chem09c

【單元九：金屬與非金屬】 1. (D)

【詳解】

(A)仍為藍色溶液（因含有銅離子）。藍色硫酸銅晶體(CuSO2‧5H2O)滴入濃硫酸，

脫水成白色粉末(CuSO4)。

(B) 2Cu2+ + Fe(CN)64−→ Cu2Fe(CN)6(s)生成紅棕色沉澱，不是氧化還原反應。

(C)加入 Na2S2O4二亞硫磺酸鈉可將 Cu2+還原為紅色的銅 Cu。 Cu2+ + S2O42− + 4OH−→ Cu + 2SO32− + 2H2O (D)生成 Cu(NH3)4SO4．H2O 深藍色錯鹽。加入酒精的作用是降低溶解度。 2. (A) 【詳解】 (A)亞硝酸在酸性溶液中為一強氧化劑 NO−₂+ e− + 2H+→ NO + H2O E° = 0.99 V 但在鹼性溶液中，卻又顯現其還原力 NO−2+ 2OH − _{→ NO}− 3+ 2e − _{+ H} 2O E° = − 0.01 V (B)亞硝酸鈉近年來被發現在人體內可能轉化成可致癌的亞硝胺。 (C)亞硝酸相當不安定，甚至在冷水溶液中也會氧化而成為硝酸。 3HNO2 → H+ + NO−3+ 2NO + H2O (D)亞硝酸根 NO−₂為角形離子( )− 3. (D) 【詳解】 MgO、Al2O3、TiO2均為白色粉末，Pb3O4為鮮紅色粉末。 4. (B) 【詳解】 (1) en 為乙二胺（H2N－CH2－CH2－NH2）雙牙基的簡記符號。(2)配位數 6 為八面體形。 5. (C) 【詳解】 (A)二氧化矽可用活性金屬（Al）還原。 3SiO2 + 4Al ∆→ 3Si + 2Al2O3

(B)二氧化矽幾乎與所有的酸都不反應，但與氫氟酸反應。 SiO2 + 4HF → SiF4(g) + 2H2O

(D)二氧化矽與 NaOH 共熱，可得到水溶性的矽酸鈉，俗稱水玻璃。 xSiO2(s) + 2NaOH(aq) → Na2O‧xSiO2(aq) + H2O

6. (B)(C) 【詳解】 電解在工業上有廣泛的應用，例如還原力強的金屬（如鋁、鹼金屬、鹼土金屬等）， 或氧化力很強的元素（如氟），須以電解方式製造。 7. (B)(E) 【詳解】 (A)溴為常溫下唯一液體的非金屬元素，氟、氯均為氣體，碘則為固體。 (B)鍵解離能 Cl2（243.4）> Br2（192.9）> F2（157.9）> I2（151.2） (C)鹵素原子的電子親和力均為放熱反應。 X(g) + e− → X−(g) (D)應是通氯氣於 NaBr(aq)，才可取代出 Br2。 2Br− + Cl2(g) → Br2(l) + 2Cl−（反應可以自然發生） 2Br− + I2(s) Br2 + 2I−（不發生反應） (E)在氯含氧酸內，氯原子的氧化數為正值，氧化數愈大，酸性愈強。 酸強度：H 7 Cl + O4 > H 5 Cl + O3 > H 3 Cl + O2 > HO 1 Cl + 8. (1) 15 (2) 1s22s22p63s23p3 (3)同素異形體 (4) P4 (5) P4O10 (6) H3PO4 (7) Na3P (8) PH3 (9) − 3 【詳解】 (e)白磷在空氣中會自燃，而成為 P4O10，再溶於水中即得磷酸 H3PO4。 P4 + 5O2 → P4O10 P4O10 + 6H2O → 4H3PO4 (f)氧化數 − 3 的白磷與鹼金屬或鹼土金屬反應即成磷化物，如 Na3P 及 Ca3P2等， 含有 P3− 離子。這些磷化物與水激烈反應而產生磷化氫。 Na3P + 3H2O → PH3(g) 3 − + 3NaOH(aq) 9. (B) 【詳解】 沸點：HF > HI > HBr > HCl；雙原子分子偶極矩大小由結合原子的電負度差大小判斷； pH 值：HF > HCl = HBr = HI（均 0.1 M）；只有 HF 可溶解 SiO2。 10. (B) 【詳解】

