2009實作試題解答

(1)

答案卷 Page 1 / 17

實作一(P1)

總分之 13%

具環保識之醛醇縮合反應

1a 1b 1c 1d 1e 1f 1g Total 1 1 13 20 6 1 2 44 (P1)250 名參賽者成績統計 a) 測定並記錄溶液的 pH 值。 b) 記錄粗產物的重量 c) 利用紫外線燈（UV 燈）照射薄層色層分析薄片（TLC），用鉛筆將 TLC 片上觀察到有 UV 吸收的暗點用畫圈圈的方式畫出來，再把 TLC 片的結果複製描繪到本答案卷上，之後將你的 TLC 片裝到標示有你代碼的夾鏈袋內。因為樣品並未全乾，所以重量通常會大於 100％，其範圍約落在 800-1000 mg（94-117％），若答案是在此之間者，則可得 1分，低於 400 mg 者則為 0分。 所填寫之 pH 為 1 或 1~2 者可得 1分，其餘答案為 0分。

(2)

答案卷 Page 2 / 17 計算並記錄寫出兩種反應物及產物的 RF值。化合物 RF 1. TLC 上並無起始物，只有兩標準品與初步產物存在，且點片的量適中（無過多或過少 得情形），對於展開溶液之前沿做有紀錄者，可得 7分。 2. 起始物仍大量存在者，扣1分。 3. 點片的量過多或過少，但並不會干擾跑片情況者，扣1分。 4. 因點片的量過多或過少，而導致會干擾跑片情況者，扣2分。 5. 因點片的量過多或過少，而會有妨礙跑片情況者，則為 0分。 6. 少任何一項樣品者，扣3分。 7. 少兩項以上樣品者，則為 0分。

(3)

答案卷 Page 3 / 17 3,4-DMBA 1-Indanone CPA 0.16-0.25 0.34-0.43 0.11-0.20 1. 皆有記錄兩起始物與反應物之相對點，並計算出 RF值者，可得 6分。 2. 少紀錄任何一項化合物與其 RF值者，扣2分。 3. 雖然皆有記錄兩起始物與反應物之相對點，並且也計算出 RF值，但因為跑片過長而導致超出範圍，或是學生對於展開溶液之前沿標記錯誤者，扣3分。 4. 雖然皆有記錄兩起始物與反應物之相對點，但因為其超出範圍，而導致無法計算 RF 值者，扣4分。總共6分

(4)

答案卷 Page 4 / 17 d) 記錄純產物的重量. e) 產物 A 的分子式可能是 C18H18O4 或 C18H16O3。如果所形成的產物分子式為 C18H18O4 時，畫出每一種可能的立體異構物的結構，並寫出你預期每一個異構物的碳－13 ＮＭＲ（13 C-NMR）光譜譜線（peak）的總根數。 For C18H18O4 : 結構預期13C-NMR 光譜譜線的總根數 O OH O O 18 樣品稱重是由大會人員進行，在烘乾前或後 1 小時，皆是存放在真空乾燥器中，之後將會用 1H 與 13C NMR 進行樣品純度確認。 1.經過真空乾燥器一小時後，實際產率達 60％以上，且其可全溶於 CDCl3，最後經 1H 與 13C NMR 驗證後，無其他雜訊存在者，可得 20分。 2.情形皆與 1.相同，只是其將濾紙一並交出，導致產率不正確的提升者，則得 10分。 3.情形皆與 1.相同，但是經過真空乾燥器一小時後，實際產率只達 0％~60％者，則是按比例給分（0~20分）。 4.若無法全溶於 CDCl3者，則為 0分。 5.若經 1H 與 13C NMR 驗證後，有其他雜訊存在者，則為 0分。

(5)

答案卷 Page 5 / 17 O OH O O O OH O O O OH O O 18 18 18

(6)

答案卷 Page 6 / 17 如果所形成的產物分子式為 C18H16O3時，畫出每一種可能的立體異構物的結構，並寫出你預期每一個異構物的碳－13 ＮＭＲ（13 C-NMR）光譜譜線（peak）的總根數。 For C18H16O3 : 結構預期13C-NMR 光譜譜線的總根數 O O O O O O 18 18

(7)

答案卷 Page 7 / 17 f) 根據題目所提供的碳－13 ＮＭＲ（13 C-NMR）光譜資料圖，從下面兩個選項中選出一個正確的產物。 C18H18O4:



C18H16O3:



正確答案為 C18H16O3，可得 1分。 g) 根據你所選擇的分子式，清楚地列出計算過程並計算出產物的產率百分比。質量 0.5 克（範例產物的質量）產率百分比： C18H18O4：RMM=298.324 0.895 g 0.5/0.895=56％ C18H18O4：RMM=280.308 預期量：最大為 0.3 mmol=0.841 g 0.5/0.841=59.5％ 2分

(8)

實作二(P2)

總分之

13%

分析 Cu(II) 錯合物

2a 2b 2c 2d 2e 2f 2g 2h Total 15 1 2 15 1 2 4 4 44 (P2) 250 名參賽者成績統計

決定銅離子含量的滴定：

錯合物之質量/ g 所需 EDTA 溶液之體積/mL 若使用此數據於(a)中之 計算，在此處打勾 Sample 1 Sample 2 Sample 3 a) 計算將 0.100 g 之錯合物完全反應所需的 EDTA 溶液之體積。 EDTA 溶液所需之體積/cm3 V=21.7(1) 若答案的範圍是落在 21.7±0.1，則可得 15 分，而落在 21.7±0.4 則是按比例給分，但當

(9)

答案卷 Page 9 / 17 值超過 (21.7+0.4) 或低於 (21.7-0.4) 則為 0 分。 b) 寫出此滴定之錯合反應式。 c) 計算樣品中銅的重量百分比。

