第三十八屆國際化學奧林匹亞選訓營
初選試題
（95.1.7 星期六 14:00~16:00）
考試時間︰120 分鐘
成績滿分︰100 分 (100%)
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z 本試題共有二大部份：
第一部份，選擇題共 60 分(60%)，單選題與多選題各 10 題, 每題 3 分。單選題答錯倒
扣 1 分;
多選題答錯不倒扣。考生不得帶電子計算機。第二部份，非選擇題共 40 分(40%)。作答必須分開在第 10-12 頁標明題號處作答，
題目提供必要之常數與資訊，考生不得帶電子計算機。
z 考試 40 分鐘後才可以開始交卷。
z 考試時間共 120 分鐘。
第 壹 部 分 ： 選 擇 題 （ 佔 6 0 % ）
一 、 單 選 題 （ 每 題 答 對 得 3 分 ， 答 錯 倒 扣 1 分 ， 共 3 0 分 ）
1 - 4 為 題 組 化 學 反 應 常 伴 隨 著 能 量 的 變 化 ， 而 以 熱 量 的 形 式 放 出 或 吸 收 的 能 量 通 稱 為 化 學 反 應 熱(
∆
H
)
。 反 應 熱 又 因 化 學 反 應 的 分 類 給 予 不 同 的 名 稱 。 物 質1 莫 耳 ， 由 其 成 分 元 素 化 合 生 成 時 的 反 應 熱 稱 為 生 成 熱(
)
fH
∆
， 例 如 甲 烷 的 生 成 熱 ： (s) 2(g) 4(g) C + 2H → CH ∆Hf = - kJ molx ／ 而 物 質1 莫 耳 完 全 燃 燒 時 ， 所 產 生 的 熱 量 稱 為 燃 燒 熱 (∆
H
ｃ)， 例 如 甲 烷 的 燃 燒 熱 ： 4(g) 2(g) 2(g) 2 (g)CH
+ 2O
→
CO
+ 2H O
∆
H
c= - kJ mol
y
／
而 要 切 斷 分 子 內 特 定 的 結 合 鍵 時 ， 所 吸 收 的 能 量 稱 為 鍵 結 能 (∆H
) ｂ ， 例 如 ： 4(g) (s) (g)CH
→
C + 4H
∆
H
=
z
在 甲 烷 要 切 斷 其 四 個 C-H鍵 中 的 每 一 個 C-H鍵 所 需 的 能 量 各 不 同 ， 而 在 實 用 上 常 取 其 平 均 值 ， 因 此 C-H 的 鍵 結 能 是 上 式 中 總 鍵 結 能z
的 四 分 之 一 ， 亦 即 ∆H ＝
ｂz
4
。 下 列 兩 個 圖 中 的 數 據 分 別 表 示 水 與 二 氧 化 碳 各1mo l 分 解 時 ， 能 量 變 化 的 示 意 圖 ， 其 中 的 各 數 據 係 以k J 為 單 位 所 表 示 者 。 試 根 據 此 兩 圖 回 答 題 1 - 4 （ 答 案 要 選 取 數 據 最 接 近 者 ）： (g) (g)2H + O
(s) (g)C + 2O
2 4 72H + 1/2 O
(g) 2(g) 4 9 4C + O
(s) 2(g) 1 0 9CO + 1/2 O
(g) 2(g) 4 3 6 2(g) 2(g)H
+ 1/2 O
2 4 3H O
2 (g) 2 8 5CO
2(g) 圖1 水 1 mo l 分 解 時 的 能 量 變 化 圖2 二 氧 化 碳 1 mo l 分 解 時 的 能 量 變 化 1 . 求H O
2 (g)的 生 成 熱 為 幾kJ mol
／
？ ( A ) - 2 4 3 ( B ) - 2 4 7 ( C ) - 4 3 6 ( D ) -4 6 3 ( E ) - 6 7 9 2 . 求CO
(g)的 燃 燒 熱 為 幾kJ mol
／
