1
110 指考化學考科試題或答案之反映意見回覆
題號:
7
題目:
7. 蘇同學做實驗時,有下列的操作:甲、將氫氧化鈉溶液,用燒杯對準管口,加入滴定管
中;乙、將水徐徐倒入濃硫酸中並快速攪拌溶液;丙、實驗結束,將剩餘乾淨未用的藥
品分別倒回原有藥瓶中;丁、將氫氧化鈉廢液先行中和再排放入水槽;戊、實驗結束,
將所有使用過的藥品先予以混合,再倒入專用廢液桶中。上述有關實驗的敘述,何者正
確?
(A)甲
(B)乙
(C)丙
(D)丁
(E)戊
意見內容:
1. 實驗操作「甲、將氫氧化鈉溶液,用燒杯對準管口,加入滴定管中」,須使用漏斗。
2. 實驗操作「丁、將氫氧化鈉廢液先行中和再排放入水槽」,應用大量清水稀釋後丟棄。
3.本題建議送分。
意見回覆:
1. 本題測驗考生對實驗操作、藥品及廢棄物處理的正確認識。
2. 甲的操作:「將氫氧化鈉溶液,用燒杯對準管口,加入滴定管中」,欲將燒杯內的溶液加
入滴定管中,應使用漏斗,可避免溶液灑出,直接使用燒杯對準管口,將氫氧化鈉溶液
加入滴定管中,為錯誤的操作。
3. 丁的操作:「將氫氧化鈉廢液先行中和再排放入水槽」,氫氧化鈉為強鹼,不適合直接倒
入水槽,應先以酸性溶液先進行中和,若未進行酸鹼中和,直接倒入水槽,可能產生危
險,各版本的實驗活動手冊皆有提及。至於以大量清水稀釋後倒入水槽,應是酸鹼中和
後的步驟,兩者並非互相排斥,故丁的操作為正確。本題選項
(D)正確,並無疑義。
2
號:
8
題目:
8. 新冠病毒猖獗,使用含氯的非酒精性消毒劑甚多,也常發生意外。圖 2為定溫下,某濃
度的溶液中
2
Cl 、HOCl及 OCl
三個物種的含量(
%),隨pH值不同而變化的曲線。下列
有關
2
Cl 及HOCl的敘述, 何者錯誤 ?
(A)
2
Cl 能溶於pH=5的水溶液
(B)
2
Cl 溶於pH=1的水溶液會生成 Cl
(C)
2
Cl 溶於pH=2的水溶液反應中,會生成 OCl
(D)
2
Cl 溶於pH=2的水溶液,消失的
2
Cl 全部轉化成HOCl
(E)
2
Cl 溶於pH=2的水溶液反應中,
2
Cl 是氧化劑,也是還原劑
意見內容:
1. 根據相關文獻,至於圖形中的縱軸含量,應改為有效氯的含量,並要說明有效氯的意義,
依據歐洲的相關文獻,有效氯分成
3 個部分:
(1)
2
Cl
當中,在水中會形成 HOCl 的其中 1 個 Cl
(2) HOCl 中的 Cl
(3)
OCl
中的 Cl
圖形標示、題幹敘述不夠詳盡,會讓學生誤以為是
3 個酸重量百分比,故整題應予以送
分。
http://www.hydroinstruments.com/files/Basic%20Chemistry%20of%20Chlorination.pdf
選項
(B):以
+
2
2
Cl + H O
H + Cl + HClO
-
,而
Cl
是由 HCl 解離而得,並非有效氯,所以
沒有標示在圖形上,會導致判斷錯誤。
選項
(C):以
+
2
2
Cl + H O
H + Cl + HClO
-
,而
HClO
會解離出少量的
+
H 以及
OCl
-
,但
由圖
8 可得,
OCl
-
在
pH 2 時含量為 0。
2. 由圖形呈現,次氯酸以及次氯酸根於此圖中表示不同線段,選項(C)
2
Cl
溶於
pH=2 的
水溶液反應中,由圖可知生成 HOCl 約 50%,而
OCl
為
0%,其
OCl
曲線於
pH > 5 才出
現,故建議此題送分或開放答案為
(C)或(D)。
圖
2
含
量
1 2 3 4 5 6 7 8 9
HOCl
OCl
-
100%
80%
60%
40%
20%
Cl
2
pH
10
HOCl
Cl
2
OCl
-
3
意見回覆:
1. 本題測驗考生對於 pH 值影響
2
Cl
、 HOCl 、
OCl
物質間平衡變化的瞭解。
2. 根據高中選修化學下冊各版本的內容與圖 2 可知:
(1)
2
Cl
溶於水會發生自身氧化還原反應,所生成的次氯酸為很強的氧化劑,平衡反應如
下:
2
2
2
1
4
2
2
2
Cl (g)
Cl (aq) K
6 3 10
(1)
Cl (aq) + H O(l)
HOCl(aq) + H (aq) + Cl (aq) K
4 0 10
(2)
.