決定氯離子含量的滴定

錯合物之質量/ g 所需 AgNO3溶液之體積/mL 若使用此數據於(d)中 之計算，在此處打勾 Sample 4 銅的重量百分比：

EDTA 的莫耳數=Cu2+的莫耳數=0.0200×V/1000=2.00×10-5×V mol

Cu 的質量=63.55×2.00×10-5×V=1.271×10-3×V g

％Cu=0.1271×V/m

2分

EDTA4-+Cu2+ [Cu(EDTA)]

(10)

答案卷 Page 10 / 17 Sample 5 Sample 6 d) 計算將 0.200 g 之錯合物完全反應所需的 AgNO3溶液之體積。 AgNO3溶液所需之體積/cm3 V=21.7(1) 若答案的範圍是落在 21.7±0.1，則可得 15 分，而落在 21.7±0.5 則是按比例給分，但當 值超過 (21.7+0.5) 或低於 (21.7-0.5) 則為 0 分。 e) 寫出此滴定之沉澱反應式： f) 計算樣品中氯的重量百分比。 Cl-+Ag+ AgCl(s) 1分，其他可能的反應式也允以給分，但也必需注意化學計量數是否正確。

(11)

答案卷 Page 11 / 17 g) 圈出所有元素分析中，誤差最大的元素。 Cu Cl O C H N h) 決定此銅錯合物的組成。寫出所有計算式。 4分假若計算％O 是由 100 減去其他，而誤差則會是來自於氧與其他元素結合的部分，就因為如此，所以這個大誤差，將會嚴重影響到後續計算值的差異。氯的重量百分比： Ag+的莫耳數=Cl-_{的莫耳數=0.100×V/1000=1.00×10}-4_×V Cl 的質量=35.45×1.00×10-4×V=3.545×10-3_×V ％Cl=0.3545×V/m2 2分

(12)

答案卷 Page 12 / 17 若學生能從本身的數值推敲，並且將氧部分的大誤差考慮在內（計算方式有二，一為根據其他元素比例，而來探討其中之數量；二為考慮本身之電荷平衡），最後結 合前兩項因素，而所計算出正確組成式者，可得 4分。若計算出正確組成式，但並未考慮到氧部分的大誤差，及忽略了氧與其他元素比例 與量間的關係者，則得 2分。

(13)

實作三(P3)

總分之 14%

界面活性劑的臨界微胞濃度

3a 3b 3c Total 2 34 2 38 (P3) 250 名參賽者成績統計 a) 寫下你所配製的原始 SDS 溶液的濃度 b) 在下表中記錄你的實驗結果，並在實驗桌上的作圖方格紙中，標出實驗數據，並做出適當的圖，用來決定臨界微胞濃度 計算出正確濃度，並且也使用正確單位者，可得 2分。 計算出正確濃度，但並未標記，或標記錯誤之單位者，則得 0.5分。

(14)

答案卷 Page 14 / 17 根據實驗數據所繪出之曲線，將會有兩個不同斜率之區塊，且其斜率的反曲點必須為臨界微胞的濃度，根據斜率的不同，可將曲線分為兩個部份，在反曲點之下處，稱為”區塊 1”，而高於者則稱為”區塊 2”。假若所繪出之曲線，並未有兩不同斜率之區塊產生，則以文獻值（8.3 mmol dm-3_）作為分界，將曲線分為兩部份。 1. 至少有三個落在區塊 1 當中的點，其與 CMC/(n+1) mmol 保有適當的距離。 4分 2. 至少要有三個落在區塊 2 當中的點，其與 CMC/(n+1) mmol 保有適當的距離，且散佈範圍也須在 10 mmol 以上，（n 是點的數量，c 是濃度範圍，且 c 必須大於或等於 10 mmol）。 4分 3. 至少要有一個落在 10 mmol 至 15 mmol 間的點。 2分總共 10分 若有少部分的點並未落在區塊 1 或區塊 2 者，則只可得 2分(2/4分，關於 1.或 2.部分的給分標準)。 若未繪出區塊 1（或區塊 2）者，則為 0分（0/4分，關於 1.或 2.部分的給分標準)。

(15)

答案卷 Page 15 / 17 標示出斜率：根據數據點描繪出直線，並且有不同斜率之直線產生。 4分總共 4分下圖為繪圖之給分標準：數據的準確性：使用一透明片來判斷實驗測量點的準確性，假若計算當中有系統性的誤差存在，則大會將會根據所紀錄之數據與以重新繪圖。而透明片上是由一系列之帶（band）所組成，最內處為（band 1），最外處為（band 5）。

(16)

答案卷 Page 16 / 17 下表為最多的點數帶(band) 1 2 3 4 5 超過 5 最多的點數 10 8 6 4 2 0 區塊 1 的最高分 10分區塊 2 的最高分 10分總分 20分若在一區塊中，有三個以上且 50％的點是落在 m 帶（band）上（m 為幾號帶），且沒有其他點是落在 m+2 以外處者，則可得到 10 分。（若區塊 1 與 2 皆符合，則可得 20 分）例如：在區塊 1 中的所有點皆是落在 band 1 上，則該部分可得 10 分。若三個數據點的其中一個，是落在 band 1 上（低於 50％），而另外兩點則是落在 band 2 上，其皆不是落在 band 4（m+2）上，因此可得到 8 分。

(17)

答案卷 Page 17 / 17 c) 寫下微胞開始形成時的濃度（即臨界微胞濃度）從圖中判得到正確的濃度，且所使用的單位正確 2分總分 0分 所寫之答案濃度正確，但單位未標示或標示錯誤者，得 0.5分。 若只寫出濃度的範圍者，則得 0.5分。 若在圖中有標示出該點，但並未說明其為濃度者，則得 0.5分。