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基礎化學(二)-1-st-ans

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Academic year: 2021

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(1)

第 1 章 物質的組成 -1-

1-1 化學反應的分類

例題1 ―94.指考―

濃度均為 0.1 M 的下列水溶液,何者的導電度最大? (A) H3PO4 (B) NaH2PO4 (C) Na2HPO4 (D) Na3PO4 (E) Na2HPO3。 答案:(D) 解析:溶液中離子的總濃度愈高,導電度愈大。磷酸 H3PO4 的解離度不大,其第二個與第三個 H + 的解離度更小,但鈉鹽在水中則幾乎完全解離,故選(D),因其 Na+ 濃度最大。 例題2 ―95.學測― 甲、乙、丙、丁、戊五種不同化合物的沸點及其 1.0 M 水溶液的導電電流數據如下表。測量導電電 流的實驗裝置如下圖所示,實驗時取用的化合物水溶液均為 1.0 M 及 100 毫升,分別置於燒杯中, 然後記錄安培計的導電電流讀數。試根據上文,回答下列問題。 化合物 沸點(℃) 1.0 M 水溶液的 導電電流(安培) 甲 400(分解)* 1.10 × 10-1 乙 140 9.93 × 10-4 丙 64.8 1.07 × 10-4 丁 56.5 4.95 × 10-3 戊 -84.8 2.59 × 10-1 【*分解表示該化合物到 400 ℃ 時就分解了,因此沒有所謂的沸點】 (1)由上表的數據推測,最可能是離子化合物的是下列哪一種物質? (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 (E)戊。 (2)由上表的數據推測,最可能是分子化合物又是強電解質的是下列哪一種物質 ?(A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 (E)戊。 答案:(1)(A);(2)(E) 解析:(1)離子化合物的沸點高。 (2)分子化合物的沸點低,但若為強電解質,則水溶液的導電性好。 例題3 ―97.學測― 下列哪一物質既非導體亦非電解質? (A)食鹽 (B)黃銅 (C)酒精 (D)醋酸鉀 (E)石墨。 答案:(C) 解析:(A)食鹽 NaCl 為離子化合物,屬於電解質。 (B)黃銅為合金,屬於導體。 (D)醋酸鉀 CH3COOK 為離子化合物,屬於電解質。 (E)石墨屬於導體。

(2)

第 1 章 物質的組成 -2-

例題4 ―93.學測―

有一已磨成粉末的混合物試樣,是由下列六種物質中的數種等量組成:(A) NaCl;(B) KCl;(C) CaCl2

;(D) CuSO4(無水);(E) Na2SO4;(F) Na2CO3。為了要確定該粉末試樣的成分,王同學先查了資 料後,自己研擬了一個檢驗粉末試樣的流程圖,並請李老師指導。李老師認為整個實驗都相當安全 ,基於鼓勵學生多做「探究學習」,同意王同學在化學實驗室中進行實驗,並要求王同學確實記錄 實驗過程,檢討每一實驗的必要性。以下是報告的一部分: 實驗一:用燒杯取粉末試樣約 2 克,加蒸餾水約 100 毫升,攪拌後形成無色的透明溶液 X。 實驗二:在溶液 X 中加了鹽酸,則見在溶液中陸續產生氣泡,至溶液不再冒氣泡,溶液仍為無 色透明(貼上標籤 Y)。 實驗三:在無色透明的溶液 Y 中,滴加 BaCl2 溶液,即見白色沉澱。 實驗四:繼續滴加 BaCl2 溶液,至白色沉澱不再產生後,過濾分離出白色沉澱,得到透明的無色 濾液 Z。 實驗五:在濾液 Z 中,滴入 AgNO3 溶液,則見白色沉澱,加入稀硝酸,沉澱不溶解。 (1)根據上述報告,原粉末中一定沒有哪兩種物質?(從(A)~(F)中選兩項) (2)原粉末中,一定含有哪兩種物質?(從(A)~(F)中選兩項) (3)若王同學只需回答問題(1)與(2),你認為王同學不需要做哪兩個實驗? (A)實驗一 (B)實驗二 (C)實驗三 (D)實驗四 (E)實驗五。 答案:(1)(C)(D);(2)(E)(F);(3)(D)(E) 解析:由實驗一:粉末溶於水得無色溶液,故必不含(D) CuSO4(∵Cu2+ 為藍色)。

由實驗二:粉末溶液可與鹽酸反應產生氣體,故必含有(F) Na2CO3(∵Na2CO3(aq)+2HCl(aq)→ 2NaCl(aq)+H2O+CO2(g));同時可得知原粉末必不含(C) CaCl2,否則粉末加入水 中時即會發生 CaCl2(aq)+Na2CO3(aq)→ CaCO3(s)+2NaCl(aq) 之沉澱反應,而不可能 得到無色澄清的水溶液。

由實驗三:粉末溶液可與 BaCl2(aq) 反應產生沉澱,故必含有(E) Na2SO(∵Na4 2SO4(aq)+BaCl2(aq) → BaSO4(s)(白色)+2NaCl(aq))。

由實驗四、五:濾液可與 AgNO3(aq) 反應產生不溶於硝酸的白色沉澱,故需含有 Cl - (aq),但 因實驗二加入鹽酸,故無法判斷(A)、(B)的存在。 由上述分析可判斷,若只要回答問題(1)與(2),只需從事實驗一、二、三即可。 例題5 ―95.學測― 下表是硝酸銀、硝酸鉛、硝酸鋇、硝酸鎳等四種溶液分別與氯化鈉、硫酸鈉、硫化鈉等三種溶液 作用的結果(所有溶液的濃度都是 0.01 M)。

AgNO3 Pb(NO3)2 Ba(NO3)2 Ni(NO3)2

NaCl 白色沉澱 白色沉澱 --- --- Na2SO4 --- 白色沉澱 白色沉澱 --- Na2S 黑色沉澱 黑色沉澱 --- 黑色沉澱 (---表示無沉澱) 試根據上文,回答下列問題: (1)硝酸鉛與氯化鈉作用產生的白色沉澱,其正確的化學式為下列哪一項? (A) NaNO3 (B) Na2NO3 (C) PbCl (D) PbCl2 (E) Pb(OH)2。

(2)有一溶液含 Ag+、Pb2+、Ni2+三種離子各 0.01 M,若使用均為 0.01 M 的 NaCl、Na

2SO4、Na2S

(3)

第 1 章 物質的組成 -3-

(A) NaCl、Na2SO4、Na2S (B) Na2SO4、NaCl、Na2S (C) NaCl、Na2S、Na2SO4 (D) Na2SO4、Na2S、NaCl (E) Na2S、NaCl、Na2SO4。 答案:(1) (D) (2) (B) 解析:(1)Pb2+ + 2Cl → PbCl2 (2)一次生成一種沉澱,才能分離此三種離子,故加入試劑的順序應為 Na2SO4、NaCl、 Na2S,產生的沉澱依次為 PbSO4、AgCl、NiS。 例題6 ―96.學測― 有甲、乙、丙三瓶不同的液體,欲知道各瓶中的液體為何種藥劑,而進行下列實驗: (1)各取一部分液體,分別倒入試管然後加等量的水稀釋,並各別滴入氯化鋇溶液時,只有甲液的 試管生成白色沉澱。 (2)將硝酸銀溶液加入乙和丙的試管中,結果兩支試管都產生沉澱,但再加入過量的氨水時,只有 丙試管的白色沉澱會溶解。 請問甲、乙、丙的液體分別是什麼藥劑? (A)甲為 H2SO4、乙為 HI、丙為 HCl (B)甲為 HI、乙為 H2SO4、丙為 HCl (C)甲為 H2SO4、乙為 HCl、丙為 HI (D)甲為 HCl、乙為 H2SO4、丙為 CH3COOH 答案:(A)

解析:(1) H2SO4(aq) 甲

+BaCl2(aq)→ BaSO4(s)↓+2HCl(aq)

(2)        丙 乙 HCl HI (aq) (aq)      AgNO3          (白色) (黃色) (s) (s) AgCl AgI        過量NH3(aq)        (aq) 2 3) ] [Ag(NH + 不溶 例題7 ―99.指考― 某生想要探討鐵(Ⅲ)離子與硫氰根離子(SCN- )的反應,於是先配製了一澄清 0.1 M 的 Fe(NO3)3 溶 液 100 mL,但在配製過程中,忘記加入稀硫酸加以酸化。當 Fe(NO3)3 溶液靜置一段時間後,發現 該溶液變成混濁,同時容器底部有少許黃褐色沉澱。試問下列哪一項最有可能為該沉澱物? (A) FeO (B) Fe2O3 (C) FeCO3 (D) Fe(SCN)3 (E) Fe(OH)3。

答案:(E) 解析:水會自解離生成 H+ 與 OH- ,Fe3+ (aq)+3OH - (aq)→ Fe(OH)3(s) 例題8 ―97.學測― 表 1 是 硝 酸 銀 、 硝 酸 鎂 、 硝 酸 鋇 、 硝 酸 鎳 四 種 溶 液 與 氫 氧 化 鈉 、 氯 化 鈉 、 硫 酸 鈉 、 硫 化 鈉 等 四 種 溶 液 作 用 的 結 果 , 表 中 的“─”表 示 沒 有 沉 澱 。 以 上 所 有 水 溶 液 的 濃 度 都 是 0.01 M。 根 據 表 1, 回 答 1-2 題 。

