96 指定科目考試化學科試題解析

(1)

96 指定科目考試

化學科試題解析

第壹部分：選擇題（佔78 分）

一、單選題（48 分）

說明：第1 至 16 題，每題選出一個最適當的選項，標示在答案卡的「選擇題答案區」。每題答對得3 分，答錯或劃記多於一個選項者倒扣 3∕4 分，倒扣到本大題的實得分數為零為止，未作答者，不給分亦不扣分。

1. 為達到環境保護及永續經營的目的，化學反應中，反應物的原子，應儘可能全部轉化為產物中的原子。若要使下列反應：

　　（式中的係數x，y，z 均為整數）

符合環境保護及永續經營的要求，則（x＋y＋z）的最小數值為何？

(A) 4　　(B) 5　　(C) 6　　(D) 7　　(E)8

【標準答案】B

【概念中心】化學計量

【命題出處】南一版高二物質科學化學篇（下）　§7-1 化學計量

【試題解析】

x＝2，y＝1，z＝2，x＋y＋z＝5

【未來趨勢】a. 再生能源 b. 酸鹼滴定

◎2～3 題為題組

化合物A

2(g)

與B

2(g)

反應生成AB

(g)

，其反應式如下：

A

2(g)

＋B

2(g)

2AB

(g)

將0.30 莫耳的化合物 A

2(g)

與0.15 莫耳的化合物 B

2(g)

混合在一溫度為60 ℃，體積為 V 升的容器內，當反應達到平衡時，得0.20 莫耳的化合物 AB

(g)

。

2. 試問 60 ℃時，此反應的平衡常數為何？

(A) 0.20　　(B) 1.0　　(C) 2.0　　 (D) 4.0　　 (E) 8.8

【標準答案】D

【概念中心】平衡常數

【命題出處】南一版高三化學（上） §4-3 平衡常數

【試題解析】　A

2(g)

　＋　B

2(g)

2AB

(g)

(2)

0.30　　　0.15

－ 0.10 　　－ 0.10 　　＋ 0.20 　 0.20　　　0.05　　　0.20 K

C

＝＝＝4.0

【未來趨勢】a. 弱酸解離計算；b. 緩衝溶液

3. 已知有關化合物 A

2 (g)

，B

2(g)

與AB

(g)

的熱化學反應式如下：

2 A

(g)

A

2 (g)

＋36 kJ 2 B

(g)

B

2(g)

＋86 kJ AB

(g)

＋70 kJ A

(g)

＋B

(g)

試問下列反應式中的Q 值為何？

A

2(g)

＋B

2(g)

2 AB

(g)

＋Q kJ

(A) 18　　(B) 35　　(C) 43　　(D)－35　　(E)－18

【標準答案】A

【概念中心】反應熱

【命題出處】南一版高二物質科學化學篇（下） §7-1 反應熱

【試題解析】2 A

(g)

A

2 (g)

＋36 kJ………(1)×（－1）

2 B

(g)

B

2(g)

＋86 kJ………(2)×（－1）

AB

(g)

＋70 kJ A

(g)

＋B

(g)

………(3)×（－1）×2 相加得：A

2(g)

＋B

2(g)

2 AB

(g)

＋Q kJ

Q＝（－36）＋（－86）＋（70×2）＝18

【未來趨勢】a. 生成熱計算；b. 再生能源

4. 圖 1 為三個分別裝有相同理想氣體的定容器，開始時各活栓關閉，各容器內的氣體體積及壓力如圖1 所示。定溫下，

將各活栓打開，當容器內氣體達到平衡後，若忽略各活栓的體積，則容器內的壓力應變為多少大氣壓（atm）？

(A) 3.60　　(B) 3.98　　(C) 4.17　　(D) 4.80　　(E) 5.20

【標準答案】C

【概念中心】氣體分壓

【命題出處】南一版高二物質科學化學篇（上） §1-4 氣體分壓

【試題解析】PV＝P

1

V

1

＋P

2

V

2

＋P

3

V

3

，

P（3.00＋4.00＋5.00）＝3.00×3.00＋4.00×4.00＋5.00×5.00 P＝4.17（atm）

【未來趨勢】a. 熱氣球之上升；b. 亞佛加厥定律

5. 三瓶沒有貼標籤的強酸，已知分別裝有濃鹽酸、濃硫酸及濃硝酸。試問下列哪一種物質，

可以單獨鑑別這三瓶強酸？

圖 1

(3)

(A)方糖　　(B)牛奶　　(C)金片　　(D)鉑片　　(E)銅片

【標準答案】E

【概念中心】鹽酸、硫酸、硝酸

【命題出處】南一版高二物質科學化學篇（下）§10-3 鹵素、§10-4 硫、§10-5 氮

【試題解析】濃鹽酸不與銅片反應，濃硫酸加熱可與銅片反應，產生無色SO

2

氣體，濃硝酸直接與銅片反應，產生紅棕色NO

2

氣體。

【未來趨勢】a. 沉澱分析；b. 物質分離

6. 室溫下，將一大氣壓的 NO

(g)