？ ( A ) - 1 0 9 ( B ) - 2 8 5 ( C ) - 3 9 4 ( D) - 4 9 4 ( E ) -6 0 3 3 . 求 O-H的 鍵 結 能 為 幾kJ mol
／
？ ( A ) 2 4 3 ( B ) 4 3 6 ( C ) 4 6 3 ( D ) 6 7 9 ( E ) 9 2 64 . 求
CO + H O
(g) 2 (g)→
CO
2(g)+ H
2(g) 的 反 應 熱 為 幾k J ？ ( A ) - 4 2 ( B ) 6 7 ( C ) - 6 7 ( D ) 4 3 6 ( E ) - 9 2 6 5 . 工 業 上 製 造 硫 酸 常 使 用 五 氧 化 二 釩 為 催 化 劑 ， 而 製 造 中 的 有 關 過 程 ， 都 可 用 化 學 反 應 式 來 表 示 。 試 問 下 列 哪 一 反 應 最 難 進 行 ， 須 用 五 氧 化 二 釩 來 催 化 ？ ( A )S + 8 O
8( )s 2( )g→
8 SO
2( )g ( B )2 SO
2( )g+ O
2( )g→
2 SO
3( )g ( C )SO
3( )g+ H O
2 ( )l→
H SO
2 4( )aq ( D )SO
3( )g+ H SO
2 4(conc)*→
H S O
2 2 7( )l ( E )H S O + H O
2 2 7( )l 2 ( )l→
2 H SO
2 4( )l * 表 示 9 8 % 的 濃 硫 酸 6 . 一 氧 化 氮 是 大 氣 污 染 物 ， 嚴 重 危 害 人 體 健 康 。 倘 若 化 學 家 有 能 力 研 究 出 某 種 催 化 劑 ， 使 其 在 適 當 的 溫 壓 下 ， 能 使N O 與 過 量 的 甲 氣 體 在 密 閉 的 反 應 室 作 用 ， 將 N O 轉 變 為 無 害 的 氣 體 ， 並 且 可 避 免 二 次 環 境 污 染 。 試 問 最 有 可 能 的 甲 氣 體 是 下 列 的 哪 一 種 ？ ( A )SO2 ( B )H S2 ( C )CH4 ( D )NH3 ( E )NO2 7 . 物 質 甲 會 有 下 列 的 現 象 或 反 應 ： ( 1 ) . 物 質 甲 溶 於 稀 鹽 酸 得 乙 溶 液 ( 2 ) . 乙 溶 液 中 加 入 硝 酸 銀 並 攪 拌 後 ， 過 濾 得 丙 溶 液 ( 3 ) . 丙 溶 液 中 加 入 不 足 量 的 鋅 粉 ， 攪 拌 後 過 濾 得 沉 澱 丁 ( 4 ) . 沉 澱 丁 與 氧 反 應 即 得 物 質 甲 試 問 ： 物 質 甲 是 什 麼 ？( A )Cu ( B )CuO ( C )ZnO ( D )
MgO
( E )Mg
8 . 下 列 分 子 化 合 物 中 ， 何 者 的 沸 點 最 高 ? ( A ) 丙 醛 ( M W = 5 8 ) ( B ) 丙 酮 ( M W = 5 8 ) (C ) 2 - 丙 醇 (M W = 6 0 ) ( D ) 醋 酸 ( M W = 6 0 ) ( E ) 丁 烷 ( M W = 5 8 ) 9 . 分 子 式 為 C7H7B r的 芳 香 族 化 合 物 ， 共 有 幾 種 異 構 物 ? ( A ) 2 種 ( B ) 3 種 (C ) 4 種 ( D ) 5 種 (E ) 6 種 1 0 . 某 酯 類 C8H1 6O2經 水 解 後 ， 所 得 的 醇 再 用K M n O4氧 化 ， 結 果 得 到 的 酸 與 原 水 解 得 到 的 酸 相 同 。 此 酯 的 結 構 為 何? ( A ) C H3CH2C H2C OO C H2C H2C H2C H3 ( B ) C H3CH2C H2C H2C O O C H2C H2C H3 ( C ) C H3CH2C O O C H2C H2C H2CH2C H3 ( D ) C H3CH2C O O C H2C H2C H3 ( E ) C H3CH2C H2C H2C O O C H2C H2C H3
