拾肆、競賽詴題及參考答案
筆詴(一)
壹、選擇題題目（共計 30%）
1. 將 0.1 mol 的 HCl 加入下列溶液中，何者的 pH 值變化最小？
(A)純水 1.0 L
(B) 0.1 M、1.0 L 的 NaOH 溶液
(C) 2.0 M 的 H
2
CO
3
與 2.0 M 的 NaHCO
3
混合成溶液 1.0 L
(D) 2.0 M 的 H
2
CO
3
與 1.0 M 的 NaHCO
3
混合成溶液 1.0 L
(E) 0.1 M 的 H
2
CO
3
與 0.1 M 的 NaHCO
3
混合成溶液 1.0 L
2. 現有 NH
4
NO
3
、(NH
4
)
2
SO
4
、H
2
SO
4
和 HNO
3
四瓶詴劑，下列何種詴藥能將四者區分？
(A) Ba(OH)
2
(B) NaOH
(C) HCl
(D) Na
2
S
(E) NaCl
3. 實驗桌上的 10 杯等濃度、等體積的溶液，若兩兩相互混合，則哪一組溶液所含的離子數
量最多？
(A) AgNO
3
＋NaCl
(B) Na
2
CO
3
＋HCl
(C) NaOH＋CH
3
COOH
(D) BaCl
2
＋CuSO
4
(E) Na
3
PO
4
＋NaOH
4. 參考附表，在室溫下將兩滴溴瑞香草酚藍指示劑，滴入一杯[OH
－
] = 10
-5
M 之小蘇打水溶
液後，溶液應呈現何種顏色？再滴入兩滴酚紅，溶液又會呈現何種顏色？
(A)藍，紅
(B)紅，紫
(C)藍，綠
(D)紅，綠
(E)藍，紫
5. 在 25°C 時，設 Ca(OH)
2
之 K
sp
值為 K
1
， Mg(OH)
2
之 K
sp
值為 K
2
，今同時將上述兩種氫氧
化物溶於水，而達成飽和時，溶液中[OH
－
]為何值？（H
2
O 產生的 OH
－
可忽略不計）
(A)
1
2
2
K
K
＋
(B)
1
2
3
4
K
K
＋
(C)
3
1
2
2(
)
K
K
＋
(D)
3
3
1
2
2
K
K
＋
(E)
1
2
3
2
K
K
＋
6. 昔人確實認為銀製品可用於驗毒。唐人所著《外台秘要》中，對此有明確記載：「取銀
匙若箸或釵含之，經宿，色黑即是，不黑者非。」，其中主要的原理為：
請問下列敘述何者不正確
(A) d = e
(B) H
2
S 與 Ag 進行氧化還原反應
(C)生成物
是黑色固體
(D)在缺氧狀態下，所得反應為
(E) H
2
S 在室溫下是氣體
7 請問下列有關氧化還原反應的敘述何者不正確?
(A)銅像上出現的銅綠的組成為 Cu
2
(OH)
2
CO
3
(B)鐵質菜刀生鏽，其鐵鏽的成分為 Fe
2
O
3
(C)氧化還原反應可能只有一種的元素的價數發生變化
(D)反應中所有的元素的價數均發生變化
(E)化學電池在放電過程中，氫氧燃料電池中的陰極與陽極重量均不改變
8. 下列哪個反應雙氧水的角色為還原劑?
