笔试一答案卷.doc

97學年度高級中學第1區數理及資訊學科能力競賽—化學科 筆試一 時間: 50分鐘 編號:__________ 分數:_____________計算題 (共計100分), 請詳細列出計算過程。氨氣的製造是將適量的氮氣與氫氣混和，在高溫與高壓下生成氨(哈伯法製氨) (a) 請寫出化學反應方程式，並以濃度形式([N2], [H2], [NH3])寫出平衡常數 (b) 將7 mole的N2與17 mole的H2放入2公升容器中, 在溫度900 K時可得10 mole 的氨氣, 請求平衡常數並註明單位。 (c) 請將Kc轉換為Kp, 並註明單位。(a) (5分) (b) (5分) (c) (5分) 氫氣、乙醇及甲醇均為有效的替代能源可以取代有限的石油資源，其中一個主要的原因是這些燃料具有很高的能量密度。假設能量密度定義為：每克燃料在完全燃燒後所釋放出的能量，則： 氫氣、乙醇及甲醇的能量密度各為多少? 一般內燃機的轉換效能約為16 %，燃料電池的轉換效能約為50 %，則一公斤的氫氣、乙醇和甲醇於內燃機及燃料電池中所能供給能量大小的順序依次為？(水、二氧化碳、乙醇和甲醇的生成熱各為-241.8、-393.5、-234.0和-205.0 KJ/mol) (a) (6分) Ans:  氫氣的能量密度為______________ 乙醇的能量密度為______________ 甲醇的能量密度為______________ (b) (3分) 某一實驗用之雙電池裝置如下：其各杯電極與電解質的配置均為半電池，當中A,B與C,D間互相有鹽橋相通，各標準氧化電位分別為：A： Mg → Mg2+ + 2e- E = 2.40 VB： Ni → Ni2+ + 2e- E = 0.25 VC： Cu → Cu2+ + 2e- E = -0.34 VD： Zn → Zn2+ + 2e- E = 0.76 V(a) 連接A-D 和B-C，其各半電池反應為：(b) 連接A-C 和B-D，其各半電池反應為：(c) 若上述兩電池在1小時內平均電流為 0.107 A，請問(a)與(b)電池各電極的質量變化為何(需註明質量是增加或減少多少克數)? (原子量：Mg= 24, Ni= 59, Cu=64, Zn=65) (a) (4分) A: B: C: D: (b) (4分) A: B: C: D: (c) (8分) Ans: (a)半電池 A:______(減或增)_______克; (b)半電池 A:______(減或增)_______克 (a)半電池 B:______(減或增)_______克; (b)半電池 B:______(減或增)_______克 (a)半電池 C:______(減或增)_______克; (b)半電池 C:______(減或增)_______克 (a)半電池 D:______(減或增)_______克; (b)半電池 D:______(減或增)_______克 欲鑑別未知的有機化合物，通常是以元素分析儀分析其組成再推測其可能結構式。若有一未知有機化合物經分析後得到C、H、N與O的重量百分比分別為61.31%、5.14%、10.21% 與23.33%，且一莫耳的未知有機化合物重量約為137克，則(a) 根據上述結果，試求該未知物的化學式(b) 由上述的化學式， 試結構式(a) (5分) (b) (5分) 2.0 M的H2SO4與1.0 M的NaOH溶液各若干混合所得的中性溶液中(a) 所需H2SO4與NaOH溶液的體積比為多少? (b) Na2SO4的體積莫耳濃度約為多少? (a) (5分) (b) (5分) 鋁粉與硫酸反應會生成氫氣和硫酸鋁。 (a) 請寫出此反應之平衡方程式 (b) 若以1克的鋁粉與0.5 M之100 ml的硫酸溶液反應在27 ℃，1atm下，會生成多少公升的氫氣？( Al原子量＝27 )(a) (5分) (b) (5分) HC2H3O為一弱酸, 其Ka=1.0×10-5(a) 試求0.1M的HC2H3O(s)溶在水中的電離度(b) 將AgC2H3O(s)加入純水溶液中，會產生6×10-2 M的[Ag+]，試求AgC2H3O(s)的Ksp(c) 若AgC2H3O(s)放入一含有HC2H3O的水溶液中，且該溶液pH = 4，則AgC2H3O(s) 會溶解多少莫耳濃度 (M)? (a) (5分) (b) (5分) (c) (5分) 有一個容