充滿於一體積固定的容器內，當加入O

2(g)

時，容器內立即產生赤褐色的氣體NO

2(g)

。若在加入O

2(g)

的過程中，維持容器的體積與溫度不變，且加

入O

2(g)

的速率比NO

(g)

與O

2(g)

的反應速率慢，則下列圖中，哪一個最適合表示容器內混

合氣體的總壓力（P）與所加入 O

2(g)

體積（V）的關係？

(A) 　(B) 　(C) 　(D) 　(E)

【標準答案】D（或 A 或 C）

【概念中心】a. PV＝nRT b. 限量試劑

【命題出處】a. 南一版高二物質科學化學篇（上） §1-3 PV=nRT b. 南一版高二物質科學化學篇（下） §7-1 化學計量

【試題解析】PV=nRT，P

^

n，用分壓代替莫耳數 (1)開始之前段 O

2

為限量試劑，0＜x≦0.5

2NO

(g)

　＋　O

2(g)

　→　2NO

2(g)

1　　　　 x

－ 2x 　　　－ x 　　　　　 2x 　 1－2x　　　 0　　　　　2x 總壓＝（1－2x）＋0＋（2x）＝1 維持定值，所以為水平線

(2)後段 NO 為限量試劑，y≧0.5 2NO

(g)

　＋　O

2(g)

　→　2NO

2(g)

1　　　　y

－ 1 　　　－ 0.5 　　　　＋ 1 　 0　　 y－0.5　　　　　1 總壓＝（y－0.5）＋1＝y＋0.5≧1 斜率＞1，因此選(D)

註1：若 O

2

加入之體積若為限量試劑則選(A)如第(1)段所示

(4)

註2：若第(1)段生成之 NO

2

在雙聚合成N

2

O

4

，總莫耳數減少則壓力下降，斜率為負，第(2)段如上所示，斜率為正，則可選(C)

【未來趨勢】a. 限量試劑；b. 產率計算

7. 化合物 A

(g)

與B

(g)

反應生成C

(g)

，其反應式如下：

2A

(g)

＋2B

(g)

→ 3C

(g)

（已知此反應的反應速率式可表示為r＝k[A]

²

[B]）。王同學做了兩次實驗。第一次將化合物A

(g)

及B

(g)

各0.1 莫耳置於一個 500 毫升的容器中反應。在相同的溫度下，做第二次實驗，將0.2 莫耳的化合物 A

(g)

及0.1 莫耳的化合物 B

(g)

置於一個1000 毫升的容器中反應。試問第二次實驗的反應初速率為第一次的幾倍？

(A) 　　(B) 　　(C) 　　(D)不變　　(E) 2

【標準答案】C

【概念中心】反應速率

【命題出處】南一版高二物質科學化學篇（下） §7-2 化學速率

【試題解析】2A

(g)

　＋　2B

(g)

　→　3C

(g)

　　　r＝k[A]

²

[B]

r

1

＝k[]

²

[]

r

2

＝k[]

²

[]

＝，r

2

＝ r

1

【未來趨勢】a. 反應級數；b. 速率常數

8.表 1 為元素週期表的一部分，甲至戊表元素符號，其中甲的原子序為 13。試問表 1 中，哪一個元素的原子半徑最小？

(A)甲　　(B)乙　　(C)丙　　 (D)丁　　(E)戊

【標準答案】B

【概念中心】原子半徑

【命題出處】南一版高二物質科學化學篇（上） §3-3 週期表

【試題解析】原子半徑大小：同週期，隨原子序增大而減小。同族，隨原子序增大而增大，選右上角之乙半徑最小。

參考資料（半徑）：

甲（Al）125pm，乙（Si）110pm，丙（Zn）135pm，丁

（Ga）130pm，

戊（Ge）125pm

【未來趨勢】a. 游離能；b. 電負度

表 1 甲乙丙丁戊

(5)

9.單層奈米碳管是一個由單層石墨所形成的中空圓柱型分子。

圖2 為無限奈米碳管的一部分，若按圖 2 所示的方式將單層石墨捲曲成一直徑為1.4 奈米（或 1400 皮米）的奈米碳管，則沿圓柱型的圓周繞一圈，需要多少個六圓環？〔已知石墨中的碳—碳鍵長約為1.42 埃（或 142 皮米）〕

(A) 14　　(B) 18 (C) 22　　(D) 26 (E) 30

【標準答案】B

【概念中心】共價鍵長

【命題出處】南一版高三化學（上） §1-2 共價鍵

【試題解析】(a)

(b)

(c)

不同角度可以捲得不同形狀之奈米碳管，今年指考考較易之(a)。

六邊形邊長為142pm，1 個六圓環佔圓周之長度 1＝××2＝249（pm）

2 r＝n×246，3.14×1400＝246n，n＝17.9 取整數 18 圖 2

(6)