二 、 多 選 題 （ 每 題 3 分 ， 共 3 0 分 ） 11 . 某 三 價 金 屬 M 能 與 酸 反 應 產 生 氫 氣 。 已 知 2 莫 耳 的 金 屬 M 與 某 酸 ( HnA， n 為 小 於 3 ( 含 3 ) 的 正 整 數 ) 完 全 反 應 ， 可 得 3 莫 耳 的 氫 氣 ， 之 外 可 得 一 鹽 類 ， 則 下 列 選 項 中 的 化 學 式 ， 哪 些 符 合 題 意 ？ ( A )
MA
( B )M A2 ( C )M A3 2 ( D )M A2 3 ( E )MA3 1 2 . 下 列 分 子 或 離 子 中 氮 原 子 的 鍵 結 軌 域 ， 有 哪 些 是 屬 於 s p2 混 成 軌 域 ? HC HC CH CH H N N H H H H H H H H H (A) (B) (C) NO 3 HC HC N CH CH H C (E) NH3 (D) 1 3 . 下 列 各 反 應 中 ， 不 生 成 醇 類 產 物 的 有 哪 些 ? ( A ) 丁 酸 丙 酯 的 水 解 ( B ) 在 酸 性 條 件 下 2 - 戊 烯 與 水 的 作 用 ( C ) 丙 醛 與 多 侖 試 劑 反 應 ( D ) 利 用 鎳 金 屬 催 化 丁 酮 與 氫 氣 的 反 應 ( E ) 2 - 甲 基 - 2 - 溴 丙 烷 與 水 反 應 1 4 . 下 列 各 物 質 中 含 有 葡 萄 糖 結 構 單 元 的 有 哪 些 ? ( A ) 澱 粉 ( B ) 麥 芽 糖 ( C) 乳 糖 ( D ) 蔗 糖(纖 維 素 ? ) ( E ) 果 糖 1 5 . 下 列 有 關 碳 的 同 素 異 形 體 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？ ( A ) 目 前 已 知 有 四 種 碳 的 同 素 異 形 體 ， 即 石 墨 、 金 剛 石 ( 鑽 石 ) 、 碳 六 十 、 奈 米 碳 管 ( B ) 奈 米 碳 管 與 石 墨 應 屬 於 同 一 種 物 質 ( C ) 碳 六 十 是 二 十 個 六 員 環 與 十 二 個 五 員 環 組 成 的 分 子 化 合 物 ( D ) 根 據 石 墨 的 性 質 判 斷 ， 奈 米 碳 管 應 屬 電 的 導 體 ( E ) 一 般 環 境 中 ， 石 墨 很 難 轉 變 成 金 剛 石 是 因 為 此 反 應 極 度 吸 熱 ( ∆ H > 5 0 0 KJ / mo l ) 1 6 . 下 列 有 關 H2CC H2、H2CC C H2、 及H2C C C C H2三 個 化 合 物 鍵 結 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？ ( A ) 所 有 不 與 氫 原 子 鍵 結 的 碳 原 子 均 為 s p 混 成 ( B ) 所 有 與 氫 原 子 鍵 結 的 碳 原 子 均 為 s p2混 成 ( C ) 三 個 化 合 物 中 只 有 乙 烯 沒 有 共 振 結 構 ( D ) 三 個 化 合 物 的 碳 鏈 均 為 直 線 結 構 ( E ) 三 個 化 合 物 均 為 平 面 分 子1 7 . 在 一 容 器 中 使 0 . 