2021 第十六屆鍾靈化學創意競賽筆試試題

2021 第十六屆鍾靈化學創意競賽筆試試題

－作答注意事項－

考試時間：

50 分鐘

作答方式：選擇題用

2B 鉛筆在「答案卡」上作答。

修正時應以橡皮擦擦拭，切勿使用修正液，以免影響電腦閱卷。

試題隨答案卡交回。

說明：下列資料，可供回答問題之參考

一、元素週期表

(1~36 號元素)

1.0

4.0

Li Be

6.9 9.0

10.8 12.0 14.0 16.0 19.0 20.2

11 12

13 14 15 16 17

Na Mg

Al Si

23.0 24.3

27.0 28.1 31.0 32.1 35.5 40.0

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

K Ca Sc Ti

V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br

39.1 40.1 45.0 47.9 50.9 52.0 54.9 55.8 58.9 58.7 63.5 65.4 69.7 72.6 74.9 79.0 79.9 83.8

二、理想氣體常數

R = 0.082 L·atm·K

−1

mol

−1

= 8.314 J·K

−1

mol

−1

= 62.36 L·torr·K

−1

mol

−1

三、法拉第(

Faraday)常數 = 96500 C·mol

−1

四、

log2 = 0.3010；log3 = 0.4771；自然對數ln(x) = 2.303·log(x)

祝您考試順利

2021 第十六屆鍾靈化學創意競賽筆試試題

單一選擇題（共一百分）

說明：

第1至50題，每題選出一個最適當的選項，畫記在答案卡之「選擇題答案區」。

每題答對得

2分，答錯或未作答者，不給分亦不扣分。

1. 在室溫 27 度下有某種化合物 0.4 克、100 毫升，其滲透壓為 0.3 atm，則該化合物的分子量為何？

(A) 328

(B) 246 (C) 133 (D) 120 (E) 30

2. 常溫下一氧化碳非常容易與血液中攜帶氧氣的血紅素結合，造成缺氧，也就是一氧化碳中毒。此時
以高壓氧治療，可恢復其血液攜帶氧氣之功能，此現象可由下列何者解釋？

(A) 亞佛加厥定律 (B) 廷得耳效應 (C) 滲透壓

(D) 勒沙特列原理

(E) 離子交換

3. 右列反應屬於何種反應（係數尚未平衡）？ Mg + HCl

→ MgCl

+ H

(A) 酸鹼反應、放熱反應

(B) 氧化還原反應、放熱反應

(D) 氧化還原反應、沈澱反應 (E) 沈澱反應、放熱反應

4. 市售的「暖暖包」，藉由發生以下反應，產生熱能以達到保溫效果：
4Fe(s) + 3O

(g)

→ 2Fe

(s) ΔH = −1652 kJ

請問當 10 克的鐵與 2 克的氧反應過後，會產生多少熱？

(A) 1652 kJ (B) 826 kJ

(D) 17.2 kJ (E) 7.40 kJ

5. 針對下列化學反應（已達平衡狀態），倘若將反應容器中的壓力增大（此瞬間記為初始時間 t = 0），

以下關於平衡移動以及初始反應速率的敘述何者正確？

CaCO

(s) ⇌ CaO(s) + CO

(g)

II CO(g) + Cl

(g) ⇌ COCl

(g)

III CaO(s) + 3C(s) ⇌ CaC

(s) + CO(g)

IV SO

(g) + NO

(g) ⇌ SO

(g) NO(g)

V CO

(g) +NaOH(s) ⇌ NaHCO

(s)