※另解：仔細看圖，可以算出半圈有 9 個六圓環，因此整圈需 18 個。

【未來趨勢】a. 奈米粒子；b. 聚合物

10.下列有關乙烷，乙烯，乙炔分子中碳—碳鍵長的比較，哪一個是正確的？

(A)乙烷＜乙烯＜乙炔　　(B)乙炔＜乙烷＜乙烯　　(C)乙炔＜乙烯＜乙烷　　 (D)乙烯＜乙烷＜乙炔　　(E)乙烯＜乙炔＜乙烷

【標準答案】C

【概念中心】共價鍵長

【試題解析】碳－碳鍵長：單鍵（乙烷）＞雙鍵（乙烯）＞參鍵（乙炔）

【未來趨勢】a. 混成軌域；b. 鍵角大小

11.圖 3 為一個容器內的液體與其蒸氣所形成平衡系統的示意圖。在定溫下，將活塞緩慢往上拉，整個過程中，一直使系統處於平衡狀態

，當系統的體積達到1V 時，液體全部消失。試問下列哪一個最能表示此系統的壓力隨體積變化的關係圖？

(A) 　(B) 　(C) 　(D) 　(E)

【標準答案】A

【概念中心】飽和蒸氣壓

【命題出處】南一版高三化學（上） §3-2 飽和蒸氣壓

【試題解析】活塞往上移時，體積增大，水部分蒸發，直到達飽和蒸氣壓，只要水與水蒸氣兩相平衡，壓力為定值，因此開始為水平線，當液態水完全蒸發，水蒸氣單相時符合波以耳定律，體積增大，壓力減小，反比圖形，為雙曲線圖形之一支，

故選(A)。

【未來趨勢】a. 三相圖；b. 超臨界流體

12.有甲、乙、丙、丁、戊、己、庚等七杯各含 100 毫升濃度不等的鹽酸溶液，各溶液的 pH 值分別為7.0、6.0、5.0、4.0、3.0、2.0、1.0。今將濃鹽酸逐滴滴入各溶液中，使各溶液的 pH 值

，分別降為6.0、5.0、4.0、3.0、2.0、1.0、0.0。若用各溶液所需加入濃鹽酸的滴數對各溶液的編號作圖，則所形成的曲線，應接近下列哪一個？

(A) 　　(B) 　　(C)

圖 3

(7)

(D) 　　(E)

【標準答案】A

【概念中心】pH

【命題出處】南一版高二物質科學化學篇（下） §8-2 pH

【試題解析】濃鹽酸約為12M

pH 由 7→6，12V＝10

^－6

×（100＋V），

V＝8.3×10

^－6

（100＞＞V）（100＋V≒100）

pH 由 6→5，10

^－6

×100＋12V＝10

^－5

×（100＋V），V＝7.5×10

^－5

（100

＞＞V）

pH 由 5→4，10

^－5

×100＋12V＝10

^－4

×（100＋V），V＝7.5×10

^－4

（100

＞＞V）

pH 由 4→3，10

^－4

×100＋12V＝10

^－3

×（100＋V），V＝7.5×10

^－3

（100

＞＞V）

pH 由 3→2，10

^－3

×100＋12V＝10

^－2

×（100＋V），V＝7.5×10

^－2

（100

＞＞V）

pH 由 2→1，10

^－2

×100＋12V＝10

^－1

×（100＋V），V＝7.5×10

^－1

（100

＞＞V）

pH 由 1→0，10

^－1

×100＋12V＝1×（100＋V），V＝8.2 V 依序約 10 倍增大，故選(A)

【未來趨勢】a. 酸鹼滴定；b. 溶液配製

13.圖 4 為氫原子結合成氫分子的位能變化圖。當二個氫原子逐漸接近時，電子與原子核相互吸引，導致其位能逐漸降低，直至位能最低時（－432kJ∕mol），形成最穩定的氫分子。〔氫分子的鍵能即為432kJ∕mol，而此時氫原子核間的距離（0.74 埃），即為氫分子的鍵長〕。當二個氫原子更接近時，因原子核間的斥力大增，其位能亦急速增高。下列有關2 Cl、2 Br、2 I 等分子形成過程中，位能變化的相對關係圖，何者正確？

(A) 　　(B) 　　(C)

圖 4

(8)

(D) 　　 (E)

【標準答案】E

【概念中心】共價鍵

【試題解析】一般鍵長愈短，鍵能愈大，此題在規則內。

鍵長：H

2

＜Cl

2

＜Br

2

＜I

2

，因此鍵能：H

2

＞Cl

2

＞Br

2

＞I

2

故選(E)。

【未來趨勢】a. 鍵能大小；b. 熔點高低

14.PbI

2(s)

將（K

sp

＝7.1×10

^－9

）溶於0.1 公升水中，直至溶液飽和時，其

Pb

^2＋ (aq)

與I

^－ (aq)

離子濃度隨時間變化的關係如圖5。若在 T 時間時，將

上述飽和溶液加入一0.1 公升，1.0M 的 NaI

(aq)

溶液中。試問：下列哪一個最適合表示T 時間後，[Pb

^2＋

]與[I

^－

]隨時間改變的關係圖？

(A) 　　(B) 　　(C)

(D) 　　　(E)

