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112學測自然試卷_25

25-26題為題組

貼有甲、乙、丙、丁標籤的四個相同真空密閉容器,其中,甲、丁之間有一個關閉的氯閥相連,並分別於四個容器內置入5.4克M金屬粉末。接著,曉諭將不同質量的氧氣分別通入上述四個容器內,在適當的條件下與M反應,產生相同的氧化物 M2Ox 。待反應完全後,分別測量每個容器內所生成 M2Ox 的質量,結果如表4:
表4

容器 通入氧氣質量(克) 產生 M2Ox 質量(克)
1.6 3.4
3.2 6.8
4.8 10.2
6.4 10.2

已知 M 的原子量介於 20 與 30 amu 之間,且 x 為整數,則下列敘述,哪些正確?(應選 2 項)
(A) x = 1
(B) M的原子量為24 amu
(C) M2Ox 的莫耳質量為102克/莫耳
(D)反應完全後,丙容器內有殘餘未反應的金屬M
(E)反應完全後,丁容器內有殘餘未反應的氧氣

[多選題]
答案

由甲組:氧1.6g生成3.4g氧化物,金屬用量1.8g。設M原子量A,反應式:2M + x/2 O₂ → M₂Oₓ,1.8g M與1.6g O₂反應。計算得A=27,x=3(Al₂O₃),(B)錯誤。M₂Oₓ莫耳質量=102g/mol,(C)正確。丙組氧4.8g需金屬5.4g恰完全反應,(D)錯誤。丁組氧過量,(E)正確 報錯
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113學測自然試題-13

【第12-13題組】黃鐵礦( FeS\(_2\) )是地表上主要礦物之一,通常與他種岩石的硫化物或氧化物伴生。地質學家為了解黃鐵礦成分,進行以下的實驗。。其實驗步驟如下:
步驟1:將黃鐵礦實驗樣品磨成粉末,於3個錐形瓶(標號1~3)中分別放置0.35 克 樣品,並加入50 mL的酸性溶液。
步驟2:將3個錐形瓶置放在室溫,但不同氧氣分壓下。
步驟3:經過一天後,取出20 mL上層澄清液,測量溶液中含鐵總濃度(total [Fe ], 包含Fe(Ⅱ)與Fe(Ⅲ))、2 4 SO −濃度(2 4 [SO ]−)及含硫總濃度(total [S ],包含 2 4 [SO ]−與其它含硫物質濃度)。 上述含硫總濃度是先用化學方法,將溶液中所有硫化物氧化成2 4 SO −後,再加以測 量,實驗結果列於表1。 表1黃鐵礦樣品在不同氧氣分壓下溶解後成分分析

下列實驗觀察哪些為合理敘述?(應選 3 項)
(A)理論上純度100%的黃鐵礦樣品,其 [Stotal]/[Fetotal]值應該為2
(B)黃鐵礦在酸性溶液中,會隨氧氣分壓增高而減少其溶解的量
(C)此實驗黃鐵礦樣品中可能含有氧化鐵,所以量測 [Stotal]/[Fetotal]的值小於2
(D)在純氮氣下操作此實驗, [SO\(_4^{2-}\)]/[Fetotal]的值會大於1.46
(E)表1中, [SO\(_4^{2-}\)]/[Fetotal]值比 [Stotal]/[Fetotal]值小,表示在氧氣分壓為0.21 atm,經過一天仍無法將硫化物都氧化成 SO\(_4^{2-}\)

[多選題]
答案

(A)(C)(E) (A)黃鐵礦FeS\(_2\)中S:Fe原子數比為2:1;(B)氧氣分壓增高,溶解量增加(表1數據顯示);(C)若有氧化鐵雜質,會增加Fe量,使S/Fe比值下降;(D)無氧環境下,SO\(_4^{2-}\)生成減少,比值應更小;(E)Stotal包含SO\(_4^{2-}\)和其他硫化物,SO\(_4^{2-}\)/Fetotal < Stotal/Fetotal表示部分硫未完全氧化。 報錯
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113學測自然試題-14

硼烷氫( H\(_3\)NbH\(_3\) )是一種固態能源,可與鹽酸反應產生氫氣。假設在 25°C、1 atm 下,取 1.54 克硼烷氫與足量的鹽酸反應,可完全轉變成硼酸( H\(_3\)BO\(_3\) )、氯化銨( NH\(_4\)Cl )與氫氣,反應式如下:
H\(_3\)NbH\(_3\) + HCl + H\(_2\)O → H\(_3\)BO\(_3\) + NH\(_4\)Cl + H\(_2\) (未平衡)
試問所產生氫氣的體積是多少升?( 25°C、1 atm,1 莫耳氫氣的體積為 24.5 升;原子量 C = 12.0、H = 1.00、O = 16.0、N = 14.0、B = 10.8)
(A)1.23 (B)3.36 (C)3.68 (D)4.90 (E)6.00

[單選題]
答案

(C) 先平衡反應式:H\(_3\)NBH\(_3\) + 3HCl + 2H\(_2\)O → H\(_3\)BO\(_3\) + NH\(_4\)Cl + 3H\(_2\)。H\(_3\)NBH\(_3\)分子量 = 3×1 + 14 + 10.8 + 3×1 = 30.8 g/mol。1.54克為0.05 mol,產生氫氣0.15 mol,體積 = 0.15 × 24.5 = 3.675 L ≈ 3.68 L。 報錯
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113學測自然試題-49

【第47-49題組】利用電化學催化方法將二氧化碳轉變為具有經濟價值的含碳化合物。表 5 為各種產物的價格(元/公斤)與以每莫耳電子計算所轉換產物的價格(元/莫耳電子)。其中,正丙醇價格尚未計算完成,回答下列各問題。(原子量 C=12.0、H=1.00、O=16.0)

產物 市價(元/公斤) 轉換產物的價格(元/莫耳電子)
甲醇 16.9 0.090
乙烯 40.7 0.095
正丙醇 45.0 ?

(a)請列式計算正丙醇轉換產物的價格為何?( 2分)
(b)另有一電化學催化系統,只會產生甲醇與正丙醇。已知每產生 1莫耳此混合產物需消耗 10.8莫耳電子,此混合產物中,列式計算甲醇與正丙醇的莫耳數比為何?( 2分)

[非選擇題]
答案

(a) 正丙醇(C\(_3\)H\(_7\)OH)分子量 = 3×12 + 8×1 + 16 = 60 g/mol。從半反應知每莫耳正丙醇需18莫耳電子,故每公斤正丙醇需(1000/60)×18 = 300莫耳電子。轉換產物價格 = 45.0元/300莫耳電子 = 0.150元/莫耳電子。
(b) 設甲醇莫耳數為x,正丙醇莫耳數為y,則總產物莫耳數x+y=1,總電子數6x+18y=10.8。解聯立得:6(1-y)+18y=10.8 → 6+12y=10.8 → 12y=4.8 → y=0.4 報錯
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