所屬科目：教甄◆化學專業/化工科
一、1. 在電化學中，熱力學自由能 ( ΔG0 )、電池標準電位 以及反應平衡常 數( K )，它們之間有個鐵三角關係，如附圖所示。請 推導寫出 附圖中的(甲)、 (乙)、(丙)三者的關係式。(9 分)
【說明： 及 K 為已知與既定符號，在說明與推導過程中若有使 用其他符號，請加上中文說明，例如：轉移電子數 (n)】
2. 在 25℃下，今實驗桌上有鐵片、銅片，利用此兩金屬與適當的電解質溶液組 裝成一電化電池。依據上列第 1 題的推導概念，請 列式並計算 求出此電化電池在標準狀態下的自由能(須標示出單位)，以及此電池反應的平衡常數。
1. 在(甲)中需要加入多少毫升的(乙)，可使混合液 pH 值變為 11.4？
2. 在(甲)中若加入 100 毫升的(乙)，則混合液 pH 值為何？
3. 在(甲)中若加入 200 毫升的(乙)，則混合液 pH 值為何？
1. 反應一開始可觀察到電極甲~辛，哪幾個電極附近會有氣泡產生？
2. 寫出乙、戊兩個電極發生的半反應式。
3. 電解一段時間後，B 溶液和 C 溶液的 pH 值如何變化？(以增加、減少、不變 回答)
4. 這個實驗裝置電流 0.5 A、通電時間 14475 秒，則此鉛酸電池的負極重量「增 加」或「減少」多少克？
1. 若 A 球中含有少量揮發性液體，PAo=0.60 atm 為其飽和蒸氣壓。B 球中所盛 者為氮氣，PBo=0.70 atm。在活門開啟，再度達成平衡後，仍見有少量液體殘 留於球中，此時容器內總壓變為多少？
2. 溫度維持在 1260K，若 A 球中所盛者為，B 球中所盛者為 H2、 CO、CO2及 H2O 之混合氣體(PBo=0.70 atm)。下列反應達平衡： ⇌， =1.60，則活門開啟後，再次達平衡時，容器內總壓 變為多少？
3. 若 A 球中所盛者為 CO(=0.60 atm)，B 球中所盛者為 Cl2(=0.70 atm)。當活 門開啟後，下列反應達平衡：COCl2(g) CO(g)+Cl2(g)， =0.02 atm， 則於活門開啟後，再次達平衡時，容器內總壓變為多少？
五、 1. 請寫出黃金溶於王水之氧化半反應及還原半反應，並說明為何黃金無法單獨 溶解於硝酸或鹽酸中，卻可溶解於王水中。
2. 試畫圖說明，教學時 TiO2奈米光觸媒消毒殺菌時的過程機制，包括光的角色， 相關反應及殺菌原理。
1. 如果此實驗在絕熱條件下進行，則氫氧化鈉溶解過程中，溫度最多升高多少 ℃？
2. 假設此溶液的比熱為 4.2(焦耳∕克 ℃)，而攪拌所導致的熱量變化可以忽視， 求氫氧化鈉的莫耳溶解熱。
七、利用玻恩-哈伯循環，從氯化鈉的標準莫耳生成熱及其他相關熱化學反應 式，導出氯化鈉的晶格能。
須註明每一個反應式其能量變化之名稱。
1. 沸點與當時環境的大氣壓有何關係？教學上如何引導學生理解。
2. 寫出凝固點下降的公式，說明溶液凝固的過程中，為何溶液的溫度會持續下降。
3. 寫出沸點上升的公式，試由拉午耳定律導出沸點上升度數公式，並說明此公 式之適用範圍。
1. 中心離子的價電子自旋方式是高自旋(High Spin)還是低自旋(Low Spin)？ (全對才給分)
(a) (b) (c) (d) (e)
2. 錯合物的配位形狀是平面四邊形或是正四面體形？(全對才給分)
(a) (b) (c) (d) PtCl2(NH3)2 (e)
3. 以及為例，說明中心金屬混成軌域。
1. 寫出表格中(a)~(d)的數值，及(e)~(f)的關係式
2. 假設原子為實心球體，列式說明推導表格中(g)的數值為多少？
3. 在 NaCl 晶體堆積中，假設離子為實心球體，且 完全相切，列式推導說明為什麼 離子半徑的比值介於 0.414 與 0.732 之間？
十一、 依據 VSEPR 學說，預測下列分子或離子的形狀，及其中心原子的混成軌域、 孤電子對(lp)數目。
1. 寫出全反應方程式
2. 寫出中間產物
3. 分別寫出兩個基本步驟的速率定律式