【標準答案】C

【概念中心】勒沙特列原理

【命題出處】南一版高三化學（上） §4-4 勒沙特列原理

【試題解析】PbI

2(s)

Pb

^2＋ (aq)

+2I

^－ (aq)

加入NaI，平衡係中之 [I

^－

] 增加，因此Q

sp

＞K

sp

，平衡左移，

[I

^－

] 與 [Pb

^2＋

] 2：1 下降，直到 [I

^－

]

²

[Pb

^2＋

]＝K

sp

，因此選(C)

【未來趨勢】a. 弱酸解離平衡；b. 緩衝溶液

圖 5

(9)

◎15～16 題為題組

王同學取2.00 克的柳酸（分子量＝138）與 4.00 毫升的乙酐（分子量＝102，比重＝

1.08），在濃硫酸的催化下反應，所得產物經純化、再結晶及烘乾後，得到 1.80 克的阿司匹靈。柳酸與乙酐反應生成阿司匹靈的反應式如下：

15.下列哪一個化合物也可與柳酸反應生成阿司匹靈？

(A)氯乙烯　　(B)乙醇　　(C)乙胺 (D)溴乙烷　　(E)乙醯氯

【標準答案】E

【概念中心】官能基

【命題出處】南一版高三化學（下） §7-2 官能基

【試題解析】

【未來趨勢】a. 對苯二甲酸製備；b. 醇類氧化

16.試問王同學在本實驗所得的產率為何（%）？

(A) 35　　(B) 47　　(C) 52　　(D) 69　　(E) 78

【標準答案】D

【概念中心】產率

【命題出處】南一版高二物質科學化學篇（下） §7-1 化學計量

【試題解析】(1)先決定限量試劑，係數比 1：1，莫耳數較少者為限量試劑

＜，柳酸為限量試劑

(2)阿斯匹靈（分子量 180）理論產量：＝，W=2.61 (3)產率＝×100 %＝60 %

【未來趨勢】a. 清潔劑；b. 有機物分離

二、多選題（30 分）

說明：第17 至 22 題，每題各有 5 個選項，其中至少有一個是正確的。選出正確選項，標示在答案卡之「選擇題答案區」。每題5 分，各選項獨立計分，每答對一個選項，可

(10)

得1 分，每答錯一個選項，倒扣 1 分，倒扣到本大題之實得分數為零為止，整題未作答者，不給分亦不扣分。

17.常溫下，已知硫酸鈣與硫酸鋇的溶度積常數（K

sp

）分別為2.5×10

^－5

和1.7×10

^－10

。則下列有關溶液的敘述，哪些是正確的？

(A)硫酸鈣在純水中的溶解度為 5.0×10

^－3

M

(B)硫酸鈣在 0.10 M 氯化鈣溶液的溶解度為 2.5×10

^－4

M

(C)硫酸鋇在 0.01 M 氯化鋇溶液的溶解度為硫酸鋇在純水中溶解度的一半

(D)將 50 毫升 0.01 M 氯化鋇溶液，加入 50 毫升 0.01 M 硫酸鉀溶液，會有沉澱產生 (E)若將 0.05M 硫酸鉀溶液，逐滴加入一 100 mL 含 0.01 M 氯化鋇及 0.01 M 氯化鈣的混

合水溶液中，則會先產生硫酸鋇沉澱

【標準答案】ABDE

【試題解析】(A) CaSO

4（s）

→Ca

^2＋（aq）

＋SO

4 2－

（aq）

s

²

＝K

sp

，s＝＝＝5.0×10

^－3

（M）

(B) CaCl

2（aq）

→ Ca

^2＋（aq）

　＋　2 Cl

^－（aq）

0.10　　　　 0.20 CaSO

4（s）

→ Ca

^2＋（aq）

　＋　SO

4 2－

（aq）

0.10　　　　　0

－ x 　　　　＋ x 　　　　　＋ x 　

（0.10＋x）　　　x

（0.10＋x）x＝2.5×10

^－5

，0.10＞＞x 0.10x＝2.5×10

^－5

，x＝2.5×10

^－4

（M）

(C)硫酸鋇對水溶解度：

s

²

＝K

sp

，s＝＝1.3×10

^－5

硫酸鋇在0.01 M 的 BaCl

2

中之溶解度為y BaCl

2（aq）

→Ba

^2＋（aq）

＋2Cl

^－（aq）

0.10　　 0.02 BaSO

4（s）

→Ba

^2＋（aq）

＋SO

4 2－

（aq）

0.01

－ y 　　　＋ y 　　　＋ y 　　　

（0.01＋y）　 y

（0.01＋y）y＝1.7×10

^－10

，0.01＞＞y 0.01y＝1.7×10

^－10

，y＝1.7×10

^－8

＝1.3×10

^－3

≠

(D)等體積混合，濃度減半 [Ba

^2＋

]＝0.005 M [SO

4 2－

]＝0.005 M

(11)

