93 年化學科學科能力測驗試卷

1

93 年化學科學科能力測驗試卷

__________科__________班 學號__________姓名__________

總 分

一、單選題 (

每題 6 分 共 42 分)

( ) 1. 下列哪一選項的廣告語最不科學？ (A)本牙膏含有氟，可預防蛀牙 (B)本飲料含有鹽，適合適動後飲用 (C)本飲料純由天然物質配製，不含化學物質 (D)本食鹽是特製品，含有碘，食用可預防甲狀腺腫大 (E)本礦泉水經衛生當局檢驗合格，含有少量礦物質，有益健康。

( ) 2. 水中的微生物會使水中的有機物（例如 C6H10O5）轉化為 CO2與 H2O，在這過程中所需 O2的量，稱為生 化需氧量(BOD)。試問要使水中的 1 個 C6H10O5分子完全變成 CO2與 H2O，需要幾個氧分子？ (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 (E)5 (F)6。

( ) 3. 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)

SO

3(g)＋H2ZnO(aq) (B)Zn(s)＋H2SO4(aq)

SO

2(g)＋H2ZnO2(aq) (C)Zn(s)

＋H2SO4(aq)

H

2S(g)＋ZnO4(aq) (D)Zn(s)＋H2SO4(aq)

H

2O(g)＋ZnSO3(aq) (E)Zn(s)＋H2SO4(aq)

H

2(g)＋ZnSO4(aq)。 ( ) 4. 有一反應，由 X 與 Y 化合生成 Z。其反應如下：2X＋3Y2Z

而反應物 X 與生成物 Z 的質量關係如圖。試問當有 4 克的 Z 生 成時，需要多少克的 Y？ (A)1 (B)3

2 (C)2 (D)3 (E)3 2

4。

( ) 5. 科學家計畫製造一座「太空電梯」，以探測外太空與火星。支撐這座「太空電梯」的纜繩是一束由十億條、

長達十萬公里的奈米碳管所製成，每條奈米碳管含有 7.210¹⁷個碳原子。試估計這束纜繩至少需要多少 公斤的碳來製備？ (A)0.12 (B)2.40 (C)7.20 (D)14.4 (E)28.8。

( ) 6. 利用中子來撞擊重原子核，使重核發生分裂，產生兩個較小的核與中子，並放出巨大的能量。這種產生 核能的方式稱為核分裂，例如用中子撞擊鈾原子核，可用下列的核反應式來表示：

²³⁵₉₂U＋₀¹n¹⁴¹₅₆Ba＋⁹²_wKr＋x^y_zn＋能量

下列哪一個選項中的兩個數字，正確表示上式中的 w 與 x？

〔註：式中 Kr 是與 He、Ne 同屬於週期表的第 18 族（VIIIA 族）的元素〕

(A)34 與 5 (B)35 與 4 (C)35 與 5 (D)36 與 2 (E)36 與 3。

( ) 7. 下列哪一選項的數字，代表四個脂肪烴同系物的分子量？

（註：同系物通式為 CnH2n^＋2或 CnH2n或…，其中 n 代表碳原子的數目）

(A)12，12，24，36 (B)12，24，36，48 (C)14，28，42，56 (D)16，30，44，58 (E)16，32，48，64。

二、綜合題 (共 58 分)

1. 高一學生要做「簡易電解」實驗之前，李老師先在實驗室的講桌上演示了一個簡易的電解實驗。李老師用下圖的 裝置，以鉑絲彎成迴紋針的形狀，作為電極以電解紫甘藍汁。不久，即見隔板右邊的溶液由紫色逐漸變為紅色，

2

而隔板左邊的溶液，則由紫色逐漸變為藍色，繼而變為綠色。學生看了這個似同「陰陽海」的實驗相當驚訝，問 老師為什麼？李老師笑著說：「想想看，與水的電解有何不同？」，並在黑板上寫了表 1，說明紫甘藍汁顏色與 pH 值的關係。

(1)試問李老師所演示的實驗，其隔板左邊的電極，電解後會使紫甘藍汁變為綠色的是什麼極？（應選兩項）

(A)陽極 (B)陰極 (C)正極 (D)負極。(6 分)

(2)王同學回家後，模仿李老師也做了同樣的實驗，用鐵質迴紋針當作電極，電解紫甘藍汁，結果與李老師所得 的不同。隔天王同學請教了老師，敘述他的實驗經過。李老師瞭解了王同學的問題後，從自己手指上取下了一 個金戒指，並說「把這一個戒指拉直後當作電極，再試試看」。試問王同學應將這一個金戒指當作哪一極，才 會得到類似李老師的陰陽海？電解後用金戒指作為電極的那一邊，會呈現什麼顏色？（應選兩項） (A)陽極 (B)陰極 (C)先藍後綠 (D)藍色 (E)紅色。(6 分)