..................
.
..................
式
式
隨著
pH 值增加,
2
Cl
含量逐漸下降。
(2) 當
2
Cl
含量逐漸下降,則 HOCl 含量逐漸增加,但是溶液 pH 值上升達一定值後,HOCl
會與
OH
作用而生成
OCl
,反應如下:
2
HOCl(aq) + OH (aq)
H O(l) + OCl (aq)
此時 HOCl 含量下降,而
OCl
含量逐漸增加。
3. 來函所提的選項(B)、(C)與(D)說明如下:
(1) 根據上述式(2),氯氣於水中反應生成三種粒子,分別為
+
H 、
Cl
以及
HClO
,故選項
(B)敘述正確。
(2) 根據上述式(2),氯氣於水中反應生成三種粒子,分別為
+
H 、
Cl
以及
HClO
。
HClO
為弱酸,溶於水後,其解離反應式為:
+
HClO
H + OCl
-
,故於
pH= 2 的水溶液,
仍會解離產生
OCl
,故選項
(C)敘述正確。
(3) 根據上述式(2),
2
2
Cl (aq) + H O(l)
HOCl(aq) + H (aq) + Cl (aq)
,消失的
2
Cl
一半生成
HOCl 、一半生成
OCl
,而非全部轉化成 HOCl ,故選項(D)敘述錯誤。
4. 本題雖未提供有效氯的概念,但根據高中所學,應可正確回答各選項。此題選擇錯誤敘
述,故正確答案
(D)並無疑義。
5. 本題所參考的文獻為:International Journal of Advanced and Applied Sciences (2018), 5(2)
p. 108-117. 圖形所參考的資料為:
http://www.protank.com/sodium-hypochlorite
,即是以含
量(
%)作呈現。
4
題號:
9
題目:
9. 已知 OCl
及
HOCl的標準還原電位表如下:
+
2
2
2
1
HOCl
H
e
Cl
H O E
1.61 V
2
OCl
H O
2 e
Cl
2 OH E
0.81 V
下列有關
2
Cl 、NaOCl及HOCl的敘述,何者正確?
(A) HOCl的
a
pK
值約為7.5
(B) NaOCl可用於洗手消毒
(C) HOCl及NaOCl均為 鹼性化合物
(D)相同濃度的溶液,HOCl比NaOCl還原力強
(E) NaOCl的溶液在低於pH 5的條件下,會有
2
Cl 產生
意見內容:
1. 根據衛生福利部疾病管制署之公開資訊:
「沒有自來水,但仍有其他儲水或乾淨水源:可
以泡製
3 之 5ppm 含氯漂白水置於附有水龍頭之儲水桶,先打開儲水桶水龍頭用小水量
漂白水沾濕雙手搓揉約
20 秒後,再以少量含氯漂白水沖洗雙手,最後再另以清水洗掉殘
留的漂白水」
。
2. 第 8 題縱坐標是「含量」
,應以「濃度」或明確單位最為標準。且次氯酸還原電位為正值,
故無法完全否認氯氣生成的可能性。
3. NaOCl與酸會產生
2
Cl
,反應式為:
+
+
2
2
2
4 NaOCl + 4 H
4 Na + 2 H O + 2 Cl + O
。
故建議此題送分或開放答案為
(A)或(B)或(E)。
意見回覆:
1. 家用漂白水的活性成分是次氯酸鈉,可作為家庭中去汙、漂白與殺菌之用。次氯酸鈉是
一種氧化劑,也是一種鹼性物質,較適合作為環境的清潔與消毒,不適合用於人體,恐
造成皮膚的病變。若要使用含次氯酸鈉的漂白水,需要經過大量的水稀釋後才可使用,
直接使用,會造成皮膚的傷害。漂白水就是拿來做環境的消毒,不是拿來洗手;消毒清
潔 用 品 若 要 用 在 人 體 身 上 , 必 須 要 通 過 食 藥 署 檢 驗 才 可 以 。( 參 考 網 址 :
https://news.ltn.com.tw/news/life/breakingnews/3625901
。
5
2. NaOCl的溶液在酸性的條件下,會進行反應如下:
OCl (aq) + H (aq)
HOCl(aq)
反應所產生的 HOCl,若要產生
2
Cl
,則需要有 Cl
的存在。選項中並未提供 Cl
,故不會
有
2
Cl
的產生。
3.本題的正確選項為(A),並無疑義。
6
題號:
17
題目:
17. 鋁熱劑的主要成分為鋁及氧化鐵,先以火焰槍或鎂帶加熱引發後,二者進行反應,產生
熔融態的鐵,可供焊接之用。下列相關化學反應的敘述,哪些正確?