(A) 反應 I 平衡向右移動，因為正反應（向右）的初始反應速率加快

(B) 反應 II 和 III 平衡移動方向相同

(D) 反應 V 平衡向左移動，因為逆反應（向左）的初始反應速率加快

(E) 以上皆非

6. 下列何者不是氧化還原作用？

(A) 光合作用 (B) 食物腐壞 (C) 漂白作用 (D) 電池充放電

(E) 鐘乳石形成

7. 下列氣體中，何者是大氣層中為數第三眾多的氣體？

(A) CO

(B) O

(E) Ar

2021 第十六屆鍾靈化學創意競賽筆試試題

8. 以下的同分異構物何者具有最高的沸點：

9. 過年期間整理家中舊物，找到幾個民國七十年代鑄造的五角硬幣，並且發現錢幣的部分表面呈現綠

色。請問下列何者可能是此綠色物質？

(A) 鐵的氧化物 (B) 銅的氧化物

(D) 鋁的氧化物 (E) 鋁鏽

10. 下列何種氣體是葡萄酒釀造過程中發酵期間所使用的抑菌劑？

(A) CH

(B) CO (C) N

O (D) SF

(E) SO

11. 承上題，此氣體分子的立體結構為何？

(A) 正四面體 (B) 直線型 (C) 正八面體

(D) 彎曲型

(E) 三角形

12. 2018 年冬天，美國加州發生歷史上最具破壞力的山火，燒燬舊金山以北的

「

天堂鎮

」

，並且造成約

80 人死亡；調查結果確認是電力公司的高壓輸電線故障導致這場大火。下列何者是用於輸配電設備
的絕緣氣體以防止放電？

(A) Ar (B) CO

(D) SO

(E) SF

13. 由於人們仰賴大量使用化石燃料，是導致大氣層中二氧化碳濃度急劇上升的主要因素。目前，大

氣層中的二氧化碳濃度

(ppm)接近下列何者？

(A) 600 (B) 500

(D) 300 (E) 250

14. 下列何者氣體有輕微的麻醉作用，被用於牙科手術？此氣體為環保署公告台灣第一個列管的關注

化學物質

(109 年 10 月 30 日)；製造業者以及使用者未依規定申請許可或申報，或是在網路平台買

賣販售，最高可處新台幣

30 萬罰鍰。

(A) He (B) NO

(D) Ar (E) SO

15. 對於許多的精密化學實驗而言，所購買的藥品會需要額外的純化步驟以提高藥品的純度；例如：

溶解與再結晶、昇華、或層析等步驟。在室溫的條件下，下列何者適合採取昇華的純化步驟？
(A) 汞

(B) 碘

16. 第一次原子彈試爆於1945年 7月16日在美國新墨西哥州進行，試爆所產生了

Sr，其半生期為 28.9

年。估算其衰變到今日所剩殘留

Sr 量，約為原始量的百分比為何？

(A) 35 % (B) 30 % (C) 25 %

(D) 15 %

(E) 10 %

17. 氯化氫與氨氣會產生白色氧化銨固體微粒。以布-洛酸鹼學說判斷此反應，何種物質為酸？

(A) 氯化氫

(B) 氨氣 (C) 氯化銨 (D) 氯化氫和氯化銨 (E) 氨氣和氯化銨

18. 在某一溫度下，將一莫耳氨氣 NH

放到密閉容器內，達平衡時有

40%的氨分解，則此反應

2NH

(g)

→

(g) + 3H

(g)

在該溫度的平衡常數

為下列何者？

(A) 0.043

(B) 0.12

(A)

2021 第十六屆鍾靈化學創意競賽筆試試題

19. 下列何者是蛋殼的主要成分？

(A) 磷酸鈣

(B) 碳酸鈣

20. 請問聚苯乙烯是由下列那一個單體反應所得到的？

(A)

(B)

(C)

(D)

(E)

21. 請問戊烷(C

)的結構異構物有幾種？

(A ) 2 種

(B) 3 種

22. 請問以下的分子中，哪一個是最強的酸？

(A)

(B)

(C)

(D)

(E)

23. 以下何種化合物不算是聚合物？

(A) 蛋白質 (B) DNA (C) 肝糖 (D) 植物纖維

(E) 以上皆非

24. 左列的化合物結構中，大部分的碳原子已經被標上了數字(1-8)。

請問哪兩個碳所構成的鍵結長度最長？

(A) C

-C

(B) C

-C

(D) C

-C

(E) C

-C

25. NO

−

離子中，孤電子對的數目為何？

(A) 4 (B) 5

(D) 7 (E) 8

26. 請計算氯氣(Cl

)在標準狀態下(0

C，1 atm)的密度為何？

(A) 2.13 × 10

–2

g/L (B) 46.9 g/L (C) 1.58 g/L

(D) 3.16 g/L

(E) 0.316 g/L

27. 下列何者為吸能過程﹖

(A) O

(g) + 2H

(g) → 2H

O(g)