Q

sp

＝0.005×0.005＝2.5×10

^－5

＞1.7×10

^－10

（K

sp

），有沉澱生成 (E) Q

sp

＞K

sp

，則有沉澱

BaSO

4

：[SO

4 2－

]×0.01＞1.7×10

^－10

，[SO

4 2－

]＞1.7×10

^－8

，先沉澱 CaSO

4

：[SO

4 2－

]×0.01＞2.5×10

^－5

，[SO

4 2－

]＞2.5×10

^－3

【未來趨勢】a. 同離子效應；b. 溶解平衡

18.某些只含 C、H、O 三種元素的有機化合物，當一莫耳的該化合物完全燃燒時，所需氧的莫耳數及所產生水的莫耳數，均與一莫耳的甲烷完全燃燒時相同。試問下列化合物中，

哪些能滿足上述條件？

(A) HCOOH　　　

(B) 3HCOOCH　　　(C) 3CHCOOH (D) 25CHCOOH　　(E) 22HC(COOH)

【標準答案】BCE

【概念中心】化學計量

【命題出處】南一版高二物質科學化學篇（下） §7-1 化學計量

【試題解析】CH

4

＋2 O

2

→CO

2

＋2H

2

O (A) HCOOH＋O

2

→CO

2

＋H

2

O

(B) HCOOCH

3

＋2 O

2

→2 CO

2

＋2 H

2

O (C) CH

3

COOH＋2 O

2

→2 CO

2

＋2 H

2

O (D) C

2

H

5

COOH＋O

2

→3 CO

2

＋3 H

2

O (E) H

2

C(COOH)

2

＋2 O

2

→3 CO

2

＋2 H

2

O

【未來趨勢】a. 氧化劑；b. 酸鹼定義

19.已知三個相同材質的汽球，分別裝有等莫耳數的 H

2

、He、CH

4

等三種氣體。假設這些氣體均為理想氣體，則在標準狀態下，對汽球內三種氣體的敘述，哪些是正確的？

(A) H

2

的壓力為He 的 4 倍

(B) H

2

汽球內的原子數為He 汽球內原子數的 2 倍

(C)當 H

2

汽球內的H

2

逸散出50 %時，則在同一時間，約有 35 %的 He 從 He 汽球內逸散出來

(D) He 的逸散速率為 CH

4

的2 倍

(E) CH

4

的密度（克∕升）為He 的 4 倍

【標準答案】BCDE

【概念中心】擴散速率

【命題出處】南一版高二物質科學化學篇（上） §1-5 擴散速率

【試題解析】(A) 1：1（相等）

(B) 1×2：1=2：1（H

2

：He）

(C) r

^

，50 %：x＝：，x≒35 %

(12)

(D) r

^

，：＝2：1（2 倍）

(E) PM＝dRT，d

^

M，16：4＝4：1（4 倍）

【未來趨勢】a. 濃度換算；b. 拉午耳定律

◎20～21 題為題組

化石燃料是現今地球上最主要的能源，一般火力發電廠利用燃燒反應，將化學能轉變為熱能，用來推動發電機以產生電能。但是使用這種方式，最有效率的發電廠也僅能轉換約40%的化學能為電能。若能利用電化學方法，直接將化學能轉變為電能，將更有效率

，燃料電池即以此種方式產生電能。氫—氧燃料電池與甲烷燃料電池所需半反應的標準還原電位如下：

O

2(g)

＋4 H

^＋

＋4e

^－

→2 H

2

O

( )

　　　　　　　　E˚＝1.23 V CO

2(g)

＋8H

^＋

＋8e

^－

→CH

4(g)

＋2 H

2

O

( )

　　　　E˚＝0.17 V 2H

^＋ (aq)

＋2e

^－

→H

2(g)

　　　　　　　E˚＝ 0.0 V 燃料電池對外所能做的最大電功為：

W＝－nFE˚，其中：W 為電功，單位焦耳

F 為法拉第常數，等於 96500 庫倫∕莫耳 E˚為電動勢，單位伏特（V）

n 為燃燒一莫耳氫或甲烷所轉移的電子莫耳數

20.下列有關氫—氧與甲烷燃料電池的敘述，哪些是正確的？

(A)每產生 1.0 莫耳的水，兩種電池都需要轉移 2.0 莫耳的電子 (B)甲烷燃料電池的電動勢為 1.40 V

(C)氫—氧燃料電池的電動勢為 1.23 V

(D)甲烷燃料電池每消耗 1.0 莫耳的甲烷，可以產生 W＝－409 kJ 的電功 (E)氫—氧燃料電池每消耗 1.0 莫耳的氫氣，可以產生 W＝－237 kJ 的電功

【標準答案】CE

【概念中心】標準還原電位

【命題出處】南一版高三化學（下） §6-2 標準還原電位

【試題解析】O

2(g)

＋4 H

^＋

＋4e

^－

→2 H

2

O

( )

　　　　　　　　E˚＝1.23 V………

CO

2(g)

＋8H

^＋

＋8e

^－

→CH

4(g)

＋2 H

2

O

( )

　　　　E˚＝0.17 V………

2H

^＋ (aq)

＋2e

^－

→H

2(g)