(A)反應為放熱反應
(B)反應有氧氣參與
(C)反應屬於氧化還原反應
(D)此反應中,鋁比鐵較易失去電子
(E)在反應中鋁為氧化劑,氧化鐵為還原劑
意見內容:
鋁熱劑的主要成分為鋁及氧化鐵,先以火焰槍或鎂帶加熱引發後,二者進行反應,產
生熔融態的鐵,可供焊接之用。無論火焰槍或鎂帶加熱引發,都需要氧氣的參與,且本題
未限制範圍於「鋁及氧化鐵」之間的反應,故建議答案為
(A)(B)(C)(D)。
意見回覆:
根據題幹敘述為「鋁熱劑的主要成分為鋁及氧化鐵,先以火焰槍或鎂帶加熱引發後,
二者進行反應,產生熔融態的鐵,可供焊接之用。」
,故化學反應是指「鋁熱劑」中,鋁與
氧化鐵二者的化學反應。鋁熱劑作用的反應式為:
2
3
2
3
2 Al
Fe O
Al O
2 Fe
,此反應除了
利用鋁還原了氧化鐵產生熔融態的鐵,不僅是氧化還原反應,亦是放熱反應,且不需要氧
氣的參與,火焰槍或鎂帶加熱的目的在於引發此化學反應,此題正確選項為
(A)(C)(D),並
無疑義。
7
題號:
18
題目:
18. 古代人們發現,取自於柳樹中的柳酸,構造如圖6所示,可以用來止痛及治療風濕。但
是,柳酸會造成胃部不適。可利用柳酸與醋酸或乙酐的反應製得乙醯柳酸,就是阿司匹
靈。
下列有關乙醯柳酸的敘述,哪些正確?
(A)常溫下乙醯柳酸易溶於水中
(B)柳酸和乙醯柳酸均有分子內氫鍵
(C)乙醯柳酸有5個π鍵及17個σ鍵
(D)柳酸的羥基和醋酸的羧基進行反應,是一種酯化反應
(E)柳酸和乙酐反應,以濃硫酸作為催化劑,可製備乙醯柳酸
意見內容:
選項
(E)所敘述反應:
若以濃硫酸催化,系統中的硫酸提供
+
H ,將使
+
3
3
CH COOH
CH COO +H
-
向左反
應,使乙酸濃度提升,導致使阿司匹靈製備方程式向左反應。因此,以此方法催
化反應是否不妥?
意見回覆:
水楊酸中官能基會形成分子內氫鍵,加入濃硫酸可以破壞水楊酸分子中羥基與羥基
間形成的氫鍵,使醯化反應較易完成。高中實驗課本中的阿司匹靈的製備反應,即是以
濃硫酸作為催化劑,此題正確選項為
(B)(D)(E),並無疑義。
圖
6
OH
O
OH
+
O
O
O
H
3
C
H
3
C
濃H
2
SO
4
O
O
OH
O
H
3
C
+
CH
3
CO
2
H
柳酸
乙酐
阿司匹靈
8
題號:
21
題目:
21. 細胞培養液中的溶氧量不易偵測,但利用某些特定錯合物的螢光則可以測得。於溶液
中,錯合物的螢光訊號強度,會隨氧氣的濃度增加而下降。某一個釕錯合物,即有此種
性質,其化學式為
3
2
RuL Cl ,其中,Ru與三個配位基L錯合。圖7為配位基L的結構式。
下列有關此錯合物的敘述,哪些正確?