AgNO3 Mg(NO3)2 Ba(NO3)2 Ni(NO3)2

NaOH 棕色沉澱 白色沉澱 ─ 綠色沉澱

NaCl 白色沉澱 ─ ─ ─

Na2SO4 ─ ─ 白色沉澱 ─

(4)

第 1 章 物質的組成 -4- 1 . 硝 酸 鎳 溶 液 與 硫 化 鈉 溶 液 混 合 時 會 產 生 黑 色 的 沉 澱 , 試 問 該 沉 澱 的 化 學 式 為 下 列 哪 一 項 ? ( A ) N i S ( B ) N i2S ( C ) N i S2 ( D ) A g2S ( E ) M g S2 2 . 有 一 水 溶 液 含 Ag+Mg2+ 2+ Ba 及 Ni2+四 種 陽 離 子 各 0.01M。若 以 NaOH、NaC l、Na SO2 4 及 Na S2 溶 液 作 為 試 劑 使 之 分 離 , 則 下 列 滴 加 四 種 試 劑 的 先 後 順 序 中 , 哪 一 項 可 達 到 分 離 的 目 的 ? ( A ) N a O H ; N a C l ; N a2S O4; Na2S ( B ) N a2S ; N a O H ; N a C l ; N a2S O4 ( C ) N a2S O4; Na2S ; N a O H ; N a C l ( D ) N a C l ; N a2S O4; NaOH ; N a2S ( E ) N a C l ; N a2S O4; Na2S ; N a O H 答案:(1)(A);(2)(E) 解析:(1) Ni2+ (aq)+S2 - (aq)→ NiS(s) (2)欲將四種離子分離,加入的試劑必須依次產生一種沉澱,利用過濾法分離之。由表得之:

Cl 只會與 Ag 產生沉澱,所以先加入 NaCl 產生 AgCl 沉澱,將 Ag+除去;SO4 只會

與 Ba2+產生沉澱,所以加入 Na

2SO4產生 BaSO4沉澱,將 Ba2+除去;溶液中只剩 Mg2+ 及 Ni2+下另外 S 可與 Ni2+

產生沉澱而不與 Mg2+產生沉澱,所以加入 Na2S 產生 NiS 沉

澱,Ni2+除去;溶液中只剩下 Mg2+,最後加入 NaOH 產生 Mg(OH)

2沉澱。 例題9 ―101.學測― 對某一濃度為 0.01 M 的未知水溶液進行測試,觀察到下列現象: (1)此溶液具有極佳導電性。 (2)此溶液的 pH 值和純水相近。 (3)此溶液通入二氧化碳,會產生白色沉澱。 (4)此溶液加入等體積的 0.01 M 氫氧化鈉溶液,會產生白色沉澱。 此水溶液最可能含有下列何種物質? (A)氯化鈉 (B)氯化鈣 (C)蔗糖 (D)碳酸鈉 (E)氫氧化鉀。 答案:(B) 解析:(1)可知蔗糖不合,因蔗糖水溶液不導電。 (2)可知碳酸鈉和氫氧化鉀溶液不合,因兩者均呈鹼性。 (3)由 CO2(g)+H2O()+Ca2+(aq)→ CaCO3(s)+2H

(aq) 可知,此溶液中所含的物質為 CaCl2。 (4) CaCl2(aq)+2NaOH(aq)→ Ca(OH)2(s)+2NaCl(aq)

例題10 ―83.推甄― 大氣中的水蒸氣與下列何種氣體作用不會產生酸性物質? (A)一氧化碳(CO) (B)二氧化碳(CO2) (C)一氧化氮(NO) (D)二氧化硫(SO2)。 答案:(A) 解析:(A) CO 不溶於水,且不和水反應。 (B) CO2+H2O → H2CO3(碳酸) (C) NO 在空氣中易與氧反應生成 NO2,再與水反應生成亞硝酸及硝酸。 2NO+O2→ 2NO2

2NO2+H2O → HNO2+HNO3 (D) SO2+H2O → H2SO3(亞硫酸)

(5)

第 1 章 物質的組成 -5- 例題11 ―84.推甄― 近年來臺灣某些地區雨水的 pH 值偏低,稱為「酸雨」。下列有關「酸雨」的敘述,何者正確? (A)酸雨主要是大氣中硫的氧化物溶解於雨水中所致 (B)酸雨主要是大氣中的 CO2 溶解於雨水中形成碳酸所致 (C)酸雨主要是和工廠排放廢氣有關,與汽、機車排放廢氣無關 (D)酸雨對人類和其他動物的危害比較大,對植物沒有影響。 答案:(A) 解析:(A)硫的氧化物:SO2 和 SO3 遇水分別產生 H2SO3 及 H2SO4,是造成酸雨的主因。 反應式:SO2+H2O → H2SO3(亞硫酸) SO3+H2O → H2SO4(硫酸) (B)天然雨水本身就因有 CO2 溶在其中,而呈弱酸性。 (C)汽、機車排放的廢氣含有氮氧化物,其中 NO2 遇水會產生亞硝酸及硝酸,也是造成酸雨 的原因之一。

反應式:2NO2+H2O → HNO2+HNO3 (D)會危害植物的生長。 例題12 ―85.推甄― 下列為常見液體,何者的 pH 值一定大於純水? (A)氨水 (B)天然雨水 (C)番茄汁 (D)可樂 (E)胃液 (F) 1.0 M HCl 溶液 (G)檸檬汁 (H)蘇打水溶液。 答案:(A)(H) 解析:pH 值大於純水者呈鹼性。 (A) NH3(aq)+H2O → NH4 + (aq)+OH - (aq),因產生 OH - 而呈鹼性。 (B)天然雨水溶有空氣中的 CO2 → CO2(g)+H2O → HCO3 - (aq)+H + (aq),因產生 H + 而呈酸性 (C)(G)大部分的水果因含有植物酸而呈酸性。 (D)可樂為碳酸飲料,因溶有 CO2 而呈酸性。 (E)胃液中含有鹽酸(HCl(aq)),與(F)均呈酸性。 (H)蘇打(Na2CO3)在水中解離出 Na +

及 CO32-,CO32-(aq)+H2O → HCO3 - (aq)+OH - (aq),因 產生 OH- 而呈鹼性。 例題13 ―90.學測― 下列哪一個化合物的水溶液呈鹼性? (A) NO2 (B) H3PO4 (C) CH3OH (D) Mg(OH)2。 答案:(D)

解析:(A) NO2 為酸酐,溶於水呈酸性:2NO2+H2O → HNO3+HNO2 (B) H3PO4 為磷酸,溶於水呈酸性:H3PO4→ H + +H2PO42 - (C) CH3OH 為甲醇,溶於水不解離,呈中性。 (D) Mg(OH)2 溶於水會解離產生 OH - ,水溶液呈鹼性:Mg(OH)2→ Mg2 + +2OH- 例題14 ―92.學測補考― 下列哪一種實驗可以檢驗出水溶液是酸性的? (A)水溶液導電 (B)水溶液呈現無色狀態 (C)加入酚酞,水溶液變粉紅色 (D)加入碳酸鈣水溶液,水溶液會產生氣泡 (E)在藍色的石蕊試紙上加入一滴水溶液,呈現出紅色。 答案:(E) 解析:(A)可以導電,可能是酸性、鹼性或中性 (B)僅由水溶液呈無色,無法判斷 水溶液的酸鹼 性(C)酚酞在酸中為無色,在鹼中呈紅色 (D)碳酸鈣加酸,會產生 CO2,但碳酸鈣在水中的 溶解度很小,濃度很小,不會與酸性的水溶液產生氣泡 (E)酸可使藍色的石蕊試紙變紅色

(6)

第 1 章 物質的組成 -6- 例題15 ―92.學測補考― 下列有關「酸雨」的敘述,何者正確? (A)酸雨會造成水質優養化 (B)酸雨中帶有硫酸及硝酸成分 (C)雨水的酸鹼值低於 7,即為酸雨 (D)酸雨是因空氣中的灰塵顆粒所引起的。 答案:(B) 解析:酸雨是 pH<5.6 的雨水,因雨水中溶有 SO2、SO3 或 NO2,其中 SO2+H2O → H2SO3(亞硫酸) SO3+H2O → H2SO4(硫酸)

2NO2+H2O → HNO2(亞硝酸)+HNO3(硝酸)→ 使雨水的酸性變大 例題16 ―92.學測補考― 碳酸鈣粉末常用來噴灑經酸雨侵襲過的湖泊,以減輕酸害。若於一稀鹽酸溶液中加入過量的碳酸鈣 固體,則下列哪一個圖最能代表其 pH 值隨時間的變化情形? (A) (B) (C) (D) 答案:(D) 解析:碳酸鈣在酸性水溶液中會與 H+ 反應生成二氧化碳,而降低水中的 [H+ ],使 pH 值增大。 → CaCO3(s)+2H + (aq)→ Ca2 + (aq)+H2O+CO2(g) 過量的 CaCO3 因難溶於水而形成飽和溶液,故 pH 值可維持恆定,故選(D) 例題17 ―93.指考― 下列氧化物中,何者溶於水即成為酸性溶液? (A) CaO (B) MgO (C) N2O5 (D) P4O10 (E) ZnO。

答案:(C)(D)

