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114分科化學考科-11

11. 某生配製濃度均為1.0 M的Pb(NO\(_3\))\(_2\)、H\(_2\)SO\(_4\)、BaCl\(_2\)與AgNO\(_3\)四種水溶液後,忘記標示,致使無法辨識各溶液。為能得知各溶液成分,他先將溶液標示為:甲、乙、丙、丁,再從中分別多次取出1.0 mL,兩兩混合,所得實驗結果記錄如下:
I. 甲與乙混合後會產生白色沉澱。甲與丙或丁混合,則無變化。
II. 乙與丙、丁混合時,皆會產生白色沉澱。若對乙與丁反應所得的產物加熱,則所得沉澱物會溶解。
III. 丙與丁混合時會產生白色沉澱,加熱後不會消失。
根據上述實驗結果,下列敘述哪些正確?
(A)甲為AgNO\(_3\)
(B)乙為H\(_2\)SO\(_4\)
(C)丙為BaCl\(_2\)
(D)丁為Pb(NO\(_3\))\(_2\)
(E)若於丁溶液中加入KI水溶液,則會產生沉澱

答案

由I: 甲+乙→↓,甲+丙/丁→×,推得甲為AgNO₃,乙為BaCl₂ (生成AgCl↓)。
由II: 乙(BaCl₂)+丁→↓,加熱溶解,推得丁為Pb(NO₃)₂ (生成PbCl₂,熱水可溶)。
由III: 丙+丁(Pb(NO₃)₂)→↓,加熱不溶,推得丙為H₂SO₄ (生成PbSO₄,不溶)。
(E)丁(Pb(NO₃)₂)+KI→PbI₂↓(黃色)。答案:ADE 報錯
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114分科化學考科-12

12. 某反應是一種振盪反應,反應溶液初始為紅色,經過一段時間後轉變為藍色,然後再轉變成紅色。溶液顏色就在紅與藍之間振盪,推測的反應步驟如下:

步驟甲:BrO₃⁻ + 2 Br⁻ + 3 CH₂(COOH)₂ + 3 H⁺ → 3 BrCH(COOH)₂ + 3 H₂O
步驟乙:BrO₃⁻ + 4 Fe(o-phen)₃²⁺ + 5 H⁺ ↔ HOBr + 4 Fe(o-phen)₃³⁺ + 2 H₂O(紅色) (藍色)
步驟丙:HOBr + 2 CH₂(COOH)₂ + 2 Fe(o-phen)₃³⁺ + BrCH(COOH)₂ + 2 H₂O ↔ 2 Fe(o-phen)₃²⁺ + 3 HOCH(COOH)₂ + 2 Br⁻ + 4H⁺
步驟甲中的溴離子濃度降低後,反應則切換至步驟乙,溶液顏色從紅色轉變為藍色。然後步驟丙中錯合物Fe(o-phen)₃³⁺與次溴酸及溴化丙二酸反應後,再生成溴離子,溶液顏色從藍色轉變成紅色。化學式中o-phen的結構如圖所示,為一雙牙基的配位子。下列關於此振盪反應的敘述,哪些正確?
(A)步驟甲中,溴酸根是還原劑
(B)Fe(o-phen)₃³⁺氧化後呈現紅色
(C)步驟乙中,溴酸根產生次溴酸是還原反應
(D)Fe(o-phen)₃²⁺中鐵離子的配位數是6
(E)步驟丙中溶液顏色變化是因為溴離子所造成

答案

(A)錯誤,步驟甲中BrO₃⁻中Br氧化數由+5降至-1(在BrCH(COOH)₂中),被還原,是氧化劑。
(B)錯誤,Fe(o-phen)₃²⁺(紅色)失去電子氧化成Fe(o-phen)₃³⁺(藍色)。
(C)正確,步驟乙中BrO₃⁻(Br:+5)還原成HOBr(Br:+1)。
(D)正確,o-phen為雙牙基,3個配位子提供6個配位點。
(E)錯誤,顏色變化由Fe(II)/Fe(III)錯離子的氧化還原造成。答案:CD 報錯
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114分科化學考科-13

13. 膽固醇可由肝細胞合成或由食物中攝取,是人體中重要的成分。膽固醇的結構如圖所示,下列相關敘述,哪些正確?