(A) Ru為+2價離子
(B)配位基L是單牙基
(C)
3
2
RuL Cl 為6配位的錯合物
(D)錯合物具有21個雙鍵
(E)硝酸銀溶液和錯合物溶液作用可產生沉澱
意見內容:
選項
(C)
3
2
RuL Cl
為
6 配位的錯合物,未指出是金屬還是配位基的配位數,建議答案
為
(A)(C)(E)或(A)(E)。
意見回覆:
1. 過渡金屬元素可與陰離子或具孤對電子之分子,形成配位化合物或稱錯合物。配位化合
物常包含錯離子,錯離子是由中心金屬與配位子(或配位基)所構成。中心金屬與配位
子間之鍵結,並不會因溶於水而斷裂,故一般認為金屬與配位子間之鍵結,具有共價鍵
特性,稱為配位共價鍵。通常為強調配位化合物中錯離子的部分,會以
[ ] 括弧標記。
2. 所謂配位數,即中心金屬與配位子間的鍵結數目。配位子與中心金屬間僅形成一個鍵結
者,稱為單牙配位子。若配位子中有兩個以上的原子具有孤對電子,可同時和中心金屬
形成鍵結,則稱為雙牙或多牙配位子。選項
(C)為
3
2
RuL Cl
為
6 配位的錯合物,即金屬
Ru 與三個配位基 L 錯合,配位基 L 是雙牙基,故錯合物為 6 配位的化合物。若以
配位子(或配位基)而言,則是以單牙基、雙牙基或多牙基稱之。正確選項為
(A)(C)(E),
並無疑義。
圖
7
9
題號:
22
題目:
22. 聚乳酸是一種環境友善、可降解的聚合物,可由單體甲或單體乙聚合而成,其結構如圖8。
下列相關的敘述,哪些正確?
(A)聚乳酸為聚醚類聚合物
(B)聚乳酸不易溶於水
(C)單體乙可直接經由縮合反應脫水生成聚乳酸
(D)使用等莫耳數的單體甲及單體乙分別進行聚合,可生成等重量的聚乳酸
(E)使用等重量的單體甲及單體乙分別進行聚合,後者可生成較 重的聚乳酸
意見內容:
選項
(B)若不經過背誦難以判斷,由圖片之結構式可知,平均每 3 個碳,會有兩個氧,
至多可與水產生
4 個氫鍵,可能使其易溶於水,無法判斷聚乳酸不易溶於水,而考生可以
藉此判斷選項
(B)錯誤,故建議答案為(B)(E)或(E)。
意見回覆:
聚合物通常是由不同數目的單體聚合成的混合物,其平均分子量大約在
3
10
以上;若聚
合物的分子鏈上有官能基,此官能基性質則會影響此聚合物之性質。聚合物因其分子結構
大,雖然具備可與水形成氫鍵的官能基,但對於水的溶解度不大,此為聚合物的基本性質,
各版本課本皆有提及,故選項
(B)正確。本題的答案為(B)(E),並無疑義。
圖
8
聚乳酸
單體甲
單體乙
10
題號:非選擇題三
題目:
三、 丹麥今年啟動了氨氣工業生產的綠色程序,使用固態氧離子電解槽(SOEC),過程中
不需要高成本的空氣分離,圖
9 為其裝置示意圖。將適當比例的空氣和水蒸氣通入陰
極,兩者均進行電解,氧氣生成
2
O
,水蒸氣產生
2
H
和
2
O
。氧離子薄膜只允許氧離子
(
2
O
)通過,並在陽極反應。已知
SOEC 電解水的效率可達 80%,在通入莫耳數比
為
1: 3
的空氣和水蒸氣後,經電解生成甲和乙兩部分的氣體。甲含有未反應的水蒸氣,
將甲通過除水裝置後,直接
導入哈柏法製程,即可製造
氨。
根據這些實驗結果,回答下列問題。(共
8 分)
1. 寫出甲部分的氣體中,除了水蒸氣外,所含兩種主要氣體的化學式。(2 分)
2. 寫出兩種在實驗室中用於吸收水蒸氣的常用化合物的化學式。(2 分)
3. 寫出陽極的係數平衡電化學半反應式。(2 分)
4. 已知 SOEC 電解水的效率可達 80%。由化學計量的觀點,說明在此效率下,需要
通入莫耳數比為
1: 3
的空氣和水蒸氣的原因。(
2 分)
意見內容:
題目所敘述為「實驗室用於吸收水蒸氣的常用化合物的化學式」
,考量各版本教科書所
舉的例子皆不盡相同,建議只要符合題目條件的答案均應計分。例如:NaOH、
4
2
Mg(ClO )
、
2
CaCl
、
4
CuSO
等答案。
意見回覆:
1. 本題的答案較為多元,只要符合吸收水蒸氣特性的化合物都可給分。
2. 非選擇題參考答案將於 8 月 13 日(五)公布於本中心網站,較詳細的評分標準說明與考
生作答情形分析,請參閱本中心將於
9 月 15 日(三)出刊的第 325 期《選才電子報》。
圖
9
SOEC
甲
乙
陰極
氧離子薄膜
陽極
O
2
-
空氣
水蒸氣
固態氧離子
電解槽效率
80%