95學年度高級中學化學科能力競賽筆試與實驗試題與參考答案(彰雲嘉地區)

台灣省高級中學九十五學年度化學科能力競賽筆試試題(甲卷)(嘉義地區) (試題共二面，第一面) 組別﹕第 組 一､選擇題（單選、每題 3 分，共計 45 分） 1. （ D ）芳香化合物示性式：(Br2)(OCH3)C6H3的異構物有幾種? (A) 3；(B) 4；(C) 5；(D) 6。 2. （ C ）下列何者為CH3(CH2)2CH(CH2CH3)CH2CH(CH3)CH(CH3)2的IUPAC命名? (A)4-乙基-6,7-二甲基辛烷；(B)3-丙基-5,6-二甲基庚烷；(C)2,3-二甲基-5-乙基辛烷；(D)1,1,2-三甲基-4-乙基 庚烷。 3. （ A ）下列那一種反應條件可以讓羧酸轉變到醯胺化合物?(A)SOCl2再加NH3；(B) NaNH2 在NH3中；(C) NH3 在H2O中；(D) NH3在H2SO4中。 4. （ C ）阿斯匹靈中含有下列有機官能基? (A) 酸和醇；(B) 醇和酯；(C) 酸和酯；(d)酯和醛。 5. （ D ）下列那一種試劑不和氯甲醯苯(C6H5COCl)反應?(A) NH3；(B) CH3NH2；(C) (CH3)2NH； (D) (CH3)3N。 6. （ A ）Zn2+_{, Ag}+_{, Mg}2+_及Fe3+ _{等離子之濃度各為 0.1 M，下列何者在沈澱產生時pH值最}

低？ (A) Zn(OH)2 (Ksp = 2.0×10-17 )；(B) AgOH (Ksp = 1.5×10-8 ) ；(C ) Mg(OH)2 (Ksp = 1.1×10-11 )；(D)

Fe(OH)2 (Ksp = 1.6×10-14 ) 。 7. （ A ）某直鏈烴類分子其分子式為C20H32，該分子有幾個雙鍵？(A) 5；(B) 4；(C ) 3；(D) 2。 8. （ D ）錳(Mn)正二價陽離子在氣態時具有多少個不成對電子？(A) 0 ；(B) 2 ；(C ) 4 ；(D) 5。 9. （ B ）下列物質中，何者之氫鍵特徵最為明顯？(A) 脂肪；(B) 甘油；(C ) 酒精；(D) 汽油。 10. （ B ）酯肪酸鈉R-CH2COO-Na+為清潔劑時，其缺點為：（A）細菌無分解此直鏈化合物；（B）在硬水中易形成 白色沉澱；（C）易溶解非動物性纖維布料；（D）常加入磷酸作為漂白劑。 11. （ A ）(CH3)2NH為一弱鹼，1.00 M二甲基氨水溶液之pH值為 12.36，則其解離常數Kb 值為：（A）5.4x10-4； （B）5.4x10-10_{；（C）1.6x10}-4_{；（D）6.4x10}-8_。 12. （ D ）Cl2氣體在質譜儀中，經電子撞擊成為Cl2+，則其質量與電荷(m/z）比值為 74 與 70 之二個訊號 強度比為：（A）1：6；（B）9：6；（C）2：3；（D）9：1。 13. （ C ）研究發現大腦細胞之 DNA 年齡與人之年紀相同，而腸、胃有些細胞組織中 DAN 之年齡比人之 年紀還輕，此論證是使用何種方法？（A）DNA 之序列；（B）細胞之大小；（C）碳-14 之測量；（D）細 胞之形狀。 14. （ A ）下列離子大小之次序何者是正確的：(A) K+_<Cs+_{< O}2- _<S2-_{；(B) O}2- _<S2- _<K+_<Cs+_{；(C) Cs}+_<K+_{< O}2- _<S2-_； (D) K+_<Cs+_<S2- _<O2-_。 15. （C ）5x10-3_{M HClO4 水溶液中，氫離子溶度[H}+_{]，來自於水自我解離的貢獻為：(A) 5x10}-3_{M；(B) 1.0x10}-7_M； (C) 2x10-12_{M；(D) 1.0x10}-14_M。 二、簡答題與計算：（共計 55 分，配分見各題） 1. (10%)如右圖為氯化銫晶體之構造，則： (1)配位數為若干？ (2)單位格子實含Cs+_幾個？Cl－ 若干個？ (3)該化合物之實驗式為何？ (4)若單位格子邊長為

_l

Ǻ，則離子鍵長為若干Ǻ？又若Cs+_{之離子半徑為aǺ，則Cl}－ 半徑為若干Ǻ？ (5)若Cs、Cl之原子量分別為a、b，則該晶體密度為多少g/cm3_{？（亞佛加厥數：6.02×10}23_） 答案：(1)由圖中知 與 共 8 個相連接，故配位數為 8。(2)單位晶格中含Cs 1, Cl 1 (3)由(2)中Cs+_：Cl－ ＝1：1 　

⇒

實驗式為CsCl (4)設鍵長為r ，則 3

l

＝2r ∴r＝ 2 3

_l

（Ǻ）＝r+＋r－∴r－＝ 2 3

_l

Ǻ－aǺ＝（ 2 3

_l

－a）Ǻ (5)此單位晶格之體積＝(

l

Ǻ)3_＝(

_l

_×10－8_cm)3_{，每個單位晶格中含Cs}+_、Cl－ 各1 個。 一莫耳晶格之體積＝(

l

×10－8_cm)3_× 1 10 02 . 6 _× 23 ＝_{0.602 l}3（cm3_），d＝ 3

602

.

