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113分科化學考科-13

若將 \( N_2 \)、\( F_2 \) 及 \( NF_3 \) 接入一0.656升的密閉容器中,再藉由加熱使其進行下列反應:
\[N_2(g) + F_2(g) \rightleftharpoons NF_3(g) \quad (\text{反應式未平衡})\]
已知在527℃反應達平衡時,容器內各氣體的分壓分別為
\[P_{N_2} = 0.040 \, \text{atm} \quad P_{F_2} = 0.060 \, \text{atm} \quad P_{NF_3} = 0.700 \, \text{atm}\]
若三者皆符合理想氣體性質,則下列相關敘述,哪些正確?
(A)平衡反應式之最簡整係數總和為6
(B)密閉容器內的氣體總壓力為0.80 atm
(C)密閉容器內 \( N_2 \) 的莫耳數為 \( 6.1 \times 10^{-4} \) 莫耳
(D)此反應 \( K_p \) 的數值為 \( 5.67 \times 10^2 \)
(E)此反應 \( K_c \) 的數值大於 \( K_p \)

[多選題]
答案

平衡反應式:N₂ + 3F₂ ⇌ 2NF₃。
(A)係數和=1+3+2=6。
(B)P_total=0.04+0.06+0.70=0.80 atm。
(C)n_N₂=P_N₂V/RT=0.04×0.656/(0.082×800)≈4×10⁻⁴ mol。
(D)K_p=P_NF₃²/(P_N₂×P_F₂³)=(0.70)²/(0.04×0.06³)≈5.67×10⁴。
(E)Δn=2-4=-2,K_p=K_c(RT)^(-2)⇒K_c>K_p。答案:(A)(B)(E) 報錯
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113分科化學考科-14

實驗室中有甲、乙、丙、丁、戊五瓶試藥,已知可能是葡萄糖、乙醇、乙醛、丙酮、正己烷。李同學想利用高中化學所學,來區分此五種試藥,並在黃老師的指導下,設計下列實驗流程(圖3)。根據此流程,則下列哪些敘述正確?

(A)甲為正己烷
(B)乙為乙醛
(C)丙為丙酮
(D)丁為乙醇
(E)戊為葡萄糖

[多選題]
答案

流程:
- 水溶性:甲(不溶)=正己烷;乙丙丁戊(可溶)。
- 多侖試劑:乙丙(銀鏡)=乙醛、葡萄糖;丁戊(無)=乙醇、丙酮。
- 揮發性:乙(揮發)=乙醛;丙(不揮發)=葡萄糖。
- KMnO₄/H⁺:丁(褪色)=乙醇;戊(不褪色)=丙酮。
答案:(A)(B)(D) 報錯
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113分科化學考科-15

紫杉醇為一種用來治療多種癌症的藥物,結構如圖4所示。下列有關紫杉醇的敘述,哪些正確?

(A)此分子含有分子內氫鍵
(B)分子內含有1個醚的基團
(C)分子內含有5個C=O雙鍵
(D)此分子為一平面分子
(E)會與二鉻酸鉀溶液發生氧化還原反應

[多選題]
答案

(A)分子內有O-H...O、N-H...O等氫鍵。
(B)有1個醚基(-O-)。
(E)分子中有二級醇可被Cr₂O₇²⁻氧化。
(C)有6個C=O(酯×4,醯胺×1,酮×1);
(D)有sp³碳,非平面。答案:(A)(B)(E) 報錯
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113分科化學考科-16

華生為探究銅的性質,在老師的指導下進行以下實驗:
實驗一:取適量銅粉置入裝有0.1 M棕黃色FeCl₃溶液的試管中,充分反應後,溶液變成藍色,表示有Cu²⁺的產生。2天後溶液顏色變成淺藍,同時有白色沉澱生成,檢驗後得知白色沉澱是CuCl。
實驗二:取實驗一的澄清淺藍色溶液置入於一試管中,取0.10 M的KSCN溶液滴入該試管中,溶液瞬間變成紅色,同時出現白色沉澱。搖盪試管,紅色逐漸褪去,白色沉澱增加。檢驗後得知白色沉澱是CuSCN。
實驗三:滴0.10 M的KSCN溶液於裝有2 mL的0.1 M CuSO₄溶液的試管中,無白色沉澱產生。
已知CuCl和CuSCN均為難溶於水的白色固體。下列關於以上三個實驗結果的推論,哪些正確?
(A) 實驗一產生藍色溶液的反應:Cu+2Fe³⁺→Cu²⁺+2Fe²⁺
(B) 實驗一溶液由藍色變淺藍與CuCl沉澱,溶液中進行的反應:Cu+Cu²⁺+2Cl⁻→2CuCl
(C) 實驗二的紅色溶液是因Fe²⁺與SCN反應,產生[Fe(SCN)]⁺所致
(D) 實驗二紅色逐漸褪去的原因是Fe³⁺被完全消耗了
(E) 由實驗三的結果可推論,實驗二的白色沉澱不是由Cu²⁺與SCN反應所產生