(B) H

O(g) → H

O(l)

(g) + 2CH

OH(g) → 2CO

(g) + 2H

O(g)

(D) 2PbSO

(s) + 2H

O(l) → Pb(s) + PbO

(s) + 2H

(aq)

(E) H + H → D + β

+ ν

28. BF

分子的鍵角為

(A) 60

(B) 90

(D) 109.5

(E) 120

2021 第十六屆鍾靈化學創意競賽筆試試題

29. 請問在以下的酸性反應條件下，使用哪一個起始物會產生如下的混合物？

(A)

(B) (C) (D) (E)

30. 請問以下的反應會產生何種產物？

(A) I

(B) II

(D) IV

(E) V

31. 假設氦原子的原子核位於三維直角坐標的原點上，若在座標(0, k, 0)處發現 2s 軌域電子和 2p

軌域

電子的機率分別為 a% 和 b%，則在座標(0, 0, k)處發現 2s 軌域和 2p

軌域電子的機率分別為若干

(A) a% 和 b% (B) b% 和 a%

(D) 0% 和 b%

(E) 0% 和 0%

32. 承上題，下列有關出現在上述兩座標和軌域的電子的敘述，何者正確?

(A) 在座標(0, k, 0)處發現 2s 軌域電子和 2p

軌域電子的機率

a% = b%

(B) 在座標(0, k, 0)處所發現的 2s 軌域電子為激態電子

軌域電子為基態電子

(D) 在座標(0, 0, k)處所發現的 2s 軌域電子之能量，高於在(0, k, 0)處所發現的 2s 軌域電子之能量

(E) 在座標(0, k, 0)處所發現的 2s 軌域電子和 2p

軌域電子之能量相同

33. 室溫下於濃度為 1.0 × 10

−7

M 的 Ca(OH)

水溶液中，部分

−

來自

Ca(OH)

的解離，部分來自水

的自解離。試計算水解離的

−

為

Ca(OH)

解離的

−

的幾倍

(A) 0.059

(B) 0.207

(D) 0.500

(E) 1.000

34. NaA 是某一弱酸 HA (K

= 1.0 x 10

−5

)的鈉鹽，也是水溶性很好的電解質，如果沒有其他添加物存在，

以下關於濃度 1.0 M 的 NaA 的水溶液中，各物質的平衡濃度之論述何者正確?

(A) [H

] = [A

–

]

(B) [A

–

] = [OH

–

]

–

]

(D) [H

] = [OH

–

] (E) [Na

] = [A

–

]

2021 第十六屆鍾靈化學創意競賽筆試試題

35. 下列是汽車安全氣囊在汽車緊急撞擊時，瞬間產生氮氣的反應式。

2NaN

(s) → 2Na(s) + 3N

(g) + 43.4 kJ

若安全氣囊完全充氣體積為 30.0 L，在 30℃、1 大氣壓下使產生的氮氣剛好充滿安全氣囊時，會伴

隨釋放多少反應熱(kJ)？

(A) 8.8

(B) 17.5

36. 在 25℃、1 大氣壓下，金剛石的莫耳生成熱是 1.9 kJ，二氧化碳的莫耳生成熱是 −394 kJ，下列敘

述何者正確？

(A) C

的莫耳燃燒熱為

−23640 kJ

(B) 石墨的莫耳燃燒熱比−394 kJ 大

(D) 等量的石墨和金剛石，前者具有比較高的位能

(E) 1 莫耳的金剛石或石墨加上 1 莫耳的氧氣，其位能都比 1 莫耳的二氧化碳的位能低

37. 乙醇和甲醚都是很重要的生質能源。生質酒精可做為汽油的替代燃

料，而甲醚則可作為柴油和液化石油氣的替代燃料，兩者都是對地球

環境友善的乾淨燃料。試利用所提供的平均鍵能(右表)，計算
乙醇 → 甲醚的氣態異構化反應熱∆H (kJ/mol)為何?