0 2 m o l / L 過 氧 化 物 A 發 生 分 解 ， 反 應 物 濃 度 A 隨 時 間 改 變 的 圖 形 如 下 所 示 ， 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？ mo l / L 0 200 0.02 0.00 100 0.01 時 間 (分 鐘 ) ( A ) 此 反 應 屬 於 一 級 反 應 ( B ) 此 反 應 的 半 生 期 隨 A 濃 度 的 下 降 而 增 長 ( C ) 此 反 應 的 反 應 速 率 常 數 約 為 1 × 1 0- 4 mi n- 1 ( D ) 此 反 應 的 反 應 速 率 常 數 約 為 2 . 0 m i n- 1 ( E ) 此 反 應 的 初 速 率 約 為 0 . 0 0 0 4 ± 0 . 0 0 0 1 mo l / L ． mi n 1 8 . 下 列 關 於 右 圖 中 結 構 的 敘 述 ， 何 者 正 確 ？ ( A ) 此 圖 結 構 是 依 A B C A B C … 的 重 複 順 序 堆 積 ( B ) 此 圖 結 構 屬 於 面 心 立 方 排 列 ( C ) 此 圖 結 構 屬 於 立 方 最 密 堆 積 ( D ) X 與 Y 原 子 可 屬 於 相 同 的 層 ( E ) 此 結 構 可 旋 轉 一 個 適 當 角 度 ， 使 X 原 子 恰 在 Y 原 子 的 垂 直 上 方 X Y
1 9 . 下 圖 為 一 張 氫 原 子 放 射 光 譜 ， 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？ 可見光 紫外光 1 2 3 ( A ) 可 見 光 左 邊 的 譜 線 區 ， 頻 率 的 數 量 級 為 1 01 4 H z ( B ) 可 見 光 區 左 邊 的 譜 線 基 礎 態 皆 為 n = 3 ( C ) 紫 外 光 區 與 可 見 光 區 的 最 左 一 條 譜 線 有 相 同 的 激 發 態 ( D ) 紫 外 光 區 與 可 見 光 區 的 最 右 一 條 譜 線 有 相 同 的 基 礎 態 ( E ) 紫 外 光 區 最 左 一 條 譜 線 1 的 波 長 為 1 2 1 . 6 n m， 譜 線 3 的 波 長 為 9 7 . 3 n m， 則 譜 線2 的 波 長 約 為 1 0 3 n m 2 0 . 下 圖 是 一 水 溶 液 在 p H 值 0 ~ 1 4 的 範 圍 內 ， H2C O3、 ＨC O3–、C O32 –三 種 成 分 平 衡 時 的 組 成 百 分 率 ， 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？ ( A ) 此 圖 可 完 全 根 據 1 . 0 M HC l 溶 液 滴 定 1 . 0 M 碳 酸 鈉 溶 液 的 實 驗 數 據 繪 出 ( B ) 1 . 0 M H C l 溶 液 滴 定 1 . 0 M 碳 酸 鈉 溶 液 的 當 量 點 為 中 性 ( C ) 當 p H值 在 6 . 3 7 及 1 0 . 2 5 時 為 碳 酸 鈉 的 緩 衝 溶 液 區 ( D ) 在 p H為 p Ka 1及p Ka 2時 ， 溶 液 中[H2C O3] = [Ｈ C O3–] = [C O32 –] ( E ) 二 氧 化 碳 溶 在 血 液 中 多 以 Ｈ C O3–的 形 式 存 在
｜
｜
C C C OH C｜
第貳部份：非選擇題 (共四大題, 佔 40%)
(作答必須標明題號,提供必要之常數與資訊, 考生不得使用電子計算機, 共 40 分)