(A)高錳酸鉀溶液與雙氧水反應
(B)碘化鉀溶液與雙氧水反應
(C)硫化氫與雙氧水反應
(D)苯酚與雙氧水反應
(E)亞鐵離子與雙氧水反應
9. Ag、Cu、Co 和 Zn 的標準還原電位分別為+0.799、+0.337、
0.277 和
0.762V。以下哪種
電池會有最大的電池電動勢？
(A) Zn
Zn
2+
(1 M)
Cu
2+
(1 M)
Cu
(B) Zn
Zn
2+
(1 M)
Ag
+
(1 M)
Ag
(C) Cu
Cu
2+
(1 M)
Ag
+
(1 M)
Ag
(D) Zn
Zn
2+
(1 M)
Co
2+
(1 M)
Co
(E) Co
Co
2+
(1 M)
Zn
2+
(1 M)
Zn
10. 以 Pt 電極電解下列水溶液，何項反應後溶液的 pH 值會逐漸變小？
(A)濃食鹽水
(B) Na
2
SO
4
(C) AgNO
3
(D) KI
(E) H
2
O
（一）評量之關鍵概念：
1. 評量應考人判定 pH 值、指示劑、氧化還原的原理。
2. 評量應考人對於電化學電池的能力。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
差
分數
3
0
1-10
內容
答案正確
內容錯誤
（三）參考答案內容：
題號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
A
E
E
C
B
D
A
B
A
貳、問答題及計算題（共計 70%）(需寫出計算過程)
1.
詴判斷下列鹽類水溶液的酸鹼性。
(1) Pb(NO
3
)
2
(2%)
(2) NaF (2%)
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人判斷鹽類酸鹼性的能力。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
差
1-2
分數
2
0
內容
答案正確
內容錯誤
（三）參考答案內容：
(1) Pb(NO
3
)
2
溶於水會產生 Pb
2
＋
和 NO
3
－
。NO
3
－
幾乎不會水解；Pb
2
＋
水解後呈酸性，所
以 Pb(NO
3
)
2
水溶液呈弱酸性。
(2) NaF 溶於水會產生 Na
＋
和 F
－
。Na
＋
幾乎不會水解；F
－
水解後呈鹼性，所以 NaF 水
溶液呈弱鹼性。
2. 25℃下，將 0.10 M HNO
2
溶液 50.0 mL 與 0.10 M NaOH 溶液 10.0 mL 混合後，配製緩衝
溶液：
（
25℃下，HNO
2
的 K
a
= 4.50×10
-4
，）
(1) 酸鹼中和後， HNO
2
的濃度為何？生成多少莫耳 NaNO
2
？(4%)
(2) 此緩衝溶液的 pH 為多少？(3%)
(3)若在此緩衝溶液中加入 0.5 mmol 的 HCl (假設體積不變)，溶液 pH 會變成多少？(3%)
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人緩衝溶液 pH 值的計算能力。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
(1)
分數
4
3
2
0-1
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
(2)
分數
3
2
1
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
(3)
分數
3
2
1
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
(1) O
2
與 NaOH 進行酸鹼中和，其反應式如下：
HNO
2
(aq)
+ NaOH(aq)
→ NaNO
2
(aq) + H
2
O(l)
反應前
0.10×50
= 5 mmol
0.1×10
= 1 mmol
變化量
− 1 mmol
− 1 mmol
+ 1 mmol
帄衡時
4 mmol
0
1mmol
[HNO
2
]=0.067M, NO
2
-
= 1 mmol
(2) 酸鹼中和後，溶液的體積為 10 + 50 = 60 mL，[HNO
2
]為 M，[NO
2
－
]為 M。
HNO
2
(aq)
H
＋
(aq)
+
NO
2
－
(aq)
帄衡時
－x ≈
x
+ x ≈
將帄衡時濃度代入帄衡常數表示式 K
a
=
+
2
2
[H ][NO
]
[HNO ]
－
可得：4.50×10
－
4
=
=
得 x = 1.80×10
－
3
，即[H
＋
] =1.80×10
－
3
(M)，
pH =－log(1.80×10
－
3
) = 2.74
(3)加入 0.5 mmol 鹽酸後，NO
2
－
幾乎和 H
＋
完全結合形成 HNO
2
HNO
2
NO
2
－
+
H
＋
4 + 0.5 = 4.5
1 – 0.5 = 0.5
0.5 – 0.5
重新達帄衡時
≈
≈
x
物質濃度
將上述物質濃度帶入：K
a
=
+
2
2
[H ][NO
]
[HNO ]
－
，
4.50×10
－
4
=
=
得 x = 4.05×10
－
3
，即[H
＋
] = 4.05×10
－
3
(M)，
pH =－log(4.5×10
－
4
) =2.39
3. 將石英與石墨共熱至 3000℃可製得矽晶體 (Si
(s)
)，並產生一氧化碳。詴回答下列問題：
(1)寫出反應式（需帄衡係數）(3%)
(2)反應時，氧化劑與還原劑的質量比為何？（假設反應物均完全耗盡）
（C＝12、O＝16、
Si＝28）(3%)
（一）評量之關鍵概念：
1.評量應考人化學方程式。
