國立台灣師大附中科學能力競賽
化學科複賽
比賽共分三個題目
第一題佔
30 分
第二題佔
30 分
第三題佔
40 分
※
請注意實驗安全 ※
藥品勿沾口鼻
試題一
(30 分) 測氣體分子量
實驗一 在市面上買到的一次性打火機中氣體的主要成分為丁烷（C4H10分子量58）且混有少量的 丙烷（C3H8分子量44）。本實驗分為兩部份，第一部份請利用以下的實驗器材自行設計實 驗測定打火機中氣體的平均分子量。第二部份請計算出打火機中丁烷的重量百分率。 ＊＊＊實驗開始前，先檢查藥品及器材是否齊全＊＊＊100 mL 量筒 1 個 塑膠水槽 1 個 電子天平 2 台（共用） 表一：水的飽和蒸汽壓 溫度（℃） 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 水的飽和蒸氣 壓（mmHg） 23. 8 25. 2 26. 8 28. 4 30. 1 31. 8 33. 7 35. 7 37. 8 39. 9 提示： 實驗一：紀錄（答案紙） 編號： 一、假設M 代表平均分子量，m 代表收集氣體的質量，R 代表理想氣體常數，T 代表絕對溫 度，P1代表大氣壓力（單位mmHg），P2代表水的飽和蒸汽壓（單位mmHg），V 代表收集的氣體體積（單位mL）。試寫出分子量 M 關係式。(10%)
二、紀錄(5%) 1.溫度： 壓力：760mmHg 2.第一次收集氣體： mL、 g。 第二次收集氣體： mL、 g。 三、計算(15%) 1.打火機中的氣體平均分子量 g/mol。（至小數第二位）(5%) 2.平均丁烷的重量百分率＝ ％。（至小數第 1 位）(5%) 四、請舉出二項改善本實驗誤差的方法。(5%)
試題二
(30 分) 無機分析實驗
一、 注意事項 1. 實驗過程中須全程戴著安全眼鏡與手套。 2. 開始進行實驗前，請先檢查實驗器材及藥品數目是否正確，並詳細閱讀考卷內容。二、 實驗藥品及器材 標籤紙 1 張 未知樣品 8 份 玻璃板 1 片 250mL 燒杯 1 個﹝集中廢液用﹞ 三、 實驗步驟 1. 取八個小塑膠瓶，分別標號 A~H。 2. 攜帶八個小塑膠瓶至前方實驗桌，分別吸取八種未知溶液各約 2mL。
八種未知溶液為HCl、HNO3、H2SO4、BaCl2、NaOH、Na2SO4、Na2CO3、AgNO3
3. 利用交互鑑定的方法，判斷標號 A~H 的溶液分別為何。
四、 實驗結果 20%
A B C D
問題與討論 1. 試敘述如何判斷何者為 BaCl2溶液，並寫出使用到的反應式。 (5%) 2. 試敘述如何判斷何者為溶液 Na2CO3，並寫出使用到的反應式。 (5%) 五、 實驗觀察﹝不列入評分﹞
A
B
C
D
E
F
G
H
H
G
F
E
D
C
B
A
一、 注意事項 1. 實驗過程中須全程戴著安全眼鏡與手套。 2. 開始進行實驗前，請先檢查實驗器材及藥品數目是否正確，並詳細閱讀考卷內容。 3. 你有足夠的藥品進行此項實驗。倘若有需要，可以申請補充，但是每補充一次將扣 4 分 。 4. 實驗進行中務必注意安全。 二、 實驗藥品及器材 待標定的NaOH 溶液 ~180mL 未知有機酸 ~5g 酚酞 ~3 mL﹝每次用量約 3~5 滴即可﹞ 400mL 燒杯 1 個 150mL 燒杯 1 個 125mL 錐形瓶 1 個 100mL 容量瓶 1 個 10mL 吸量管 1 支 安全吸球 1 個 玻璃漏斗 1 個 玻棒 1 支 滴定管 1 支 滴定管架 1 個 共用儀器及藥品 KHP 請至前方秤取 藥匙 秤量紙 電子天平 2 台 三、 實驗步驟
你的樣品瓶中含有一個常見的有機酸﹝內容物已秤重並標示於瓶身﹞。你的任務是以酸鹼滴 定的方式，推算此有機酸的分子量。 1. 你的 NaOH 溶液的濃度約為 0.1M~0.5M。先以此 NaOH 溶液潤洗滴定管數次，再將 NaOH 溶液裝入滴定管。 2. 秤取 1.5g 左右的 KHP﹝精確紀錄其重量﹞並轉移至乾淨的錐形瓶當中。加少量的水將其 溶解。加入數滴酚酞，並以NaOH 溶液滴定。 3. 計算 NaOH 溶液的濃度。 註：KHP 為單質子酸，分子量 204.22g/mol。 4. 將待測樣品全部轉移至容量瓶中，並加水至標線。 5. 以吸量管吸取 10mL 的待測溶液﹝精確紀錄其體積﹞，轉移至乾淨的錐形瓶。 6. 加入數滴酚酞，以 NaOH 溶液滴定。 7. 由實驗結果推算此有機酸的分子量。 四、 實驗結果 1. 以 KHP 標定 NaOH 溶液的濃度 (5%) 1 2 3 KHP 取用量(g) 滴定前V1 (mL) 滴定後V2 (mL) NaOH 使用量(mL) ΔV = V2 – V1 2. 計算 NaOH 溶液的濃度 (5%)
你的待測樣品共有 g﹝請紀錄下標示於樣品瓶身的數據﹞ 1 2 3 待測溶液 取用量(mL) 滴定前V1 (mL) 滴定後V2 (mL) NaOH 使用量(mL) ΔV = V2 – V1 4. 試推算待測樣品的分子量 (5%)
五、 問題與討論 1. 為什麼 NaOH 溶液配製後需要先標定才可使用? (5%) 2. 請畫出 KHP 的結構式。KHP 的中文名稱為何? (5%) 3. 試推論待測樣品的分子量。? (5%) 4. 想要利用 1M 醋酸及 1M 氫氧化鈉配出 PH＝5 的緩衝溶液 500 毫升應如何配製？(5%) (醋酸Ka＝1.8×10－5 )
