國立中央大學化學學系
114 學年度大學個人申請
第二階段指定項目甄試
試題本
<未宣布開始作答前，請勿翻閱>
一、單一選擇題（每題
3 分，共計 72 分），答錯不倒扣
1. 液氨有下列哪一種類型的分子間作用力？
I. 偶極-偶極作用力
II.氫鍵
III.倫敦（分散）作用力
(A) I only (B) I and III only (C) II and III only (D) I and II only
(E) I, II, and III
2. 在 n = 4 量子殼，最多可充填多少電子?
(A) 8 (B) 18 (C) 14 (D) 16
(E) 32
3. 在 25
o
C，一封口的燒瓶含有各 1g 的 N
2
，
O
2
，
CO
2
，
Ar 及 He。以下哪一種敘述是
錯誤
?
(A) 相對於其它氣體，He 有最大的分壓。
(B) 相對於其它氣體，He 有最高的平均速度。
(C) 相對於其它氣體，CO
2
有最高的平均動能。
(D) 相對於其它氣體，He 有最寬廣的速度分布。
(E) 相對於其它氣體，He 行為最接近理想氣體。
4. 食品中常見的營養添加劑如紅蘿蔔素、維他命 E、大蒜素等，具備抗氧化作用，能
增強食品的抗氧化能力，延長保存期限，並有助於維持人體健康。以泡麵為例，其
製作過程中經過脫水處理，基本上已無水分，因此不需額外添加防腐劑。然而，由
於泡麵中含有脂肪，容易發生氧化反應，為防止脂肪氧化，會添加維他命
E 作為抗
氧化劑。
那麼，在以下選項中的哪一種物質，其作用與泡麵中所添加的維他命
E 相同？
(A) 將鹽酸滴入大理石中，產生二氧化碳氣體。
(B) 將氯氣通入溴化鈉水溶液中的氧還原反應。
(C) 鎂與二氧化碳會反應生成氧化鎂和碳。
(D) 人體的血紅素中含有亞鐵離子，若誤食硝酸鹽則導致亞鐵離子轉化成鐵離子而
中毒，服用維生素
C 則可解毒。
(E) 以上皆非。
5. 若 A
2
, B
2
, 和 C
2
三個同核雙原子分子之鍵解離能分別如下： (A - A) = 590 kJ/mol，
(B - B) = 600 kJ/mol，(C - C) = 610 kJ/mol。關於分子振動頻率(vibrational frequencies)
的高低排序應為
:
(A) A
2
= B
2
= C
2
(B) A
2
> B
2
> C
2
(C) A
2
< B
2
< C
2
(D) A
2
< B
2
= C
2
(E) 無法決定
6. 較大的活化能意味著該反應具有下列哪一項特徵？
(A) 它是自發性的。
(B) 它是高度吸熱的。
(C) 它處於平衡狀態。
(D) 它反應非常快。
(E) 它具有高度的溫度依賴性(temperature-dependent)的速率常數。
7. 下列哪一個分子的鍵能最大？
(A) N
2
(B) O
2
(C) F
2
(D) Cl
2
(E) Br
2
8. O
3
(g) → 3/2 O
2
(g)
對於上述反應，在
298 K 時，G
o
= -165 kJ。此反應的平衡常數 K
p
為
(A) 2.7 x 10
-29
(B) 2.7 x 10
-20
(C) 0.94 (D) 1.1
(E) 3.7 x 10
28
9. 食鹽（NaCl）和鹽酸（HCl）都是常見的含氯化學物質，但它們在性質上有很大不
同。食鹽在室溫下為固體，需高溫才能熔化；而
HCl 則是氣體，溶於水會形成強
酸性溶液。下列哪一項最能解釋為何
NaCl 的熔點遠高於 HCl？
(A) NaCl 具有強氫鍵，因此需要較多能量斷裂。
(B) NaCl 為離子化合物，而 HCl 為共價分子化合物。
(C) NaCl 的極性共價鍵比 HCl 更強。
(D) NaCl 含有較多電子，導致較強的倫敦色散力。
(E) NaCl 屬於像鑽石或石英那樣的網狀共價固體。
10. 某種用於消毒劑的家用化學品，其化學式為 CH₂O。了解其分子幾何結構有助於預
測其與親核試劑的反應方式。下列哪一個分子具有與
CH₂O 相似的分子幾何結構
與碳原子混成軌域？
(A) 甲烷（CH₄）。
(B) 乙炔（C₂H₂）。
(C) 二氧化碳（CO₂）。
(D) 乙烯（C₂H₄）。
(E) 氨（NH₃）。
11. 一個剛性容器中含有兩種理想氣體的混合物：氦氣 (He) 和氮氣 (N
2
