100 年化學科學科能力測驗試卷
__________科__________班 學號__________姓名__________
總 分
第一部分： 一、單選題（第1 題至第 6 題，每題均計分。每題 n 個選項，其中只有一個是最適當的答案，畫記在答案卡之「選 擇題答案區」。各題答對得2 分；未作答、答錯、或畫記多於一個選項者，該題以零分計算。） 第 1 ～ 3 題為題組 右圖為甲、乙、丙三種不同元素原子的電子排列示意圖。 圖中「●」代表原子核，「○」代表核外電子。 ( )1. 下列何者最有可能是由甲、乙與丙三種元素所組成的穩定化合物？ (A) Mg(OH)2 (B) MgOH (C) AlOH
(D) Al(OH)2 (E)Al(OH)3。 ( )2. 甲與乙所組成的最穩定化合物，在常溫常壓時，具有 下列何種性質？ (A)良導電性 (B)酸性 (C)鹼性 (D)可溶於汽油 (E)可溶於酒精。 ( )3. 僅由丙元素組成的純物質與鹽酸或氫氧化鈉溶液（濃度約 3M）反應後，可以分離出的產物為下列何者？ (A)氫氣 (B)氧氣 (C)氫氧根離子 (D)一價的丙離子 (E)二價的丙離子。 第 4 ～ 5 題為題組 下表為甲、乙、丙、丁四種物質的化學鍵類型、沸點、熔點以及在1大氣壓，25℃時的狀態。 ( ) 4. 根據 上表， 哪一選項中的物質最可能為單元素分子或分子化合物？ (A)甲乙 (B)甲丙 (C)甲丁 (D)乙丙 (E)丙丁。 ( )5. 根據上表，下列有關此四種物質在1 大氣壓不同溫度時的狀態，何者正確？ (A)甲物質在 0℃時呈液 態 (B)乙物質在 0℃時呈液態 (C)丙物質在 500℃時呈固態 (D)乙物質在 1000℃時呈氣態 (E)丁 物質在1000℃時呈液態。 ( )6. 某金屬 (M) 的碳酸鹽 (MCO3) 與稀鹽酸作用，產生二氧化碳的反應式如下： MCO3( )s ＋2HCl(aq) → MCl2(aq)＋CO2( )g ＋H O2 ( )l 若0.84克的MCO3與稀鹽酸完全作用，所產生的氣體，換算成標準狀態的乾燥二氧化碳，恰 為224毫升。M應為下列哪一種金屬？（原子量：Be＝9、Mg＝24、Ca＝40、Zn＝65、Ba ＝137） (A)Be (B)Mg (C)Ca (D)Zn (E)Ba。。 二、多選題（第7 題至第 10 題，每題均計分。每題有 n 個選項，其中至少有一個是正確的選項，選出 正確選項畫記在答案卡之「選擇題答案區」。各題之選項獨立判定，所有選項均答對者，得2 分；答錯 k 物質 化學鍵 沸點 熔點 狀態（25℃） 甲 共價鍵 －253℃ －259℃ 氣體 乙 金屬鍵 3000℃ 1535℃ 固體 丙 離子鍵 1413℃ 800℃ 固體 丁 共價鍵 100℃ 0℃ 液體
個選項者，得2(n-2k)n 分，所有選項均未作答或答錯多於n2個選項者，該題以零分計算。） ( )7. 王老師在教溶液的單元，談到莫耳時，有學生問王老師：「在網上看到『莫耳日』，那是 什麼？」王老師說：「莫耳日是一個流傳於北美化學家當中的非正式節日，通常在每年的 10月23日上午六時零二分到下午六時零二分之間慶祝這個節日。」課後有五位學生(A-E)， 對此莫耳日以及與莫耳相關的資訊甚感興趣，討論了一番。試問下列哪二位學生說的話正 確？（應選2項） (A)莫耳日是紀念北美一位偉大的華裔化學家，姓莫名耳而設立的 (B) 莫耳是表示溶液濃度的一種單位，是重量百分濃度的莫耳倍 (C)於10月23日的6時02分慶 祝莫耳日，是與亞佛加厥數有關 (D)亞佛加厥數定義了國際單位制基本單位之一的莫耳 (E)1莫耳物質中所含電子的總數等於亞佛加厥數。 ( )8. 化學反應的反應熱(ΔH)與生成物及反應物的熱含量有關，而物理變化也常伴隨著熱量的變化。下列有 關物理變化的熱量改變或反應熱的敘述，哪些正確？（應選3 項） (A)水的蒸發是吸熱過程 (B)汽油 的燃燒是放熱反應 (C)化學反應的 ΔH 為正值時，為一放熱反應 (D)反應熱的大小與反應物及生成 物的狀態無關 (E)化學反應的 ΔH 為負值時，反應進行系統的溫度會上升。 ( )9. 醣類是重要營養素，而代糖則可作為取代醣類甜味的食品添加物。下列有關醣類與代糖的敘述，哪些 正確？（應選2 項） (A)蔗糖是雙醣 (B)葡萄糖是一種果糖 (C)單醣在體內可以經由代謝產生能量 (D)阿司巴甜(aspartame)是一種代糖，屬於單醣 (E)澱粉及纖維素均為多醣，在人體內皆可分解產生 葡萄糖。 ( )10. 下列有關化學電池的敘述，哪些正確？（應選3 項） (A)化學電池是利用氧化還原反應來產生電流 的裝置 (B)鎳鎘電池是一種可充電的電池 (C)在鋅銅電池中，以銅棒為電極的一極是負極 (D)兩個 乾電池並聯使用，可得幾近兩倍的較高電壓 (E)鉛蓄電池中的鉛極，不管在放電或充電，都扮演負 極的角色。 三、綜合題（第11 題至第 16 題，每題均計分，每題 2 分。單選題未作答、答錯、或畫記多於一個選項 者，該題以零分計算；多選題每題n 個選項，各題之選項獨立判定，所有選項均答對者，得 2 分；答錯 k 個選項者，得2(n-2k)n 分，所有選項均未作答或答錯多於n2個選項者，該題以零分計算。） 請閱讀下列短文後， 回答第 11 ～ 16 題 科技的進步，大幅改善人類的生活，但也過度耗費了物質和能量，造成空氣汙染，嚴重危害環境。由於地 球的資源是有限的，因此人類如何生活才能永續發展，成為大家必須面對的課題。其中維護環境、開發能源與 能源的有效利用，是當今全球各國共同的問題，也是現代科技面臨的重大挑戰。 在開發能源方面，各國努力尋找再生能源。許多國家以酒精為生質能源，而全球生質酒精生產國如巴西與 美國，主要是以甘蔗、玉米等糧食作物為原料，分別從蔗糖和澱粉中提煉酒精，技術上雖已成熟，但總有不經 濟、不環保，以及爭奪糧食的質疑。近年來，各國科學家積極開發使用農業廢棄物如玉米稈、稻稈等為原料的 研發方向，主要利用廢棄莖稈的纖維素、半纖維素等成分，提煉出木糖或葡萄糖，經純化過程，皆可製成純度 相當高的纖維酒精。 科學家也積極研發能源有效利用的技術，例如抽蓄水力發電，就是利用離峰時間的多餘電力，將水抽蓄至 較高處的方式，以儲存能量，再供尖峰時間使用。我國明潭抽蓄水力發電廠以日月潭為上池，以水里溪河谷為 下池，利用兩池之間約400公尺的水面落差，進行抽蓄水力發電，供應臺灣尖峰電力需求，由於下池蓄水量極 為 豐沛，上下池水面落差可視為定值。水力發電機組的總容量為200萬瓩（2×109瓦），是世界上巨型抽蓄水力發 電廠之一。
( )11. 下列哪些氣體是因發展石化工業或汽機車太多而造成空氣中的主要汙染物？（應選2項） (A)H2
(B)H2S (C)SO2 (D)NO2 (E)NH3。
( )12. 使用「生質能源」，將有可能減緩下列哪些環境問題？（應選2項） (A)水質優養化 (B)土石流 (C) 溫室效應 (D)地層下陷 (E)酸雨。 ( )13. 下列哪些選項為臺灣已經作為商業使用的再生能源？（應選2項） (A)核能發電 (B)潮汐發電 (C)風 力發電 (D)海流發電 (E)水力發電。 ( )14. 下列有關利用植物做為原料製成生質酒精的敘述，哪些正確？