解析:非金屬氧化物溶於水易形成酸性溶液。

(A) CaO+H2O → Ca(OH)2(鹼性) (B) MgO+H2O → Mg(OH)2(鹼性) (C) N2O5+H2O → 2HNO3(酸性) (D) P4O10+6H2O → 4H3PO4(酸性) (E) ZnO 難溶於水。 例題18 ―95.學測― 一般的胃痛大都與胃酸過多有關。在 NaOH、KOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2 四種物質中,只有一種物 質不會傷害口腔、食道,因而適合用於胃藥。關於這一種物質的性質描述,下列哪一項正確? (A)是兩性物質,可以當作鹼或酸 (B)在水中的溶解度是四種物質中最小 (C)為共價化合物 (D) 1 莫耳物質可中和 1 莫耳鹽酸 (E)可作氧化劑。 答案:(B)

解析:(A)Mg(OH)2 是弱鹼性物質。(C)Mg(OH)2為離子化合物。(D)1莫耳Mg(OH)2可中和2莫耳鹽酸

例題19 ―85.推甄― 在常溫、常壓下,某酸性水溶液甲,其 pH 值為 5。取甲液 1 毫升,加水稀釋到 1 升為乙液,則乙 液的 pH 值應為何? (A) 8 (B) 7 (C) 6 (D) 5 (E) 4。 答案:(B) 解析:pH=5 甲的 [H+ ]=10-5(M) 稀釋後來自甲的 [H+ ]= 1000 1 1 10 5   - =10-8(M),小於純水所解離出的 [H+ ],故尚需考慮水的解 離! 水溶液中的 [H+ ]=來自甲的 [H+]+來自水的 [H+]故其 pH 值約為 7,實際上略小於 7 【要訣】酸液加大量水稀釋後最終趨近中性,不可能變為鹼性。

(7)

第 1 章 物質的組成 -7- 例題20 ―88.推甄― 我們喝的汽水都含有 CO2。大華取得一杯汽水,滴定其酸鹼度,求得氫離子濃度 [H+] 為 3.0 × 10-5 M,此杯汽水的 pH 值約為多少? (A) 3.5 (B) 4.5 (C) 5.5 (D) 6.5。 答案:(B) 解析:pH=-log[H+ ]=-log(3 × 10-5)=5-log3=5-0.48=4.52≒4.5 或由 1 × 10-5<3 × 10-5<1 × 10-4 → 5>-log(3 × 10-5)>4,故其 pH 值介於 4 ~ 5 例題21 ―90.學測― 下列四種酸溶液中,何者與同體積的 0.1 M 氫氧化鈉水溶液混合後,所得的溶液具有最大的 pH 值? (A) 0.1 M 的 H2SO4 (B) 0.1 M 的 HCl (C) 0.1 M 的 HNO3 (D) 0.1 M 的 CH3COOH。 答案:(D)

解析:(A)產生 NaHSO4,呈酸性 (B)產生 NaCl,呈中性 (C)產生 NaNO3,呈中性 (D)產生

CH3COONa,呈鹼性 例題22 ―91.學測― 在常溫、常壓的條件下,下列關於水溶液之 pH 值的敘述,何者正確? (A)純水的 pH 值是 0 (B)酸性溶液的 pH 值永遠是正值 (C)在鹼性溶液中,0≦pH 值≦14 (D)鹼性溶液的 pH 值代表溶液中的氫離子濃度。 答案:(D) 解析:(A)純水為中性,pH=7 (B)強酸溶液中,[H+]>1 M(即 100 M),則其 pH 值為負值。 (C)鹼性溶液的 pH 值>7 (D) pH 值是衡量 [H+] 大小的尺標,可用來表示任何水溶液的 [H+]。 例題23 ―94.學測― 可樂是夏天大眾化的消暑飲料之一,內含磷酸及碳酸成分。某生分析其酸鹼度,測得氫離子濃度為 4 × 10-3 M。試問該可樂的 pH 值最接近下列何值? (A) 1.4 (B) 2.5 (C) 3.8 (D) 6.3 (E) 9.4。 答案:(B) 解析:pH=-log[H+

]=-log(4 × 10-3)=3-log22=3-2 log2=3-2 × 0.3=2.4

或由 1 × 10-3<4 × 10-3<1 × 10-2 → 3>-log(4 × 10-3)>2,故其 pH 值介於 2 ~ 3 例題24 ―91.學測補考― 下列有關酸鹼的敘述,何者正確? (A)去離子水不含任何離子,所以完全不導電 (B)檸檬汁與石灰水混合時會發生質子轉移的反應 (C)檸檬汁太酸,可以藉加入糖分予以中和並減低酸度 (D)稀釋後的檸檬汁中,其氫氧離子濃度大於氫離子濃度。 答案:(B) 解析:(A)仍有水會解離出微量的 H+ 及 OH- ,在高壓下仍可導電。 (B)檸檬是酸性物質,石灰是鹼性物質,混合時 H+(質子)由檸檬酸轉移給石灰水的 OH- 而 生成 H2O。 (C)糖是中性物質,不會改變水溶液的酸鹼性。 (D)酸性溶液稀釋後仍為酸性,故其 [H+]>[OH-]。

(8)

第 1 章 物質的組成 -8- 例題25 ―96.指考― 有甲、乙、丙、丁、戊、己、庚等七杯各含 100 毫升濃度不等的鹽酸溶液,各溶液的 pH 值分別為 7.0、6.0、5.0、4.0、3.0、2.0、1.0。今將濃鹽酸逐滴滴入各溶液中,使各溶液的 pH 值,分別降為 6.0 、5.0、4.0、3.0、2.0、1.0、0.0。若用各溶液所需加入濃鹽酸的滴數對各溶液的編號作圖,則所形 成的曲線,應接近下列哪一個? (A) (B) (C) (D) (E) 。 答案:(A) 解析:各杯由 pH=n 降至 pH=n-1,也就是 H+ 濃度增為原來 10 倍,故需再添加原來莫耳數的 9 倍。若原來 H+ 莫耳數愈少,所需濃鹽酸的滴數也就愈少。庚杯較濃,其 H+ 莫耳數為己杯 的 10 倍,故所需的濃鹽酸莫耳數為己杯的 10 倍,同理,庚杯所需的濃鹽酸為戊杯的 100 倍 ,以此類推。 例題26 ―101.學測― 甲、乙、丙為三種不同濃度的鹽酸溶液,將不同體積的甲、乙、丙分別 和過量的強鹼水溶液混合,反應後之總體積皆為 10 毫升。在反應完全後 ,所測得溶液之溫度變化(ΔT)如下圖所示。下列有關上述反應的敘述 ,何者錯誤? (A)反應後,水溶液的溫度都升高 (B)反應後,水溶液的 pH 值都大於 7.0 (C)由反應可推知,此過量的強鹼水溶液為氫氧化鈉水溶液 (D)反應前,甲、乙與丙三種鹽酸的濃度大小順序為:甲>乙>丙 (E)反應前,若甲溶液的體積為 4 毫升,則反應後溫度約可增高 4 ℃。 答案:(C) 解析:(A)水溶液中,酸與鹼的中和反應必放熱,故溫度升高。 (B)因強鹼為過量,故反應後溶液之 pH 值均大於 7.0。 (C)不一定,也可能為 KOH 或 Ba(OH)2 等其他強鹼。 例題27 ―86.推甄― 將 pH=0.0 的鹽酸 1 mL 與 pH=13.0 的氫氧化鈉溶液 10 mL 混合後,溶液的 pH 值為何? (A) 13 (B) 7 (C) 6.5 (D) 1。 答案:(B) 解析:鹽酸(HCl(aq))的 [H + ]=10-0=1(M) 氫氧化鈉溶液(NaOH(aq))的 [H + ]=10-13(M) →其 [OH- ]=10 −14 10−13=0.1(M) 混合時,來自酸液的 H+ 與來自鹼液的 OH- 中和 → H+ +OH- → H2O 來自酸液的 H+ 莫耳數 1

×

1 1000=來自鹼液的 OH - 莫耳數 0.1 × 10 1000,兩者恰好完全反應, 故水溶液中僅剩解離自水的 H+ 與 OH- 。 因 H2O → H + +OH- ,故混合液的 [H+ ]=[OH-] → pH=7

(9)

第 1 章 物質的組成 -9- 例題28 ―88.推甄― 阿司匹靈是脂溶性的,人體非常容易經由胃壁吸收。當服用過量的阿司匹靈而中毒時,可以利用酸 鹼中和的原理,立即灌入大量稀釋的小蘇打(碳酸氫鈉)水急救。那麼阿司匹靈應該是下列哪一種 酸鹼? (A)強酸 (B)強鹼 (C)弱酸 (D)弱鹼。 答案:(C) 解析:(C)酸性藥物中毒時,因其在酸性尿液下以非解離形式存在居多,容易被腎小管再吸收而回 到體內,再度增加其血中濃度,故阿司匹靈中毒,應服用碳酸氫鈉(NaHCO3)來鹼化 尿液,使阿司匹靈等酸性藥物在鹼性尿液中以解離型式(水溶性較大)存在,以加速其 被鹼性尿液排出體外。 例題29 ―91.學測― 除了氫氧化鋁,下列哪一種化合物也適合作為胃藥的成分? (A) Mg(OH)2 (B) KOH (C) NH4Cl (D) NaCH3COO。