(A)煤焦用作燃料及還原劑 (B)CaCO3 + SiO2 → CaSiO3(l) + CO2

(C)鐵礦中所含的氧，受熱不會形成氧氣

11. (D) 【詳解】 (A) Si + 2F2→ SiF4（常溫） (B) PI5 + 4H2O → H3PO4 + 5HI（註：PI5 應不存在，因碘體積大而磷體積小） (C)純磷酸在室溫時為白色固體。 (D) BF3為高腐蝕性氣體，BF3可穩定存在，但並非惰性的， 易與 NH3、F− 或 N2H4 等分子或離子的孤對電子發生結合。 12. (D) 【詳解】 同素異形體：碳有金剛石及石墨，氧有氧和臭氧，磷有白磷和赤磷。 13. (B) 【詳解】 暫時硬水受熱形成碳酸鈣沉澱：Ca HCO( _{3 2(}) _aq) ∆→CaCO_{3( )s} +CO_{2( )g} +H O_{2 ( )l} 此反應為鐘乳石、石筍或鍋垢形成的反應。 14. (B)(D)(E) 【詳解】 (A)製 F2只能用電解法。2HF（在熔融的_KF中）  →電解 H₂ + F₂ (C) H3PO4為三質子酸，酸性較鹽酸弱。 15. (D) 【詳解】

冰晶石 Na3AlF6，硼砂 Na2B4O7‧10H2O，明礬 KAl(SO4)2‧12H2O，

水泥製造原料是黏土（含有砂）、灰石。

16. (C)(D)(E) 【詳解】

(A) CaSO4‧2H2O 石膏，(CaSO4)2‧H2O 熟石膏

(B) Al2O3為礬土，MgO 為苦土。 17. (A)(B) 【詳解】 (C)氮沒有同素異形體。(D)鍵能：N N（參鍵）> O O（雙鍵）。 (E)金屬氧化物溶於水呈鹼性，氮的金屬化合物溶於水呈鹼性，如 Mg3N2。 Mg3N2 + 6H2O → 3Mg(OH)2 + 2NH3 18. (B) 【詳解】 (A) Fe2+ + Fe(CN)4₆− → 不發生反應 (B) Fe2(aq) ＋ ＋Fe(CN)63(aq) － _→Fe3+_＋Fe(CN) 6(aq)4 － _{（先氧化還原）} 4Fe3(aq) ＋ _＋3Fe(CN) 64(aq) － _→Fe 4[Fe(CN)6]3(s)（再沉澱：普魯士藍） (C) Fe3+ + SCN− → FeSCN2(aq+)，產生血紅色溶液。

(D) 4Fe3+ + 3Fe(CN)46− → Fe4[Fe(CN)6]3(s) 深藍色沉澱

19. (1) PCl3 + 3H2O → H3PO3 + 3HCl

(2) 2Al + 2OH− + 6H2O → 2Al(OH)−4+ 3H2

(3) 2IO−3+ 5HSO − 3 → I2 + 5SO − 2 4 + 3H + _{+ 2H} 2O 或 IO−₃+ 3HSO−₃ → I− + 3SO2₄−+ 3H+ (4) NaNO2 + NH4Cl → NaCl + N2 + 2H2O 20. (C) 【詳解】 錳化合物之氧化數有 + 2， + 3， + 4， + 6， + 7。 如MnO 2 + ，Mn2O3 3 + ，Mn+4O2 ，K2MnO4 6 + ，KMnO4 7 + 21. (C) 【詳解】 3H3PO4→ 3H2O + 三偏磷酸3 3 9 O P H 故三偏磷酸鈉化學式為 Na3P3O9。 22. (1) SO2 > SO3 (2) (3) (4) + H2SO4 → H2O + (5) 6.95 M 【詳解】 (1) SO2角形，為極性分子，SO3平面三角形，為非極性分子 (5) CM = L 1 mol 98 / 49 . 0 39 . 1 1000× × = 6.95 M 23. (D) 【詳解】金屬為熱的良導體。 24. (C)(D) 【詳解】 (A) Fe(OH)2。 (B) Fe(OH)3。 (E) Fe4[Fe(CN)6]3。 25. (A)(C)(E) 【詳解】 (B) KH(l) 無氫鍵 (C) 2HF(l) → ) l ( KF 電解 H2(g) + F2(g) (D) KH 中 H 的氫化數為 − 1。 26. (A)(B)(D) 【詳解】 (A)勒沙特列原理。(C)單牙基。(E) Ni 以 sp3鍵結。