)，總壓為 P
total
。如果氦氣的莫耳數是氮氣的兩倍，下列哪個表達式代表氦氣的分壓
(P
He
)？
(A)
1
3
P
total
(
B)
2
3
P
total
(
C)
1
2
P
total
(D) 2 P
total
(E)
1
4
P
total
。
12. 一家製藥公司正在設計一種新的止痛藥。在合成過程中，他們需要將一個一級醇轉
化為羧酸。下列哪一種試劑最適合進行此轉換？
(A) H₂ 與 Pd/C
(B) PCC（吡啶氯鉻酸鹽）
(C) 酸性條件下的過錳酸鉀（KMnO₄）
(D) 氫化硼鈉（NaBH₄）
(E) 氫化鋁鋰（LiAlH₄）
13. 一位化學家正在分析兩種用於商業產品的 C₄H₁₀O 樣品。其中一種被用於香水中，
具有愉悅的香味；另一種則被用作消毒劑。儘管它們具有相同的分子式，但兩者的
沸點與化學反應性明顯不同。下列哪一項最能解釋這兩種化合物之間的差異？
(A) 它們是位置異構物，具有不同的官能基。
(B) 它們是結構異構物；一個是醇類，一個是醚類。
(C) 它們是幾何異構物；一個為順式，另一為反式。
(D) 它們是對映異構物，具有相反的旋光性。
(E) 它們是同一種化合物但處於不同物理狀態。
14. 一位學生探討在 400 K 下、1.00 mol 氣體的行為，並測量其在不同體積下的壓力。
根據下表，下列何者最能解釋體積變化時出現的偏差？
體積
(L)
實測壓力
(atm) 理論壓力 (atm)
10.0
3.28
3.28
5.0
6.57
6.56
2.0
16.5
16.4
1.0
32.1
32.8
(A) 因為實測壓力等於預測壓力，氣體為理想氣體。
(B) 壓力略低於理論值，因分子間存在吸引力。
(C) 分子體積會導致壓力上升。
(D) 氣體被壓縮至液化。
(E) 因為溫度上升，所以壓力下降。
15. 下列哪一項敘述最能解釋為什麼在相同莫耳濃度下，MgCl
2
水溶液的沸點升高幅度
通常會比
NaCl 水溶液的沸點升高幅度大？
(A) MgCl
2
的溶解是放熱過程，而
NaCl 的溶解是吸熱過程。
(B) MgCl
2
的摩爾質量比
NaCl 的摩爾質量大。
(C)在水中 MgCl
2
解離產生的離子總數比
NaCl 解離產生的離子總數多。
(D) MgCl
2
的離子鍵比
NaCl 的離子鍵更強。
(E)在水中 MgCl
2
的離子間作用力比
NaCl 的離子間作用力弱。
16. Di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) is a commonly used plasticizer, mainly added to
polyvinyl chloride (PVC) plastics to increase their flexibility. However, DEHP poses
potential health risks, particularly affecting the reproductive system. In 2011, Taiwan
experienced a major plasticizer contamination incident, where DEHP was illegally added
to food additives, leading to widespread food contamination.
Which of the following statements about esters is correct?
(A) DEHP hydrolysis requires UV light to initiate the reaction.
(B) Hydrolysis of DEHP produces a ketone and an alcohol.
(C) DEHP can be synthesized from a specific carboxylic acid and an alcohol under acid-
catalyzed conditions.
(D) DEHP molecules do not contain any polar bonds, making them highly hydrophilic.