2. 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，並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，即見白色沈澱。

實驗四：繼續滴加 BaCl2溶液，至白色沈澱不再產生後，過濾分離出白色沈澱，得到透明的無色濾液 Z。

實驗五：在濾液 Z 中，滴入 AgNO3溶液，則見白色沈澱，加入稀硝酸，沈澱不溶解。

(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）(6 分) (2)原粉末中，一定含有哪兩種物質？（從(A)-(F)中選兩項）(6 分)

(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？（應選兩項）

(A)實驗一 (B)實驗二 (C)實驗三 (D)實驗四 (E)實驗五。(6 分)

3. 在奈米時代，溫度計也可奈米化。科學家發現：若將氧化鎵與石墨粉共熱，便可製得直徑 75 奈米、長達 6 微米

3

的「奈米碳管」，管柱內並填有金屬鎵。鎵（Ca，熔點 29.8C，沸點 2403C）與許多元素例如汞相似，在液態時 體積會隨溫度變化而冷縮熱脹。奈米碳管內鎵的長度會隨溫度增高而呈線性成長。在 310K 時，高約 1.3 微米，

溫度若升高到 710K 時，高度則成長至 5.3 微米。根據本段敘述，回答問題(1)-(2)。

(1)當水在一大氣壓下沸騰時，上述「奈米溫度計」內鎵的高度會較接近下列哪一個數值（微米）？ (A)0.63 (B)1.9 (C)2.6 (D)3.7 (E)5.3。(5 分)

(2)若欲利用上述奈米溫度計測量使玻璃軟化的溫度（400-600C）時，下列哪一元素最適合作為鎵的代替物？

(A)Al（熔點 660C，沸點 2467C） (B)Ca（熔點 839C，沸點 1484C） (C)Hg（熔點－38.8C，沸點 356.6C）

(D)In（熔點 156C，沸點 2080C） (E)W（熔點 3410C，沸點 5560C）。(5 分)

4. 除了傳統感冒藥外，現今藥房也販售「沖泡式」感冒藥。這類藥劑若經溫水調和，杯中會有氣泡，頗具創意，飲 用也稱便利。試從下列(A)-(J)的物質中挑選出最合適者，作為問題(1)-(3)的答案。

(A)多醣 (B)嗎啡 (C)苯甲酸 (D)咖啡因 (E)纖維素 (F)檸檬酸 (G)氧化鋁 (H)阿斯匹靈 (I)碳酸氫鈉 (J)氫氧化鎂 (1)上述哪一物質可能是傳統感冒藥劑的最主要成分？(6 分)

(2)沖泡式感冒藥劑之所以會有氣泡，是因其含有檸檬酸以及另一成分。試問這另一成分是哪一物質？(6 分) (3)部分感冒藥服用後往往會令人昏昏欲睡，為了減輕此一副作用，有些感冒藥會添加少許合法的興奮劑。試問

上述物質中的哪一個，最有可能為此興奮劑？(6 分)

4

答 案

一、單選題

1. C 2. F 3. E 4. A 5. D 6. E 7. D

二、綜合題

1. (1)BD，(2)AE 2. (1)CD，(2)EF，(3)DE 3. (1)B，(2)D 4. (1)H，(2)I，(3)D

解 析

一、單選題

1. 科學是由零碎的知識經由歸納、演繹等過程，建立具整體性的系統。本題中(C)項的敘述最不科學，說明如下：

(A)牙膏含有氟

^{}

_{（有科學 過程）}^{經醫學實驗歸納}

^

可預防蛀牙

(B)飲料含有鹽

^{}

電解質（有科學過程）^{可補充運動流失的}

^

適合運動後飲用

(C)天然物質配製

^{}

^{不涉及實驗歸納、推理}演繹等過程，因果過程

^

並無科學過程 不含化學物質

而且天然物質也屬於化學物質，不能宣稱不含化學物質，應改敘述為不含人工合成化學物質。

(D)食鹽含有碘

^{ }

經醫學實驗歸納

（有科學過程） 可預防甲狀腺腫大

(E)

^{}

實驗分析

（有科學過程）

^{ }

經醫學實驗歸納

（有科學 過程） 有益健康 礦泉水經

檢驗合格

含有少量 礦物質

2. C6H10O5轉化為 CO2與 H2O 的分解（氧化）反應式：

C6H10O5＋6O2

6CO

2＋5H2O

3. Zn 為還原劑，稀硫酸中的 H^＋被 Zn 還原為氫氣，Zn 則氧化為 Zn^2＋

Zn(s)＋H2SO4(aq)  H2(g)＋ZnSO4(aq)

0 ＋1 0 ＋2 氧化反應

還原反應

4. 由圖內插法：

20 15 ＝ 4

X ，X＝3

4 克 Z 生成，需 3 克的 X，再由質量守恆得知質量關係：

X＋Y＝Z，3＋Y＝4，Y＝1 克。

5.