（應選3 項） (A)目前人類已可從甘蔗 玉米中的蔗糖和澱粉，成功提煉酒精 (B)利用玉米稈、稻稈等農業廢棄物中的半纖維素、纖維素均可 製成酒精 (C)甘蔗、玉米的蔗糖和澱粉與水稻莖稈中的纖維素均存在於細胞壁中 (D)甘蔗、玉米的蔗 糖和澱粉與水稻莖稈中的纖維素均存在於液胞中 (E)蔗糖、木糖、葡萄糖的分子量均較纖維素的分子 量為小。 ( )15. 抽蓄水力發電，其能量轉換主要的過程為下列何者？ (A)電能→水的位能→水的動能→電能 (B) 電能→水的動能→水的位能→電能 (C)水的動能→化學能→水的位能→電能 (D)電能→化學能→水 的動能→電能 (E)化學能→水的位能→水的動能→電能。 ( )16. 今以明潭抽蓄水力發電廠為例，假設每天的離峰時間為5小時，離峰時的多餘電力功率為10萬瓩(1×108 瓦)，且該電力可完全用於作功將水抽蓄，則此電廠每天約可將多少立方公尺的水從下池抽到上池？ 取重力加速度的量值為10m/s2，水的密度為1000kg/m3。 (A)1×104 (B)5×105 (C)5×108 (D)1×109 (E)2×1011。 第二部分： 第17 題至第 21 題，每題 2 分。單選題未作答、答錯、或畫記多於一個選項者，該題以零分計算；多選題每題 n 個 選項，各題之選項獨立判定，所有選項均答對者，得2 分；答錯 k 個選項者，得2(n-2k)n 分；所有選項均未作答 或答錯多於n2個選項者，該題以零分計算。 ( )17. 下列哪些選項中的兩杯水溶液（溶液的量均為1mL），在室溫下一經混合，就會有肉眼能看得到的變 化？（應選3項） (A)沾有濃鹽酸與沾有濃氨水的兩個棉花互相靠近 (B)0.1M 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）。 第 18 ～ 19 題為題組 已知定量的氣體，其體積、溫度與壓力的關係，可以用數學式來描述。為了找出不同變因之間的數學關係， 組裝一套如下圖的設備來測量氣體的溫度、體積及壓力。氣體分子可由左側加入此裝置中，中間的活塞可左右移 動，且與器壁無摩擦力，並可由活塞左右的移動，測出氣體的體積。右側的壓力計，可紀錄氣體的壓力，容器下 面為一溫度控制器，可控制並測量氣體的溫度。今加入一定量的氦氣，測量其溫度、體積和壓力的變化，得到的 數據列於下表。試根據下表的數據，回答下列問題。
實驗 壓力(atm) 體積(L) 溫度(℃) 實驗1 1 30 0 實驗2 2 30 273 實驗3 2 15 0 實驗4 4 15 273 ( )18. 下列有關氦氣溫度(T)、體積(V)與壓力(P)的數學關係式，何者正確？（k 是常數） (A) P＝ T kV (B) V＝ PT k (C) PV ＝ k T (D) V ＝ kP T (E) P＝ kTV 。 ( )19. 若此容器中氦氣的體積為2 L，壓力為10 atm，則其溫度應為多少℃？ (A)－91 (B)100 (C)182 (D)273 (E)373。 第 20 ～ 21 題為題組
鈉是鹼金屬，化性活潑可以構成許多化合物，例如NaCl、Na2O、Na2O2、NaOH、NaHCO3、Na2CO3。
其中的四種鈉化合物若以甲、乙、丙、丁為代名，而已知Na2O2與水作用會產生氧，則由下列反應式（係數未平 衡）可推出式中甲、乙、丙、丁的化學式。回答20～21題。 ( )s 甲 乙( )s ＋CO2( )g ＋H O2 ( )l ( )s 丙 ＋H O2 ( )l → 丁(aq)＋O2( )g (aq) 乙 ＋Ca(OH)2(aq) → 丁(aq)＋CaCO3( )s ( )s 丙 ＋CO2( )g →乙 ＋( )s O2( )g