[多選題]
答案

(A) Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺ 正確。
(B) Cu + Cu²⁺ + 2Cl⁻ → 2CuCl 正確。
(E) 實驗三顯示Cu²⁺與SCN⁻不產生沉澱,故實驗二沉澱來自Cu⁺。
(C) 紅色是因Fe³⁺+SCN⁻→FeSCN²⁺;
(D) 紅色褪去是因SCN⁻與Cu⁺生成CuSCN沉澱。答案:(A)(B)(E) 報錯
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113分科化學考科-17

乙醇在高溫(>500 K)下,於氧化鋁的表面上會進行以下的反應:
\[ C_2H_5OH(g) \rightarrow C_2H_4(g) + H_2O(g) \]
若於一密閉容器中進行此反應,在不同的時間所量得容器內的氣體總壓力如圖5所示。
下列哪些敘述正確?

(A)此為一級反應
(B)乙醇的量減少至原來的一半時,需時160秒
(C)此反應的速率常數為15 mm Hg/秒
(D)第40秒時,\( C_2H_4 \) 的生成速率為1.5 mm Hg/秒
(E)反應時間為50秒時,乙醇的分壓為405 mmHg

[多選題]
答案

由圖:每20秒總壓增加30 mmHg,為零級反應。
(B)初壓480 mmHg,減半需(480-240)/30×20=160秒。
(D)零級反應速率恒定,R=ΔP/Δt=30/20=1.5 mmHg/s。
(E)50秒時乙醇分壓=480-(50/20)×30=405 mmHg。
(A)為零級;(C)速率常數=1.5 mmHg/s。答案:(B)(D)(E) 報錯
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113分科化學考科-18

造成臭氧層破壞的可能化學反應,主要來自下列兩個步驟:
步驟一:O₃ + Cl → O₂ + ClO (慢)
步驟二:ClO + O → Cl + O₂ (快)
若此反應的速率定律可表示為 r = k[O₃][Cl],則下列有關臭氧分解的相關敘述,哪些正確?
(A) Cl 是反應的催化劑
(B) ClO 是反應的中間產物
(C) O₂ 是反應的中間產物
(D) 反應的速率決定於步驟一
(E) 反應的速率決定於步驟二

[多選題]
答案

全反應:O₃ + O → 2O₂。
(A) Cl參與反應後再生,為催化劑。
(B) ClO為中間產物。
(D) 速率定律由慢步驟(步驟一)決定。
(C) O₂為最終產物;(E) 速率決定步驟為步驟一。答案:(A)(B)(D) 報錯
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113分科化學考科-19

下列有關化合物甲、乙、丙及丁的敘述,哪些正確?
甲:CH₃CH₂OH 乙:HCOOH 丙:CH₃CH₂CH₃ 丁:CH₃CH₂NH₂
分子量=46.07 分子量=46.07 分子量=44.10 分子量=45.09
(A) 四種化合物中,甲與水可形成最多的分子間氫鍵
(B) 乙的沸點最高
(C) 常溫、常壓下丙的蒸氣壓最高
(D) 僅乙溶於水呈酸性,其餘三個化合物溶於水呈中性
(E) 甲與乙兩化合物於少量濃硫酸的條件下反應,會生成具有香味的產物

[多選題]
答案

(B) 沸點:羧酸(乙) > 醇(甲) > 胺(丁) > 烷(丙)。
(C) 蒸氣壓:丙 > 丁 > 甲 > 乙。
(E) 醇+羧酸→酯(有香味)。
(A) 乙(羧酸)與水形成氫鍵最多;
(D) 丁(胺)溶於水呈鹼性。答案:(B)(C)(E) 報錯
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113分科化學考科-20