17 9

23

7.2 10 10 6.02 10

 

 1210

^－3＝14.35 公斤 6. 中子符號： ¹₀n，所以 y＝1，z＝0，

235

92U＋₀¹n¹⁴¹₅₆Ba＋⁹²_wKr＋x¹₀n 質量數守恆：235＋1＝141＋92＋x

5

原子序守恆：92＋0＝56＋w＋0

x＝3，w＝36。

7. 同系物：具有相同官能基的同類化合物，且彼此的分子式相差 CH2的整數倍者，例如 CH4、C2H6、C3H8……。

CH4 C2H6 C3H8 C4H10

16 30 44 58 相差 CH2

分子量相差 14

14 14 14

二、綜合題

1. (1)陰極（負極）：

2H2O＋2e^－

H

2＋2OH^－

因電解後呈鹼性，所以紫色(pH＝7)變綠色(pH＝10) 陽極（正極）：

H2O1

2O2＋2H^＋＋2e^－

因電解後呈酸性，所以紫色(pH＝7)變紅色(pH＝2)

(2)金戒指為惰性電極作為陽極，鐵質迴紋針作為陰極，才不會發生鐵的氧化反應，此時電解反應為：

陽極（金戒指）：H2O1

2O2＋2H^＋2e^－ 紫色變紅色

陰極（鐵質迴紋針）：2H2O＋2e^－

H

2＋2OH^－ 紫色變綠色

2. (1) CuSO4（無水），因為若含 CuSO4（無水）則溶液應呈藍色（Cu^2＋的顏色），故 可確定一定沒有 CuSO4（無水）。

由實驗二、三得知樣品中含 Na2SO4、Na2CO3，如果再含有 CaCl2，則在實驗一中 Ca^2＋（來自 CaCl2）與 CO3 2－

（來 自 Na2CO3）會先生成 CaCO3白色沉澱，因此不可能得無色的透明溶液，故可確定一定沒有 CaCl2。 (2)實驗二：Na2CO3(aq)＋2HCl(aq)

2NaCl

(aq)＋CO2(g)

＋H

2O(l)

所以一定含有 Na2CO3。

實驗三：BaCl2(aq)＋Na2SO4(aq)

BaSO

4(s)

＋2NaCl

(aq)

所以一定含有 Na2SO4。

(3)實驗四中加入 BaCl2溶液，其中的 Cl^－在實驗五中與 AgNO3溶液的 Ag^＋生成 AgCl 白色沉澱，此二步驟對問題 (1)與(2)的回答無任何幫助。故實驗四、實驗五不需要做。

6

3.

(1)由右圖（鎵的長度與溫度關係圖）可知，水在一大氣壓下 沸騰溫度 100C，即為 373K，由內插法可求得 373K 時，

鎵的長度：

373 310 x 1.3

－

－

＝

^{710 310} 5.3 1.3

－

－

x＝1.93 微米。

(2)欲利用上述奈米溫度計測玻璃軟化的溫度（400-600C 時），鎵的替代物在 400-600C 時須為液態，才能利用液 態體積隨溫度變化而熱脹冷縮的原理來測量溫度。

(A)Al 熔點 660C，因此在 400C 時仍為固態，不適合作為鎵的代替物。

(B)Ca 熔點 839C，因此在 400C 時仍為固態，不適合作為鎵的代替物。

(C)Hg 沸點 356.6C，因此在 400C 時為氣態，不適合作為鎵的代替物。

(D)In 熔點 156C，因此在 400C 時為液態，適合作為鎵的代替物。

(E)W 熔點 3410C，因此在 400C 時為固態，不適合作為鎵的代替物。

3. (1)非麻醉性止痛劑阿斯匹靈是傳統感冒藥常用的成分。學名為乙醯柳酸，有解熱鎮痛的作用。

(2)碳酸氫鈉遇酸生成二氧化碳：

HCO3

－

(aq)＋H^＋(aq)  CO2(g)＋H2O(l)

(3)咖啡因(C8H10O2N4)在體內刺激神經引起情緒的興奮，在醫藥上可供做興奮劑及利尿劑之用，屬於合法的興奮 劑。每年有數百萬公斤的咖啡因添加在食品中，其中大部分是供做清涼飲料，如可樂添加物之用。