　　　　　　　E˚＝ 0.0 V………

氫燃料電池：×2＋×（－1）

O

2（g）

＋2 H

^＋

＋2e

^－

→H

2

O

( )

　　　　E˚＝1.23 V

＋）　 H

2（g）

→ 2H

^＋

（aq）

＋ 2e

^－

　　　　　　 E ˚ ＝ 0.0 V 　 H

2（g）

＋O

2（g）

→H

2

O

( )

　　　　　△E˚＝1.23V 2.0 莫耳電子轉移

甲烷燃料電池：×＋×（－1）

2O

2（g）

＋8 H

^＋

＋8e

^－

→4H

2

O

( )

　　　　　　　E˚＝1.23 V

(13)

＋） C H

4（g）

2H＋

2

O

( )

→ CO

2（g）

＋ 8 H

^＋

＋ 8 e

^－

　　　 E ˚ ＝－ 0.17 V CH

4（g）

＋2O

2（g）

→CO

2（g）

＋2H

2

O

( )

　　　△E˚ ＝1.06V 8.0 莫耳電子轉移

(A)氫燃料電池：2.0 莫耳電子轉移甲烷燃料電池：4.0 莫耳電子轉移 (B) △E˚

^＝

1.06V

(C)△E˚

^＝

1.23V

(D) W＝（－8.0）×96500×1.06=－818320（J）=－818（kJ）

(E) W＝（－2.0）×96500×1.23=－237390（J）=－237（kJ）

【未來趨勢】a. 電解反應；b. 電解計量

21.燃料電池能量轉換的最大可能效率為 W∕H˚，其中 H˚是燃料的莫耳燃燒熱。已知氫氣與甲烷的莫耳燃燒熱分別是－286 kJ∕mol 與－890 kJ∕mol，則下列有關氫—氧與甲烷燃料電池的能量轉換與其效率的敘述，哪些是正確的？

(A)燃料電池的能量轉換效率比傳統發電機高 (B)氫—氧燃料電池的最大可能效率為 83 % (C)甲烷燃料電池的最大可能效率為 92 % (D)兩種燃料電池的最大可能效率均超過 90 %

(E)每單位質量的氫—氧燃料電池的最大可能效率比甲烷燃料電池高

【標準答案】ABCE（或 ABC）

【概念中心】電池電位

【命題出處】南一版高三化學（下） §6-2 電池電位

【試題解析】(A)如文章所說效率高出很多，因此燃料電池可能為將來汽車能源之主流 (B) W＝－237（kJ），△H＝－286（kJ）

＝83 %

(C) W＝－818（kJ），△H＝－890（kJ）

＝92 %

(D) 83 %＜90 %，92 %＞90 %

(E)最大可能效率是以 1 莫耳之電功：1 莫耳燃燒熱為定義若定義為1 克之電功：1 克燃燒熱＝83 %：92 %（沒變）

若定義為1 克之電功：1 莫耳燃燒熱＝：

則＞

題意不清，因此(E)選不選均給分

【未來趨勢】a. 生化柴油；b. 乙醇製備

(14)

22.鐵生鏽是常見的氧化還原反應。反應中，鐵氧化為 Fe

^2＋ (aq)

，而氧還原與水反應生成 OH

^－ (aq)

。Fe

^2＋ (aq)

的檢驗可由Fe

^2＋ (aq)

與K

3

[Fe(CN)

6

]

(aq)

反應呈藍色而得知；而OH

^－ (aq)

的檢驗

，可由OH

^－ (aq)

遇無色的酚呈紅色而得知。實驗初始時，王同學將左鐵棒的上、下兩端各聯上一鋅片，而在右鐵棒中段聯上一銅片（如實驗初始圖），王同學將此二者靜置於含有K

3

[Fe(CN)

6

]

(aq)

及酚的混合膠質溶液中，經一段時間後，發現圖中的甲、乙、丙、

丁、戊、己等六區均有變化，則下列各區的變化，哪些是正確的？

(A)甲區呈現藍色　　　　　　(B)乙區呈現紅色　　　　　　(C)丙區呈現藍色 (D)丁區產生鐵（Ⅱ）離子　　(E)戊區產生銅（Ⅱ）離子

【標準答案】BD

【概念中心】金屬離子化傾向

【命題出處】南一版高三化學（下） §6-3 金屬離子化傾向

【試題解析】還原力：Zn＞Fe＞Cu

(1) Zn 與 Fe 接觸，Zn 為陽極，Fe 為陰極陽極：Zn→Zn

^2＋

＋2e

^－

，

陰極：2H

2

O＋2e

^－

→H

2

＋2OH

^－

(2) Cu 與 Fe 接觸，Fe 為陽極，Cu 為陰極陽極：Fe→Fe

^2＋

＋2e

^－

，

陰極：2H

2

O＋2e

^－

→H

2

＋2OH

^－

(A)甲區：Zn→Zn

^2＋

＋2e

^－

3Zn

^2＋

＋2[Fe(CN)

6

]

^3－

→Zn

3

[Fe(CN)

6

]