27. (B)(C) 【詳解】 (A)尼龍(耐綸)是由己二胺和己二酸(or 己二醯氯)縮合生成的聚醯胺類。 (B)如：yBa2Cu3O7−X (D)玻璃含二氧化矽，為非晶性者，可視為一種無定形的過冷溶液。 (E)奈米材料是指粒徑為 1 nm 到 100 nm 的超細微粒，由於量子效應、 物質的局域性及巨大表面和界面效應，可使它們之物性與化性產生奇特變化， 如物質之強度、韌性、電學、電磁學、熱學等特性均會產生質的變化。 28. (A)(B)(C)(D) 【詳解】 (E)聯胺（又名肼），為火箭推進劑，NTP 下為氣體。而(B)(C)(D)由物性知在 NTP 下 均為固態，但(A)無單獨探討，經查證，N2O5為白色（或無色）晶體，比重 1.642（18℃）， mp = 30℃，32.4℃時昇華並易分解成 NO2及 O2，溶入水中生成硝酸。 29. (A)(C)(E) 【詳解】 (B) P4O10溶於水可得磷酸。P4O10 + 6H2O → 4H3PO4 (D) K2HPO4中，P 的氧化數 ⇒ (+ 1) × 2 + (+ 1) × 1 + P + (− 2) × 4 = 0 ∴ P = + 5 NH4Cl 中，N 的氧化數 ⇒ N + (+ 1) × 4 + (− 1) × 1 = 0 ∴ N = − 3 (E)可改考成有 PCl5無 NCl5，小心！ 30. (A)(D)(E) 【詳解】 (B)只有 Cu 之氧化電位比 H 小，遇稀鹽酸不生 H2。 （Cu + 2HCl CuCl2 + H2）。 (C) Sc 及 Zn 在化合物中只有 + 3 及 + 2 各一種氧化數。 (E)第一列過渡元素之比重均＞1，但只有 Sc 為 d＜4 之輕金屬 31. (A)(B) 【詳解】 (1)置入純水中，會產生氫氣的有 Na、NaH，其反應如下 2Na＋2H2O→2NaOH＋H2 H－＋H2O→OH － ＋H2 (2)本題為記憶性題目，金屬氫化物有些版本未提及。 32. (A)(C) 【詳解】 會使紅色石蕊試紙顯現藍色為鹼性溶液 (A)乙：鹼性溶液 (B)丙：中性溶液 (C)丁：鹼性溶液 (D)己：酸性溶液 (E)庚：酸性溶液。

33. (A)(C)(D)(E) 【詳解】 (A) （Al2O3為兩性化合物， 不溶於水，但可溶於強酸或強鹼中。） (B)P4O6 ⇒ ∴每個磷與 3 個氧鍵結 (D)SO3＋H2O→H2SO4。 34. (C) 【詳解】 電解鋁時，因需融熔態的電解液（才能導電），必須加入冰晶石當助熔劑。 但冶煉鐵時，是用煤焦（碳）直接將氧化鐵還原，不需加助熔劑 35. (A)(C)(D) 【詳解】 (A)活性大的金屬（鋅），與酸反應產生氫氣：2H＋＋Zn→Zn2＋＋H2↑ (C)硫酸根離子與鋇離子形成沉澱：Ba2＋＋SO42 －→BaSO 4↓ (D)碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳：2H＋＋CO32 －→CO 2↑＋H2O 36. (B)(D) 【詳解】金屬活性：Zn ＞ Fe ＞ Cu (活性大的金屬當陽極(較易氧化)，活性小的當陰極) 甲、丙區為鋅氧化：Zn → Zn2+ + 2e−，和 K3[Fe(CN)6]生白色沉澱 2 3 ( ) 6( ) 3 6 2( ) 3Zn_aq+ +2Fe CN( )−_aq →Zn Fe CN[ ( ) ] _s 乙區為水還原：2H2O + 2e−→ H2 + 2OH−，呈鹼性、酚酞指示劑變紅色 丁、己區為鐵氧化：Fe → Fe2+ + 2e−，和 K3[Fe(CN)6]生成藍色沉澱 2 3 3 4 (aq) ( )6(aq) (aq) ( )6(aq) 4[ ( ) ]6 3( )s Fe + +Fe CN − 氧化還原→Fe + +Fe CN − →Fe Fe CN 戊區為水還原：2H2O + 2e−→ H2 + 2OH−，呈鹼性、酚酞指示劑變紅色 37. (E)或(B) 【詳解】 (E)Cu 與濃鹽酸不反應；與濃硫酸產生無色具刺激味氣體 SO2； 與濃硝酸產生紅棕色氣體 NO2 (B)牛奶含有蛋白質，可與濃鹽酸作用產生白色凝結； 與濃硫酸作用脫水呈現黑色；與濃硝酸作用呈現黃色。