0

b

a

l

＋

＝1.66a ₃b l ＋ （g/cm3_） 1

(試題共二面，第二面) 組別﹕第 組

(8%)○1 NaCl(s)，○2 HCl(s)，○3 Cu(s)，○4 CO2，○5 CaCl2(s)，○6 石墨，○7 CH3COOH， ○8KClO₃ (1)上列物質在固態及液態能導電者，為______。○3 ○6 (2)在固、液態不導電，但水溶液態導電者為______。○2 ○4 ○7 (3)非導電固體，但熔解後成為良導體者為______。○1 ○5 ○8 (4)分子間作用力兼具氫鍵及凡得瓦力者為______。○7 (5)分子間作用力僅為分散力者為______。○4 2. (5%)已知正 庚 烷 和異辛烷之 莫耳燃 燒 熱 分 別 為 4812 及 5450 kJ，密度分別為 0.684 及 0.703 公克／立方公 分，92 無鉛汽油每燃燒一公升會放熱多少 J ? 已知原子量 C=12， H=1。 一公升92 無鉛汽油中正 庚 烷 和異辛烷之 體 積 分 別 為 80 及 920 立方公分， 正 庚 烷 之莫 耳 數= 80×0.684/100 = 0.547 異辛烷之莫 耳 數= 920×0.703/114 = 5.673 每燃燒一公升放熱 (J) = 0.547×4812 + 5.673×5450 = 33540 33540 J, or 33.540 kJ 3. (5%)寫出下列化合物中每個碳的混成軌域的名稱。

H

N

C

H

C

H

H

C

O

C

C

H

由左而右: sp

2

, sp

3

, sp

2

, sp, sp

4. (6%)畫出下列化合物之示性結構式?

(a) CH3CH(OH)CH2CHO； (b) (COCl)2； (c) FSO3H。

5. (6%)一樣本溶液含有Na2CO3、NaHCO3，取50 毫升樣本溶液滴定至酚酞終點需用 22.1 毫升之 0.100 M HCl溶液。 另取50 毫升樣本溶液滴定至溴甲酚綠終點需用 48.4 毫升之 0.100 M HCl溶液。計算樣本溶液中個成份物質之摩耳 濃度。 mmol Na2CO3 = 22.1*0.1 = 2.21 M = 2.21/50 = 0.0442 mmol NaHCO3 = （48.4-22.1-22.1）*0.1 = 0.42 M = 0.42/50 = 0.0084 6. (6%)在一溶液中維持 0.8000 安培的定電流共 15.2 分鐘，計算在陽極放出之氧氣及陰極沉積之銅的重量克數。(Cu： 63.5 amu，O：16 amu) 0.800*15.2*60=729.6A 729.6/96500 = 7.56x10-3 _eq

Cu:63.5*7.56x10-3_{/2 = 0.240 grams; O: 32*7.56x10}-3_{/4 = 0.0605 grams}

7. (9%)質量 156mg之某一化合物於 882 torr、100 ℃下，其氣態體積為 93.3 mL。此一化合物含有碳、氫、氧三種元 素。若取256mg的化合物在過量的氧氣環境下燃燒，產生了 512mgCO2 及 209mg H2O。 (a) 導出此化合物的分子

式；(b)推測其可能存在之官能基異構物；(c) 如何以化學方法區別不同之異構物。

Moles of C: /440.512=0.0116，H:0.209*2/18.02 =0.232；0.0116*12 =0.139 grams of Carbon, 0.232*1 = 0.0232 grams of H，thus grams of O: 0.256-0.139-0.0232 =0.094；C:H:O = 2:4:1； n =PV/RT =(93.3/1000 *882/760 =0.003535 moles) (a)Molar mass 0.156/0.003535 = 44.1 C2H4O；(b)ethanol or ethylene；(c) ethanol oxidized to ethanoic

acid, sliver mirror test(with Ag(NH3)2+)， reduceCr2O72- orange to green Cr3+，purple MnO4- to colorless Mn2+

