115年 - 115 臺北市立中山女子高級中學_教師甄選試題﹕化學科#138475

(1)

(2) 聚二甲基矽氧烷

(3) 聚甲基丙烯酸甲酯

2. 下列為六種分子量相近但不同官能基的有機化合物：丙醯胺、正丁胺、丙酸、正丁醛、正丁醇、乙醚，請將上述六項有機化合物的正常沸點由大到小排列並說明排序依據。

3. 高中有機化學常見的羧酸衍生物有酸酐、醯氯、醯胺、酯，請排列其親核取代反應的活性順序，並說明排序依據。

4. 高中有機化學提到苯可與硝酸、濃硫酸混合加熱，進行硝化反應；為什麼主要產物沒有苯磺酸，而苯與濃硫酸反應時，卻可生成苯磺酸？

(1) 關於合成：實驗原料中，何者為限量試劑？合成階段若失敗，最可能的因素有哪些？請寫出兩項可能的因素。

(2) 關於純化：此階段用「適量」飽和小蘇打與粗產物反應，關於飽和小蘇打的用量需加至反應呈現何種狀況，即不需再加入？加入飽和小蘇打的目的是為了分離何種不純物?

(3) 若學生照實驗步驟做到純化最後階段，加鹽酸後無任何固體析出，在不重新進行實驗的前提下，您會給怎樣的實驗指導語可協助學生解決上述問題?

(1) 銅催化疊氮－炔環加成反應（CuAAC）是點擊化學的代表反應，請畫出其產物五員環-1,2,3-三唑環的結構式，並說明為何點擊化學有「強驅動力」？

(2) 請解釋為何「應力促進的疊氮－炔環加成反應（SPAAC）」此反應可取代 CuAAC 用於活細胞實驗？

(1) 試比較此類新興多孔性材料與傳統多孔性材料（如沸石）在結構與性質上的主要差異。

(2) 若將此主題融入高中化學課程，請指出適合銜接之單元，並簡要說明可延伸的教學重點。

(1) 乙醚與 THF 分子量相近，但 THF 的沸點（66℃）遠高於乙醚（35℃）。請提出合理說明。

(2) 在 SN2 反應中，親核基的活性受溶劑化作用（Solvation）影響。請比較在「質子性極性溶劑（如甲醇）」與「非質子極性溶劑（如 THF）」中，同一親核基（如氟離子）的活性差異，並從溶劑系統說明原因。

(3) CH₃(CH₂)₆Cl + KCN CH₃(CH₂)₆CN + KCl，於反應系統中加入催化量的 18-冠-6，已知反應速率變快；若將陽離子由 K⁺改為 Li⁺，該反應速率將如何變化？為什麼？

(1) 根據上述內容，請解釋為何茚三酮反應在 pH 太高或太低環境下皆不利於呈色反應的進行？

(2) 文中提到，「並非所有胺基酸與茚三酮反應都能生成 DYDA，這取決於胺基酸的結構特性」，請問怎樣的結構特徵的胺基酸適合此類檢測？

(1) 判斷有機產物 B 所含的官能基，並說明理由。

(2) 綜合 IR、Mass 與 ¹H NMR 資料，推測起始物 A 和產物 B 的結構式並命名。

(3) 寫出 A 被酸性二鉻酸鉀氧化生成 B 的平衡反應式。

(1) 寫出該深藍色錯離子的完整化學式、配位數、幾何形狀，以及根據此形狀推論的混成軌域。

(2) 說明為何加入 KI 前，必須先將乙溶液酸化，寫出兩個可能原因。

(A)酸化後 Cu²⁺ 與 I⁻的平衡離子反應式；

(B) 使用 S₂O₃²⁻滴定的平衡離子反應式。

(4) 計算甲溶液中，銅離子的體積莫耳濃度。

(5) 假設乙溶液中，[NH₃] = 1.0 M，試估算乙溶液中游離銅離子的濃度。 (已知銅和氨形成的錯離子反應的 Kf = 1.0 × 10¹²)

(1) 寫出題目中的電池反應式，與標準狀況下的電壓。

(2) 溶液中 Ag⁺ 的莫耳濃度。

(3) 原樣品中 Pb 的質量百分比。

(1)由左列情況之不變，可否用來證實已達平衡？(可證實已達平衡者填入 O，未能證實者寫填入 X)