38. (D) 【詳解】

2Na_(s)+Cl_2(g)→2NaCl ( )_(s)甲

2NaCl_(aq)+2H O_{2 ( )} 電解→2NaOH_(aq)(乙)+H_2(g)+Cl_2(g) 2NaOH_(aq)+CO_2(g) →Na CO_{2 3(aq)}( )丙 +H O_{2 ( )}

39. (E) 【詳解】

由甲(NaCl)變成 NaHCO3再變成丙(Na2CO3)，即為索耳未法製備 Na2CO3：

CO_2(g)+NH_3(g)+H O_{2 ( )} →NH HCO_{4 3(aq)}

NH HCO_{4 3(aq)}+NaCl_(aq) →NaHCO_{3( )s} +NH Cl_{4 (aq)} 2NaHCO_3(s) →△ CO_2(g)+H O_{2 ( )g} +Na CO_{2 3(s)} 40. (C)或(A) 【詳解】 中心陽離子 Pt2+的混成軌域為 dsp2_{，故結構為平面四方形；} 含有 NH3及 C2O42−兩種配位基，其中 C2O42−為雙牙基，故總配位數為 4； 此化合物溶於水中無法解離產生離子，故其水溶液不導電。 41. (A)(B)(C)(D) 【詳解】 (A)鹼金屬為ⅠA，價電子為ns1 (B)M O₂ +H O₂ →2MOH呈鹼性 (C)氧化電位：Li(3.05V)＞Na(2.71V)，故鋰金屬在水中比鈉金屬容易氧化。 (但與水反應速率是鈉大於鋰) (D)鹼金屬皆為強還原劑，因其氧化電位皆很高 (E)Na+ + e− → Na 為還原反應，故鈉會在陰極(負極)析出。 42. (A)(B)(D)(E) 【詳解】 (A)碘化銀可做為晶種，促使空氣中的過飽和水蒸氣凝結成雨。 (B)碘分子與碘離子生成 I3−而易溶於水。 (C)澱粉可與碘分子生成藍紫色錯化合物，但與碘離子則無反應， 故無法直接驗出碘化鈉水溶液中的碘離子。 (D)MnO2在酸中可做為氧化劑，將 I-氧化生成 I2。 (E)雙氧水可做為氧化劑，將 I−氧化生成 I2，I2易溶於比重小於水的正己烷，

43. (A)(D)(E) 【詳解】 (B)電負度：H(2.1)、As(2.0)兩者相差不大，故氫化砷是分子化合物。 (C)氫接在電負度大的 F、O、N 原子上才可產生氫鍵，所以氫化砷不具氫鍵。 44. (B)(C)(D)或(B)(D) 【詳解】 (A)由化學結構判斷，兩者皆具胺基，屬有機胺類，為弱鹼性。 (B)(C)(D)丙為 Fe2+ 的錯合物，配位鍵結數 6，為八面體結構。

(E) 26Fe 電子組態：[Ar]3d64s2  26Fe2+電子組態：[Ar]3d6，4s 軌域已無電子。

本題選項(C)丙的鐵錯合物，鐵的氧化數是+2，根據高中教科書的內容：血紅素是 Fe2+ 的一 種錯合物，屬於血紅蛋白的一部分，故選項(C)為正確答案；但若根據本題中甲、乙與丙三圖 的結構來推論，鐵的氧化數是+3；故本題選項(C)選或不選都給分。 45. (A)(B)(E) 【詳解】 從方程式：2KClO3(s) 2 MnO → 3O2(g) + 2KCl(s)  (A)O2符合、(D)KCl 為固體不符合。 從實驗結果： (1)通過潤濕的碘化鉀－澱粉試紙顯現紫藍色  具有可將 I–氧化成 I2的氧化劑 (2)通過硝酸銀溶液產生白色沉澱  溶於水可產生 Cl– (3)質譜儀分析  有分子量 67、69 兩種，且含量比約為 3：1。