[題組:第20題至第21題]
「鈣迴路」捕獲二氧化碳(CO\(_2\))是一種燃燒後處理技術。其原理是利用石灰(CaO)在高溫(>600℃)下吸收二氧化碳並形成灰石(CaCO\(_3\)),灰石在高溫煅燒中可再生成石灰及高純度的二氧化碳。捕獲二氧化碳的石灰常經由煅燒灰石製備,石灰也可經由煅燒草酸鈣石(CaC\(_2\)O\(_4\)·H\(_2\)O)而得;經由後者方法製備而得的石灰更加疏鬆多孔,表面積大,捕獲二氧化碳效率更高。某生以熱重量分析儀研究3.65毫克草酸鈣石受熱過程中固體質量隨溫度變化的情況,如圖6所示。橫坐標為溫度變化,其縱座標為殘留固體在當時溫度下的質量與起始固體質量的比值。

在360−480℃範圍內進行的化學反應為何?以最簡整係數的反應式表示。(2 分)

[題組題]
答案

CaC₂O₄(s) → CaCO₃(s) + CO(g)
由圖6質量變化判斷,此溫度區間為草酸鈣分解為碳酸鈣與一氧化碳。答案:CaC₂O₄(s) → CaCO₃(s) + CO(g) 報錯
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113分科化學考科-21

[題組:第20題至第21題]
「鈣迴路」捕獲二氧化碳(CO\(_2\))是一種燃燒後處理技術。其原理是利用石灰(CaO)在高溫(>600℃)下吸收二氧化碳並形成灰石(CaCO\(_3\)),灰石在高溫煅燒中可再生成石灰及高純度的二氧化碳。捕獲二氧化碳的石灰常經由煅燒灰石製備,石灰也可經由煅燒草酸鈣石(CaC\(_2\)O\(_4\)·H\(_2\)O)而得;經由後者方法製備而得的石灰更加疏鬆多孔,表面積大,捕獲二氧化碳效率更高。某生以熱重量分析儀研究3.65毫克草酸鈣石受熱過程中固體質量隨溫度變化的情況,如圖6所示。橫坐標為溫度變化,其縱座標為殘留固體在當時溫度下的質量與起始固體質量的比值。
煅燒草酸鈣石產生的石灰較煅燒灰石產生的石灰疏鬆多孔,李同學推論其原因為:煅燒等莫耳數的草酸鈣石與灰石,草酸鈣石所產生較多氣體所致,以相關化學反應式說明李同學的推論。(2 分)

[題組題]
答案

煅燒灰石:CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)↑ (1 mol氣體)
煅燒草酸鈣石:CaC₂O₄·H₂O(s) → CaO(s) + H₂O(g)↑ + CO(g)↑ + CO₂(g)↑ (3 mol氣體)
草酸鈣石產生氣體莫耳數較多,形成更多孔隙。 報錯
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113分科化學考科-22

[題組:第22題至第24題]
生質柴油是具有發展性可替代石油的永續能源之一,可直接或混合石化柴油作為燃料。生質柴油是脂肪酸單烷基酯,可利用廢食用油脂,經由酯交換反應得到,如式(1)所示。酯交換反應可經由鹼或酵素催化進行,其中鹼催化反應的反應速率快,且催化劑用量較少,成本低廉,常用於製備生質柴油。

小華依據化學反應式(2),在實驗室中製備生質柴油;取0.12克氫氧化鉀溶於3毫升甲醇(約為0.074莫耳)後放入試管中,再加入12毫升的廢食用油(約為0.012莫耳),充分混合並加熱使反應完全。

石化柴油的主要成分為含15到20個碳原子的鏈狀烷類、環狀烷類或芳香烴類。下列關於上述生質柴油的敘述,哪些正確?(多選)
(A)生質柴油屬於鏈狀烷類
(B)式(2)中,甲醇為催化劑
(C)生質柴油是具有酸性的有機化合物
(D)每莫耳生質柴油的氧原子含量高於石化柴油
(E)具有不飽和碳-碳雙鍵的生質柴油,可進行氫化反應

[題組題]
答案

(D) 生質柴油為酯類,含氧原子;石化柴油為烴類,不含氧。
(E) 含雙鍵可進行氫化反應。
(A) 生質柴油為酯類,非烷類;
(B) 催化劑為KOH,甲醇為反應物;
(C) 酯類呈中性。答案:(D)(E) 報錯
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