(A)含有羥基及烯烃
(B)可使紅棕色的溴水褪色
(C)可形成分子間氫鍵,易溶於水
(D)可與斐林試劑作用會產生紅色沉澱
(E)可與 \( K_2Cr_2O_7 \) 的硫酸溶液反應生成酮類化合物

答案

(A)正確,結構中有-OH和C=C雙鍵。
(B)正確,烯烃可與Br₂進行加成反應,使溴水褪色。
(C)錯誤,雖有-OH可形成氫鍵,但龐大疏水烴基使其不溶於水。
(D)錯誤,斐林試劑檢驗醛基,膽固醇無醛基。
(E)正確,膽固醇的-OH為二級醇,可被K₂Cr₂O₇/H⁺氧化成酮。答案:ABE 報錯
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114分科化學考科-14

[題組:第14-15題]某生在恆溫下進行 \( Na_2S_2O_3 \) 水溶液的分解反應速率實驗,反應式如下所示:
\[S_2O_3^{2-}+2H^+\rightarrow SO_2+S+H_2O\]
其實驗步驟如下:
(1) 在一個維形瓶中置入 50 mL 的 0.20 M \( Na_2S_2O_3 \) 溶液
(2) 在瓶子底部下方放置一張畫有黑色「X」標誌的白紙
(3) 將 10 mL 的 0.10 M HCl 溶液加入上述維形瓶中,並立刻按下秒錶且以玻棒攪拌
(4) 由維形瓶開口向下觀察,當無法看見白紙上「X」標誌時,停止計時並記錄時間 (t)
(5) 改變步驟(1)的 \( Na_2S_2O_3 \) 溶液體積,並另加入適量蒸餾水。再重複上述步驟進行實驗,結果如表所示。

Na₂S₂O₃溶液體積(mL) 蒸餾水體積(mL) 標誌消失時間t(秒) 1/t數值(1/秒)
50.0 0 33.8 0.0296
30.0 20.0 49.2 0.0203
10.0 40.0 150 0.0067

14. 關於反應式的反應與實驗設計,下列敘述哪些正確?
(A)H⁺是催化劑
(B)是一個氧化還原反應
(C)三個實驗中,加入H⁺的濃度與體積為一定值
(D)可以用Na2S2O3 濃度對t 作圖,得知其為線性關係
(E)若使用20.0 mL Na2S2O3 溶液再進行一次實驗,需使用30.0 mL 蒸餾水

答案

(A)錯誤,H⁺是反應物,非催化劑。
(B)正確,S₂O₃²⁻中S平均氧化數為+2,產物S為0,SO₂中S為+4,有氧化數變化。
(C)正確,每次實驗加入的HCl體積與濃度固定。
(D)錯誤,[Na₂S₂O₃]對t作圖非線性;對1/t作圖接近線性,表示反應速率與[Na₂S₂O₃]成正比。
(E)正確,總體積固定為60 mL,故20 mL Na₂S₂O₃需加40 mL水?(原表總體積為60 mL? 50+10=60, 30+20+10=60, 10+40+10=60,若用20 mL Na₂S₂O₃,則需加蒸餾水60-20-10=30 mL)。答案:BCE 報錯
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114分科化學考科-15

[題組:第14-15題]某生在恆溫下進行 \( Na_2S_2O_3 \) 水溶液的分解反應速率實驗,反應式如下所示:
\[S_2O_3^{2-}+2H^+\rightarrow SO_2+S+H_2O\]
… (實驗步驟與數據表同14題) …
15. 關於實驗結果與推論,下列敘述哪些正確?
(A) 此反應對S2O3²⁻而言為一級反應
(B) 看不清「X」標誌時,代表產生了0.5 mmol 的硫
(C) 看不清「X」標誌是由於產生的二氧化硫氣泡干擾
(D) 若將HCl 溶液濃度改為0.15 M 時,不會改變標誌消失的時間(t)
(E) 若固定反應總體積,並增加Na2S2O3溶液體積與減少蒸餾水體積,則標誌消失時間(t)將變小

