114年 - 114-2 臺北市立陽明高級中學_教師甄選試題：化學科#139255

科目：教甄◆化學專業/化工科 | 年份：114年 | 選擇題數：0 | 申論題數：29

試卷資訊

所屬科目：教甄◆化學專業/化工科

選擇題 (0)

申論題 (29)

1. 有三種未知物P、Q、R，其分子式均為C4H8O。以下是P、Q、R的特性：
P能使溴退色，當用金屬鈉處理時並未觀察到氫氣的釋放，且P可被水解，放出含乙醇之產物。
Q可以被還原成醇類，產物的分子式為C4H10O。而Q亦可由此醇類產物，經K2Cr2O7的酸性水溶液氧化而得到，但當Q與多倫試劑混合，並不引銀鏡反應。
R與溴、金屬鈉、多倫試劑均無明顯反應，但水解後可得一產物，其分子式為C4H10O2。此水解產物可被KMnO4氧化，氧化產物的分子式為C4H6O4。
寫出P、Q、R的結構式？
2. 地球上的元素可以以週期表排列的方式，來呈現其規律性。此規律性以電子按順序填入四個量子數n, l, ml, ms規範，所形成的軌域來推導。例如n = 2時，則有一個2s (l= 0, ml = 0) 軌域，三個2p (l = 1, ml = -1, 0, 1)軌域，總共四個軌域。當元素的質子數增加時，電子則順序填入適當軌域，可以得到鋰至氖等第二週期之八個元素。
若另一宇宙之元素所形成的週期表，仍可以以四個量子數n, l, ml, ms來推導，但受另一不同之規律的規範，四個量子數n, l, ml, ms彼此關係為：
n為大於0的正整數 (0 ＜ n)。l為小於或等於n但大於0的正整數 (0 ﹤l ≤ n)。
ml必須是奇數(0不是奇數)，它可以是正整數或負整數，但若是正整數，則l ≤ ml ≤ 2l，若是負整數，則-2l ≤ ml ≤ -l。ms = 1/2或-1/2的關係仍然維持。
電子會依下列順序填入軌域：
(i) n, l, ml, ms由小而大順序填入，(ii) n=1填滿後，再填n=2等，其餘量子數亦同。
依據此規範，計算週期表上，n = 4的元素總共有幾個？
3. 一位傑出女化學家執行了一系列有關鉑化合物的反應，取得A、B及C三個化合物。她發現A、B及C都是白色、逆磁性的結晶化合物，元素分析的所得的示性式結果亦均為PtCl2(NH3)2。
化合物A可溶於極性溶劑，如乙醇。
化合物B可溶於石油醚(羥類的混合物)和四氯化碳。
化合物A及B為非電解質，但化合物C為强電解質。
三者之中，有一個化合物可用於癌症治療。
請根據上述推論，分別畫出A、B及C三個化合物之結構式為何？
4. 已知HX為一弱酸，酸解離常數Ka = [H+][X-]/[HX]，若與MOH反應可形成MX鹽類，其Ksp為1.8 x10^-15。將MX鹽，溶於在一濃度為4.0 M的強酸溶液中，由於強酸中，會造成HX生成H+與X-的新平衡，因此其溶解度可達2.4 x10^-3 M。
請問弱酸HX的Ka值為何？
5. 無水硫酸銅(CuSO4)是白色的，硫酸銅的水合物(CuSO4·5H2O)是藍色的。當無水硫酸銅暴露在空氣中，會慢慢吸收水分並轉變為藍色。
現有無水硫酸銅樣本5.49g，暴露在空氣中一段時間後，再放入容量瓶中，加入20 mL濃硫酸。再將容量瓶加滿水到100 mL。取10 mL上述溶液，加入2 g碘化鉀，再稀釋到約100 mL，使用硫代硫酸鈉溶液(0.1M)滴定，加入澱粉作為指示劑。達到當量點時，需使用硫代硫酸鈉溶液29.40 mL。
試問原樣品中的硫酸銅和水的莫耳數比為何(可忽略沉澱)？
6. 在室溫取碳酸氫鈉與銅粉的混合粉末A克，置於容器後在空氣中用酒精燈加熱，至混合物不再有任何改變為止。等到溫度降至室溫，再秤容器內的混合物，仍然得A克。由此可知加熱前後混合物的質量沒有改變，但混合物中的生成物完全不同於反應物。已知碳酸氫鈉與銅之間不會有任何反應，但在加熱的過程中，碳酸氫鈉會分解，而銅會氧化。（原子量 H=1；C=12；O=16；Na=23；Cu=64）
請求出銅在混合物中的質量百分率(%)？
7. 編號1~7的試管中，有下列物質的稀水溶液：CuSO4、AgNO3、NaCl、Na2CO3、NaOH、HI、H2SO4（順序不一定相同）。另有試管標為X和Y，其中各有一種未知物質的稀水溶液。下列之觀察為9個溶液中的兩個混合之反應：