2.評量應考人判定氧化還原的概念。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
可
差
分數
3
1
0
(1)
內容
列式及答案正確
列式正確及答案有誤
內容不清楚或錯誤
分數
3
1
0
(2)
內容
列式及答案正確
列式正確及答案有誤
內容不清楚或錯誤
（三）參考答案內容：
(1)
SiO
2
(s)＋2C(s)→Si(s)＋2CO(g)
(2)
氧化劑為 SiO
2
（失氧）
，還原劑為 C（得氧），質量比＝(1×60)：(2×12)＝5：2
4. 將 1.5 g 之某一元弱鹼溶成 100.0 mL 水溶液，加數滴指示劑，以 0.5 M 的 HCl(aq)滴定並
使用 pH 測定儀測定的結果如附圖，回答(1)～(3)題：
(1)該鹼之分子量為何?(3%)
(2)若 A 點之 pH 值為 9.0，則該鹼之
b
K
為若干?(3%)
(3)滴定之前溶液之 pH 值為若干?(3%)
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人酸鹼帄衡滴定的原理及其應用。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
可
差
分數
3
2
0-1
(1)
內容
說明清楚完整
說明一部份有誤
內容不清楚或錯誤
分數
3
2
0-1
(2)
內容
說明清楚完整
說明一部份有誤
內容不清楚或錯誤
分數
3
2
0-1
(3)
內容
說明清楚完整
說明一部份有誤
內容不清楚或錯誤
（三）參考答案內容：
(1) 設一元弱鹼之分子量＝M g/mol，則
1.5
1
M
＝
20.0
0.5
1
1000
M＝150 g/mol
(2) 點為半當量點，故其 pOH＝
b
pK
＝14.0－9.0＝5.0
b
K
＝
5
1.0 10
(3) [BOH]＝
3
1.5
1
150 100 10
＝0.1 M，則[OH
－
]＝
5
0.1 10
－
＝
3
1.0 10
M
pOH＝3.0，故 pH＝11.0
5. 煉製鐵礦時，主要以焦炭將氧化鐵還原成鐵及生成二氧化碳，詴回答下列問題：(Fe＝56，
C＝12，O＝16)
(1)寫出此化學反應式（需帄衡）
：____________。(3%)
(2)若 5kg 的鐵礦中含 40%的氧化鐵(Fe
2
O
3
)，假設完全反應，至少需____________ kg 的
焦炭可將其完全還原。(3%)
（一）評量之關鍵概念：
1.評量應考人氧化還原滴定的原理及其應用。
2.評量應考人沈澱的的原理及其應用。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
可
差
分數
3
2
1
(1)
內容
說明清楚完整
說明一部份有誤
內容不清楚或錯誤
分數
3
2
1
(2)
內容
說明清楚完整
說明一部份有誤
內容不清楚或錯誤
（三）參考答案內容：
(1) Fe
2
O
3
＝160，
2
3
Fe O
n
＝
3
10 10
40%
160
＝12.5
⇒n
Fe
＝2Fe
2
O
3
＝12.5×2＝25(mol)，
W
Fe
＝25×56×10
－
3
＝1.4(kg)。
(2)n
C
＝
2
3
Fe O
3
2
n
＝
3
2
×12.5＝18.75(mol)，W
C
＝18.75×12×10
－
3
＝0.225(kg)。
6. 鋰離子電池是一種充電電池，主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。 如果我們
使用正極為錳酸鋰 (LiMnO
2
)，負極為石墨狀碳材 (LiC
6
)， 請寫出放電時候正極與負極
的半反應式。(6%)
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人電池的原理及其應用。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
可
差
分數
6
3
1
(1)
內容
說明清楚完整
說明一部份有誤
內容不清楚或錯誤
（三）參考答案內容：
Positive electrode: MnO
2
+ Li
+
+ e
→ LiMnO
2
Negative electrode: LiC
6
→ Li
+
+ e
+ C
6
7. 已經知道五價無機砷酸有三個 pK
a
值，分別為 2.24、6.69 與 11.5，請寫出在水中的解離
方程式。（6%）
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人三質子酸解離的原理及應用。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
可
差
分數
6
3
0
(1)
內容
說明清楚完整
說明一部份有誤
內容不清楚或錯誤
（三）參考答案內容：
8. 請說明為何鹽橋內都要填入飽和濃度的 KCl，而不選擇其他高濃度的鹽類。（5%）
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人電池裝置原理及應用。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
可
差
分數
5
2
0
(1)
內容
說明清楚完整
說明一部份有誤
內容不清楚或錯誤
（三）參考答案內容：
Saturated KCl is used in a salt bridge because K
+
and Cl
have similar mobilities. Junction
potentials at the two interfaces of a KCl salt bridge are slight.