(2)由左列情況之改變，請寫出平衡移動的方向？

(1) NO₂(g)的解離率為若干%？

(2) Kp 為若干？

(3) 氣體密度(g/L)為何？

(4) 試導出 Kp 與解離度與總壓之間的關係。

15. 【甲】已知 AgCl(s) ⇌ Ag⁺(aq)＋Cl⁻(aq) Ksp＝1.69×10⁻¹⁰，

而 Ag⁺(aq)＋2NH₃(aq) ⇌ Ag(NH₃)₂⁺(aq) 之平衡常數 Kd＝1.5×10⁷，

AgCl(s)溶於氨水之全反應式：AgCl(s)＋2NH₃(aq) ⇌ Ag(NH₃)₂⁺(aq)＋Cl⁻(aq) 之平衡常數為 2.5×10⁻³

今在 1.0 M 氨水溶液中加入足量 AgCl 達平衡時，求 AgCl 在 1.0 M 氨水中之溶解度，一般解法：

用全反應式解：AgCl(s)＋2NH₃(aq) ⇌ Ag(NH₃)₂⁺(aq)＋Cl⁻(aq) K=2.5×10⁻³

【乙】0.10 M 的 H₂S(Ka1＝2.0×10⁻⁷，Ka2＝1.0×10⁻¹¹)

H₂S(aq) ⇌ H⁺(aq) ＋ HS⁻(aq) Ka1＝2.0×10⁻⁷

HS⁻(aq) ⇌ H⁺(aq) ＋ S²⁻ Ka2＝1.0×10⁻¹¹

用全反應式解：H₂S ⇌ 2H⁺ + S²⁻ Ka²＝2.0×10⁻¹⁸

試問：一般會用 全反應式 來解上述甲，AgCl 在氨水中之溶解度，為何可以？

而又告訴學生用 全反應式 來解上述乙，H₂S 的解離是錯誤的，為何呢？

16. 下列過程所需的能量為 1.96 × 10⁴ kJ/mol：Li(g) → Li³⁺(g) + 3e⁻

已知氣態氫原子的游離能為 1312 kJ/mol，鋰的第一游離能為 520 kJ/mol，試求鋰的第二游離能為何？

(1) 正常沸點（請由高至低排列）：CH₄、NH₃、HF、H₂O、I₂、C₅H₁₂、KI、SiC

(2) 鍵角大小（請由大至小排列）：OF₂、BeH₂、I₃⁻、O₃、NH₃、H₂O、CO₃²⁻、SO₄²⁻

(1) 原子配位數為何？

(2) 若單位晶格邊長為 ℓ Å，則金屬原子半徑為多少 Å？

(3) 若晶體密度為 d g/cm³，原子半徑為 r Å，亞佛加厥數為 Nₐ，則該金屬之原子量為何？(可用 d、r 與 Nₐ 表示)

(1) 該反應的速率常數為何？

(2) 若要使 87.5% 的磷化氫分解，需要多少時間？

20. 反應：2H₂(g) + 2NO(g) → N₂(g) + 2H₂O(g)

已知上述反應的實驗速率定律式為：r = k[H₂][NO]²

根據上述速率定律式，下列哪一個反應機構與實驗結果不合？而在符合的機構中，哪一個機構在真實化學情況下最有可能發生？請說明兩部分的原因。

【反應機構 I】H₂ + NO → H₂O + N (慢)；

N + NO → N₂ + O (快)；

O + H₂ → H₂O (快)

【反應機構 II】H₂ + 2NO → N₂O + H₂O (慢)；

N₂O + H₂ → N₂ + H₂O (快)

【反應機構 III】2NO ⇌ N₂O₂ (快速平衡)；

N₂O₂ + H₂ → N₂O + H₂O (慢)；

N₂O + H₂ → N₂ + H₂O (快)

(1) 此反應的反應級數為何？

(2) 此反應的速率常數 k 為何？（請標示單位）

(3) 當 AB₂ 的分壓降至 20 mmHg 時，反應所需的時間為多少 hr？

(1) 混合氣體之平均分子量(四捨五入至整數位)

(2) PCl₅ 之分解百分率(以百分比表示寫至整數位)為何？ (分子量：P = 31、Cl = 35.5)

(1) 假設 X 為非電解質，則 X 之分子量為何？

(2) 若 X 具分子間氫鍵，則求得之分子量數值應為正偏差或負偏差？試說明之。

24. 在 1.0 atm 下，溶劑 A 飽和蒸汽壓為 500 mmHg，溶劑 B 飽和蒸汽壓為 200 mmHg，今取 0.1 mol A 與 0.9 mol B 均勻混合，使其蒸發並收集蒸氣冷凝。假設二溶劑之混合溶液為理想溶液，則重複收集蒸氣冷凝總數達幾次後，蒸氣相中所得之溶劑 A 之莫耳分率達到 0.9？(log2 = 0.3、log3 = 0.48)

25. 在 1.0 atm、25℃時，將少量氣體 X 與 100 g 水共置於一體積可改變的真空容器中，當氣體 X 對水溶解達飽和時，測得此時氣體體積為 380 mL；若在定溫條件下，對同一系統改變外加壓力，改為 2.0 atm，則當氣體 X 又對水溶解達飽和時，此時氣體體積應為多少 mL？

(假設氣體 X 符合亨利定律，且不考慮水的飽和蒸汽壓)