
(
s
)
+
C
O
2
(
g
)
⟶
M
C
O
3
(
s
)
Δ
H
(
298
K
)
=
−
305
k
J
（式3）
\mathrm{MO(s)+CO_2(g)\longrightarrow MCO_3(s)}\quad\Delta H(298\ \mathrm K)=-305\ \mathrm{kJ}\quad\text{（式3）}
MO
(
s
)
+
C
O
2
(
g
)
⟶
MC
O
3
(
s
)
Δ
H
(
298
K
)
=
−
305
kJ
（式
3
）
並要同學們參考表1所列的莫耳生成熱，計算並推論金屬M的化學性質。
表1：化合物
莫耳生成熱（kJ/mol）
M
g
O
(
s
)
\mathrm{MgO(s)}
MgO
(
s
)
−601
M
g
C
O
3
(
s
)
\mathrm{MgCO_3(s)}
MgC
O
3
(
s
)
−1112
C
a
O
(
s
)
\mathrm{CaO(s)}
CaO
(
s
)
−635
C
a
C
O
3
(
s
)
\mathrm{CaCO_3(s)}
CaC
O
3
(
s
)
−1207
S
r
O
(
s
)
\mathrm{SrO(s)}
SrO
(
s
)
−592
S
r
C
O
3
(
s
)
\mathrm{SrCO_3(s)}
SrC
O
3
(
s
)
−1218
B
a
O
(
s
)
\mathrm{BaO(s)}
BaO
(
s
)
−548
B
a
C
O
3
(
s
)
\mathrm{BaCO_3(s)}
BaC
O
3
(
s
)
−1219
P
b
O
(
s
)
\mathrm{PbO(s)}
PbO
(
s
)
−219
P
b
C
O
3
(
s
)
\mathrm{PbCO_3(s)}
PbC
O
3
(
s
)
−918
C
O
2
(
g
)
\mathrm{CO_2(g)}
C
O
2
(
g
)
−394
下列關於M的敘述，哪些正確？
金屬有機骨架（簡稱MOF）化合物，內部孔洞的表面積與質量比極高；因此具有吸附大量各類分子的潛力，獲得2025年諾貝爾化學獎的肯定。在適當的條件下，鋅離子與對苯二甲酸在含水的有機溶劑中可以合成出孔洞材料如圖4（B）的示意圖。四個鋅離子包覆著一個
O
2
−
\mathrm{O^{2-}}
O
2
−
離子，形成核心
[
Z
n
4
O
]
[\mathrm{Zn_4O}]
[
Z
n
4
O
]
，外圍有六個羧酸根，分別與鋅離子配位鍵結形成連結點，如圖4（A）所示（注意：因視角關係，圖4（A）中有部分羧酸根沒有完全呈現）；而對苯二甲酸根的苯環則是作為有機骨架如圖4（C），這樣的組合就形成立體網狀MOF化合物。鋅離子也可以與其他芳香族的二甲酸（圖5的甲～丁）合成出類似結構的四種MOF。測試這些MOF對水分子的吸附力，發現以丁合成的MOF效果最好。下列相關敘述，哪些正確？
下列有關化合物沸點大小的比較與解釋，哪些正確？
題組 17-18 （8分）
在空氣中，pH值介於7到8的二價鐵離子水溶液，會逐漸氧化為三價鐵化合物，其反應如式4：
F
e
2
+
+
O
2
+
反應物甲
+
反應物乙
⟶
產物
（式4）
\mathrm{Fe^{2+}+O_2}+\text{反應物甲}+\text{反應物乙}\longrightarrow\text{產物}\qquad\text{（式4）}
F
e
2
+
+
O
2
+
反應物甲
+
反應物乙
⟶
產物
（式
4
）
式4生成單一固體產物。此物質不溶於水，不利於生物體吸收，導致鐵失去生物可利用性。小明欲了解pH值對
F
e
2
+
\mathrm{Fe^{2+}}
F
e
2
+
氧化反應的影響，使用不同pH值的緩衝溶液，製備
40
μ
M
40\,\mu\mathrm{M}