(B)Cl2符合(1) 2I–(aq) + Cl2(g)→ 2Cl–(aq) + I2(s) 與 (2) Cl2(g) + H2O(l)→ HCl(aq) + HClO(aq)

(C)O3符合(1) O3＋2I–＋H2O→2OH–＋O2＋I2，但無法確認一定逸出 (此選項不佳)。

(E)ClO2的 Cl 有兩種同位素35Cl 及37Cl，因此 ClO2的分子量為 67 與 69，符合(3)

46. 1. MgCO3 ∆→ MgO + CO2

2. MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O

3. 丙：CaCO3，丁：Mg(OH)2

【詳解】

Mg(s) + H2SO4(aq) → MgSO4(aq) + H2(g)

Mg2+(aq) + CO32–(aq) → MgCO3(s)↓（甲）

MgCO3(s) ∆→ MgO(s)（乙）+ CO2(g)

CO2(g) + Ca(OH)2(aq) → CaCO3(s)↓（丙）+ H2O(l)

MgO(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2O(l)

47. (B)(D)(E) 【詳解】 (A)碘-131 在人體內，最容易累積在甲狀腺。 (B)131₅₃I中子數 = 131 – 53 = 78，質子數 53，∴中子數多出 25 個。 (C)放射性只跟原子核種有關，跟外層電子無關，故化學沉澱無法消除其放射性。 (D)半衰期為 8 天，則 80 天後放射強度降為 80 8 1 1 ( ) = 2 1024。 (E)距離增為 10 倍，則濃度(∝ 1 V∝ 3 3 1 1 = 10  )降為 1 1000。 48. (A)(C)(E) 【詳解】 (A)Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 (B)Na2CO3+ 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O (C)2H O₂ 電解→2H₂+O₂ (D)CaCO3+ 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O (E)H2O + C ∆→ H2 + CO 49. (C)(D)(E) 【詳解】 (1)錯離子價數＝中心金屬離子價數＋所有配位基價數 (2)錯合物形狀與配位數有關： 配位數＝2，sp 混成，呈直線形結構 配位數＝4，dsp2_{混成，且中心金屬價電子組態為 d}8_{者，呈平面四邊形結構} 配位數＝4，sp3_{混成，且中心金屬價電子組態為 d}10_{者，呈四面體形結構} 配位數＝6，sp3 d2混成，呈八面體形結構

(A) [Ag(NH3)2]+：Ag+，配位數 2，直線形。

(B) [Zn(NH3)4]2+：Zn2+，價電子 3d10，配位數 4，四面體形結構。

(C) [Pd(NH3)4]2+：Pd2+，價電子 4d8，配位數 4，平面四邊形結構。

(D) [Pt(NH3)2Cl2]：Pt2+，價電子 5d8，配位數 4，平面四邊形結構。

(E) [Ni(CN)4]2−：Ni2+，價電子 3d8，配位數 4，平面四邊形結構。

50. (A)(D)(E) 【詳解】 (A)纖維與硝酸經硫酸催化可得硝化纖維。 (B)(D)(E)棉花主要成分為纖維素屬於多醣類(葡萄糖分子間脫水聚合而成)， 化學式可表示為 HO(C6H10O5)nH，可被濃硫酸脫水剩下碳。 (C)硝酸與鹽酸以 1：3 的比例混合，所得的溶液才為王水。 51. (A)(D) 【詳解】 (A)石墨烯即單層石墨，則其中的碳原子亦均以 sp2混成鍵結。 (B)石墨烯為單層石墨結構，其材料強度來自於共價鍵結構， 而石墨因層狀結構間以凡得瓦力維繫，使其材料的機械強度遠低於石墨烯。 (C)石墨烯為單層結構，外觀透明可作為觸控螢幕。 (D)石墨烯的碳−碳鍵數與石墨相同，皆為11 3鍵，介於單鍵與雙鍵之間。 (E)石墨烯雖只具有單原子層，但因具有可共振的π電子，故仍可導電。 52. (A)(D) 【詳解】 (A)Ra 為第七週期第 2 族元素，則其價電子組態為 7s2

(B)雷射（LASER，Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的縮寫） 是指單一頻率的光線，與鐳的放射性無關。

(C)Ra 具有放射性是因為原子核不穩定，與第一游離能高低無關。

(D)IIA 族之碳酸鹽，如 CaCO3、BaCO3皆難溶於水，Ra 為 IIA 族應具有相似的性質。