inaqueous acidic solution

台灣省高級中學九十五學年度化學科能力競賽筆試試題(乙卷)(嘉義地區) (試題共二面，第一面) 組別﹕第 組 一､選擇題（單選、每題 3 分，共計 45 分） 1. （ C ）對-二乙苯和過錳酸鉀加熱反應生成下列何種產物?(A)苯甲酸；(B)對-苯二甲酸； (C)苯乙酸；(D)對-苯二 乙酸。 2. （ C ）萘的共振結構有幾種?(A) 1； (B) 2； (C) 3； (D) 4。 3. （ C ）苯甲醛和 HCN 反應生成下列何種產物?(A)苯甲酸；(B)苯胺；(C)苯甲氰醇；(D)苯胺醇。 4. （ D ）乙炔和二當量的鹽酸反應生成下列何種產物? (A)氯乙烯； (B)1,2-二氯乙烷；(C) 氯乙烷；(D) 1,1-二氯 乙烷。 5. （ A ）醇、酮、苯胺、乙烷的酸性大小? (A)醇>酮>苯胺>乙烷；(B)醇>乙烷>酮>苯胺；(C)乙烷>醇>酮>苯胺；(D) 乙烷>苯胺>酮>醇。

6. （ A ）若氧氣擴散速率為 2.0×10-6 _{mol sec}-1 _{在相同條件下氫氣體的擴散速率為何？(A) 8.0×10}-6 _{mol sec}-1 _；(B)

6.0×10-6 _{mol sec}-1_{；(C) 4.0×10}-6 _{mol sec}-1 _{； (D) 2.0×10}-6 _{mol sec}-1 。 7. （ D ）下列化合物中，何者具有極性？(A) C2H6 ；(B) CH4；(C ) PF5；(D) CH2Cl2。。 8. （ C ）使用催化劑時，若正反應速率加倍，逆反應速率應該？(A) 不變 ； (B) 變慢； (C ) 加倍；(D) 無法預 測。 9. （ C ）以下那一個原子或分子有最多的中子數？(A) 氫原子；(B) 重氫原子； (C ) 氦；（D) 氫分子。 10. （ A ）0.30 毫克的鈷-60 樣本，經過 1.4 年後衰變為 0.25 毫克；則鈷-60 之半衰期為： （A）5.33 年；（B）2.65 年；（C）7.65 年；（D） 4.21 年。

11. （ D ）下列那一個分子具有最大的偶極距？（A）SO3；（B）CF4；（C）CO2；（D）SO2。

12. （ B ）甲：電池不一定需要 U 型管之鹽橋裝置。乙：電解電池為將化學能轉化為電能。丙：自發電池之電流會 隨著時間漸漸變小。丁：若電解電池的供給電壓大小固定，電流會隨著時間漸漸變小。上列有關電池的 敘述何者是錯誤的？(A) 甲；(B) 乙；(C) 乙、丙；(D) 乙、丁。

13. （ B ）反應：3 ClO- _{→ ClO}

3- + 2 Cl-，推測其反應機構為：

ClO- _{+ ClO}-_{→ ClO}

2- + Cl- (慢)

ClO- _{+ ClO}

2-→ ClO3- + Cl- (快)

則其反應速率方程式為：(A)R = k[ClO-_{][ ClO}

2-]；(B) R = k[ClO-]2 ；(C) R = k[ClO-]2[ ClO2-]；(D) R = k[ClO-]3。

14. （ B ）PCl3(l) 與水作用，其產物為：(A) PCl5 and H3PO4；(B) H3PO3 and HCl；(C) H3PO4 and Cl2；(D) H3PO4 and

HCl。

15. （ B ）下列那一個為非平面結構？(A) SO3；(B) SO32-；(C ) NO3-；(D) BF3。

二、簡答題與計算：（共計 55 分，配分見各題）

1. (6%)鈉金屬之汽化熱為 107 千焦∕莫耳，第一游離能為 490 千焦∕莫耳。氣態氯原子之生成熱為 121 千焦∕莫耳，電 子親和力為－350 千焦∕莫耳，而氯化鈉之晶體格子能為－860 千焦∕莫耳。試問氯化鈉晶體之莫耳生成熱為若干 Na(s)→Na(g) ΔH1＝107 kJ⁄mol（汽化熱） + Na(g)→Na＋(g)＋e

－

ΔH2＝490 kJ⁄mol（游離

能） + 1/2 Cl2(g)→Cl(g) ΔH3＝121 kJ⁄mol（生成熱）+ Cl(g)＋e－→Cl−_(g) ΔH4＝－350

kJ⁄mol（電子親和力）+Na＋_(g)＋Cl−_(g)→Na+_Cl－ _ΔH ）

（s 5＝－860 kJ⁄mol（晶格能）(all five equation

added together) Na(s)＋

2

1

Cl2(g)→Na+Cl ΔH＝－492 kJ⁄mol 2. (6%)以中性原子之游離能對原子序畫圖，原子序由 1 到 20，解釋圖中各種趨勢，以及趨 勢中的例外。 − ) s ( 同一主量子數: 原子序漸增其最外層電子之有效核電荷(或陰電性，鈍氣除外)漸增 ， 同一族: 最外層電子之陰電性漸減 (H > Li > Na > K; He > Ne > Ar )， B < Be : 2s 副層填滿穩定 ; O < N : 2p 副層半填滿穩定，Al < Mg : 3s 副層填滿穩定 ; S < P : 3p 副層半填滿穩定 1