請問X和Y分別為何物質？(陰、陽離子全對才給分)
8. 在一個未知的星球上，溫度與地球相似，已知其地表岩石的主要成分為碳酸鈣，大氣中存在0.1 bar的二氧化碳與其他鈍性氣體，星球上的河流充滿飽和溶解的碳酸鈣，科學家測得河水非常接近中性，[H+] = 1.8 × 10^-7 M，如果已知有下列化學反應，請問河水中鈣離子的含量為多少ppm？（平衡計算時，氣體以bar為單位即可）
9. L、M、Q和Z為週期表中短週期的四個元素，原子序大小順序為L＜M＜Q＜Z，且此四元素間有下列的關係：
(i) 在週期表中，Q與M相鄰，Q與Z也相鄰。
(ii) M、Q和Z三元素的原子最外層電子數之和為17。
L、M、Q和Z可以組成一個化合物，其原子個數之比為8：2：4：1。
寫出此化合物的化學式（須以示性式表示）
10. 已知X和Y為兩種非揮發性的非電解質溶質，且相互不反應。某生想利用凝固點下降法決定X和Y的分子量，配製了(一)和(二)兩種水溶液各100克，並分別測定其凝固點下降度數(ΔTf)。兩種水溶液的組成及所得結果如下表所示，Kf為水的凝固點下降常數。求溶液(一)和(二)之飽和水蒸氣壓的比值為何？
11. 將兩種硫酸鹽依固定比例混和後加熱，可得化合物X。X溶於水時，會游離出K+、Cr3+、SO4^2-離子。若將2.83 g之X中的Cr3+全部氧化成Cr2O7^2-，在酸性條件下，和過量的KI溶液反應，可得3.81 g之I2。此反應的離子反應式為：Cr2O7^2- + I- → Cr3+ + I2（未平衡）。若向2.83 g X之溶液加入過量的BaCl2溶液，可得到4.66 g之白色沉澱，由以上實驗，判斷X的化學式為何？
12. 在固定體積的真空密閉容器內，注入氟氣(F2)後，在27 ºC時，壓力為1.5大氣壓，加入足量的M元素粉末與氟氣反應（加入M元素粉末體積遠小於容器體積），當氟氣完全反應耗盡後，生成MFx的氣體，溫度升高至327 ºC，壓力為1.0大氣壓，密度為2.97 g/L。請問M元素的原子量是多少？可能是何種元素？
13. 寫出或畫出下列反應的中間產物或最終產物A-D的結構
14. 下列氫原子Ha~He酸性大小的次序為何？(請由大到小排列，全對才給分)
15. 由反應機構(reaction mechanism)的基本反應步驟(elementary step)中列出各反應速率式，就能解出所有物種的反應速率及反應級數。
如A → C的反應可拆解為連續反應A → B；B → C，其反應速率式為
d[A]/dt = -k1[A]，d[B]/dt = k1[A] - k2[B]，d[C]/dt = k2[B]
利用「恆穩態近似」(steady state approximation) 假定中間產物的濃度變化量為0，即
d[B]/dt = k1[A] - k2[B] = 0；[B] = (k1/k2)[A]
由上可得產物[C]的反應速率d[C]/dt與反應物[A]成一級反應 d[C]/dt = k1[A]
乙醛熱解成甲烷與一氧化碳的全反應 CH3CHO → CH4 + CO，可分解成下列的基本反應步驟，試求出甲烷(CH4)生成速率的反應級數與反應速率常數？
16. 由A、D、E和G四種元素組成的化合物AxDy[E2G4]z。已知:
(1) x、y、z為整數，x + y + z = 7。
(2)取8.74克該化合物溶於水，加入酸和強氧化劑後，化合物中的E和G元素全部轉化為氣態化合物EG2，在標準狀態下，從此反應共收集到2.688升EG2。EG2的密度為1.965 g/L，且EG2可使澄清石灰水變混濁。
(3)發生(2)中的反應後，A和D以陽離子形式存在於溶液中。往此溶液中加入過量的鐵粉，其中只有D的陽離子可以被還原，且所消耗的鐵粉質量為0.56克。
(4)化合物AxDy[E2G4]z中，D元素的質量百分率為12.8%。
請寫出化合物的化學式為何？
17. 分子式C8H10的有機化合物，僅有兩個碳原子為sp3混成，具有四種異構物A1、B1、C1及D1，其皆為石化工業的常見的重要起始物，價格非常低廉；並具有下列的物理特性及化學反應性：