(E) None of the above
17. 在染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cells)中，常使用奈米尺度的金屬氧化物
TiO
2
，請問其原因與下列哪一種性質最相關？
(A) 導電性極高，可直接傳遞電子至電解質。
(B) 鈦(Ti)元素含有 d 電子，可作為還原劑。
(C) 表面積大且為 n 型半導體，有利於電子注入與傳遞。
(D) 可直接吸收可見光以產生光電流。
(E) 具高溫超導性，可於發電時降低電阻。
18. 根據價帶理論(band theory)，請問下列關於半導體材料導電性變化的描述，何者正
確？
(A) 溫度越高時，價帶會縮小，因此導電性會下降。
(B) 溫度越高時，更多電子可越過能隙至傳導帶，所以導電性會上升。
(C) 溫度下降時可使半導體的能隙消失，因此導電性上升。
(D) 溫度不會影響價帶與傳導帶的間距與導電性。
(E) 半導體無能隙，但導電性可隨電壓上升而增加。
19. 某類高分子聚合物可透過共軛 π 電子系統導電，請推論其分子結構應主要具備以下
何種特徵？
(A) 分子骨架含有金屬原子中心。
(B) 分子骨架含有極性官能基團。
(C) 分子骨架中的 π 電子可自由解離形成陰離子。
(D) 分子骨架是由長
鏈式飽和烴組成
。
(E) 分子骨架為長碳鏈且有單鍵與雙鍵的交替結構。
20. 紫色高麗菜汁所含的花青素為天然的酸鹼指示劑，請問其變色原理除了質子轉移反
應外，還主要包含以下哪一部分改變，進而影響其吸光性質？
(A) 分子量的大小。
(B) 與金屬配位的能力。
(C) 分子間氫鍵的數目。
(D) 共軛雙鍵系統的範圍。
(E) 立體異構物的旋光性差異。
21. 鑽石與石墨皆為碳的同素異形體，但其外觀、硬度、與導電性等物理性質有顯著差
異，請問造成差異的最主要原因為下列何者？
(A) 碳原子鍵結的混成軌域和結構維度不同。
(B) 碳原子的氧化態不同。
(C) 離子鍵與共價鍵的交錯程度不同。
(D) 晶格中的結晶水含量不同。
(E) 結構中的缺陷濃度不同。
22. 請問不鏽鋼之所以具有良好的耐蝕性，主要歸功於其合金成分中的哪一個元素與機
制？
(A) 鎳(Ni)，因能形成絕緣層。
(B) 錳(Mn)，因能促進晶體硬化。
(C) 鐵(Fe)，因具高還原性。
(D) 鉻(Cr)，因能形成致密氧化膜。
(E) 鈷(Co)，因能抑制氧化作用。
23. 在氫氧燃料電池中，請問陽極與陰極分別發生下列何種反應？
(A) 陽極：O
2
還原，陰極：
H
2
氧化。
(B) 陽極：H
2
氧化，陰極：
O
2
還原。
(C) 陽極：O
2
氧化，陰極：
H
2
還原。
(D) 陽極：H
2
還原，陰極：
O
2
氧化。
(E) 陽極與陰極皆釋放 H⁺。
24. 鋼鐵人欲在銅製配件表面電鍍一層銀，以增加其導電性與美觀性。他預計選用純銀
片作為陽極、
0.1 M AgNO
3(aq.)
作為電解液、以及在恆定電流條件下進行操作，但小
辣椒突發奇想地將陽極更換成石墨，請問在長時間進行鍍銀操作後，最可能出現以
下何種現象？
(A) 電解槽內的含碳離子濃度會逐漸上升，最終在銅製配件上形成黑色薄膜。
(B) 硝酸根離子會在陽極氧化，產生二氧化氮干擾電鍍的均勻性。
(C) 石墨與水發生副反應，產生氫氣干擾電鍍的均勻性。
(D) 電解槽內的銀離子濃度會逐漸下降，最終使電鍍的均勻性下降
(E) 銅製配件會與硝酸根離子直接反應生成沉澱，導致無法順利電鍍一層銀。
二、非選擇題
(共計 28 分)：請詳細作答
1. 使用
14
C 衰變測定物質年面臨的一個問題是取得標準。解決這個問題的一種方法
是利用樹木年輪來確定年齡。透過這種方法，已經鑑定出可追溯到
10,000 年前的
樹木物質。假設您有這樣一棵樹的樣本，在腐爛分解之前的次數為每分鐘
15.3
次，那麼現在每分鐘的腐爛分解次數是多少？
14
C 的半衰期為 5,760 年。(5 分)
2. 基態 H 原子的游離能為 13.6 eV。依下方所示的方程式，將 H 原子中的電子從量
子數
n = 1 的狀態激發到 n = 2 的狀態，需要多少能量 (eV)？ (5 分)
3. 近年來，科學家致力於開發高效能且環保的觸媒，以加速工業反應。其中，
「
[Fe(CN)₆]³⁻」和「[Fe(CN)₆]⁴⁻」兩種鐵的配位化合物鹽在電池、感測器以及催化
劑中有重要應用。下表為這兩種配位化合物的部分性質比較：
配位化合物鹽
中心金屬氧化態
顏色
穩定性
[Fe(CN)₆]³⁻
+3
黃棕色
?