答案:(A) 解析:胃藥必須是鹼性物質,才能中和過多的胃酸;但胃藥不可以是強鹼,否則會腐蝕細胞、組織 →故選(A) 例題30 ―91.學測― 有一胃病患者,檢查顯示其胃液中含氫氯酸的濃度約為 0.060 莫耳∕升,用含氫氧化鋁 Al(OH)3 的胃 藥中和,反應式如下:Al(OH)3+3HCl → AlCl3+3H2O (1)若此病人共分泌出 0.3 升的胃液,需服用多少克的氫氧化鋁,恰可中和胃酸 ?(原子量:H=1.0,O=16.0,Al=27.0) (A) 0.26 (B) 0.47 (C) 1.4 (D) 4.2。 (2)除了氫氧化鋁,下列哪一種化合物也適合作為胃藥的成分? (A) Mg(OH)2 (B) KOH (C) NH4Cl (D) Na(CH3COO)。 答案:(1)(B);(2)(A) 解析:(1)假設需 x 克氫氧化鋁,則由 Al(OH)3+3HCl → AlCl3+3H2O 1:3=(x/78):0.060 × 0.3,解得 x=0.468≒0.47(克) (2)常見之制酸劑有氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鋁與氧化鎂。 (B) KOH 為強鹼,不適用作為胃藥的成分。 (C) NH4Cl 為酸性鹽類,也不適用。 (D) Na(CH3COO) 為鹼性鹽類,但也不適用。 例題31 ―92.學測補考― 胃壁會分泌鹽酸(HCl),使胃液之 pH 值維持在 2.3(氫離子濃度 5 × 10-3 M)左右,以利消化食 物。當胃酸過多時會造成胃痛,需服用制酸劑。現有某病患胃液之 pH 值降到 2。根據上述內容, 回答下列問題: (1)該病患服用的制酸劑,其所含的有效成分 Mg(OH)2(式量=58)需達多少毫克,才能使 1 升 胃液的 pH 值恢復至正常值 2.3? (A) 116 (B) 145 (C) 232 (D) 290 (E) 320。 (2)承上題,若改服用其他制酸劑,則下列哪一種有效成分所需的質量最少? (A) CaCO3(式量=100) (B) NaHCO3(式量=84)

(C) Al(OH)3(式量=78) (D) MgCO3(式量=84)。 答案:(1)(B);(2)(C) 解析:(1)因 pH=2.3,即 [H+ ]=5 × 10-3 M;而 pH=2,即 [H+ ]=10-2 M 故 1 升的胃液中,pH=2,即含有 H+ 的莫耳數=10-2 莫耳 需 OH- 的莫耳數=5 × 10-3 莫耳才能使胃液的 pH 值升為 2.3 因此需要 58×(5×10−3) 2 = 0.145(𝑔)=145(mg)

(10)

第 1 章 物質的組成 -10- (2)(A)由 CaCO3+2H + → Ca2+ +CO2+H2O,則需要碳酸鈣的質量為 5×10 −3 2 × 100=0.25(克) (B)由 NaHCO3+H + → Na+ +CO2+H2O,則需要碳酸氫鈉的質量為 (5 × 10-3) × 84=0.42(克) (C)由 Al(OH)3+3H + → Al3+ +3H2O,則需要氫氧化鋁的質量為 5×10 −3 2 × 78=0.13(克) (D)由 MgCO3+2H + → Mg2++CO 2+H2O,則需要碳酸鈣的質量為 5×10−3 2 × 84=0.21(g) 例題32 ―92.指考― 於氫氧化鈉溶液中通入了足夠的二氧化硫,所得產物經過純化結晶後,可得下列哪一種化合物(未 表明結晶水)? (A) NaHSO2 (B) Na2SO3 (C) Na2SO4 (D) Na2SO5 (E) Na2S2O3。

答案:(B) 解析:2NaOH+SO2→ Na2SO3+H2O 例題33 ―97.指考― 室溫時,若將 20 mL 的 4.0 × 10-2 M HCl 溶液與 40 mL 的 5.0 × 10-3 M NaOH 溶液,均勻混合,則 混合後溶液的 pH 值最接近下列哪一個數值? (A) 2.0 (B) 3.5 (C) 7.0 (D) 8.0 (E) 9.5。 答案:(A) 解析:酸鹼中和反應為:強酸+強鹼 →鹽+水,過量試劑與限量試劑反應後,剩下的強酸(或強 鹼)毫莫耳數,除以混合溶液的總體積(毫升),等於強酸(或強鹼)的體積莫耳濃度,然 後再轉換成 pH 值。(假設溶液體積可加成,溫度維持室溫,並且水的自解離可忽略) 即 HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq)+H2O()

初始 20 × 4.0 × 10-2 =0.8(mmol) 40 × 5.0 × 10-3 =0.2(mmol) 反應 -0.2 -0.2 +0.2 +0.2 平衡 0.6 0 0.2 0.2 剩下的強酸:[H+ ]= 0.6 20+40=0.01(M)→pH=-log[H + ]=-log0.01=2.0 例題34 ―83.日大― 有三種未標示之無色溶液甲、乙、丙,假設這三種溶液各為酸、鹼及酚酞。取少量甲溶液與少量乙 溶液混合,呈紅色。但甲溶液或乙溶液與丙溶液混合均不呈色,則丙溶液為 (A)酸 (B)鹼 (C)酚酞 (D)無法判斷。 答案:(A) 解析:酚酞在酸性、中性或微鹼溶液中均呈無色,在 pH 值大於 10 的水溶液中才呈紅色;故甲與 乙兩溶液必為鹼和酚酞→丙必為酸 例題35 ―89.推甄― 紫甘藍又稱紫色高麗菜,可作沙拉冷盤生食。其所含的多種天然色素,可用沸騰的熱水浸泡萃取。 由此所得的紫甘藍汁會隨環境不同,呈現多種顏色,隨 pH 值改變的顏色如下表: pH 值 2 4 6 8 10 12 顏色 紅 粉紫 藍紫 綠青 草綠 黃

(11)

第 1 章 物質的組成 -11- (1)將紫甘藍汁加入與胃液的 pH 值相當的溶液中,呈現的顏色為何? (A)紅 (B)粉紫 (C)藍紫 (D)綠青 (E)黃。 (2)烹炒青菜時,常希望看到一盤綠意盎然的青菜。紫甘藍色素遇到下列哪一種物質最有可能顯 出綠色? (A)白砂糖 (B)食醋 (C)沙拉油 (D)食鹽 (E)小蘇打粉。 答案:(1)(A);(2)(E) 解析:(1)胃液中含有鹽酸,pH 值約在 2 附近,故使紫甘藍汁呈紅色。 (2)欲使紫甘藍汁呈綠色,其 pH 值約在 8 ~ 10 附近,故需加入弱鹼性物質,(A)、(C)、(D) 為中性;(B)為酸性;僅(E)為弱鹼性。 例題36 ―96.學測― 三支試管分別裝有稀鹽酸、氫氧化鈉溶液及氯化鈉水溶液,已知各溶液的濃度均為 0.1 M,但標籤 已脫落無法辨認。今將三支試管分別標示為甲、乙、丙後,從事實驗以找出各試管是何種溶液。實 驗結果如下: (1)各以紅色石蕊試紙檢驗時只有甲試管變藍色。 (2)加入藍色溴瑞香草酚藍(BTB)於丙試管時,變黃色。 (3)試管甲與試管丙的水溶液等量混合後,上述兩種指示劑都不變色,加熱蒸發水分後得白色晶 體。 試問甲試管、乙試管、丙試管所含的物質依序為下列哪一項? (A)鹽酸、氯化鈉、氫氧化鈉 (B)氫氧化鈉、氯化鈉、鹽酸 (C)氯化鈉、鹽酸、氫氧化鈉 (D)鹽酸、氫氧化鈉、氯化鈉。 答案:(B) 解析:由(1)知甲為鹼,由(2)知丙為酸,由(3)甲與丙混合後,指示劑都不變色,為中性,故選(B)。 例題37 ―98.學測― 下圖之甲、乙兩條曲線是以鹼性水溶液,分別滴定兩個酸性水溶液的 pH 值變化圖,而丙、丁兩條 曲線則是以酸性水溶液分別滴定兩個鹼性水溶液。試問上述哪些酸鹼滴定反應,適合以酚酞作為指 示劑? (A)甲乙丙丁 (B)乙丙丁 (C)甲乙丁 (D)甲丙丁 (E)甲乙丙。 答案:(E) 解析:25 ℃時,以酚酞作為酸鹼指示劑測試溶液,pH 值小於 8.2,為酸性、中性與弱鹼性時呈無 色;pH 值大於 10.0,為鹼性時呈紅色;其在指示顏色與變色的範圍是 pH 值等於 8.2 ~ 10.0 ,由無色變為淡紅色。由題圖可知,酸鹼滴定達當量點時 pH 值的變化,可選取適當指示劑 的變色範圍:甲曲線約為 pH=7.0 ~ 11.5、乙曲線約為 pH=3.0 ~ 11.5、丙曲線約為 pH= 11.0 ~ 3.0、丁曲線約為 pH=6.5 ~ 3.0,因此只有甲、乙、丙三曲線涵蓋了酚酞的變色範圍 ,而丁曲線則超出其變色範圍。

(12)