(1)四種化合物中，只有A1的熔點在0℃以上，其餘皆在0℃以下。
(2)當四種化合物與過錳酸鉀作用後再酸化時，產物為A2、B2、C2及D2，其分子式分別為：C8H6O4、C8H6O4、C7H6O2及C8H6O4。
(3)當四種化合物與溴元素及鐵粉一起反應時，所產生的單溴取代產物A3、B3、C3及D3中，溴原子皆在非sp3混成的碳原子上，其中所有可能（不論產率高低）的單溴取代產物分別有，A3：1種、B3：2種、C3：3種及D3：3種異構物。
(4)當四種化合物與溴元素在照光下反應時，結果與上面第3項中完全不同，所產生的單溴取代產物A4、B4、C4及D4，皆只有單一產物。
(5)若A4、B4、C4及D4分別與甲醇鈉作用，僅有C4會產生一種不含有氧原子的化合物C5。
試問：A1、B2、C3（所有可能）、D4及C5的結構式分別為何？
18. 考慮在不同[OH-]之Mg(OH)2(s)的飽和溶液，若以-log[Mg2+]對pOH作圖可得右圖之直線，請問：
(a) Mg(OH)2(s)之Ksp為多少？
(b)若將0.40 M MgCl2與0.40 M NaOH等體積混合，所得飽和溶液之pH值為何？
(c)若欲使(b)小題之混合溶液中的沉澱恰好完全溶解，需加水稀釋為多少倍？
19. 欲分析25.0 mL廢水樣品中之Pb2+離子，首先將此溶液蒸發至乾，再2.0 mL的水溶解，並加入2.0 mL的緩衝溶液和2.0 mL的顯色劑，最後稀釋至10.0 mL溶液。下圖為Pb2+離子和顯色劑結合成的錯離子之吸收度標準檢量線，若最終溶液的吸光度為0.13，則此廢水中Pb2+離子的濃度為多少ppm？(Pb: 207)
20. 已知6OH- + Br- → BrO3- + 3H2O + 6e- E° = -0.61V；
2OH- + Br- → BrO- + H2O + 2e- E° = -0.76 V，
求BrO- + 4OH- → BrO3- + 2H2O + 4e-之E°為多少V？
21. 在1.0 M、1公升的硫化鈉(Na2S)水溶液中，加入氯化亞鐵(FeCl2)固體（含Fe2+ 11.2克），假設溶液體積不改變。欲使FeS沉澱全部溶解，需調整溶液pH值至酸性。已知FeS的Ksp = 4×10^-17，H2S的Ka1 = 10^-7，Ka2 = 10^-13，
請問溶液[S2-]需低於多少M，才不會產生FeS沉澱？
22. 銅銀電池：Cu | Cu2+(0.10 M) || Ag+(1.00 M) | Ag，電解液之體積均為100 mL，若此電池以3.86安培的固定電流進行放電，試問經過多少分鐘後，Cu2+和Ag+的濃度相同？
23. 已知氟化鉛(PbF2)之Ksp為3.6×10^-8；HF之Ka為6.0×10^-4。
若氟化鉛在0.10 M之HF(aq)及醋酸/醋酸鈉之緩衝溶液中的溶解度為1.0×10^-5 M，試問該緩衝溶液之H+濃度為多少M？
24. 氦原子之第二游離能為5250 kJ/mol，試問He+之放射光譜中，在n → 4（n ＞ 5，n為整數）之譜線中落在可見光區（400 ~ 700 nm）的n值範圍為何？
已知1 kJ/mol = 120000 nm
25. 速率常數k與活化能Ea(J/mol)的關係可表示為：
k = c × 2^(-[Ea/(5.76T)])，c為常數，T為絕對溫度。
若有一化學反應，在500 K時加入某催化劑，其反應速率增快為未催化時的32倍，則此催化劑造成之活化能降低多少kJ/mol？
26. 晶格能(U0)是由氣體離子形成固體離子時，伴隨者的標準熱之變化，就是：
M+(g) + X-(g) → MX(s)，此反應永遠是放熱反應，因此U0總是為負值。
晶格能不能直接測量，但可利用某些反應熱數據間接求得。其中最出名的即是Born-Haber循環。現有熱力學數據如下（所有能量單位均為kJ/mol）：
畫出CaO(s)的Born-Haber循環，並求出CaO(s)的晶格能為何？
27. 鍵角比較，請由大到小排列，全對才給分:
NO2、NO2+、NO2-、NO3-、O3、SiO2(O-Si-O)、P4、SO2、SO3、SO3^2-、ClO3-