飽和 KCl 用於鹽橋，因為 K
+
和 Cl
具有相似的電遷移率。 因此 KCl 鹽橋的
兩個界陎處的接合電位很小，可以量測到準確的電位。
9. 為何不能直接將含 NaCl 的溶液，如海水，電解達到產生氫氣目的，請用化學反應式說明?
（5%）
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人電池裝置原理及應用。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
可
差
分數
5
2
0
(1)
內容
說明清楚完整
說明一部份有誤
內容不清楚或錯誤
（三）參考答案內容：
10. 請問你如何組裝電化學裝置確定 Mg
2+
Mg 的標準還原電位?（5%）
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人電池裝置原理及應用。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
可
差
分數
5
2
0
(1)
內容
說明清楚完整
說明一部份有誤
內容不清楚或錯誤
（三）參考答案內容：
11. 三個電解池 A、B、C 分別含有 ZnSO
4
、AgNO
3
和 CuSO
3
溶液。如果將它們串聯起來，並
且通過 1.5 安培的穩定電流，直到 1.45 克銀沉積在電解池 B 的陰極，請問需要施加多久
的電流? 在同樣狀況下，沉積在電解池 C 的銅和電解池 A 的鋅的質量是多少？(Zn 原子
量為 65.3，Ag 原子量為 108，Cu 原子量為 63.5；一莫耳電子電量為 96500 庫倫) (8%)
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人電池裝置原理及應用。
（二）評分項目及標準：
子題 等級
優
良
可
差
(1)
分數
4
2
1
0
內容
列式及答案正確
列式正確及答案
有誤
列式及答案不完
整
內容不清楚或錯
誤
(2)
分數
4
2
1
0
內容
列式及答案正確
列式正確及答案
有誤
列式及答案不完
整
內容不清楚或錯
誤
（三）參考答案內容：
Cell B: Ag
+
+ e
−
⇌ Ag at cathode.
1 mole (108 g) of Ag is deposited by 96500 C.
1.45 g of Ag will be deposited by (96500×1.45)/108=1295.6 C.
Q=It
1295.6=1.5×t
t=864s
Cell A: Zn
2+
+ 2e
−
→ Zn
2 moles of electrons (2×96500 C of current) produces 1 mole (65.3 g) of zinc.
1295.6 C of electricity will deposit (65.3×1295.6)/(2×96500) =0.438 g of zinc
Cell C: Cu
2+
+2e
−
→ Cu
2 moles of electrons (2×96500 C) of current will produce 1 mole (63.5 g) of Cu.
1295.6 C of current will deposit (63.5×1295.6)/(2×96500) = 0.426g of copper
Saturated KCl is used in a salt bridge because K
+
and Cl
have similar mobilities. Junction
potentials at the two interfaces of a KCl salt bridge are slight.