(試題共二面，第二面) 組別﹕第 組

2. (10%)一般酮在鹼性的條件下可以和醛反應，此有機反應亦稱為交叉醛醇反應(cross aldol reaction)。如果再進一步 加稀酸將水分子脫去就稱醛醇縮合反應(aldol condensation)。試用上述反應來合成下列反應式的起始和中間化合 物? O H2 Pd-C 1. NaHCO3 + 2. H+ CHO _O + O 3. (6%)[Pt(NH3)3Cl3]+為d2sp3鍵結，試繪出其所有幾何異構物！

octahedral structure, 2 isomers ： Cl-Pt-C(bond angle 180℃), or or 3 Cls’ in 90℃ between each other

4. (9%)平衡下列方程式：

○1 Na2S2O3(aq) + Cl2(g) + H2O(l) → Na2SO4(aq) + S(s) +2 HCl (aq)

○2 NH3(g) + 2 O2(g ) → HNO3(aq) + H2O(l)

○3 CaH2(s)+ 2 H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + 2 H2(g )

5. (6%)有一CaF2的飽和溶液其pH =3.00，試計算[Ca2+]的濃度？CaF2 ' Ca2+ + 2F-，Ksp = 3.9x10-11；F- + H2O ' HF +

OH-_，K

b = 1.5x10-11。

[OH-_{] = 1.0x10}-11 _{、 [HF]/ [F}-_{] = K}

b /[OH-] 、[HF] = 1.5 [F-]、2[Ca2+] = [HF] + [F-]、[Ca2+] [F-]2 = Ksp、

[Ca2+_{] = 3.9x10}-4 _M。

Partial credit CaF2 = Ca2 + + 2F-； 2 F - + H2O '2HF + 2OH- two equations add together,

K = Ksp* Kb2 _{= [Ca}2+_][HF] 2 _[OH-_]2 _{and 2[Ca}2+_{] = [HF]}

6. (6%)(a) 請寫出聚苯乙烯及其單體之結構？ (b) 若將少量的對-二乙烯基苯CH2=CH-C6H4-CH=CH2加入苯乙烯中

使之聚合，則將產生網狀結構，試繪出此網狀聚合物。

polystyrene is not shown

7. (6%)有四個固體，Al2Cl3．6H2O、BaCl2．2H2O、BeSO4．4 H2O、KOH分裝在不同的試管中，如何利用蒸餾水及

此4 個固體，試將各其物質鑑別之！ Al2Cl3 is not dissolved in water

BaCl2、BeSO4、KOH dissolved in water

BaSO4 formed if mixing BaCl2 & BeSO4

Be2+ _{precipitated as Be(OH)2 in KOH solution}

台灣區高級中學九十五學年度高中化學科能力競賽實驗試題

95 年 11 月 7 日(星期二) 彰雲嘉地區（本試題紙共一面）

組別：_____

[題目] : 測定飽和食鹽水溶液的容積莫耳濃度。

[說明]

:

1. 器材藥品以所提供者為限。

2. 實驗限在規定時間內操作完畢，並完成實驗報告，

務必充分利用時間

。

3. 結束時，將本試題紙和實驗報告紙註明組別後一併繳回。

4. 分子量 NaCl = 58.44

5. 上述實驗以常溫為準。

6. 若須過濾可將漏斗置於錐形瓶上進行簡易過濾。

7. 天平讀至二位小數即可，Tare 鍵為歸零鍵亦可用來扣毛重，不會使用可問評審。

[器材與藥品]：

公用部份：

食鹽 (自行以塑膠杯取半杯回去)電子天平

稱量紙

濾紙

洗衣粉

個人部份：

塑膠滴管 4 支 燒杯(250 mL) 5 個 錐形瓶 3 個

玻棒 2 支

刮勺 1 支

漏斗 2 支

計算機（自備）

標籤紙

塑膠杯 3 個

洗滌瓶 1 個 衛生紙 量瓶 (100 mL) 1 個

台灣區高級中學九十五學年度高中化學科能力競賽實驗報告

95 年 11 月 7 日(星期二) 彰雲嘉地區（本報告紙共二面）

組別：

[題目] : 測定飽和食鹽水溶液的容積莫耳濃度。

一、 實驗步驟：（說明使用器材、用量、技巧等） 25%

二、 實驗數據及處理 15%

(續背面)

三、 計算：（以其中一次實驗數據為例，列出你的計算過程） 10%

四、 實驗結果：

飽和食鹽水容積莫耳濃度 : ______________ M

(三位小數)