答案

(A)正確,由數據計算或作圖([Na₂S₂O₃] vs 1/t)可知反應速率正比於[Na₂S₂O₃],對S₂O₃²⁻為一級。
(B)錯誤,看不見標誌僅表示生成的硫沉澱遮蓋了視線,不代表反應完全或生成固定量的硫。
(C)錯誤,遮蓋標誌的是固體硫(S),非SO₂氣泡。
(D)錯誤,改變[H⁺]可能影響反應速率與時間t,因[H⁺]級數未知。
(E)正確,增加[Na₂S₂O₃]會使反應速率加快,標誌消失時間t變小。答案:AE 報錯
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114分科化學考科-16

[題組:第16-17題]甲烷(CH₄)是天然氣的主要成分,燃燒時可以產生1200-1800 K的高溫。右圖是CH₄與O₂的混合氣體燃燒時產生的火焰示意圖,其中Z軸標示了火焰的高度位置。以X=0、Z=0為起始點,完全燃燒時的火焰最高點為Z=1.0(cm),火焰高度按比例的相對值為Z=0.2、0.4……等,如圖所示。
科學家透過儀器分析,分別得到在X=0、Z=0至1.0位置的化學成分莫耳分率,結果如下圖所示。圖中O₂的莫耳分率數值範圍為0.72-0.92,而其他氣體的比例較少,莫耳分率數值範圍在0.0-0.20之間。
穩定的火焰中,下圖表示甲烷燃燒過程中的各氣體莫耳分率變化,可以呈現其燃燒的結果。
16. 關於此混合氣體燃燒實驗,下列敘述哪些正確?
(A)燃燒前混合氣體中CH₄與O₂的莫耳數比大於0.2
(B)燃燒前混合氣體中有H₂O及CO₂雜質
(C)燃燒過程共消耗掉約0.15莫耳的O₂
(D)完全燃燒後CH₄轉變生成CO₂與H₂O
(E)完全燃燒後產生之H₂O重量約為CO₂重量之2倍

答案

(A)錯誤,由圖Z=0時,CH₄莫耳分率約0.075,O₂約0.91,比值約0.082<0.2。
(B)正確,Z=0時,H₂O和CO₂莫耳分率不為0,表示有雜質。
(C)需注意莫耳分率非莫耳數,題幹未給總莫耳數,無法判斷消耗的O₂莫耳數。
(D)正確,CH₄完全燃燒生成CO₂和H₂O。
(E)錯誤,由CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O,H₂O與CO₂莫耳數比為2:1,質量比為(2×18):44=36:44≠2:1。答案:BD 報錯
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114分科化學考科-17

[題組:第16-17題]… (題組敘述同16題) …
17. 下列敘述,哪些符合題目圖的觀測結果?
(A)H₂O的生成,在Z=0.1cm時的速率最快
(B)在Z=0.1cm時,每生成1.0莫耳H₂O伴隨0.5莫耳CO₂的生成
(C)在Z=0.2cm時,CH₄生成CO的速率比CO轉變為CO₂的速率快
(D)在Z=0.2cm時,CH₄生成CO的速率比生成H₂O的速率快
(E)在Z>0.3cm時,主要反應為CO的燃燒

答案

(A)錯誤,H₂O曲線在Z=0.2~0.3間斜率最大,生成速率最快。
(B)需查圖Z=0.1時H₂O與CO₂莫耳分率,判斷是否成2:1關係。
(C)正確,Z=0.2時CO曲線仍在上升,表示生成速率大於消耗速率。
(D)錯誤,H₂O曲線上升斜率較CO大,表示H₂O生成速率較快。
(E)正確,Z>0.3時CH₄已耗盡,CO開始下降,CO₂持續上升,主要為CO燃燒生成CO₂。答案:CE 報錯
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114分科化學考科-18