第 1 章 物質的組成 -12- 例題38 ―99.學測― 事先配好甲與乙兩杯溶液,如下表(一)。 表(一) 酸或鹼 濃度 體積(mL) 指示劑 甲 杯 HCl 0.1 M 30 BTB 乙 杯 NaOH 0.2 M 20 PP 甲杯為 0.1 M 的鹽酸溶液 30 毫升,滴有指示劑溴瑞香草酚藍(BTB),呈黃色。乙杯為 0.2 M 的氫 氧化鈉溶液 20 毫升,滴有指示劑酚酞(PP),呈粉紅色。指示劑的顏色變化如下表(二)。 表(二) 指示劑 酸型 顏色 變色範圍 (pH 值) 鹼型顏色 備 註 BTB 黃 6.2 ~ 7.6 藍 中性為 綠色 PP 無 8.2 ~ 10.0 粉紅 中性為 無色 (1)若將乙杯的溶液邊攪拌邊慢慢地倒入甲杯中,則甲杯內溶液的顏色,會由黃色先變為 X 色, 再多加一點乙杯的溶液,則變為藍色。試問 X 是什麼顏色? (A)黃 (B)綠 (C)無 (D)紫 (E)粉紅。 (2)若將乙杯的溶液全部倒入甲杯,則溶液變為什麼顏色? (A)黃 (B)綠 (C)無 (D)紫 (E)粉紅。 答案:(1)(B);(2)(D) 解析:(1)若將乙杯的氫氧化鈉溶液邊攪拌邊慢慢地倒入甲杯的鹽酸溶液中,甲杯溶液的 pH 值將愈 來愈高,則甲杯內溶液的顏色,會由黃色先變為 X 色,X 色為綠色,再變為藍色。 (2)若將乙杯的 0.2 M 氫氧化鈉溶液 20 毫升,全部倒入含 0.1 M 鹽酸溶液 30 毫升的甲杯中, 則因鹼過量,故溶液呈鹼性,酚酞在鹼中呈粉紅色,溴瑞香草酚藍在鹼中呈藍色,兩者 混合則呈紫色。 例題39 ―98.指考― 本題組與下述酸鹼實驗有關: 步驟一、在五個 150 mL 的燒杯中,依表(一)分別滴入試劑(示意如下圖)。 表(一) 各杯溶液的配備 杯 號 試 劑 滴 數 備 註 1 NaOH 1 (1) NaOH 與 HCl 均為 3.0 M 的水 溶液 (2) BTB 是 0.4% 的 溴瑞香草酚藍 溶液 (3) PP 是 0.4% 的酚 酞溶液 (4)每滴體積相等,均 為 0.10 mL 2 HCl 2 3 BTB 3 4 NaOH 4 5 PP 5

(13)

第 1 章 物質的組成 -13- 步驟二、在各杯內滴入試劑後,倒 80 mL 的蒸餾水於 5 號杯,得無色溶液。 步驟三、將 5 號杯的無色溶液,全部倒入 1 號杯,則溶液立即呈現粉紅色。 步驟四、將 1 號杯的粉紅色溶液,倒 60 mL 於 2 號杯,結果溶液褪為無色。 步驟五、將 2 號杯的無色溶液 60 mL,全部倒入 3 號杯,結果溶液變為 x 色。 步驟六、將 3 號杯的 x 色溶液,倒 20 mL 於 4 號杯,結果溶液變為紫色。 參考下表(二)指示劑的顯色,回答下列各題。 表(二) 指示劑的顯色 指示劑 酸 性 中 性 鹼 性 BTB 黃 綠 藍 酚酞 無 無 粉紅 (1)試問 x 是什麼顏色? (A)黃 (B)綠 (C)藍 (D)紫 (E)粉紅。 (2)將做完步驟六後的所有杯中溶液倒在一起,結果溶液會呈現什麼顏色? (A)黃 (B)綠 (C)藍 (D)紫 (E)粉紅。 答案:(1)(A);(2)(D) 解析: (1)原來之 1 號杯中有 1 滴的 NaOH;2 號杯中有 2 滴的 HCl;在步驟四中將 1 號杯的粉紅色溶 液倒 60 mL 於 2 號杯,會發生酸鹼中和反應,但因 HCl 比 NaOH 為多,此時溶液為酸性, 因 BTB 在酸中呈現黃色,故結果變為黃色 (2)原來之 1 號杯中有 1 滴的 NaOH;2 號杯中有 2 滴的 HCl,4 號杯中有 4 滴的 NaOH;則將 所有溶液倒在一起時,因 NaOH 比 HCl 為多,溶液呈鹼性,因酚酞在鹼中呈粉紅色,溴瑞香 草酚藍在鹼中呈藍色,兩者混合則呈紫色。 例題40 ―88.日大――――――――――――――――――――――――――――――― 下列哪些為氧化還原反應?(應選三項) (A)漂白作用 (B)光合作用 (C)鞭炮爆炸 (D)乳化作用 (E)酸鹼中和。 答案:(A)(B)(C) 解析:(A)漂白是利用氧化劑將色素氧化 (B)CO2  O2 (C)鞭炮中燃料的氧化 (D)膠態溶液的混 合 (E)H+ + OH  H2O 氧化數沒有變化,所以酸鹼中和不是氧化還原反應 例題41 ―97.學測― 下列的反應中,哪幾項是氧化還原反應?

(A) CaO(s)+H2O() → Ca(OH)2(s) (B) 2PbS(s)+O2(g)→ 2PbO(s)+2S(s) (C) CaCO3(s)+2HCl(aq)→ CaCl2(aq)+H2O()+CO2(g) (D) Cl2(g)+H2O() → HOCl(aq)+HCl(aq) (E) SiO2(s)+4HF(aq)→ SiF4(g)+2H2O() (F) KCl(aq)+AgNO3(aq)→ AgCl(s)+KNO3(aq)。 答案:(B)(D)

解析:(A)金屬氧化物溶於水,不是氧化還原反應。(C)(F)酸鹼中和與沉澱反應,不是氧化還原反應

(14)

第 1 章 物質的組成 -14- 例題42 ―83.推甄― 下列哪一種化學反應不是氧化還原反應? (A)由水蒸氣及紅熱的煤焦製造水煤氣(主要成分含一氧化碳及氫) (B)鋅片溶於稀硫酸放出氫 (C)碳酸鈣溶於鹽酸放出二氧化碳 (D)由氮及氫以哈柏法製氨。 答案:(C) 解析:(A) H2O(g)+C(s)→ H2(g)+CO(g),反應中 H2O 失去氧(被還原),C 得到氧(被氧化)。 (B) Zn(s)+2H + (aq)→ Zn2+(aq)+H2(g),反應中 H + 得到電子(被還原),Zn 失去電子(被氧化)

(C) CaCO3(s)+2HCl(aq)→ CaCl2(aq)+H2O+CO2(g),因 CaCO3 為鹼性,可視為酸鹼反應,故不 是氧化還原反應。 (D) N2(g)+3H2(g)→ 2NH3(g) 為氧化還原反應。 例題43 ―83.日大― 肼(N2H4)及四氧化二氮可作火箭推進劑,其反應之廢氣為氮氣及水蒸氣;試問有關上述反應之 氧化還原敘述,何者正確? (A)四氧化二氮中的氧被氧化 (B)四氧化二氮中的氧被還原 (C)肼中的氮被氧化 (D)肼中的氮被還原。 答案:(C) 解析:該反應式為 2N2H4+N2O4→ 3N2+4H2O,在一般化合物中 H 的氧化數為+1、O 的氧化數為 -2,故 N2H4 中 N 的氧化數為-2,N2O4 中 N 的氧化數為+4。 (A)(B)反應時,N2O4 中的 O 變為 H2O,其氧化數維持-2,故未被氧化或還原。 (C)(D)反應時,N2H4 中的 N 變為 N2,其氧化數由-2 變為 0,故被氧化。 例題44 ―99.學測― (1)硫化菌所進行的反應是屬於氧化還原反應,假設其反應式如下: 8H2S+xO2+2CO2→ S8+2CH2O+yH2O……

當 1 原子的氧化數上升,表示該原子失去或提供電子,若 1 原子的氧化數下降,表示該原子得到或 接受電子。上式中 O 在 O2 與 S 在 S8 的氧化數均為 0,而 C 在 CO2 中的氧化數為+4,但在 CH2O 中為 0,1 個分子的氧化數總和為 0。試問下列有關硫化菌所進行的反應,何者正確? (A) H2S 為氧化劑 (B) CO2 為還原劑 (C) x 的數值為 4 (D) y 的數值為 4 (E)反應中所生成的有機物質是 CH2O。 (2)針對反應式而言,下列哪一選項中的原子,其氧化數在反應前與反應後都相同? (A) H (B) O (C) S (D) O、H (E) O、S。