35%

台灣區高級中學九十五學年度高中化學科能力競賽實驗解答

95 年 11 月 7 日(星期二) 彰雲嘉地區（本報告紙共二面）

組別：

[題目] : 測定飽和食鹽水溶液的容積莫耳濃度。

三、 實驗步驟：（說明使用器材、用量、技巧等） 25%

(1) 以天平稱取 100 公克水，置入 250 公撮燒杯中。

(2) 逐次加入食鹽並攪拌，直到有不溶食鹽為止(沉澱越少越好，做第二次時可預估) 。

(3) 將飽和鹽水小心過濾，求出濾液重(另配少量飽和鹽水潤濕濾紙才過濾) 。

(4) 求量瓶空重，以漏斗裝填飽和鹽水至 100 公撮，求出液重算出密度。

(5) 進行計算

四、 實驗數據及處理 15%

取水 100 公克溶鹽至飽和再過濾

項目

次別

空杯重

(公克)

杯＋飽和鹽水重

(公克)

飽和鹽水重

(公克)

溶解鹽重

(公克)

第一次

54.61 189.96

135.35

35.35

第二次

54.60 190.34

135.73

35.73

第三次

54.62 190.11

135.49

35.49

以量瓶取 100 公撮飽和鹽水

項目

次別

空量瓶重

(公克)

量瓶＋100 公撮

飽和鹽水重

(公克)

100 公撮

飽和鹽水重

(公克)

飽和鹽水密度

(公克/立方公分)

飽和鹽水容積

莫耳濃度

(M)

第一次

_{52.97 172.48}

_{119.51 1.1951}

_5.341

第二次

_{52.92 172.38}

_{119.46 1.1946}

_5.381

第三次

52.94 172.40

119.46 1.1946

5.354

平均

1.1948 5.359

(續背面)

三、 計算：（以其中一次實驗數據為例，列出你的計算過程） 10%

(35.35 /58.44)÷(135.35/1.1951×1000)＝5.341

四、 實驗結果：

飽和食鹽水容積莫耳濃度 : 5.359 M

(三位小數)

35%

五、 實驗討論 15%

略

台灣省高級中學九十五學年度化學科能力競賽筆試試題(甲卷)(嘉義地區) (試題共二面，第一面) 組別﹕第 組 一､選擇題（單選、每題 3 分，共計 45 分） 1. （ D ）芳香化合物示性式：(Br2)(OCH3)C6H3的異構物有幾種? (A) 3；(B) 4；(C) 5；(D) 6。 2. （ C ）下列何者為CH3(CH2)2CH(CH2CH3)CH2CH(CH3)CH(CH3)2的IUPAC命名? (A)4-乙基-6,7-二甲基辛烷；(B)3-丙基-5,6-二甲基庚烷；(C)2,3-二甲基-5-乙基辛烷；(D)1,1,2-三甲基-4-乙基 庚烷。 3. （ A ）下列那一種反應條件可以讓羧酸轉變到醯胺化合物?(A)SOCl2再加NH3；(B) NaNH2 在NH3中；(C) NH3 在H2O中；(D) NH3在H2SO4中。 4. （ C ）阿斯匹靈中含有下列有機官能基? (A) 酸和醇；(B) 醇和酯；(C) 酸和酯；(d)酯和醛。 5. （ D ）下列那一種試劑不和氯甲醯苯(C6H5COCl)反應?(A) NH3；(B) CH3NH2；(C) (CH3)2NH； (D) (CH3)3N。 6. （ A ）Zn2+_{, Ag}+_{, Mg}2+_及Fe3+ _{等離子之濃度各為 0.1 M，下列何者在沈澱產生時pH值最}

低？ (A) Zn(OH)2 (Ksp = 2.0×10-17 )；(B) AgOH (Ksp = 1.5×10-8 ) ；(C ) Mg(OH)2 (Ksp = 1.1×10-11 )；(D)