[Fe(CN)₆]⁴⁻
+2
淺藍色
?
a. 請問兩種鐵的配位化合物鹽的配位形狀是什麼?（1 分）根據表格資訊，請推測
「
[Fe(CN)₆]³⁻」與「[Fe(CN)₆]⁴⁻」兩者之間可能存在何種化學反應？並簡述其變
化。（
2 分）
兩者可以互相透過氧化還原反應轉換：
[Fe(CN)₆]³⁻還原成[Fe(CN)₆]⁴⁻，或
[Fe(CN)₆]⁴⁻被氧化成[Fe(CN)₆]³⁻。中心金屬鐵的氧化態改變 (+3 ↔ +2)。
b. 請解釋為何此兩種配位化合物的顏色不同。（3 分）
因為中心金屬鐵的氧化態不同，導致
d 軌域分裂能量差異，吸收光的波長不同，
進而產生不同的可見光顏色。
c. 請解釋在水溶液中，[Fe(CN)₆]⁴⁻與[Fe(CN)₆]³⁻這兩種鐵的配位化合物離子，哪一
個更穩定？請簡述其主要原因。（
3 分）
[Fe(CN)₆]⁴⁻更穩定。主要原因是 Fe(+2) (d6) 在強配位基氰根的作用下，形成電
子完全填滿的低自旋組態，此組態具有較低的能量和更高的穩定性。相比之下，
Fe(+3) (d5) 即使在強配位場下也僅形成半滿的低自旋組態，穩定性稍遜一籌。
此外，
Fe(+2) 較低的電荷密度也減輕了對帶負電荷配位基的過度極化，有助於
形成更穩固的鍵結。
4. 鋰離子電池(lithium ion battery)因具備高能量密度、高工作電壓、可重複充放電與體
積小等優點，已被廣泛應用於現代行動裝置
(如手機、筆電、平板)、電動汽車與儲
能設備中，然而，你是否瞭解其內含的化學知識？
a. 請寫下最常見之鋰離子電池所使用的陽極材料、陰極材料與電解液中的含鋰成分。
(3 分)
b. 承上題，請分別寫出放電時的正極、負極半反應式，以及電池的全反應式(三個反
應式的係數皆須要平衡
)。(3 分)
c. 假設一個鋰離子電池的標示容量為 3.00 Ah (安培·小時)，且在電池放電時，每個
鋰離子對應移動
1 個電子(即 1 mol Li
+
對應 1 mol e
–
)，請問此電池在完全放電時，
理論上總共傳遞了多少莫耳的電子？
(法拉第常數 F = 96500 C/mol) ※請寫下計
算過程，且答案須四捨五入至有效位數為三位。
(3 分)
*答案:
a. 陽極(–)材料為含鋰的石墨(LixC6)、陰極(+)材料為鋰鈷氧化物(LiCoO2)、電解
液含過氯酸鋰
(LiClO4)。
b. 正極半反應式：Li1–xCoO2(s) + xLi+ + xe– → LiCoO2(s)。
負極半反應式：
LixC6(s) → xLi+ + xe– + 6C(s)。
全反應式：
Li1–xCoO2(s) + LixC6(s) → LiCoO2(s) + 6C(s)。
c. Q (庫倫/C) = I × t = 3.00 × 3600 = 10800 C
每
1 mol 電子對應 96500 C (法拉第常數 F)，故 mol e⁻ = Q/F = 10800/96500 ≈
0.11192 mol => 0.112 mol.