答案:(1)(E);(2)(A) 解析:(1)(A) H2S 中,S 的氧化數為-2,而 S8 中 S 的氧化數為 0,由 H2S 生成 S8 的過程中,氧化 數增大,表示氧化,失去電子,故 H2S 作為還原劑。 (B) CO2 中,C 的氧化數為+4,在 CH2O 中 C 的氧化數為 0,由 CO2 生成 CH2O 的過程 中,氧化數減小,表示還原,得到電子,故 CO2 作為氧化劑。 (C)(D)由原子不滅,H 原子數:8 × 2=2 × 2+2 × y,則 y=6;O 原子數:2 × x+2 × 2 =2+6,則 x=2。 (2)在 H2S、CH2O 和 H2O 中,氫的氧化數均為+1。 例題45 ―101.學測― 下列哪些化學反應是由「單一元素的物質與化合物反應,產生另一種單一元素的物質和他種化合物 」? (A)氫氣還原氧化銅 (B)一氧化碳在氧中燃燒 (C)一氧化碳還原氧化銅 (D)銀棒放入硫酸銅溶液 (E)鋅棒放入硫酸銅溶液。

答案:(A)(E) 解析:(A) H2+CuO → H2O+Cu (B) 2CO+O2→ 2CO2 (C) CO+CuO → CO2+Cu (D) Ag+CuSO4→ 不反應 (E) Zn+CuSO4→ ZnSO4+Cu

(15)

第 1 章 物質的組成 -15- 例題46 ―96.學測― 金屬原子的離子化傾向較大者較易成離子。下列與離子化傾向較大的金屬原子相關的敘述,哪些正 確? (A)較易被還原 (B)較易被氧化 (C)較易失去電子 (D)較易獲得電子。 答案:(B)(C) 解析:(1)金屬離子化傾向表: Li>Rb>K>Cs>Ba>Sr>Ca>Na>Mg>Al>Mn>Zn>Cr>Fe>Co>Ni>Sn>Pb> (H2)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au →(自然界以元素態存在,活性小)→易失去 e- →氧化→強還原劑(自然界以離子態存在) (2)氧化:失去 e-,氧化數↑,作還原劑。 還原:得到 e- ,氧化數↓,作氧化劑。 (3)金屬離子傾向大→易失去 e-→易被氧化。 例題47 ―98.學測― 下列三個反應式中的 X 與 Y 分別為兩個金屬元素的代號,但 Cl 為氯的元素符號。 X+YCl2→ XCl2+Y Cl2+2XCl2→ 2XCl3 Y+2XCl3→ YCl2+2XCl2 已知三個反應均能向右進行,試依據以上三個反應式,推測下列物質中哪一個是最強的氧化劑? (A) XCl3 (B) XCl2 (C) Cl2 (D) Y (E) YCl2。

答案:(C)

解析:氧化劑進行還原半反應,為化學式中得到電子者,而反應方向則代表由強到弱的趨勢。 因此由反應式 X+YCl2→ XCl2+Y→氧化劑的強度為:YCl2>XCl2

由反應式 Cl2+XCl2→ 2XCl3 →氧化劑的強度為:Cl2>XCl3 由反應式 Y+2XCl3→ YCl2+2XCl2→氧化劑的強度為:XCl3>YCl2

綜合可得,氧化劑的強度順序為:Cl2>XCl3>YCl2>XCl2 例題48 ―98.學測― 某河川遭受有機物汙染嚴重,發生臭味,後來在汙水處理系統完成後,嚴格執行汙水排放制度,並 向河水輸送某種氣體,使水質得到顯著的改善(包括有利於恢復自然生態)。試問輸入河川的是何 種氣體? (A)二氧化碳 (B)一氧化碳 (C)氯氣 (D)氧氣 (E)氫氣。 答案:(D) 解析:向河水輸送氧氣,可加速水中有機物的分解,使水質得到顯著改善,有利於恢復自然生態。 例題49 ―92.學測― 鎂離子是海水中含量次多的金屬離子。自海水中提取鎂,通常需經過三個步驟,如下表中的(Ⅰ)、 (Ⅱ)、(Ⅲ)。此三個步驟所屬的反應類型,哪一選項正確? 選 項 步 驟 (A) (B) (C) (D) (Ⅰ)加入氫氧化鈣以形成氫氧化鎂 酸鹼中和 沉澱 酸鹼中和 沉澱 (Ⅱ)加入鹽酸以形成氯化鎂 氧化還原 氧化還原 沉澱 酸鹼中和 (Ⅲ)電解液態氯化鎂而得到鎂 酸鹼中和 酸鹼中和 氧化還原 氧化還原 答案:(D) 解析:步驟(Ⅰ)是沉澱反應:Mg2+(aq)+2OH - (aq)→ Mg(OH)2(s) 步驟(Ⅱ)是酸鹼中和:Mg(OH)2+2HCl → MgCl2+2H2O 步驟(Ⅲ)是氧化還原:MgCl2() 電解  Mg()+Cl2(g)

(16)

第 1 章 物質的組成 -16-

例題50 ―93.學測―

化學家喜歡用反應式來表示化學反應。試問下列反應式中,哪一個表示「金屬鋅與稀硫酸反應,產 生某種氣體」的反應?

(A) Zn(s)+H2SO4(aq)→ SO3(g)+H2ZnO(aq) (B) Zn(s)+H2SO4(aq)→ SO2(g)+H2ZnO2(aq) (C) Zn(s)+H2SO4(aq)→ H2S(g)+ZnO4(aq) (D) Zn(s)+H2SO4(aq)→ H2O(g)+ZnSO3(aq) (E) Zn(s)+H2SO4(aq)→ H2(g)+ZnSO4(aq)。 答案:(E) 解析:金屬鋅與稀硫酸中的 H+ 發生反應,產生氫氣,故其反應式為 Zn(s)+H2SO4(aq)→ H2(g)+ ZnSO4(aq) 例題51 ―94.指考― 將一銅線放入裝有硝酸銀溶液的燒杯中,杯口以塑膠膜封住後,靜置一天。試問下列有關此實驗之 敘述,哪些是正確的? (A)銅線為氧化劑 (B)溶液顏色逐漸變深 (C)銀離子為還原劑 (D)溶液中液體的質量逐漸減少 (E)析出的銀和溶解的銅質量相等。 答案:(B)(D) 解析:實驗示意圖如右: 反應式:Cu(s)+2Ag + (aq)→ Cu2 + (aq)+2Ag(s) (A)(C)銅線 Cu 為還原劑,銀離子 Ag+為氧化劑。 (B)溶液中產生 Cu2+,因此顏色逐漸變深。 (D)溶液每減少 2 莫耳 Ag+(約 216 克),便增加 1 莫耳 Cu2+ (約 63.5 克),故溶液的質量逐 漸減少。 (E)析出的 Ag 與溶解的 Cu,其質量並不相等,其比例約為 216:63.5。

(17)

第 1 章 物質的組成 -17- 例題52 ―85.學測― 將一塊米粒大小的金屬鈉放置於一乾燥的濾紙上,置於一倒置的漏斗下,再輕放於一含有酚酞的水 溶液表面如右圖,則下列哪些敘述正確?(應選三項) (A)濾紙吸水,水和鈉起反應,產生氣體 (B)完全反應後,水溶液仍呈無色 (C)酚酞是用來減慢鈉和水的反應 (D)在漏斗頂可以用火點燃 (E)本實驗是一種氧化還原反應。 答案:(A)(D)(E) 解析:(A)濾紙吸水後,水和放在綠紙上的鈉粒起反應,而放出 H2↑:

2Na(s) + 2H2O(l)  2NaOH(aq) + H2(g)

(B)反應後,產生 NaOH 呈鹼性,故水溶液呈紅色 (C)酚酞是酸鹼指示劑 (D)因產生的 H2(g)有可燃性,故在漏斗頂可以點火燃燒 (E)因 Na 的氧化數由(0)(+1)被氧化;而 H 的氧化數由(+1)(0)被還原。 例題53 ―90.學測― 實驗桌上有一杯蔗糖水溶液和一杯食鹽水溶液。下列實驗操作,何者不適合用來分辨這兩種溶液? (A)測導電度 (B)比較焰色反應 (C)測 pH 值 (D)添加硝酸銀水溶液檢驗。 答案:(C) 解析:(A)蔗糖是非電解質,其水溶液不導電;食鹽是電解質,其水溶液可導電。 (B)焰色試驗用以檢驗水溶液中是否含有特定的金屬離子;蔗糖水溶液不含金屬離子,其焰 色呈無色;食鹽在水中解離出 Na+ ,其焰色呈黃色。 (C)兩者的水溶液均為中性,無法用 pH 值加以區別。 (D)蔗糖水溶液與硝酸銀水溶液不反應;食鹽在水中解離出的 Cl- 可與硝酸銀在水中解離出 的 Ag+ 發生沉澱反應。 → Ag+ (aq)+Cl - (aq)→ AgCl(s)(白色沉澱)

(18)

第 1 章 物質的組成 -18- 例題54 ―90.日大― 某一混合液含有 Ag+ 、Fe3+ 和 Al3+,可以下列流程圖加以分離和鑑定。 (1)寫出濾液 A 中主要之金屬離子或金屬錯離子的化學式。 (2)寫出沉澱 F 的化學式。 (3)寫出步驟中生成沉澱 B 的化學反應式。 (4)寫出步驟中生成沉澱 E 的化學反應式。 (5)根據步驟,如何鑑定溶液 G 中含有何種金屬離子? 答案:(1) Ag(NH3)2 + ;(2) Fe(OH)3; (3) Ag(NH3)2 + (aq)+2H + (aq)+Cl - (aq)→ AgCl(s)+2NH4 + (aq); (4) Al(OH)4 - (aq)+H + (aq)→ Al(OH)3(s)+H2O(l); (5) Fe3+(aq)+SCN -

