普通化學　申論題歷屆試題與參考架構

104 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請計算下列有關水溶液平衡性質的應用題。

   （一）已知在 25°C 下， Cu (IO3 )2 的 K sp 值是1.4 × 10 − 7 ，請計算在此溫度下 Cu (IO3 )2 的溶解度。（4 分）

   （二）若將濃度為 0.400 M 的氨水溶液以 1.5 倍體積的鹽酸做滴定，可使溶液達到當量點（equivalence point），請計算此當量點的 pH 值為何？（ NH 3 的 K b = 1.8 × 10 − 5 ）（8 分）

   （三）將 200.0 mL 濃度為 0.250 M 的 Na 3PO 4 水溶液與 135.0 mL 濃度為 1.000 M 的 HCl溶液，以及 100.0 mL 濃度為 0.100 M 的 NaCN 溶液均勻混合。請計算最後混合溶液的 pH 值為何？（HCN, K a = 6.2 × 10 −10 ；H3PO4, K al = 7.5 × 10 − 3 ； H 2 PO −4 , K a2 = 6.2 × 10 − 8 ）（8 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題考水溶液平衡的三種計算：難溶鹽溶解度（Ksp）、弱鹼強酸滴定當量點的鹽類水解、多質子酸鹼混合後的「依鹼強弱逐步中和」再判斷緩衝系統。關鍵是先寫平衡式與莫耳數帳，再決定用哪一種近似。

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2. 2

   請回答下列有關原子、離子性質或分子軌域的問題。（每小題 4 分，共 20 分）

   （一）下列雙原子分子或離子當中，有那些是順磁性質？He +2 , B2, C2, N2, O2, O −2 , NO+, P2

   （二）一個原子內最多有幾個電子可以擁有下列的量子數（quantum number）？ n = 5, ml = +1； n = 1, l = 0, ml = 0。

   （三）為何 O +2 離子比 O −2 離子穩定？

   （四）請說明下列電子親核過程是吸熱還是放熱？ O(g) + e − → O－(g)； O－(g) + e − → O −2 (g)。

   （五）請寫出下列分子中心原子的混成軌域（hybridization orbital）。 XeF4； OCN－。

   （20 分）

3. 3

   請將下列性質的數值或程度大小作排列。

   （一）電負度（electronegativity）：Ti, Zr, Co, Rh。（3 分）

   （二）還原能力（reducing ability）：Cs, Rb, K, Na, Li。（3 分）

   （三）粒子半徑：O+ , O , O－。（3 分）

   （四）鍵角：∠H－O－H (H2O), ∠H－N－H (NH3), ∠H－C－H (CH4)。（4 分）

   （五）路易士酸性（Lewis acidity）：BF3, BCl3, BBr3。（4 分）

   （六）遮蔽能力（shielding ability）：s, p, d, f 軌域。（3 分）全一張（背面）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題考週期性質與分子結構的定性比較，每小題都要「排列＋一句理由」，理由對應有效核電荷、原子半徑、電子排斥或軌域穿透等概念，才能拿滿分。

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4. 4

   請回答下列有關化學電池簡圖的問題。Cu2+(aq) + 2e－ → Cu(s), ε o = 0.34 V Zn2+(aq) + 2e－ → Zn(s), ε o = -0.76 V

   （一）何者為還原劑（reducing agent）？何者為氧化劑（oxidizing agent）？（6 分）

   （二）請計算電池的標準電位（standard cell potential ε cell o）。（8 分）

   （三）隨著放電時間增長，請指出那一個電極的重量變重？那一個電極的重量減少？（6 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題為 Zn–Cu（丹尼爾）電池，從兩個半反應的標準還原電位判斷誰氧化、誰還原，再算電池標準電位與兩極質量變化。題目附圖未提供不影響作答，依標準電位即可判斷。

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5. 5

   請回答下列有關化學反應動力學的問題：

   （一）當一個一級反應，達到 75% 完成度的時候，需要花費 320 秒。請問到達第一個半生期（half-life, t1/2）所需的時間，以及到達第二個半生期所需的時間各為多少？（6 分）

   （二）請寫出反應 aA → B 的反應積分速率定律（integrated rate law）。（6 分）零級反應；一級反應；二級反應。

   （三）對一個假設性的反應：A → 2B＋C，其化學動力學實驗數據以下列方式作圖（濃度單位 = mol/L）。（8 分）0.05 -3.0 100 0.04 -3.5 80 0.03 ln[A] 1/[A] [A] -4.0 0.02 40 0.01 -4.5 20 0 -5.0 0 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 Time (s) Time (s) Time (s) 此反應的反應級數為何？當反應時間為 9 秒時，反應物 A 的濃度[A]為何？

   （20 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。