Fe(OH)2 (Ksp = 1.6×10-14 ) 。 7. （ A ）某直鏈烴類分子其分子式為C20H32，該分子有幾個雙鍵？(A) 5；(B) 4；(C ) 3；(D) 2。 8. （ D ）錳(Mn)正二價陽離子在氣態時具有多少個不成對電子？(A) 0 ；(B) 2 ；(C ) 4 ；(D) 5。 9. （ B ）下列物質中，何者之氫鍵特徵最為明顯？(A) 脂肪；(B) 甘油；(C ) 酒精；(D) 汽油。 10. （ B ）酯肪酸鈉R-CH2COO-Na+為清潔劑時，其缺點為：（A）細菌無分解此直鏈化合物；（B）在硬水中易形成 白色沉澱；（C）易溶解非動物性纖維布料；（D）常加入磷酸作為漂白劑。 11. （ A ）(CH3)2NH為一弱鹼，1.00 M二甲基氨水溶液之pH值為 12.36，則其解離常數Kb 值為：（A）5.4x10-4； （B）5.4x10-10_{；（C）1.6x10}-4_{；（D）6.4x10}-8_。 12. （ D ）Cl2氣體在質譜儀中，經電子撞擊成為Cl2+，則其質量與電荷(m/z）比值為 74 與 70 之二個訊號 強度比為：（A）1：6；（B）9：6；（C）2：3；（D）9：1。 13. （ C ）研究發現大腦細胞之 DNA 年齡與人之年紀相同，而腸、胃有些細胞組織中 DAN 之年齡比人之 年紀還輕，此論證是使用何種方法？（A）DNA 之序列；（B）細胞之大小；（C）碳-14 之測量；（D）細 胞之形狀。 14. （ A ）下列離子大小之次序何者是正確的：(A) K+_<Cs+_{< O}2- _<S2-_{；(B) O}2- _<S2- _<K+_<Cs+_{；(C) Cs}+_<K+_{< O}2- _<S2-_； (D) K+_<Cs+_<S2- _<O2-_。 15. （C ）5x10-3_{M HClO4 水溶液中，氫離子溶度[H}+_{]，來自於水自我解離的貢獻為：(A) 5x10}-3_{M；(B) 1.0x10}-7_M； (C) 2x10-12_{M；(D) 1.0x10}-14_M。 二、簡答題與計算：（共計 55 分，配分見各題） 1. (10%)如右圖為氯化銫晶體之構造，則： (1)配位數為若干？ (2)單位格子實含Cs+_幾個？Cl－ 若干個？ (3)該化合物之實驗式為何？ (4)若單位格子邊長為

_l

Ǻ，則離子鍵長為若干Ǻ？又若Cs+_{之離子半徑為aǺ，則Cl}－ 半徑為若干Ǻ？ (5)若Cs、Cl之原子量分別為a、b，則該晶體密度為多少g/cm3_{？（亞佛加厥數：6.02×10}23_） 答案：(1)由圖中知 與 共 8 個相連接，故配位數為 8。(2)單位晶格中含Cs 1, Cl 1 (3)由(2)中Cs+_：Cl－ ＝1：1 　

⇒

實驗式為CsCl (4)設鍵長為r ，則 3

l

＝2r ∴r＝ 2 3

_l

（Ǻ）＝r+＋r－∴r－＝ 2 3

_l

Ǻ－aǺ＝（ 2 3

_l

－a）Ǻ (5)此單位晶格之體積＝(

l

Ǻ)3_＝(

_l

_×10－8_cm)3_{，每個單位晶格中含Cs}+_、Cl－ 各1 個。 一莫耳晶格之體積＝(

l

×10－8_cm)3_× 1 10 02 . 6 _× 23 ＝_{0.602 l}3（cm3_），d＝ 3

602

.

0

b

a

l

＋

＝1.66a ₃b l ＋ （g/cm3_） 1

(試題共二面，第二面) 組別﹕第 組

(8%)○1 NaCl(s)，○2 HCl(s)，○3 Cu(s)，○4 CO2，○5 CaCl2(s)，○6 石墨，○7 CH3COOH， ○8KClO₃ (1)上列物質在固態及液態能導電者，為______。○3 ○6 (2)在固、液態不導電，但水溶液態導電者為______。○2 ○4 ○7 (3)非導電固體，但熔解後成為良導體者為______。○1 ○5 ○8 (4)分子間作用力兼具氫鍵及凡得瓦力者為______。○7 (5)分子間作用力僅為分散力者為______。○4 2. (5%)已知正 庚 烷 和異辛烷之 莫耳燃 燒 熱 分 別 為 4812 及 5450 kJ，密度分別為 0.684 及 0.703 公克／立方公 分，92 無鉛汽油每燃燒一公升會放熱多少 J ? 已知原子量 C=12， H=1。 一公升92 無鉛汽油中正 庚 烷 和異辛烷之 體 積 分 別 為 80 及 920 立方公分， 正 庚 烷 之莫 耳 數= 80×0.684/100 = 0.547 異辛烷之莫 耳 數= 920×0.703/114 = 5.673 每燃燒一公升放熱 (J) = 0.547×4812 + 5.673×5450 = 33540 33540 J, or 33.540 kJ 3. (5%)寫出下列化合物中每個碳的混成軌域的名稱。

H

N

C

H

C

H

H

C

O

C

C

H

由左而右: sp

2

, sp

3

, sp

2

, sp, sp

4. (6%)畫出下列化合物之示性結構式?