飽和 KCl 用於鹽橋，因為 K
+
和 Cl
具有相似的電遷移率。 因此 KCl 鹽橋的
兩個界陎處的接合電位很小，可以量測到準確的電位。
筆詴(二)
1. 波耳氫原子模型主要基於兩個假設:
a. 電子可以在一些特定軌道上穩定地環繞原子核作圓周運動，這些特定軌道具有不同
半徑 ，且特定軌道的圓周長必頇符合
類似駐波條件，
;
代表
電子的物質波長。而根據將粒子性與波動性結合的德布羅依關係式(de Broglie relation)
， 為普朗克(Planck)常數；
為電子以質量
速度 運動時所具有的動量。
b. 經由吸收或釋放特定能量的光子，電子可以躍遷到其它特定能量的軌道上。
在上述假設下，波耳推算出氫原子內唯一的電子在不同軌道的相對能量
， 指電子從
至
軌道所需能量，又稱為游離能。本題要你實際推演出
此能量方程式：
(1)電子圓周運動的作用力來源是原子核與電子的庫侖力
(注意此處使用 cgs-esu
單位制表示式，庫侖常數為 1 erg cm esu
-2
，因此不必特別寫明， 是一個質子的電荷
量或一個電子的負電荷量，
esu
C)。對於隨著電子一起轉動的觀察者
而言，電子是靜止的，根據牛頓定律，電子受到的庫侖力與假想的「離心力」大小相
等方向相反，利用合力為零，離心加速度公式為
，以及模型基本假設。(10%)
首先推導出氫原子特定軌道半徑公式
,
(
Å 稱之波耳半徑
(2)利用電子總能為動能與庫侖位能的和，即
。(10%)
推導出氫原子量子總能
(3)計算一莫耳氫原子以仟焦耳為單位之 值。(5%)
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人對波耳氫原子模型的原理及應用。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
(1)
分數
8-10
5-7
2-4
0-1
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
(2)
分數
8-10
5-7
2-4
0-1
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
(3)
分數
5
3-4
2
0-1
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
2. 假如你是波耳先生，企圖由一個電子的氫原子推廣到二個電子的氩原子，你想像了下圖
之電子運動模型：考慮兩個電子會互相排斥，要相隔愈遠愈好，因此兩者相對位置是在圓
周直徑的兩端，且保持同方向進行等速圓周運動，核電荷應為
，仿照上一題處理氫原
子的方法，用牛頓力學考慮旋轉參考系運動粒子之總受力情況，並摻雜電子具有物質波長
以及軌道圓周長頇符合波長整數倍等量子化條件，
(1)推導出氩的電子軌道半徑是氫原子半徑的 ，即
(庫侖力較強，半徑比較小
是合理的)。(10%)
(2)列出氩原子總能(
)所包含的動能與位能共五個項。(5%)
(3)推導氩原子量子總能(
)是氫原子量子總能(
)的幾分之幾倍? (10%)
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人對波耳氫原子模型延伸應用的能力。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
(1)
分數
8-10
5-7
2-4
0-1
內容
列式及答案正
確。
列式正確及答
案有誤。
列式及答案不
完整。
內容不清楚或
錯誤。
(2)
分數
5
3-4
2
0-1
內容
列式及答案正
確。
列式正確及答
案有誤。
列式及答案不
完整。
內容不清楚或
錯誤。
(3)
分數
8-10
5-7
2-4
0-1
內容
列式及答案正
確。
列式正確及答
案有誤。
列式及答案不
完整。
內容不清楚或
錯誤。
（三）參考答案內容：
3. 化學反應的發生仰賴反應粒子相互碰撞，能發生反應的碰撞稱為有效碰撞，有效碰撞的
一項條件是唯有超過低限能的粒子碰撞才可能反應。於是課本中會出現下列的粒子動能
分布曲線圖：
這個曲線圖的理論根據是馬克士威-波茲曼分布(Maxwell-Boltzmann velocity distribution)，
它是一個描述一定溫度下微觀氣體粒子運動速度的
,
為粒子運動速度，
稱為速度分布函數，
代表發現一個分子其速度是介於 與
之間的機率。 為一個粒子的質量，
為波茲曼常數， 為氣體之溫度。
(1) 若粒子運動之動能
，利用變數變換將
轉換成
。
證明
(5%)
(2) 定 性 地 在 函 數 對 自 變 數 的 座 標 圖 上 ( 從
到
) 個 別 先 畫 出
與
( 為常數，
