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112分科化學考科-21

[題組:第20-22題]
21 在某個實驗條件下,小安獲得了如圖6 的實驗結果,試問下列哪一項最可能為此實驗的電極材料與電解質組合?(單選)
(A)電極材料:白金;電解質:甲-NaOH、乙-Na2SO4、丙-KNO3、丁-NaNO3
(B)電極材料:不鏽鋼;電解質:甲-Na2SO4、乙-NaNO3、丙- KNO3、丁-NaOH
(C)電極材料:不鏽鋼;電解質:甲-KNO3、乙-NaOH、丙-NaNO3、丁-Na2SO4
(D)電極材料:石墨;電解質:甲-NaNO3、乙-Na2SO4、丙-NaOH、丁-KNO3
(E)電極材料:石墨;電解質:甲-NaOH、乙-Na2SO4、丙-KNO3、丁-NaNO3

答案

略解:圖6顯示甲、丙氫氣極少,乙、丁氫氣較多且H₂:O₂≈2:1。對照表3,不鏽鋼電極在KNO₃、NaNO₃時產氫極少,在NaOH、Na₂SO₄時產氫正常,故選(C)。
答案:C 報錯
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112分科化學考科-22

[題組:第20-22題]
22 表3 顯示使用不鏽鋼當作電極,並搭配KNO3 或是NaNO3 作為電解質時,產氫的電流效率均低於10%,小安推測這可能是NO3-陰離子被還原成NH2OH。寫出在鹼性水溶液下,此還原反應的半反應式。(2分)

答案

略解:NO₃⁻ + 6e⁻ + 5H₂O → NH₂OH + 7OH⁻
答案:NO₃⁻ + 6e⁻ + 5H₂O → NH₂OH + 7OH⁻ 報錯
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112分科化學考科-23

[題組:第23-25題]
利用分子模型可以幫助了解化合物的結構與形狀。下方圖7的填充模型和球-棍模型中,甲和乙為碳氫化合物,丙至戊為含有氧或氮之有機化合物,回答下列問題:

23 化合物甲至戊共有幾個化合物具有不飽和鍵?(2分)

答案

略解:甲(丙烷)無不飽和鍵,乙(乙炔)有,丙(柳酸)有,丁(胺基乙酸)有,戊(四羟基醛)有,共4個。
答案:4個 報錯
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112分科化學考科-25

[題組:第23-25題]
25 若化合物丙與乙酐在酸的催化下反應,可以生成化合物己與乙酸,寫出化合物己分子的結構式。(2分)

答案

略解:丙為柳酸(水楊酸),與乙酐反應生成乙醯柳酸(阿司匹靈)
答案:C₆H₄(OH)COOCH₃ 或 具體結構式(乙醯柳酸) 報錯
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112分科化學考科-26

[題組:第26-28題]
過氧化二(三級丁基)((CH₃)₃COOC(CH₃)₃,簡稱 dTBP),在加熱後會分解產生丙酮與乙烷,其反應如式5所示:
\[ (CH₃)₃COOC(CH₃)₃(g) \rightarrow 2(CH₃)₂CO(g)+C₂H₆(g) \quad (\text{式}5) \]
為了研究此一反應,小明在420 K下將一定量的dTBP氣體注入如圖8的反應容器中,並觀察水銀(汞)柱高度(h)隨時間的變化,紀錄如表4。小明也在表4中填寫了部分實驗數據分析的結果,但內容並不完整。假設容器中一開始只有dTBP且整個反應過程容器中只有式5所列之三種氣體存在,依據表4回答下列問題:(註:1.水銀壓力計內的體積變化可忽略不計,2.要寫出計算過程,否則不予計分)

26 計算時間為1分鐘時,容器中dTBP的體積莫耳濃度為何?
(已知:\(\frac{25.94}{76 \times 0.082 \times 420} \approx 0.0099\))(2分)

答案

略解:反應式:(CH₃)₃COOC(CH₃)₃ → 2(CH₃)₂CO + C₂H₆
初壓26.17 cmHg,1分鐘後總壓26.63 cmHg,增加0.46 cmHg。
設反應掉x cmHg dTBP,生成2x cmHg丙酮和x cmHg乙烷,總壓變化:26.17-x+2x+x=26.63,得x=0.23 cmHg。
1分鐘時dTBP分壓=26.17-0.23=25.94 cmHg。
由P=CRT,C=P/RT=25.94/(76×0.082×420)≈0.0099 M=9.9 mM。
答案:9.9 mM 報錯
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112分科化學考科-27

[題組:第26-28題]
27 此反應的反應速率常數的數值與單位為何?(2分)

答案

略解:由表4數據,80分鐘[dTBP]=5.001 mM,160分鐘[dTBP]=2.501 mM,濃度減半時間80分鐘,為一級反應。
半生期t_{1/2}=80 min,k=0.693/t_{1/2}=0.693/80=0.00866 min⁻¹≈0.0086 min⁻¹。
答案:k=0.0086 min⁻¹ 報錯
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112分科化學考科-29

[題組:第29-31題]
蒸氣蒸餾是一種提取植物精油常用的方法。此法乃將水與不溶於水的有機物質混合後,於蒸餾裝置中直接加熱至沸騰而將有機物質與水一起餾出,待觀察冷凝管中冷凝的液體不再有油滴存在時,表示蒸餾結束。已知溴苯(C6H5Br,分子量=157)不溶於水,其沸點於常壓(760 mmHg)為156℃,且水與溴苯在不同溫度時的蒸氣壓如圖9 所示。理論上,兩種不互溶的液體,其蒸氣壓的表現,直接對應於該溫度之個別蒸氣壓。今將50 克水與20 克溴苯混合並加熱,回答下列問題:(註:要寫出計算過程,否則不予計分)

29 在90℃時,此混合物的蒸氣壓(mmHg)約為何?(2 分)

答案

略解:由圖9,90℃時水蒸氣壓約535 mmHg,溴苯蒸氣壓約105 mmHg。
不互溶液體總蒸氣壓為各純成分蒸氣壓之和:535+105=640 mmHg。
答案:約640 mmHg 報錯
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112分科化學考科-30

[題組:第29-31題]
30 在某大氣壓力下,此混合物沸騰時的溴苯蒸氣的分壓為50 mmHg,而水蒸氣的分壓為250 mmHg,則餾出物中二者質量比值(溴苯/水)為何?(2 分)

答案

略解:分壓比=莫耳數比,P_溴苯/P_水=n_溴苯/n_水=50/250=1/5。
質量比=(n_溴苯×M_溴苯)/(n_水×M_水)=(1×157)/(5×18)=157/90≈1.74。
答案:1.74 報錯
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