(A) −302 (B) −42 (C) 0

(D) 42

(E) 302

38. 在下列恆溫的平衡系統中，改變反應條件所導致的變化，何者正確？

(A) CaCO

(s) ⇌ CaO(s) + CO

(g) 平衡系中，移去少量 CaO，平衡向右

進行，

濃度變大

(B) N

(g) ⇌ 2NO

)

平衡系中，加入 Ne，保持總壓不變，則平衡不移動，顏色深淺不變

(g) + Cl

(g) 平衡系中，添加催化劑可使 HCl 的分解百分比率增高

(D) HNO

(aq) ⇌ H

(aq) + NO

−

(aq)平衡系中，加水稀釋，HNO

解離度變大，達平衡後，

pH 值上升

(E) PbCrO

(s) ⇌ Pb

(aq) + CrO

2−

(aq) 平衡系中，加入 HCl 數滴，逆反應速率下降，再次達平衡時，

CrO

2−

濃度增加

39. 下列有關過渡金屬難溶解鹽的溶解度之敘述，何者正確？

(A) 升高溫度會增加難溶解鹽的溶解度

(B) 難溶解鹽的 K

越大，溶解度越大

(D) 加壓可提高難溶解鹽的溶解度

(E) 添加過渡金屬離子的錯合試劑，可增加溶解度

40. 已知下列反應平衡位置偏向右邊，這意味著以下何者？

X + Y

⇌ Y + X

(A) X

是一種比 Y

強的氧化劑 (B) X

是一種比 Y

強的還原劑

是一種比 X

強的還原劑

(E) Y

是一種比 X

強的氧化劑

41. 以 4.0 安培定電流電解某熔鹽 32.0 分鐘可得金屬 1.60 克，則此鹽的金屬最有可能是以下何者？

(A) Li

(B) Na

(D) Ca

(E) Al

鍵結種類

平均鍵能

(kJ/mol)

C-H

415

C-C

344

C-O

350

O-H

463

2021 第十六屆鍾靈化學創意競賽筆試試題

42. 下列有關檸檬酸鈉(Na

)的敘述何者正確?

(A) 檸檬酸鈉分子結構中同時帶有羧基和羥基

(B) 以石蕊試紙測試檸檬酸鈉水溶液呈酸性

(D) 檸檬酸鈉可將金從塊材氧化分解成金奈米粒子

(E) 將適當比例的四氯金酸(HAuCl

)與檸檬酸鈉混合水溶液迴流加熱，可製備金奈米粒子並產生檸

檬酸

43. 新冠疫苗的主要活性成分不外乎 DNA、RNA、或蛋白質。下表為幾種新冠疫苗的儲存溫度，其中

何種疫苗為 RNA 疫苗？

III

AstraZeneca

Pfizer/BioNTech Moderna

Johnson & Johnson Medigen (高端)

攝氏

4 至 8 度攝氏零下 70 度攝氏零下 20 度攝氏 2 至 8 度

攝氏

2 至 8 度

(A) II

(B) II、III

(D) II、III、IV、V

(E) I、II、III、IV、V

44. 鋰離子電池是一種廣泛使用的充電電池，由於鋰的原子量較小，鋰離子電池具有較高的能量密度，

因此也應用於電動車。下列是一種鋰離子電池的半反應方程式：

LiC

→ Li

+ e

−

+ C

(陽極)

CoO

+ Li

+ e

−

→ LiCoO

(陰極)

以下有關半反應的敘述，何者正確？

(A)陽極：鋰被氧化，陰極：鋰被還原 (B)陽極：鋰被氧化，陰極：鈷被還原

(C)陽極：碳被氧化，陰極：鋰被還原

(D)陽極：碳被氧化，陰極：鈷被還原

(E)陽極：鋰和碳皆被氧化，陰極：鋰和鈷皆被還原

45. 台灣致贈並迅速治癒史瓦帝尼國王新冠肺炎的藥物是「瑞德西韋」，這種藥物能夠抑制病毒增生，

有關「瑞德西韋」的分子結構，下列何者正確？

(A)構造類似胺基酸 (B)構造類似脂肪酸

(C)構造類似核苷酸

(D)構造類似雙醣 (E)構造類似琥珀酸鹽

46. 比較鹼金屬的標準氧化電位：Li > K > Na，比較鹼金屬的第一游離能：Li > K > Na (見下表)