2

（白色）

(B)乙區：2H

2

O＋2e

^－

→H

2

＋2OH

^－

， OH

^－

使酚呈紅色

(C)丙區與甲區相同，白色 (D)丁區：Fe→Fe

^2＋

＋2e

^－

(E)戊區：2H

2

O＋2e

^－

→H

2

＋2OH

^－

【未來趨勢】a. 氧化還原；b. 電化電池

第貳部份：非選擇題（佔22 分）

說明：共有三題，都要用較粗的黑色或藍色的原子筆、鋼珠筆或中性筆書寫。答案必須寫在答案卷上，並於題號欄標明題號（一、二、三）與子題號（1、2…），作答時不必抄題。計算題必須寫出計算過程，最後答案應連同單位劃線標出。每大題的題分標示於題前。

(15)

一、本題共8 小題，每小題各 1 分，其答案需從下列 15 種氣體選取，而且必須以（　）內的 A、B、C……代號回答。

(A) NH

3

　　(B) N

2

　　(C) N

2

O

3

　　(D) N

2

O

5

　　　　　(E) NO

2

(F) O

2

　　 (G)CO

2

　　(H) C

2

H

2

　　(I) HF　　　　　　(J) F

2

(K) HCl　　(L) HBr　　(M) HI　　　(N) H

2

S(O) SO

2

1. 哪一個氣體溶於水後，呈鹼性？

2. 哪一個氣體通入含有鉛離子的溶液即產生黑色沉澱？

3. 哪一個氣體通入澄清的氫氧化鈣溶液即產生白色沉澱？

4. 哪一個氣體溶於水後，其成分之一的元素，會呈現兩種不同的氧化數？

5. 哪一個無機物的氣體，沒有腐敗的蛋臭味，溶於水呈酸性，能使過錳酸鉀的硫酸溶液褪色？

6. 哪一個氣體分子，其孤對電子數最少？

7. 哪一個氣體可作為燃料，與氧燃燒可得高溫的火焰？

8. 氫鹵酸之外，哪些氣體溶於水後，呈強酸性（只寫出一種）？

【標準答案】1.A　2.N　3.G　4.E　5.O（或 C）　6.H　7.H　8.E（或 D）

【概念中心】非金屬元素

【命題出處】南一版高二物質科學化學篇（下） chap10

【試題解析】1. NH

3

＋H

2

O→NH

4 ＋

＋OH

^－

2. H

2

S→HS

^－

＋H

^＋

HS

^－

→S

^2－

＋H

^＋

Pb

^2＋

＋S

^2－

→PbS（黑色沉澱）

3. CO

2

＋Ca（OH）

2

→CaCO

3

（白色沉澱）

註：加少量SO

2

，也有可能得CaSO

3

（白色沉澱）

4. 3NO

2

＋H

2

O→2HNO

3

＋NO（劃線之 N 氧化數依次為＋5，＋2）

5. SO

2

＋H

2

O→H

2

SO

3

2MnO

4 －

＋5SO

3 2－

＋6H

^＋

→2Mn

^2＋

＋5SO

4 2－

＋3H

2

O MnO

4 －

（紫色）→Mn

^2＋

（淺粉紅色）

註：N

2

O

3

溶於水亦成酸性HNO

2

，HNO

2

具還原力可使KMnO

4

褪色 6. H－C≡C－H 沒有孤對電子

7.乙炔氧燄可燒斷鋼板

8. 3NO

2

＋H

2

O→2HNO

3

＋NO，HNO

3

強酸 N

2

O

5

＋H

2

O→2HNO

3

，HNO

3

強酸註：N

2

O

5

為固體

【未來趨勢】a. 金屬化合物；b. 晶體計算

(16)

二、本題共4 小題，每小題各 2 分，其答案需從下列 15 種有機化合物選取，且必須以（　）內的A、B、C……代號回答，並寫出其正確的中文名稱。

CH

3

(CH

2

)

4

CHO

(A) (B) (C) (D) (E)

CH

3

COOC

2

H

5

CH

3

(CH

2

)CH

2

OH

(F) (G) (H) (I) (J)

CH

3

CH

2

CH

2

N(CH

3

)

2

CH

3

COCH

3

(K) (L) (M) (N) (O)

1. 哪一個化合物可與二鉻酸鉀溶液反應生成酮類？（寫出代號與其正確的中文名稱）

2. 哪一個化合物可與多侖試液反應得銀鏡？（寫出代號與其正確的中文名稱）

3. 哪一個化合物具有最高的熔點？（寫出代號與其正確的中文名稱）

4. 哪一個化合物可以有反式異構物？（寫出代號與其正確的中文名稱）

【標準答案】1. L 環戊醇　2. E 己醛　3. G 苯甲酸　4. O 順-2-庚烯

【概念中心】官能基

【命題出處】南一版高三化學（下） §7-2 官能基

【試題解析】1.環戊醇為二級醇被氧化為酮 2.醛有銀鏡反應之特性

3.苯甲酸分子間有氫鍵，因此熔點較高

4. 　　　　