( )20. 下列哪一個是丙的化學式？ (A)Na2O (B)Na2O2 (C)NaOH (D)NaHCO3 (E)Na2CO3。
答 案 第一部分： 一、單選題 1. E 2. E 3. A 4. C 5. C 6. B 二、多選題 7. CD 8. ABE 9. AC 10. ABE 三、綜合題 11. CD 12. CE 13. CE 14. ABE 15. A 16. B 第二部分： 17. ACE 18. A 19. A 20. B 21. D 解 析 第一部分： 一、單選題 1. 由甲、乙、丙的電子排列示意圖可知甲為 H（1 個電子）、乙為 O（8 個電子）、丙為 Al（13 個電子），而由
H、O、Al 三種原子組成的穩定化合物為 Al(OH)3，其中H 與 O 形成 OH－，再與Al3＋結合成Al(OH)3的離子
化合物。 2. 甲為 H、乙為 O 原子，兩者組成的最穩定化合物為水分子(H2O)，H2O 為很弱的電解質（導電性差）、中性、 與汽油不互溶，但可溶於酒精中。 3. 丙為 Al，僅由丙組成的純物質即鋁金屬，由於其為兩性金屬，可溶於強酸、強鹼中，並產生 H2，化學反應式 如下： 2Al＋6H＋ → 2Al3＋＋3H 2 2Al＋2OH－＋6H 2O → 2Al(OH)4－＋3H2 4. 自然界的物質依其結構、化學鍵類型可分為分子物質、離子化合物、金屬、網狀固體四大類，其中沸點、熔點較 低者即為分子物質，因此甲、丁兩者為分子。經查證甲為H2(g) ( bp：－253℃，mp：－259℃)，乙為 Fe(s) ( bp：3000℃，mp：1535℃)，丙為 NaCl(s) ( bp：1413℃，mp：800℃)，丁為 H2O(l) ( bp：100℃，mp： 0℃)， 而甲、丁為分子，乙為金屬，丙為離子化合物。 5. 物質的狀態決定於所處的溫度與壓力，若於 1atm 下，溫度高於沸點時即呈氣態，溫度介於沸點與熔點之間即 呈液態，溫度若低於熔點時即呈固態；依此推論 (A)甲在 0℃呈氣態 (B)乙在 0℃呈固態 (C)丙在 500℃ 呈固態 (D)乙在 1000℃呈固態 (E)丁在 1000℃呈氣態。
6. 利用化學計量，化學反應式中的係數比＝莫耳數變化量比之關係，得知 MCO3的mol＝CO2的mol 代入，設
M 的原子量為 M，則 0.84 12 16 3 M ＝ 224 22400 M＝24（此即Mg的原子量）
二、多選題 7. (A)莫耳日是北美化學家為了紀念亞佛加厥的非正式節日，因為6:02 10/23，外觀與6.02×1023相似；有些美國 或加拿大的中學也會慶祝莫耳日，作為激起學生對化學科產生興趣的方法。 (B)莫耳濃度（ M C ＝ mol L 溶質 數 溶液體積 ）與重量百分濃度（C％＝ 溶質重 溶液重×100％）兩者可換算，但並非莫耳倍。 (E)1莫耳物質含有亞佛加厥數(6.02×1023)個粒子，此粒子乃指分子或原子，並非電子總數，例如：1莫耳水分 子 (H2O)所含電子數＝6.02×1023×10個。 8. (C)化學反應ΔH＞0時，為一吸熱反應。 (D)反應熱的大小與反應物及生成物的狀態有關，例如： 2( ) H g ＋12 O2( )g → H O2 ( )l H ＝－285.8kJ 2( ) H g ＋12 O2( )g → H O2 ( )g H ＝－242.0kJ 9. (B)葡萄糖是五羥醛醣，果糖是五羥酮醣，兩者互為同分異構物。 (D)阿司巴甜是一種由兩個胺基酸合成的代糖，並非單醣類。 (E)纖維素在人體內無法被分解。 10. (C)在鋅銅電池中，銅棒活性小，Cu2＋得到電子被還原而析出Cu，故為電子流入的正極。 (D)兩個乾電池並聯使用，所得的電壓仍是一個乾電池的電壓。 三、綜合題 11. 石化工業及汽機車燃燒煤或石油，使其中的硫分(S)進行氧化，產生SO2 (S＋O2 SO2)，而溶於雨水形成酸 雨，是 空氣汙染的成因之一；另外在汽機車引擎的內燃機作用下，會將空氣中的N2與O2反應生成NO，再氧化成NO2， 此氣體不僅溶於雨水形成酸雨，更是光化學煙霧的主因。 12. 使用生質能源，例如「酒精汽油」，在燃燒過程中比汽油燃燒排放出較少的 CO、CO2及SO2(g)，因此可以減緩溫 室效應與酸雨等環境問題，可謂為一種綠色能源。 13. (B)(C)(D)(E)均屬於再生能源，但是潮汐發電與海流發電兩項，臺灣雖然深具潛力，但仍因技術問題有待克服， 尚未作為商業使用，因此只選(C)(E)。 14. (A)甘蔗、玉米中的蔗糖和澱粉可先經水解成單醣後，再發酵製成酒精。 (B)玉米稈、稻稈的半纖維素和纖維素，可先經降解、水解成木糖或葡萄糖後，再經發酵而提煉出酒精。 (C)(D)澱粉通常存於細胞質中，纖維素存於細胞壁。 (E)蔗糖（雙醣 C12H22O11）、木糖（單醣C5H10O5）、葡萄糖（單醣C）其分子量均較纖維素（多醣(C6H10O5)n） 為小。(C6H10O5)n 15. 抽蓄：電能→水的位能；開啟水門：水的位能→水的動能；發電：水的動能→電能。 16. 設共可將 V m3的水由下池移到上池，密度＝質量 體積，故水的質量＝V×1000(kg) 電能＝108×5×3600(J)；位能＝V×1000×10×400(J)，兩者相等 故 V ＝ 8 10 5 3600 1000 10 400
5×105 (m3)第二部分： 17. (A)濃鹽酸揮發出的HCl( )g 與濃氨水揮發出的NH3( )g ，兩氣體一接觸即產生白色煙霧狀的NH4Cl(s) (NH3( )g ＋HCl( )g →NH4Cl(s)) (B)酸鹼中和產生鹽和水，並有放熱現象，但沒有肉眼可見的變化。 (C)鹽酸的Cl－(aq)與硝酸銀的Ag＋(aq)兩者混合後產生白色沉澱AgCl( )s (Cl－(aq)＋Ag＋(aq)→AgCl( )s ) (D)紅色的石蕊溶液遇酸不變色。 (E)粉紅色的酚酞溶液遇酸會褪成無色。 18. 定量的He(g)，在密閉容器中的 P、V 、T 三者數據如上表。 由實驗1、2得知：V 固定下，P 與 T 成正比 P T。 由實驗2、3得知：P 固定下，V 與 T 成正比 V T。 由實驗2、4得知： T 固定下，P 與 V 成反比 P 1 V 。 整理可得三者的數學關係式為 P T V ，故選(A)。 19. 由上題推導出的 P T V ，可轉換成PV T，亦即 1 1 1 PV T ＝ 2 2 2 P V T ； 將表中的實驗1數據與此題的實驗數據作比較代入公式中 1 30 273 0 ＋ ＝ 2 10 2 T 得 2 T ＝182K＝－91℃ 20. 已知Na2O2與水作用會產生氧，其化學反應式可表示為： 2 2( ) Na O s ＋H O2 ( )l → O2( )g ＋未知物，對照題幹中第2個反應式可知丙即為Na2O2 21. 由上題的化學反應式：Na O2 2( )s ＋H O2 ( )l → 丁(aq)＋O2( )g ，依原子不滅可知丁物質必含有Na、O、H原子，因 此選(D)NaOH。 將題幹中的四個反應式整理如下： 2NaHCO3（甲） Na2CO3（乙）＋CO2＋H2O 2Na2O2（丙）＋2H2O → 4NaOH（丁）＋O2 Na2CO3（乙）＋Ca(OH)2 → 2NaOH（丁）＋CaCO3
2Na2O2（丙）＋2CO2 → 2Na2CO3（乙）＋O2