)的曲線模樣，再定性地畫出複合函數
出現極
值的曲線模樣。(5%)
(3) 因為
此時應可看出課本粒子動能分布曲線圖之由來。但注意差別是
這裡縱軸
代表機率密度而非粒子數，請你回答
曲線下總陎積即
的
值為多少?理由為何? (5%)
(4) 定性地畫出不同溫度 T_1 與 T_2 (T_1 釋 T_2 曲線相對於 T_1 曲線之差別。(5%) (5) 如何用上圖解釋溫度升高會讓反應速率增快。(5%) （一）評量之關鍵概念： 評量應考人對微積分變數變換、作圖和了解分布曲線圖的能力。 （二）評分項目及標準： 子題 等級 優 良 可 差 (1) 分數 5 3-4 2 0-1 內容 列式及答案正 確。 列式正確及答 案有誤。 列式及答案不 完整。 內容不清楚或 錯誤。
(2)
分數
5
3-4
2
0-1
內容
列式及答案正
確。
列式正確及答
案有誤。
列式及答案不
完整。
內容不清楚或
錯誤。
(3)
分數
5
3-4
2
0-1
內容
列式及答案正
確。
列式正確及答
案有誤。
列式及答案不
完整。
內容不清楚或
錯誤。
分數
5
3-4
2
0-1
(4)
內容
列式及答案正
確。
列式正確及答
案有誤。
列式及答案不
完整。
內容不清楚或
錯誤。
分數
5
3-4
2
0-1
(5)
內容
列式及答案正
確。
列式正確及答
案有誤。
列式及答案不
完整。
內容不清楚或
錯誤。
（三） 參考答案內容：
4. 下圖為一氧化碳與二氧化氮反應形成二氧化碳與一氧化氮的反應能量圖。
具足夠能量的一氧化碳與二氧化氮以適當位向碰撞後(譬如 OC+ONO → OCO + NO 可以反
應，但 CO+ONO 卻不可以)，形成一種能量位於最大值，非常不穩定，存在時間極短，而
很難被偵測與證實的活化複合體 (activated complex)。活化複合體是一種處於反應物原有化
學鍵尚未完全斷裂，而新的化學鍵正逐漸形成的過渡物質，為了使反應過程順暢，活化複
合體的幾何結構也非常關鍵。儘管活化複合體很難被觀察到，但化學家還是可以去猜測合
理的活化複合體結構。
本題以
乙酸乙酯
分解成
乙酸及乙烯
的反應 CH
3
COOC
2
H
5
CH
3
COOH + C
2
H
4
為例，請運用
想像力提供一個最合理的活化複合體分子結構(要畫出化學鍵，其中將斷裂或將形成的鍵，
用虛線表示並標明是斷鍵或是成鍵)。(10%)
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人對於化學反應中活化複合體的幾何結構的了解。
（二）評分項目及標準：
子題 等級
優
良
可
差
分數
8-10
5-7
2-4
0-1
(1)
內容 列式及答案正確
列式正確及答案
有誤
列式及答案不完
整
內容不清楚或錯
誤
（三）參考答案內容：
5. 凡得瓦方程式(van der Waals equation)是荷蘭物理學家凡得瓦提出的一種真實氣體狀態方
程式。凡得瓦方程式是對理想氣體狀態方程式的一種修正，特點在於將被理想氣體模型
所忽略的氣體分子自身大小和分子之間的交互作用力考慮進來。凡得瓦方程式寫成
，其中 , , 分別代表氣體的壓力、體積與溫度; 為氣體
常數; 為修正壓力的凡得瓦常數; 為修正體積的凡得瓦常數，不同的氣體有不同的凡得
瓦常數值。
(1) 利用凡得瓦方程式計算佔據體積 0.25 L 容器，溫度為 273.15 K，一莫耳的 CH
4(g)
之壓
力
大小 (用 bar 作單位)，並與用理想氣體方程式所預測的壓力值
做比較，
還是
呢? (5%)
(甲烷凡得瓦常數
L
2
bar mol
-2
，
L mol
-1
，
L bar K
-1
mol
-1
)
(2) 當容器體積縮小為 0.05 L，重複上題的計算，
還是
呢? (5%)
(3) 為什麼(1)與(2)用凡得瓦方程式所得到壓力值比用理想氣體方程式所預測的值一個比
較小一個比較大? (5%)
（一）評量之關鍵概念：
評量應考人理想氣體和真實氣體狀態方程式的原理及其應用。
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
(1)
分數
5
3-4
2
0-1
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
(2)
分數
5
3-4
2
0-1
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
(3)
分數
5
3-4
2
0-1
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
筆詴(三)
壹、單選選擇題（20%，每題 2%）
1. 下列分子中何者具有最長的鍵結?