(aq)→ FeSCN2+(aq) 解析:

(19)

第 1 章 物質的組成 -19- 例題55 ―92.學測― 報載假酒害人,輕者失明,重者死亡,原因大多是這些假酒攙入了有毒性的工業酒精。酒精可分為 食用與工業酒精兩種,食用酒精一般課稅較高,而工業酒精則免稅或課稅較低。工業酒精是純度相 當高的乙醇(CH3CH2OH),主要用於非飲料的用途,是一種重要的工業溶劑。為避免不肖商人將 便宜的工業酒精用來當作酒販售,造成政府稅收的巨額損失,因此大部分的工業酒精會混入不易移 除的甲醇(CH3OH)或其他有毒物質,使它變為無法食用,這種酒精又稱為變性酒精。 加入工業酒精中的甲醇是一種毒性很高的化學物質,在有效的合成方法發明之前,主要是由木 柴乾餾所得的副產品,所以又稱為木精。現在工業上製造甲醇時,多在高溫、高壓下,將一氧化碳 與氫分子通過金屬氧化物的催化劑而得。甲醇與乙醇的物理與化學性質非常類似,無法用一般的蒸 餾法將它們分離,這也是為什麼工業酒精常選擇加入甲醇的原因。 甲醇進入體內抵達肝臟後,會被一種叫作酒精去氫酶的酵素轉變為甲醛,進而氧化為甲酸,這 兩種產物都不易經由正常的代謝排出體外,且極易破壞視網膜;甲酸還會大幅降低血液之酸鹼值。 只要喝了數毫升的甲醇就可能失明,喝入數十毫升就有可能致命。解毒時,可使用大量的稀碳酸氫 鈉溶液(約 5% 濃度),以中和酸性代謝物,用口服或靜脈點滴皆可。另外,也可喝下大量的蒸餾 酒,利用乙醇來延緩甲醇的氧化。根據上文,回答下列問題: (1)工業酒精加入甲醇或其他有毒物質的目的為何? (A)甲醇可提升工業酒精 的溶解度,使工業酒精變為更好的溶劑 (B)避免有人將便宜的工業酒精當成酒販售,賺取暴利 (C)甲醇具有惡臭,可避免一般民眾誤飲工業酒精 (D)甲醇讓工業酒精變為粉紅色,可避免民眾誤飲。 (2)下列有關甲醇與乙醇性質的敘述,何者正確? (A)甲醇與乙醇的生化性質非常不同,所以可以用蒸餾法將它們分離 (B)甲醇與乙醇相差一個碳,所以具有非常不同的物理與化學性質 (C)變性酒精中的乙醇分子的化學特性被改變,所以不可以食用 (D)甲醇與乙醇皆屬於醇類,可以與水以任何比例完全互溶。 (3)酒精去氫酶是屬於下列哪一類的化合物? (A)抗生素 (B)磷脂質 (C)蛋白質 (D)荷爾蒙。 (4)甲醇中毒時使用碳酸氫鈉的主要目的為何? (A)減緩甲醇的氧化 (B)造成甲醇的分解 (C)和甲醛反應以降低其毒性 (D)中和血液中的酸性代謝產物,以提高血液的酸鹼值。 答案:(1)(B);(2)(D);(3)(C);(4)(D) 解析:(1)食用酒精課稅較高,而工業酒精則免稅或課稅較低,且工業酒精是純度相當高的乙醇, 主要是用於非飲料用途,若將其用於當酒來販賣,會造成政府稅收的大量損失,所以大 部分利用的工業酒精加入甲醇或其他有毒的物質,使它變成無法食用。 (2)甲醇與乙醇的物理性質與化學性質十分類似,故無法利用一般的蒸餾法加以分離。 (3)酶主要是由蛋白質所構成。 (4)甲醇會經由酒精去氫酶的作用氧化為甲醛,接著甲醛繼續氧化產生甲酸,甲醛與甲酸都不 易由正常的代謝排除,而且會破壞視網膜,甲酸也會降低血液的 pH 值,所以解毒的方 法為使用大量的稀碳酸氫鈉,以中和酸性的甲酸。

(20)

第 1 章 物質的組成 -20- 例題56 ―92 學測補考― 如右圖的裝置,若擠壓吸管上的橡皮球,使少量的水注入燒瓶中,則下方燒杯內的水會迅速經由左 邊的玻璃管噴入燒瓶。下列有關此實驗現象的解釋,何者最合理? (A)由吸管注入的水,導致強烈的毛細作用,吸引燒杯中的水,經由玻璃管噴入燒瓶 (B)水與 HCl(g)發生激烈的化學反應,產生氫氣與氯氣,吸引燒杯中的水,經由玻璃 管噴入燒瓶 (C) HCl(g)易溶於水,使得燒瓶中的壓力下降,由於內外壓差,導致燒杯中的水經由 玻璃管噴入燒瓶 (D)由吸管注入的水,使得 HCl(g)的溶解度減少,降低燒瓶內的壓力,導致燒杯中 的水經由玻璃管噴入燒瓶。 答案:(C) 解析:HCl 在水中的溶解度很大,燒瓶中的 HCl(g)溶解於水後壓力減小,外界的大氣壓力一定,由 於內外壓差,使燒杯中的水經由左邊的玻璃管噴入燒瓶。 例題57 ―92.指考― 某水溶液含有甲、乙、丙三種金屬離子。若進行下圖所示的實驗操作,即可分離這些離子。試問該 水溶液中的甲、乙、丙各為何種離子? 選項 甲離子 乙離子 丙離子 (A) Ag+ Fe2+ Zn2+ (B) Ag+ Fe2+ Cu2+ (C) Pb2+ Fe3+ Cu2+ (D) Pb2+ Fe3+ Zn2+ (E) Pb2+ Fe2+ Zn2+ 答案:(D) 解析:(1)加入稀鹽酸會產生白色沉澱的甲離子可能為 Ag+ 或 Pb2+ : Ag++Cl- → AgCl↓,Pb2+ +2Cl- → PbCl2↓ (2)選項中,乙離子可能為 Fe2+或 Fe3+ : Fe2+ 𝑵𝑯→ Fe(OH)𝟑(𝒂𝒒) 2↓ 𝑵𝑯𝟑(𝒂𝒒) → 𝑭𝒆(𝑶𝑯)𝟐↓ (綠色) Fe3+ 𝑵𝑯→ Fe(OH)𝟑(𝒂𝒒) 3↓ 𝑵𝑯𝟑(𝒂𝒒) → 𝑭𝒆(𝑶𝑯)𝟑↓ (紅褐色) (3)選項中,丙離子可能為 Cu2+或 Zn2+ : Cu2++S2- → CuS↓(黑色) Zn2++S2- → ZnS↓(白色) (溶液在微鹼條件下) 則甲為 Pb2+ 、乙為 Fe3+ 、丙為 Zn2+ 故選(D)

(21)

第 1 章 物質的組成 -21- 例題58 ―92.指考― 下列物質為實驗室常見的化學藥品,其中 NaH 為氫化鈉,常作為還原劑。試依其化學性質回答下 列各題。 甲、Na;乙、NaH;丙、NaCl;丁、NaOH;戊、NH4Cl;己、HNO3; 庚、反式丁烯二酸 (1)若將上述物質置入純水中,則下列選項中何者可能會產生氫氣? (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 (E)戊。 (2)若將上述物質溶於純水中,則下列選項中何者會使紅色石蕊試紙顯現藍色? (A)乙 (B)丙 (C)丁 (D)己 (E)庚。 答案:(1)(A)(B);(2)(A)(C)

解析:(1)甲:2Na+2H2O → 2NaOH+H2 乙:NaH+H2O → NaOH+H2 丙:NaCl 𝑯→ Na𝟐𝑶 + +Cl- 丁:NaOH 𝑯→ Na𝟐𝑶 + +OH- 戊:NH4Cl 𝑯𝟐𝑶 → NH4 + +Cl- ,故知(A)(B)可產生H2。 (2)乙:NaH 𝑯→ NaOH(鹼性)丙:NaCl 𝟐𝑶 𝑯→ Na𝟐𝑶 + +Cl- (中性) 丁:NaOH 𝑯→ Na𝟐𝑶 + +OH- (鹼性) 己:HNO3→ 酸性 庚:反丁烯二酸→酸性 , 故知(A)(C)呈鹼性,可使石蕊試紙顯現藍色。 例題59 ―93.指考― 鄰苯二甲酸氫鉀 [C6H4(COOH)(COOK)],簡寫為 KHP,分子量為 204,在化學實驗中,常利用其化 學性質穩定,且能與強鹼完全反應之特質,作為酸鹼滴定之一級標準品。精稱 0.355 克之 KHP 固 體,以器皿 X,配製成 50.0 mL 的標準溶液。另用器皿 Y,取出 20.0 mL,並置於器皿 Z,加入指 示劑後,以未知濃度的 NaOH 溶液滴定,到達滴定終點時,用去 NaOH 溶液之體積為 27.6 mL。下 列敘述何者正確? (A)器皿 X 是圖(一)所標示的丙項器皿 (B)器皿 Y 是圖(一)所標示的丁項器皿 (C)滴定時,NaOH 溶液要裝於圖(一)所標示庚項器皿(栓塞為鐵弗龍材質) (D)最適合的器皿 Z,為圖(一)所標示燒杯甲。滴定時,並用玻棒隨時攪拌 (E)在圖(二)所標示的正確讀數為 21.85 ± 0.01 mL。 【註:圖(一)所標示器皿的刻度值 V,可為 20 mL 或 50 mL。各器皿並未以實物大小的比例繪製】 圖(一) 圖(二) 答案:(A)(C) 解析:(A)依題意,欲配製標準溶液,則需使用容量瓶即丙 (B)取樣時,則需使用吸量管即己 (C)滴定時,NaOH 裝於滴定管中即庚