40
μ
M
（即
4
×
1
0
−
5
M
4\times10^{-5}\,\mathrm{M}
4
×
1
0
−
5
M
）的
F
e
2
+
\mathrm{Fe^{2+}}
F
e
2
+
水溶液，置於空氣中，再利用分光光度計測量
F
e
2
+
\mathrm{Fe^{2+}}
F
e
2
+
濃度隨時間的變化，結果如圖6所示。
關於小明的實驗，以下敘述哪些正確？
人體若缺乏鐵質，可服用鐵劑。市售的鐵劑中常添加維生素C，以利人體吸收，維生素C的結構如圖7所示。下列有關維生素C結構與性質的敘述，哪些正確？
華妍探究秒錶反應（又稱碘鐘反應），配製甲和乙兩種溶液。 甲溶液：以0.428克碘酸鉀（式量為214）加蒸餾水配成100毫升。 乙溶液：
0.004
M
0.004\,\mathrm{M}
0.004
M
亞硫酸氫鈉（
N
a
H
S
O
3
\mathrm{NaHSO_3}
NaHS
O
3
）的酸性溶液（含澱粉指示劑與稀硫酸）10毫升。 在20℃下，華妍根據表2的成份混合，並記錄溶液由無色轉變為深藍色所需的時間，如表2所示：
實驗
甲溶液（mL）
乙溶液（mL）
水（mL）
反應時間（秒）
一
4.0
10.0
6.0
50
二
8.0
10.0
2.0
12.5
三
10.0
10.0
0.0
8
已知混合溶液變成深藍色前，至少有下列三個反應進行，且式5的反應速率最慢。
I
O
3
−
(
a
q
)
+
3
H
S
O
3
−
(
a
q
)
→
I
−
(
a
q
)
+
3
S
O
4
2
−
(
a
q
)
+
3
H
+
(
a
q
)
（式5）
\mathrm{IO_3^-(aq)+3HSO_3^-(aq)\rightarrow I^-(aq)+3SO_4^{2-}(aq)+3H^+(aq)}\quad\text{（式5）}
I
O
3
−
(
aq
)
+
3HS
O
3
−
(
aq
)
→
I
−
(
aq
)
+
3S
O
4
2
−
(
aq
)
+
3
H
+
(
aq
)
（式
5
）
5
I
−
(
a
q
)
+
I
O
3
−
(
a
q
)
+
6
H
+
(
a
q
)
→
3
I
2
(
s
)
+
3
H
2
O
(
l
)
（式6）
\mathrm{5I^-(aq)+IO_3^-(aq)+6H^+(aq)\rightarrow3I_2(s)+3H_2O(l)}\quad\text{（式6）}
5
I
−
(
aq
)
+
I
O
3
−
(
aq
)
+
6
H
+
(
aq
)
→
3
I
2
(
s
)
+
3
H
2
O
(
l
)
（式
6
）
I
2
(
s
)
+
H
S
O
3
−
(
a
q
)
+
H
2
O
(
l
)
→
2
I
−
(
a
q
)
+
S
O
4
2
−
(
a
q
)
+
3
H
+
(
a
q
)
（式7）
\mathrm{I_2(s)+HSO_3^-(aq)+H_2O(l)\rightarrow2I^-(aq)+SO_4^{2-}(aq)+3H^+(aq)}\quad\text{（式7）}
I
2
(
s
)
+
HS
O
3
−
(
aq
)
+
H
2
O
(
l
)
→
2
I
−
(
aq
)
+
S
O
4
2
−
(
aq
)
+
3
H
+
(
aq
)
（式
7
）
下列關於上述實驗的敘述，哪些正確？
題組 20-23 （8分）
乳糖酶可將乳糖水解為半乳糖與葡萄糖，反應如圖8所示，其可以作用的pH範圍在2.0～7.0之間。一般常以化合物ONPG取代乳糖，作為乳糖酶活性的測定，如圖9所示。將ONPG加入乳糖酶以進行水解，水解產物甲呈現黃色，吸收約420nm波長的光。 林同學想對市售的乳糖酶錠，進行活性的測定。取溶於pH7.0緩衝溶液中的乳糖酶0.4mL，加入0.1mL的5mM ONPG後，開始計時，一分鐘後加入0.5mL的1.0M碳酸鈉水溶液，並利用分光光度計測定水解產物甲的吸收度。在不同溫度下，重複兩次的實驗，所得結果平均值如表3所示。回答下列問題：