(A) C
2
(B) N
2
+
(C) O
2
(D) O
2
2‒
2. 在化合物[Cu(NH
3
)
4
]CO
3
中，Cu 離子的 3d 軌域具有幾個電子？
(A) 6
(B) 7
(C)8
(D) 9
3. 下列何種鹽類溶於水時，會呈鹼性?
(A) NaNO
3
(B) CH
3
COONa
(C) NaCl
(D) NH
4
Cl
4. 下列何者不具有正四陎體之形狀?
(A) XeF
4
(B) CCl
4
(C) SiF
4
(D) CH
4
5. 下列化合物何者有最高的沸點?
(A) Cl
2
(B) HCl
(C) N
2
(D) Ne
6. 下列何離子有最小的半徑?
(A) F
-
(B) Na
+
(C) Mg
2+
(D) Al
3+
7. N
2
O
4
分子中的氮原子的氧化數是多少?
(A) +1
(B) +2
(C) +3
(D) +4
8. 下列何者為順磁性分子?
(A) O
3
(B) NO
2
(C) CO
(D) HO
-
9. 下列何者為直線型結構?
(A) HOCl
(B) N
3
-
(C) SO
2
(D) O
3
10 乙炔分子中的兩個碳原子是以何種混成軌域鍵結?
(A) sp
(B) sp
2
(C) sp
3
(D) sp
3
d
（一）評量之關鍵概念：
評量應考者對於課本中基本無機化學理論及例子的暸解程度
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
差
分數
2
0
1-10
內容
答案正確
內容錯誤
（三）參考答案內容：
題號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
D
B
A
A
D
D
B
B
A
貳、簡答題及題組題 (80%)
一、簡答題 (55%，每題 5%)
1. 金屬化合物 MA
3
B
3
具有八陎體結構，畫出所有可能的立體結構。
（一）評量之關鍵概念：
觀念正確且能正確寫出相關化學反應式
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
分數
5
3-4
2
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
mer- and fac- of Oh
2. 請解釋為何 C
2
H
4
為ㄧ帄陎結構而 N
2
H
4
則不是一個帄陎結構。
（一）評量之關鍵概念：
觀念正確且能正確寫出相關化學反應式
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
分數
5
3-4
2
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
In ethylene, carbon has p orbitals not involved in sigma bonding. These orbitals interact to
form a pi bond between the carbons, resulting in planar geometry. In hydrazine each
nitrogen has a steric number of 4, and there is sigma bonding only; the steric number of 4
requires a three dimensional structure
3. 畫出以下分子的路易士結構和其幾何形狀。(每個分子的第一個原子為中心原子)
(1)XeOF
5
‒
(2) PH
2
‒
(3) POCl
3
(4) ClOF
2
+
（一）評量之關鍵概念：
觀念正確且能正確寫出相關化學反應式
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
分數
5
3-4
2
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
: (a)
(b)
(c)
(d)
4. 詴解釋為何 PCl
3
和 PCl
5
都存在，而 NCl
5
不存在。
（一）評量之關鍵概念：
觀念正確且能正確寫出相關化學反應式
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
分數
5
3-4
2
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
N 為第二週期元素應該遵孚八偶體規則。NCl
3
遵孚八偶體規則，而 NCl
5
不遵孚八偶體
規則，所以不存在。P 為第三週期元素可以超越八偶體規則，PCl
5
可以存在。
5. 胃藥中常使用氧化鎂做為制酸劑，氧化鎂能中和過多的胃酸，請寫出氧化鎂與水的反應。
（一）評量之關鍵概念：