1. 依據內文，寫出阿瑞尼士作圖(Arrhenius plot)所依據的反應機構是哪些類型的 基本反應？
2. 依據內文，什麼情況會使阿瑞尼士作圖可能無法呈現線性關係？
1. 加熱碳酸鈣和焦炭，產生一氧化碳、二氧化碳及固體產物，請寫出該固體與 水反應之氣體化學式。
2. 赤血鹽溶液與硫酸亞鐵溶液混合產生的沉澱。
3. 丙炔與硫酸汞、硫酸溶液反應後之有機產物。
4. 酸化硝酸鐵溶液與硫氰酸鉀溶液形成之有色物質。
5. 柳酸與乙酐在濃硫酸催化後之酯化反應產物。(以結構式回答)
(a) 主要產物的中文系統命名為何？
(b) 主要產物結構是 R-form 或是 S-form？
(b) 若以 代表 2-溴-3-甲基戊烷，r 表示反應速率，則此反應的速率 定律式為何？
4. 克維拉(Kevlar)可做為防彈衣材料，結構如右圖，由兩種單體聚合製成，請畫出單體結構式。
1. 已知甲、乙、丙、丁、戊為原子序依序增加之 5 種不為鈍氣之主族元素，其 最大原子序不超過 18。其中甲、戊在常溫下為氣態，元素乙之原子，其最外 層電子數為其總電子層數的 2 倍，元素丙之半徑在同週期中最大，元素丁之 合金是日常生活中常見的材料。寫出甲、乙、丙、戊元素符號。
2. 固體甲(莫耳質量 252 g/mol)為含金屬 X 的橙色離子化合物，1 莫耳甲完全溶解於水時，溶液呈現橙色，且產生 2 莫耳陽離子及 1 莫耳陰離子。將過量 氫氧化鈉溶液，加入上述的水溶液中，溶液變為黃色，同時產生刺鼻氣味。 1 莫耳固體甲，受熱完全分解後，產生 1 莫耳產物乙(莫耳質量 152 g/mol)、 1 莫耳氣體產物丙(莫耳質量 28 g/mol)及氣體產物丁(莫耳質量 18 g/mol)。 剛反應完成瞬間，產物丁的體積為產物丙的 4 倍。其中，產物乙為化學式 X2O3 的綠色固體；產物丙為無色雙原子氣體，為空氣中含量最多的氣體，且可與 鎂帶進行反應；產物丁生成時為氣態，但在常溫常壓下為無色液體、可使白色硫酸銅固體變為藍色。 根據上面敘述，寫出固體甲分解的反應式。
3. 已知 HCOOH 與 CH3COOH 的 分別為。實驗桌上有 4 杯水溶液，濃度均為 0.1M，分別為(1) CH3COOH、(2) CH3COONa、(3) HCOOH 與 (4) HCOONa。若將等體積(1)與(2)混合得溶液甲，等體積(1)與(3)混合得溶液 乙，等體積(1)與(4)混合得溶液丙，則溶液甲、乙與丙中[CH3COOH]由大至小 的順序為何？並請說明課堂上如何教學。
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以及反應平衡常 數( K )，它們之間有個鐵三角關係，如附圖所示。請 
及 K 為已知與既定符號，在說明與推導過程中若有使 用其他符號，請加上中文說明，例如：轉移電子數 (n)】
，B 球中所盛者為 H2、 CO、CO2及 H2O 之混合氣體(PBo=0.70 atm)。下列反應達平衡：
⇌
，
=1.60，則活門開啟後，再次達平衡時，容器內總壓 變為多少？
=0.60 atm)，B 球中所盛者為 Cl2(
=0.70 atm)。當活 門開啟後，下列反應達平衡：COCl2(g) CO(g)+Cl2(g)，
=0.02 atm， 則於活門開啟後，再次達平衡時，容器內總壓變為多少？
(b)
(c) 
(d)
(e)
(b) 
(c) 
(d) PtCl2(NH3)2 (e)
及
為例，說明中心金屬混成軌域。
完全相切，列式推導說明為什麼 
離子半徑的比值介於 0.414 與 0.732 之間？
代表 2-溴-3-甲基戊烷，r 表示反應速率，則此反應的速率 定律式為何？
分別為
。實驗桌上有 4 杯水溶液，濃度均為 0.1M，分別為(1) CH3COOH、(2) CH3COONa、(3) HCOOH 與 (4) HCOONa。若將等體積(1)與(2)混合得溶液甲，等體積(1)與(3)混合得溶液 乙，等體積(1)與(4)混合得溶液丙，則溶液甲、乙與丙中[CH3COOH]由大至小 的順序為何？並請說明課堂上如何教學。