一. 某 有 機 物 ( 液 體 ) 含 有 碳 、 氫 、 氧 。 經 元 素 分 析 得 碳 6 4 . 8 ％ 、 氫 1 3 . 5 ％ 。 為 了 要 知 道 該 有 機 物 的 化 學 式，王 同 學 先 做 了 下 列 的 實 驗，以 便 計 算 出 該 有 機 物 的 大 約 分 子 量 。 1 . 取 一 個 長 頸 燒 瓶 ， 瓶 口 塞 住 一 個 中 間 有 一 短 玻 璃 管 的 橡 膠 瓶 塞 ， 如 圖1 中 的 燒 瓶 ， 稱 重 得2 1 0 . 5 0 克 。 2 . 在 室 溫 2 0 ℃ 將 燒 瓶 裝 滿 清 水 並 用 原 來 的 橡 皮 塞 塞 住 瓶 口 後 ， 置 於9 2 ℃ 的 恆 溫 槽 ( 水 浴 ) 一 段 相 當 長 的 時 間，使 瓶 內 的 清 水 也 保 持9 2 ℃ 恆 溫 。 然 後 取 出 燒 瓶 置 於 桌 上 。 冷 卻 擦 乾 瓶 子 ， 稱 重 得7 4 5 . 1 0 克 。 3 . 倒 出 燒 瓶 內 的 清 水 ， 烘 乾 燒 瓶 ， 確 認 瓶 內 完 全 乾 燥 後 ， 將 該 有 機 物 液 體 約6 毫 升 倒 入 燒 瓶 內 ， 塞 住 橡 皮 塞 後 ， 再 將 燒 瓶 置 於9 2 ℃ 恆 溫 槽 ， 即 見 液 體 完 全 氣 化 。 4 . 取 出 燒 瓶 後 置 於 室 內 桌 面 ， 即 見 隨 溫 度 下 降 ， 瓶 底 出 現 液 滴 。 又 將 瓶 外 擦 乾 後 稱 重 ， 得2 11 . 8 1 克 。 已 知 實 驗 當 天 的 大 氣 壓 為7 3 0 m m H g，清 水 在 9 2 ℃ 的 密 度 為 0 . 9 7 2 克 / 毫 升。(本 題 的 計 算 均 要 列 出 計 算 式 子 ， 儘 量 先 約 分 ， 並 了 解 計 算 的 目 的 ， 可 簡 化 計 算)(15%) ( 1 ) 試 求 燒 瓶 在 9 2 ℃ 時 的 容 積 ( 瓶 內 的 體 積 ) 。 ( 2 分 ) ( 2 ) 試 求 該 有 機 物 的 分 子 量 ( 假 定 當 液 體 完 全 氣 化 後，燒 瓶 內 的 氣 體 全 是 該 有 機 物 的 蒸 氣) 並 寫 出 該 有 機 物 的 分 子 式 與 精 確 分 子 量 。 ( 6 分 ) ( 3 ) 寫 出 該 有 機 物 的 可 能 異 構 物 ( 為 了 簡 化 ， 除 了 官 能 基 以 外 的 H 均 應 省 略 ， 例 如 異 丙 醇( 2 － 丙 醇 ) ， 應 寫 成 ) ( 5 分 ) ( 4 ) 要 推 估 該 有 機 物 的 結 構 式，還 需 要 再 做 什 麼 實 驗 ( 限 定 在 高 中 的 一 般 化 學 實 驗 室 即 可 做 的 實 驗 。 使 用 貴 儀 不 給 分) ？ ( 2 分 ) ( 註 ： 原 子 量 H = 1 . 0 0 8 C = 1 2 . 0 1 O = 1 6 . 0 0 )溫度計
恆溫槽
長頸燒瓶
圖
1長頸燒瓶與恆溫槽示意圖
二. 利 用 質 譜 儀 來 分 析 分 子 結 構 已 經 成 為 現 代 化 學 重 要 的 技 術，其 原 理 為 利 用 電 子 撞 擊 分 子 ( M ) 使 它 產 生 陽 離 子 團 ( M+ ) 或 分 子 裂 解 產 生 的 陽 離 子 團 在 磁 場 飛 行 的 差 異 ， 而 偵 測 各 種 離 子 ， 下 圖 為 氯 甲 烷 的 質 譜 分 析 。 圖 譜 的 橫 座 標 為 質 量 與 電 荷 比 ( m / z )，縱 座 標 為 強 度 代 表 所 產 生 粒 子 數 的 多 寡。