(22)

第 1 章 物質的組成 -22- (D)器皿 Z 為錐形瓶即乙 (E)圖(二)所標示的讀數約為 21.80 mL。 例題60 ―95.指考― 實驗課後王同學發現實驗桌上有六瓶試劑未予歸位,可能為醋酸、鹽酸、硫酸、氫氧化鉀、氫氧化 鈣以及氨水。王同學取出其中兩瓶,進行簡易分析實驗以辨識兩者成分。以下為其實驗記錄: 實驗Ⅰ:從第一瓶溶液中取出 25.00 mL,以標準 NaOH 溶液滴定,滴定結果列於下表中。 體積(NaOH)∕mL pH 值 5.0 2.2 10.0 2.4 20.0 3.0 24.0 3.8 24.8 4.5 25.0 7.0 25.2 9.5 26.0 10.0 30.0 10.7 ▲滴定曲線 實驗Ⅱ:從第一瓶溶液中取 25.00 mL 後,加入 10.00 mL、0.01 M 的硫酸,再以同一標準 NaOH 溶 液滴定,滴定結果繪於上圖中。 實驗Ⅲ:從第一瓶與第二瓶溶液中分別取出 25.00 mL 與 10.00 mL,相互混合之後,再以標準 NaOH 溶液滴定,滴定結果也繪於上圖中。 實驗Ⅳ:完成實驗Ⅲ後,再加入數滴 BaCl2,溶液並無沉澱出現,但若改加草酸鈉,則溶液出現 白色沉澱。 (1)比照上圖的繪圖方式,將實驗Ⅰ的滴定結果繪於紙上,並以平滑曲線連接各點。注意:繪圖 可以先用鉛筆,但最後要在鉛筆所繪的點與線上,再用原子筆、鋼珠筆或中性筆描繪(包括 縱坐標與橫坐標)。 (2)計算標準 NaOH 溶液的濃度(單位:M)。 (3)若在 12.50 mL 標準 NaOH 溶液中加入 12.50 mL、0.01 M 的鹽酸,則最後溶液的 pH 值為何? (4)寫出第一瓶所含成分的正確中文名稱與化學式,並計算其濃度。(單位:M) (5)寫出第二瓶所含成分的正確中文名稱與化學式,並計算其濃度。(單位:M) 答案: (1) (2) 0.01 M;(3) pH=7;(4)鹽酸,HCl(aq),0.01 M;(5)氫 氧化鈣,Ca(OH)2(aq),0.005 M 解析:(1)將題表數據製圖,如圖所示。 (2)從實驗Ⅰ知,第一瓶 25 mL 為鹽酸,且濃度與 NaOH 相 等。 從實驗Ⅱ知,加入 0.01 M 之 H2SO4 10 mL,再滴入 NaOH 20 mL,即 45-25=20  0.01 × 10 × 2=C × 20,故 C=0.01 M 亦即 NaOH 標準液濃度為 0.01 M。 (3)恰達當量點,HCl 與 NaOH 完全中和,故 pH=7 (4) [HCl]=[NaOH]=0.01 M (5)從實驗Ⅲ知第二瓶為鹼液,故所需 NaOH 體積減為 15 mL。 從實驗Ⅳ知第二瓶含 Ca2+ ,故與草酸鈉生成白色沉澱,亦即第二瓶為 Ca(OH)2,其濃度 為:25 × 0.01=10 × 2 × C+15 × 0.01  C=0.005 M

(23)

第 1 章 物質的組成 -23- 例題61 ―98.學測― 代號為 X、Y、Z 的三種化合物,在某條件下均能分解,各產生兩種產物,而其中有一物質是相同 的,如式中的 W,反應式如下(反應條件未註明): X → W+P Y → W+Q Z → W+R 已知: (1) P 為一種鹽,其水溶液與 AgNO3(aq) 反應,產生白色沉澱。 (2) Q 為只由一種元素構成的可燃氣體。 (3)元素 R 在常溫、常壓為液體,能從 AgNO3(aq) 中,置換出 Ag(s)。 試依據上列反應式,推論下列哪些敘述正確? (A) P 是 AgCl(s) (B) Q 是 O2(g) (C) R 是 Hg() (D) Y 是 H2O() (E) Z 是 KBr(s)。 答案:(C)(D) 解析:由題中的已知,可推論出: (1) P(KCl(s))為一種鹽,其水溶液與 AgNO3(aq) 反應,產生白色沉澱。 反應式為:KCl(aq)+AgNO3(aq)→ AgCl(s)↓(白色沉澱)+KNO3(aq)

(2) Q(H2(g))為只由一種元素構成的可燃氣體。

反應式為:2H2(g)+O2(g)→ 2H2O()

(3)元素 R(Hg())在常溫、常壓下為液體,能從 AgNO3(aq) 中,置換出 Ag(s)。反應式為:Hg() +2AgNO3(aq)→ 2Ag(s)+Hg(NO3)2(aq)

綜合(1)、(2)、(3)可得:

X → W+P 是 2KClO3(s)→ 3O2(g)+2KCl(s) Y → W+Q 是 2H2O()→ O2(g)+2H2(g) Z → W+R 是 2HgO(s)→ O2(g)+2Hg()

亦即 X 是 KClO3(s)、Y 是 H2O()、Z 是 HgO(s)、W 是 O2(g)、P 是 KCl(s)、Q 是 H2(g)、R 是 Hg() 。 例題62 ―98.學測― 下表所列為五種可溶性鹽在 30 ℃的溶解度(g/100 g H2O): 鹽 NaCl NaHCO3 Na2CO3 (NH4)2CO3 NH4Cl 溶 解 度 36.5 12.1 30.0 27.0 41.1 若在 30 ℃的飽和食鹽水中通入氨氣至飽和後,再通入二氧化碳就會有晶體析出。試參考表中的數 據,推測析出的晶體是下列的哪一種?

(A) NaCl (B) NaHCO3 (C) Na2CO3 (D) (NH4)2CO3 (E) NH4Cl。 答案:(B)

解析:由題表中數據可得知,當 CO2 及 NH3 與 NaCl 水溶液反應時,會產生溶解度較小的碳酸氫

鈉(小蘇打),上述反應式如下:

(24)

第 1 章 物質的組成 -24- 例題63 ―99.指考― 下圖為鎂及其化合物所進行之相關反應。 根據上述的反應流程圖,回答下列問題: (1)寫出化合物甲加熱分解之平衡反應式。 (2)寫出化合物乙和 1 M HCl 反應之平衡反應式。 (3)寫出化合物丙和丁的化學式。

答案:(1) MgCO3→ MgO+CO2 (2) MgO+2HCl → MgCl2+H2O (3)丙:CaCO3,丁:Mg(OH)2 解析:各反應式如下:

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) Mg2+(aq)+OH - (aq)→ Mg(OH)2(s)(丁) 例題64 ―100.學測― 下列哪些選項中的兩杯水溶液(溶液的量均為 1 mL),在室溫下一經混合,就會有肉眼能看得到的 變化? (A)沾有濃鹽酸與沾有濃氨水的兩個棉花互相靠近 (B) 0.1 M 鹽酸與 0.1 M 氫氧化鈉溶液 (C) 0.1 M 鹽酸與 0.1 M 硝酸銀溶液 (D) 0.1 M 鹽酸與紅色的 0.001% 石蕊溶液 (E) 0.1 M 鹽酸與 0.001% 粉紅色酚酞溶液(內含有 2 滴 0.1 M 氫氧化鈉溶液)。 答案:(A)(C)(E) 解析:(A)生成白煙狀的 NH4Cl:HCl(g)+NH3(g)→ NH4Cl(s)

(C)溶液生成白色混濁(沉澱):AgNO3(aq)+HCl(aq)→ AgCl(s)+HNO3(aq)

(25)

第 1 章 物質的組成 -25- 例題65 ―101.學測― 家庭廚房中常用的調味品有食鹽、米酒與食醋。其中,食鹽的主要成分是氯化鈉,米酒中含有乙醇, 食醋中則含有乙酸。下列有關此三種物質的敘述,哪些正確?(應選 2 項) (A)此三種物質的水溶液,食鹽與米酒呈中性,食醋呈酸性 (B)此三種物質的水溶液,在相同濃度時,以食醋的導電性最好 (C)氯化鈉、乙醇與乙酸中,以氯化鈉的熔點最低 (D)乙醇與乙酸屬於分子化合物 (E)氯化鈉易溶於揮發性有機溶劑。 答案:(A)(D)。 解析:(B)乙醇為非電解質,食醋為弱電解質,而食鹽為強電解質,故同濃度時食鹽導電性較佳 (C) 氯化鈉為離子化合物,其熔點高於分子化合物的食醋與乙醇(E)依同類互溶的觀念,食鹽易 溶於水,難溶於有機溶劑。

參考文獻

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