氧化電位

第一游離能

Li(s) → Li

(aq) + e

−

+3.05 V

K(g) → K

(g) + e

−

419 (kJ/mol)

K(s) → K

(aq) + e

−

+2.92 V

Na(g) → Na

(g) + e

−

496 (kJ/mol)

Na(s) → Na

(aq) + e

−

+2.71 V

Li(g) → Li

(g) + e

−

520 (kJ/mol)

為何三者中最容易氧化的鋰，卻是最難游離電子的原子？下列理由何者錯誤？

(A)第一游離能不是在標準狀態所測得 (B)需考慮昇華過程的能量變化

(C)需考慮溶解過程的能量變化

(D)需考慮熔化過程的能量變化

(E)需考慮固態晶格能的差異

2021 第十六屆鍾靈化學創意競賽筆試試題

47. 根據下列標準還原電位，過錳酸根離子於酸性水溶液還原成二氧化錳之標準還原電位為何？

半反應

，

MnO

–

(aq) + 8 H

(aq) + 5 e

–

→ Mn

(aq) + 4 H

O(l)

+1.51

MnO

(s) + 4 H

(aq) + 2 e

–

→ Mn

(aq) + 2 H

O(l)

+1.23

MnO

–

(aq) + 4 H

(aq) + 3 e

–

→ MnO

(s) + 2 H

O(l)

待求得

(A)+0.28 V (B)+1.37 V (C)+1.43 V

(D)+1.70 V

(E) −0.31 V

48. 黃金無法溶於硝酸，但可溶於硝酸加上鹽酸的混合液，主要原因為何？

(A)氯離子與 gold(III)形成錯離子 AuCl

–

(B)硝酸於酸性條件下有較強之氧化性

(C)硝酸與鹽酸反應形成 NO

Cl，此產物與元素金發生反應

(D)硝酸與鹽酸反應形成 Cl

，此產物與元素金發生反應

(E)上述溶解法則不適用於白金

49. 嗎啡為單一鹼價的化合物 (分子量：285.34，共軛酸的 pKa = 8.21)，某一藥錠總重量 1.00 g，將該

藥錠溶解於

50.0 mL 之 0.1000 M HCl 水溶液，多餘的酸以 0.1000 M NaOH 逆滴定，則下列敘述何

者正確？

I. 若該藥錠只含嗎啡，則逆滴定需要 35.0 mL NaOH 才能到達終點。

II. 甲基紅由紅轉黃的範圍在 pH 4.4 到 pH 6.2，甲基紅適合做為上述逆滴定之指示劑。

III. 嗎啡分子式為 C

，於水溶液中質子會結合在氮原子上。

(A)只有 I (B)只有 II (C) I 與 III

(D) II 與 III

(E)只有 III

50. 根據 F

及

−

的基態位能曲線

(右圖)，下列推論何者正確？

(A) 鍵解離能：F

= 1.6 eV，F

−

= 4.7 eV。

鍵長：F

= 0.4 Å，F

−

= 0.9 Å。

電子親和能：

F = 3.4 eV，F

= 4.7 eV。

(B) 鍵解離能：F

= 1.6 eV，F

−

= 1.2 eV。

鍵長：F

= 1.4 Å，F

−

= 1.9 Å。

電子親和能：

F = 4.7 eV，F

= 3.1 eV。

= 1.6 eV，F

−

= 1.2 eV。

鍵長：F

= 1.4 Å，F

−

= 1.9 Å。

電子親和能：

F = 3.4 eV，F

= 3.1 eV。

(D) 鍵解離能：F

= 1.6 eV，F

−

= 1.2 eV。

鍵長：F

= 0.4 Å，F

−

= 0.9 Å。

電子親和能：

F = 3.4 eV，F

= 3.1 eV。

(E) 鍵解離能：F

= 1.6 eV，F

−

= 4.7 eV。

鍵長：F

= 1.4 Å，F

−

= 1.9 Å。

電子親和能：

F = 3.4 eV，F

= 1.2 eV。

2021 第十六屆鍾靈化學創意競賽筆試試題