【未來趨勢】a. 醯胺；b. 蛋白質

(17)

三、本題共3 小題，每小題各 2 分。

CaCO

3（s）

分解為CaO

（s）

與CO

2（g）

的平衡反應式如右：CaCO

3（s）

CaO

（s）

＋CO

2（g）

已知850 ℃時，此反應的平衡常數 K

p

＝1.21（以 atm 表示）。試回答下列問題：

1. 取 1.0 莫耳的 CaCO

3（s）

置入一體積為10.0 公升的容器後，將容器抽至真空，並將容器加熱到850 ℃。在此溫度下，當反應達平衡時，容器內氣體的壓力應為幾大氣壓

（atm）？

2. 承上題，定溫下（850 ℃），將容器體積減為 5.0 公升，並加入 1.35 atm 的氮氣，當反應再度平衡時，容器內氣體的壓力應為幾大氣壓（atm）？

3. 承第 1 小題，定溫下（850 ℃），再加入 0.1 莫耳的 CaO

（s）

於容器中，當反應再度平衡時，容器中的CaCO

3（s）

與CO

2（g）

莫耳數應如何變化？（以增加、減少、不變的方式表示）

【標準答案】1. 1.21 atm 2. 2.56 atm

3. CaCO

3(s)

：不變，CO

2(g)

：不變

【試題解析】1. CaCO

3（s）

CaO

（s）

＋CO

2（g）

　　　K

p

=P=1.21 atm 先設1.0 莫耳 CaCO

3

完全分解

CaCO

(s)

→CaO

(s)

＋CO

2(g)

1.0

－ 1.0 　　＋ 1.0 　　 1.0 　 1.0　　1.0 P＝＝9.2（atm）

超過K

p

，平衡左移至壓力為1.21 atm 為止達平衡，因此壓力為 1.21 atm 2. 體積減半瞬間，CO

2

壓力加倍為2.42 atm，亦超過 K

p

，平衡左移至壓力

為1.21 atm 為止達平衡，之後加入之氮氣不與系統內物質反應，總壓等於各分壓之總和：

P＝P＋P＝1.21＋1.35＝2.56（atm）

3. 加入之 CaO

(s)

不影響CO

2

之壓力，因此平衡不移動，CaCO

3(s)

與CO

2(g)

莫耳數均不變

【未來趨勢】a. 勻相平衡；b. 平衡移動

(18)

考題分析：

一、今年考題共25 題，其中單選 16，多選 6，非選擇 3。這幾年化學考科的總題數維持在25 題左右，題數適中，只要正常學習、正常作實驗以及正常寫作業與寫報告之學生，

應可在時間內解答完畢。

二、今年考題之概念之配分如下表：

標準還原電位化學計量平衡常數化學熱氣體

15 分 11 分 14 分 3 分 5 分

非金屬反應速率週期表共價鍵飽和蒸氣壓

11 分 3 分 3 分 9 分 3 分

pH 勒沙特列原理官能基分壓限量試劑

3 分 3 分 11 分 3 分 3 分

三、綠色化學已經成為主流，例如單選第1 題，只有單一產物之製程，可以省去分離副產物之工作。20~21 之燃料電池，能量轉換率愈高，相對更有效率，同時亦可降低廢熱。

四、今年考題第6 題，設計良好，應有不錯之鑑別力，但為了各種可能，單選題只有 5 個選項竟然有3 個答案均給分，得分機會大增，對放棄作答者不太公平。

五、今年考題第9 題，奈米碳管結合數學，奈米碳管由石墨製得時有幾種不同角度之結構，今年考相對簡單之計算，但有些學生想得太複雜，不敢下手解題，有點可惜，有另外的同學仔細觀察圖片，看出半圈有9 個六圓環，因此推出圈需要 18 個六圓環。

六、今年考題第21 題，題幹之燃料電池轉換的最大可能效率為 1 莫耳之電功：1 莫耳燃燒熱為定義，但是題目選項中之單位質量之燃料電池轉換的最大可能效率，似乎與定義不合，若考單位質量之燃燒熱，或單位質量之電功，較合理。否則考場中分秒必爭，浪費不少心力。

七、整體而言，今年考題，難易適中，命題頗具巧思，值得喝采，只是事關幾萬考生，

有些瑕疵亦有必要指出，第2~3 題 A

2

與B

2

應為元素，不是化合物。第9 題 pH 為 7.0 之鹽酸，當然可以視為6.99 進位而成，總是又浪費細心同學不少心力，此點不考，只考 6,5,4,3,2,1 分別降至 5,4,3,2,1,0 較無爭議。

八、非選擇之N

2

O

5

為固體，N

2

O

3

並非安定氣體，且在高中教科書很少提到，可能不適合用來考高中學生。

九、除了課本之外多讀科學性報導與雜誌，擴展化學背景，有利於解出日益增多之閱讀測驗形式的考題。

十、與往年一樣，今年化學考題經過逐題詳解與分析，南一版教材均能涵蓋考題範圍，

因此只要熟讀南一版教材，就可以在年年競爭劇烈的學測與指定考試中取得好的成績。

96 指定科目考試 化學科試題解析