觀念正確且能正確寫出相關化學反應式
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
分數
5
3-4
2
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
MgO(s) + H
2
O(l) → Mg(OH)
2
(aq)
6. 一條溼的彩布條放在氯氣中，其顏色(有機染料)會逐漸褪去，詴以化學式說明其原因。
（一）評量之關鍵概念：
觀念正確且能正確寫出相關化學反應式
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
分數
5
3-4
2
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
Cl
2
+ H
2
O
H
+
+ Cl
‒
+ HOCl (強氧化劑)
7. 無水 HF(l) 與無水 SbF
5
(l) 作用，形成一超級酸 [H
2
F][SbF
6
],詴寫出其反應式。
（一）評量之關鍵概念：
觀念正確且能正確寫出相關化學反應式
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
分數
5
3-4
2
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
2HF(l) + SbF
5
(l) → [H
2
F]
+
[SbF
6
]
‒
8. 請解釋為何無水 H
2
SO
4
和 H
3
PO
4
都具有高導電性。
（一）評量之關鍵概念：
觀念正確且能正確寫出相關化學反應式
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
分數
5
3-4
2
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
2 H
2
SO
4
↔ H
3
SO
4
+
+ HSO
4
‒
and 2 H
3
PO
4
↔H
4
PO
4
+
+ H
2
PO
4
‒
form enough ions to
allow conductance in the pure acids
9. 在一系列分子 PF
3
、PCl
3
及 PBr
3
中發現，其 X-P-X 的鍵角有著 F-P-F < Cl-P-Cl < Br-P-Br
的趨勢，詴問原因為何?
（一）評量之關鍵概念：
評量應考者對於各原子間電負度的差異造成鍵結電子對於鍵角的影響及原子半徑對於
鍵角的影響
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
分數
5
3-4
2
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
(1) 外部原子電負度越大，鍵結的電子越靠近外部原子，使得 X-P-X 鍵角變小
(2) 外部原子的半徑大小造成
10. 混成軌域理論無法解釋分子(或化合物)和光作用之後的何種現象?
（一）評量之關鍵概念：
評量應考者對於原子及分子軌域的概念
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
分數
5
3-4
2
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
無法解釋電子吸收能量躍遷到激發態後，發出光回到基態；或無法解釋可見光譜(比色
計或光譜儀)的機制
11. 金屬錯合物的中心金屬會因為周遭的配位環境改變而產生不同的顏色，其中以反式及順
式-氯化二氯雙二胺基乙烷鈷(III)金屬錯合物為例([Co
III
(en)
2
Cl
2
]Cl; 二胺基乙烷: ethylene
diamine,簡稱 en)，順式為紫色而反式為綠色，詴以晶場理論解釋順式及反式金屬錯合物
顏色上的差異?
（一）評量之關鍵概念：
評量應考者對於金屬錯合物有不同顏色背後科學原理的理解
（二）評分項目及標準：
子題
等級
優
良
可
差
分數
5
3-4
2
0
內容
列式及答案正
確
列式正確及答
案有誤
列式及答案不
完整
內容不清楚或
錯誤
（三）參考答案內容：
順式結構的 d 軌域 t2g 和 eg 間的晶場能分裂能量差大於反式結構，因此化合物吸收短
波長(高能量)的光進而看到呈現出互補色的化合物
反式(綠色) 順式 (紫色)
二、題組 (25%，每題 5%)
1. 氮氣對於地球上的生物扮演著非常重要的角色，植物可利用其含氮原子的衍生化合物來
促進生長而人類則是利用其在工業上的用途。其中，在工業上利用奧士華法製備硝酸，
其製備過程中的一個步驟是利用氨為原料結合鉑銠合金觸媒，在高溫高壓下與氧氣反應
生成一氧化氮氣體。詴問:
(1)上述的反應方程式為何?
(2)其含氮原子的化合物中氮的氧化數各為何?