(a) CH3CH(OH)CH2CHO； (b) (COCl)2； (c) FSO3H。

5. (6%)一樣本溶液含有Na2CO3、NaHCO3，取50 毫升樣本溶液滴定至酚酞終點需用 22.1 毫升之 0.100 M HCl溶液。 另取50 毫升樣本溶液滴定至溴甲酚綠終點需用 48.4 毫升之 0.100 M HCl溶液。計算樣本溶液中個成份物質之摩耳 濃度。 mmol Na2CO3 = 22.1*0.1 = 2.21 M = 2.21/50 = 0.0442 mmol NaHCO3 = （48.4-22.1-22.1）*0.1 = 0.42 M = 0.42/50 = 0.0084 6. (6%)在一溶液中維持 0.8000 安培的定電流共 15.2 分鐘，計算在陽極放出之氧氣及陰極沉積之銅的重量克數。(Cu： 63.5 amu，O：16 amu) 0.800*15.2*60=729.6A 729.6/96500 = 7.56x10-3 _eq

Cu:63.5*7.56x10-3_{/2 = 0.240 grams; O: 32*7.56x10}-3_{/4 = 0.0605 grams}

7. (9%)質量 156mg之某一化合物於 882 torr、100 ℃下，其氣態體積為 93.3 mL。此一化合物含有碳、氫、氧三種元 素。若取256mg的化合物在過量的氧氣環境下燃燒，產生了 512mgCO2 及 209mg H2O。 (a) 導出此化合物的分子

式；(b)推測其可能存在之官能基異構物；(c) 如何以化學方法區別不同之異構物。

Moles of C: /440.512=0.0116，H:0.209*2/18.02 =0.232；0.0116*12 =0.139 grams of Carbon, 0.232*1 = 0.0232 grams of H，thus grams of O: 0.256-0.139-0.0232 =0.094；C:H:O = 2:4:1； n =PV/RT =(93.3/1000 *882/760 =0.003535 moles) (a)Molar mass 0.156/0.003535 = 44.1 C2H4O；(b)ethanol or ethylene；(c) ethanol oxidized to ethanoic

acid, sliver mirror test(with Ag(NH3)2+)， reduceCr2O72- orange to green Cr3+，purple MnO4- to colorless Mn2+

inaqueous acidic solution

台灣省高級中學九十五學年度化學科能力競賽筆試試題(乙卷)(嘉義地區) (試題共二面，第一面) 組別﹕第 組 一､選擇題（單選、每題 3 分，共計 45 分） 1. （ C ）對-二乙苯和過錳酸鉀加熱反應生成下列何種產物?(A)苯甲酸；(B)對-苯二甲酸； (C)苯乙酸；(D)對-苯二 乙酸。 2. （ C ）萘的共振結構有幾種?(A) 1； (B) 2； (C) 3； (D) 4。 3. （ C ）苯甲醛和 HCN 反應生成下列何種產物?(A)苯甲酸；(B)苯胺；(C)苯甲氰醇；(D)苯胺醇。 4. （ D ）乙炔和二當量的鹽酸反應生成下列何種產物? (A)氯乙烯； (B)1,2-二氯乙烷；(C) 氯乙烷；(D) 1,1-二氯 乙烷。 5. （ A ）醇、酮、苯胺、乙烷的酸性大小? (A)醇>酮>苯胺>乙烷；(B)醇>乙烷>酮>苯胺；(C)乙烷>醇>酮>苯胺；(D) 乙烷>苯胺>酮>醇。

6. （ A ）若氧氣擴散速率為 2.0×10-6 _{mol sec}-1 _{在相同條件下氫氣體的擴散速率為何？(A) 8.0×10}-6 _{mol sec}-1 _；(B)

6.0×10-6 _{mol sec}-1_{；(C) 4.0×10}-6 _{mol sec}-1 _{； (D) 2.0×10}-6 _{mol sec}-1 。 7. （ D ）下列化合物中，何者具有極性？(A) C2H6 ；(B) CH4；(C ) PF5；(D) CH2Cl2。。 8. （ C ）使用催化劑時，若正反應速率加倍，逆反應速率應該？(A) 不變 ； (B) 變慢； (C ) 加倍；(D) 無法預 測。 9. （ C ）以下那一個原子或分子有最多的中子數？(A) 氫原子；(B) 重氫原子； (C ) 氦；（D) 氫分子。 10. （ A ）0.30 毫克的鈷-60 樣本，經過 1.4 年後衰變為 0.25 毫克；則鈷-60 之半衰期為： （A）5.33 年；（B）2.65 年；（C）7.65 年；（D） 4.21 年。

11. （ D ）下列那一個分子具有最大的偶極距？（A）SO3；（B）CF4；（C）CO2；（D）SO2。

12. （ B ）甲：電池不一定需要 U 型管之鹽橋裝置。乙：電解電池為將化學能轉化為電能。丙：自發電池之電流會 隨著時間漸漸變小。丁：若電解電池的供給電壓大小固定，電流會隨著時間漸漸變小。上列有關電池的 敘述何者是錯誤的？(A) 甲；(B) 乙；(C) 乙、丙；(D) 乙、丁。

13. （ B ）反應：3 ClO- _{→ ClO}

3- + 2 Cl-，推測其反應機構為：

ClO- _{+ ClO}-_{→ ClO}

2- + Cl- (慢)

ClO- _{+ ClO}

2-→ ClO3- + Cl- (快)