氯 甲 烷 的 質 譜 分 析 中，m / z = 1 5 是 氯 甲 烷 經 過 裂 解 產 生 甲 基 陽 離 子 [ C H3]+的 訊 號 ， 而 m / z = 5 0 與 5 2 則 是 氯 甲 烷 陽 離 子 [ C H3C l ]+的 訊 號 。 利 用 圖 譜 資 料 ， 說 明 自 然 界 中 氯 的 同 位 素 為 何 ? 且 其 含 量 比 為 何 ? ( 6 % ) ( 6 分 ) 三 . 實 驗 室 有 一 瓶 酚 ( C6H5O H ) 與 環 己 醇 ( C6H1 1O H ) 的 混 合 物 重 9 7 克 。 某 學 生 取 0 . 9 7 克 的 樣 品 放 入 5 0 m L 的 水 中 ， 加 入 數 滴 的 酚 酞 ， 用 1 . 0 M 的 N a O H 溶 液 滴 定 。 經 加 入 5 . 0 m L 的 1 . 0 M N a O H 溶 液 後 ， 使 溶 液 變 成 桃 紅 色 。 於 是 學 生 取 4 8 . 5 克 的 混 合 物 ， 加 入 3 M N a O H 溶 液 5 0 m L ， 然 後 加 入 乙 醚 7 0 m L ， 經 過 搖 晃 萃 取 後 ， 溶 液 分 成 兩 層 ， 分 離 了 有 機 層 ; 之 後 再 加 入 乙 醚 7 0 m L 至 水 層 溶 液 萃 取 一 次 ， 分 離 後 將 兩 次 萃 取 的 有 基 層 合 併 ， 加 熱 將 溶 劑 蒸 發 ， 得 到 的 殘 留 物 中 卻 發 現 還 有 8 . 5 克 的 酚 。 ( 9 % ) [ 酚 的 p Ka = 9 . 9 5 ] [ C = 1 2 . 0 ; H = 1 . 0 , O = 1 6 . 0 , N a = 2 3 . 0 ] ( 1 ) 請 問 此 瓶 藥 劑 中 含 有 環 己 醇 幾 克 ? ( 3 分 ) ( 2 ) 此 分 離 的 過 程 ， 是 利 用 何 種 原 理 ? 即 學 生 為 什 麼 要 加 N a O H 溶 液 到 混 合 物 中 再 用 乙 醚 萃 取 ? ( 3 分 ) ( 3 ) 這 個 分 離 效 果 非 常 不 好 ， 其 主 要 原 因 為 何 ? ( 3 分 ) 四 . 下 圖 是 兩 個 高 溫 超 導 物 質 的 單 位 晶 格 結 構 ( 1 0 % ) (A ) ( B ) ( 1 ) 決 定 物 質 A 的 化 學 式 。 ( 3 分 ) ( 2 ) 決 定 物 質 B 中 M g 及 B 原 子 的 氧 化 數 。 ( 4 分 ) ( 3 ) 畫 出 物 質 B 中 硼 原 子 部 分 的 電 子 點 式 。 ( 3 分 ) 質量/電荷比 (m/z) 強 度 50 52 0 15 100 35
第三十八屆國際化學奧林匹亞選訓營
初選試題
答案卷(Revised)
（95.1.7 星期六 14:00~16:00）
第 壹 部 分 ： 選 擇 題 （ 佔 6 0 分 ）
一、單選題(30%)
（
每題答對得 3 分，答錯倒扣 1 分，共 30 分
）
題號
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案
A B C A B D B D C A
二、多選題 (30%)
(
每題答對得 3 分，不完全對或答錯不給分也不扣分，共 30 分
）
題號
11 12 13 14 15答案
ADE ACD
C
任何答案都給 3 分 (ABCD)CD
題號
16 17 18 19 20答案
ABD AE BCD
更正為
ABE
(Instead of ABCE,Apologize for this
mistake)