18. 酵素可以催化反應,其第一步是和反應物產生作用,並結合形成複合體。附圖結構中甲代表反應物,乙代表某酵素中和甲結合部位的示意圖,丙是兩者結合後的複合體。若催化反應是甲的水解反應,下列敘述哪些正確?
(A)甲含有5對未鍵結電子對
(B)乙是由胺基酸結合而成
(C)丙中的分子間作用力包含氫鍵
(D)醋酸是反應產物之一
(E)反應後乙將脫去一分子水

答案

由圖中甲結構(含酯基)判斷:
(A)錯誤,甲結構中O原子有未鍵結電子對,但總數非5對。
(B)正確,酵素本質為蛋白質,由胺基酸組成。
(C)正確,甲與乙之間可形成氫鍵等分子間作用力。
(D)正確,酯類水解產物為酸與醇,圖中甲為乙酸某酯,水解可得醋酸。
(E)錯誤,酵素是催化劑,反應前後結構不變,不會脫水。答案:BCD 報錯
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114分科化學考科-19

19. 附圖為由硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)製備硼元素(熔點:2076℃)的方法:
下列關於附圖的敘述,哪些正確?
(A)步驟①的產物B(OH)₃,亦可寫成H₃BO₃,此為鹼性物質,溶於水時會產生OH⁻
(B)步驟②的反應式為:\[2 B(OH)₃ \rightarrow B₂O₃ + 3 H₂O\]
(C)步驟③的反應式為:\[B₂O₃ + 3 Mg \rightarrow 2 B + 3 MgO\]
(D)步驟④不屬於氧化還原反應
(E)步驟⑤較易得到高純度的硼,是因為在高溫下進行,產物中只有硼是固體

答案

(A)錯誤,H₃BO₃為路易斯酸,溶於水接受OH⁻生成B(OH)₄⁻,溶液呈酸性。
(B)正確,B(OH)₃加熱脫水生成B₂O₃。
(C)正確,B₂O₃被Mg還原生成B。
(D)錯誤,步驟④ B₂O₃ + 3Cl₂ → 2BCl₃ + 3/2 O₂,有氧化數變化(B: +3→+3? O: -2→0, Cl: 0→-1),是氧化還原反應。
(E)正確,步驟⑤ BCl₃ + 3/2 H₂ → B + 3HCl,高溫下B為固體,HCl為氣體,易分離得高純度B。答案:BCE 報錯
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114分科化學考科-20

[題組:第20-21題]某生量測三個鹼土族金屬的氫氧化合物之溶解度,方法如下:
(1) 取適量氫氧化合物置於錐形瓶中,加入蒸餾水後攪拌一天,然後靜置一天
(2) 由(1)的錐形瓶中取適當量的溶液,置於另一個錐形瓶中,以0.0020 M HCl的標準溶液滴定。實驗結果如表所示:

化合物 式量 取用體積(mL) 標準酸滴定用量(mL)
Mg(OH)₂ 58.3 50.0 8.12
Ca(OH)₂ 74.1 1.00 24.41
Sr(OH)₂ 121.6 0.500 34.87

20. 關於此實驗的步驟,下列敘述哪些正確?(多選)
(A)步驟(1)應將瓶口用軟木塞蓋緊
(B)步驟(1)靜置的目的是讓懸浮的固體顆粒沉積
(C)此實驗操作溶液溫度需要記錄
(D)步驟(2)應使用適當大小的量筒,取用準確體積的溶液
(E)步驟(2)若改用0.020 M HCl的標準溶液滴定,則可得到更精確的數據

答案

(A)正確,防止空氣中CO₂溶入影響鹼性溶液濃度。
(B)正確,靜置使未溶解固體沉澱,取得清澈飽和溶液。
(C)正確,溶解度受溫度影響,需記錄溫度。
(D)錯誤,量筒精度不足,應使用移液管或滴定管量取準確體積。
(E)錯誤,使用更濃的HCl會使滴定體積變小,讀數誤差相對增大,精度下降。答案:ABC 報錯
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