則其反應速率方程式為：(A)R = k[ClO-_{][ ClO}

2-]；(B) R = k[ClO-]2 ；(C) R = k[ClO-]2[ ClO2-]；(D) R = k[ClO-]3。

14. （ B ）PCl3(l) 與水作用，其產物為：(A) PCl5 and H3PO4；(B) H3PO3 and HCl；(C) H3PO4 and Cl2；(D) H3PO4 and

HCl。

15. （ B ）下列那一個為非平面結構？(A) SO3；(B) SO32-；(C ) NO3-；(D) BF3。

二、簡答題與計算：（共計 55 分，配分見各題）

1. (6%)鈉金屬之汽化熱為 107 千焦∕莫耳，第一游離能為 490 千焦∕莫耳。氣態氯原子之生成熱為 121 千焦∕莫耳，電 子親和力為－350 千焦∕莫耳，而氯化鈉之晶體格子能為－860 千焦∕莫耳。試問氯化鈉晶體之莫耳生成熱為若干 Na(s)→Na(g) ΔH1＝107 kJ⁄mol（汽化熱） + Na(g)→Na＋(g)＋e

－

ΔH2＝490 kJ⁄mol（游離

能） + 1/2 Cl2(g)→Cl(g) ΔH3＝121 kJ⁄mol（生成熱）+ Cl(g)＋e－→Cl−_(g) ΔH4＝－350

kJ⁄mol（電子親和力）+Na＋_(g)＋Cl−_(g)→Na+_Cl－ _ΔH ）

（s 5＝－860 kJ⁄mol（晶格能）(all five equation

added together) Na(s)＋

2

1

Cl2(g)→Na+Cl ΔH＝－492 kJ⁄mol 2. (6%)以中性原子之游離能對原子序畫圖，原子序由 1 到 20，解釋圖中各種趨勢，以及趨 勢中的例外。 − ) s ( 同一主量子數: 原子序漸增其最外層電子之有效核電荷(或陰電性，鈍氣除外)漸增 ， 同一族: 最外層電子之陰電性漸減 (H > Li > Na > K; He > Ne > Ar )， B < Be : 2s 副層填滿穩定 ; O < N : 2p 副層半填滿穩定，Al < Mg : 3s 副層填滿穩定 ; S < P : 3p 副層半填滿穩定 1

(試題共二面，第二面) 組別﹕第 組

2. (10%)一般酮在鹼性的條件下可以和醛反應，此有機反應亦稱為交叉醛醇反應(cross aldol reaction)。如果再進一步 加稀酸將水分子脫去就稱醛醇縮合反應(aldol condensation)。試用上述反應來合成下列反應式的起始和中間化合 物? O H2 Pd-C 1. NaHCO3 + 2. H+ CHO _O + O 3. (6%)[Pt(NH3)3Cl3]+為d2sp3鍵結，試繪出其所有幾何異構物！

octahedral structure, 2 isomers ： Cl-Pt-C(bond angle 180℃), or or 3 Cls’ in 90℃ between each other

4. (9%)平衡下列方程式：

○1 Na2S2O3(aq) + Cl2(g) + H2O(l) → Na2SO4(aq) + S(s) +2 HCl (aq)

○2 NH3(g) + 2 O2(g ) → HNO3(aq) + H2O(l)

○3 CaH2(s)+ 2 H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + 2 H2(g )

5. (6%)有一CaF2的飽和溶液其pH =3.00，試計算[Ca2+]的濃度？CaF2 ' Ca2+ + 2F-，Ksp = 3.9x10-11；F- + H2O ' HF +

OH-_，K

b = 1.5x10-11。

[OH-_{] = 1.0x10}-11 _{、 [HF]/ [F}-_{] = K}

b /[OH-] 、[HF] = 1.5 [F-]、2[Ca2+] = [HF] + [F-]、[Ca2+] [F-]2 = Ksp、

[Ca2+_{] = 3.9x10}-4 _M。

Partial credit CaF2 = Ca2 + + 2F-； 2 F - + H2O '2HF + 2OH- two equations add together,

K = Ksp* Kb2 _{= [Ca}2+_][HF] 2 _[OH-_]2 _{and 2[Ca}2+_{] = [HF]}

6. (6%)(a) 請寫出聚苯乙烯及其單體之結構？ (b) 若將少量的對-二乙烯基苯CH2=CH-C6H4-CH=CH2加入苯乙烯中

使之聚合，則將產生網狀結構，試繪出此網狀聚合物。

polystyrene is not shown

7. (6%)有四個固體，Al2Cl3．6H2O、BaCl2．2H2O、BeSO4．4 H2O、KOH分裝在不同的試管中，如何利用蒸餾水及

此4 個固體，試將各其物質鑑別之！ Al2Cl3 is not dissolved in water

BaCl2、BeSO4、KOH dissolved in water

BaSO4 formed if mixing BaCl2 & BeSO4

Be2+ _{precipitated as Be(OH)2 in KOH solution}