溫度（℃）
吸收度
4
0.40
25
1.0
37
1.7
畫出產物甲的結構式。（2分）
本實驗中，加入碳酸鈉水溶液後，可以使溶液的酸鹼性變化為何？其加入的目的為何？（2分） 酸鹼性變化：
加入目的：
下列乳糖水解與乳糖酶的敘述，哪些正確？（多選）
林同學欲利用初始速率法，測定在37℃時，產物甲的生成速率常數。根據表4的六種（甲－己）實驗條件中，選出2個組別進行實驗。下列哪種組合的實驗結果比較，可以達成林同學的探究目的？（單選）
組別
5mM ONPG體積（mL）
乳糖酶體積（mL）
緩衝溶液體積（mL）
加入0.5mL 1.0M碳酸鈉並測定的時間（min）
甲
0.1
0.1
0.3
1
乙
0.1
0.1
0.3
10
丙
0.2
0.1
0.3
1
丁
0.2
0.1
0.3
10
戊
0.2
0.1
0.2
1
己
0.2
0.1
0.2
10
題組 24-25 （4分）
直鏈炔烴可以與有機疊氮化合物，進行疊氮－炔烴環化加成反應，形成含氮五員環的有機化合物，反應如式8所示；此反應需要在高溫下進行，且產率低。2022年諾貝爾化學獎的研究發現：若改以環辛炔與有機疊氮化合物反應，在室溫下獲得高產率的生成物，如式9所示。進一步研究發現，造成式8與式9差異的主要原因，是兩者反應活化能的不同。
根據上述，回答下列問題：
畫出4-辛炔的結構式。（2分）
假設式8反應的能量變化圖如圖10左方所示，試於圖10右方繪出式9反應的能量變化圖。（兩個圖形上能量間隔大小是相等的。）（2分）
題組 26-28 （6分）
圖11為某純物質的相圖。圖12則為一個用來研究此物質的相變所使用的裝置示意圖，其中具有可上下移動的活塞，另有固定的卡榫可限制阻擋活塞再向上移動。活塞上方承受的外界壓力為
P
e
x
t
P_{\mathrm{ext}}
P
ext
。
若圖12裝置的物質為圖11中的
x
x
x
點狀態，其氣體的壓力為
P
x
P_x
P
x
，則
P
x
P_x
P
x
與外壓
P
e
x
t
P_{\mathrm{ext}}
P
ext
的大小關係為何？（2分）
承上題。若某物質在液－氣共存的兩點
x
x
x
與
y
y
y
，在
x
x
x
點時的氣體莫耳數為
n
x
n_x
n
x
，溫度升高至
y
y
y
點時，其氣體莫耳數為
n
y
n_y
n
y
，則
n
x
n_x
n
x
與
n
y
n_y
n
y
的大小關係為何？（2分）
若使用圖13中移除卡榫的裝置，保持外壓固定，自圖11的
z
z
z
點升溫至
t
t
t
點。假設此物質在氣相遵守理想氣體行為，則此活塞內物質的總體積與溫度變化曲線圖，為下列何者？（單選）
題組 29-30 （6分）
稀土元素釔（Y）在高科技產品中是非常重要的成分，但是取得不易，科學家希望能從廢棄的螢光粉中回收釔元素。表5是測得某一批螢光粉中含量最多的兩種元素之重量百分比。科學家分別取4.4g螢光粉，使用不同濃度的HCl水溶液，進行螢光粉的固液萃取實驗。在三種實驗條件下，萃取出鈣和釔的產率隨時間的變化如圖14。回答下列問題。
元素
釔
鈣
其他物質
重量百分比（%）
15.0
13.9
71.1
在實驗一、反應1小時的條件下，萃取出的釔元素的總重量為何？（2分） 總重量：
g 計算過程：
若要分離出鈣與釔，可以採取兩步驟萃取的方式：在第一個步驟選擇性的萃取出鈣，讓大部分釔留在固相，接著在第二步驟萃取出留在固相中的釔。依據圖14的資訊，第一步驟應選取哪一組實驗的萃取條件？最佳反應時間以及選取的原因為何？將答案勾選並填入表格中。（4分）
實驗組別
最佳反應時間
原因