選 修 化 學 ( 下 ) 講 義 目 次 第 8 章 化 學 的 應 用 與 發 展 8 1 聚 合 物 生 物 體 中 的 大 分 子 先 進 材 料 42 國 戰 大 考 試 題 59 參 考 解 答 65

Transcription

1 內 容 由 蔡 明 倫 老 師 和 李 雅 婷 老 師 編 纂 選 修 化 學 ( 下 ) 講 義 第 8 章 化 學 的 應 用 與 發 展 班 級 : 座 號 : 姓 名 :

2 選 修 化 學 ( 下 ) 講 義 目 次 第 8 章 化 學 的 應 用 與 發 展 8 1 聚 合 物 生 物 體 中 的 大 分 子 先 進 材 料 42 國 戰 大 考 試 題 59 參 考 解 答 65

3 第 8 章 化 學 的 應 用 與 發 展 8-1 聚 合 物 一 定 義 : 1 聚 合 物 意 義 : 由 許 多 小 分 子 重 複 連 接 而 成 的 巨 大 分 子, 又 稱 為 高 分 子 分 子 量 多 達 數 萬 甚 至 數 十 萬 2 聚 合 反 應 : 許 多 小 分 子 經 由 化 學 反 應, 重 複 以 共 價 鍵 相 互 結 合, 形 成 大 分 子 的 過 程 3 單 體 單 體 單 元 ( 結 構 單 元 ) 和 聚 合 度 : (1) 單 體 : 構 成 聚 合 物 的 小 分 子 (2) 單 體 單 元 : 單 體 在 聚 合 後, 在 聚 合 物 結 構 中, 重 複 出 現 的 部 分 (3) 聚 合 度 : 聚 合 物 分 子 中 所 含 單 體 單 元 的 數 目, 以 n 表 示, 且 n 為 非 固 定 值 1 聚 合 物 分 子 量 聚 合 度 單 體 單 元 的 式 量 2 如 聚 乙 烯 的 單 體 是 乙 烯,-CH 2 -CH 2 - 為 單 體 單 元 ; 假 設 某 聚 乙 烯 平 均 聚 合 度 n 為 1000, 因 此 它 的 平 均 分 子 量 = = 例 題 1 聚 合 度 聚 乙 烯 之 分 子 式 以 表 示, 若 聚 乙 烯 之 平 均 分 子 量 約 為 20160, 求 n 最 接 近 下 列 何 值? (A) 1000 (B) 900 (C) 850 (D) 780 (E) 720 Ans: 類 題 1 聚 合 度 聚 氯 乙 烯 (PVC) 是 由 氯 乙 烯 分 子 (CH 2 =CHCl) 聚 合 而 成, 若 聚 氯 乙 烯 的 平 均 分 子 量 為 , 則 此 聚 合 反 應 的 聚 合 度 為 多 少? (Cl=35.5) (A) 2000 (B) 4000 (C) 6000 (D) 8000 (E) Ans: 1

4 4 聚 合 物 的 分 類 : (1) 依 來 源 : 分 類 天 然 聚 合 物 合 成 聚 合 物 意 義 自 然 界 所 生 成 的 聚 合 物 人 工 製 造 的 聚 合 物 實 例 澱 粉 纖 維 素 蛋 白 質 天 然 橡 膠 聚 乙 烯 耐 綸 合 成 橡 膠 (2) 依 單 體 種 類 : 分 類 同 元 聚 合 物 共 聚 物 意 義 僅 由 一 種 單 體 聚 合 而 成 的 聚 合 物 由 兩 種 或 兩 種 以 上 單 體 聚 合 而 成 的 聚 合 物 實 例 澱 粉 聚 乙 烯 耐 綸 達 克 綸 (3) 依 聚 合 物 的 結 構 區 分 : 分 類 線 狀 聚 合 物 網 狀 聚 合 物 意 義 分 子 間 沒 有 交 連 鍵 結 的 聚 合 物 具 有 高 度 交 連 鍵 結 結 構 的 聚 合 物 實 例 聚 乙 烯 聚 氯 乙 烯 酚 甲 醛 樹 脂 硫 化 橡 膠 結 構 不 具 分 枝 結 構 具 有 分 枝 結 構 網 狀 交 連 結 構 示 意 圖 (4) 依 聚 合 方 式 : 1 加 成 聚 合 物 : 定 義 由 加 成 反 應 得 到 的 聚 合 物, 如 聚 乙 烯 聚 氯 乙 烯 條 件 單 體 具 有 不 飽 和 鍵 (π 鍵 ), 如 C=C 雙 鍵 或 C C 參 鍵, 如 烯 二 烯 或 炔 各 單 體 分 子 利 用 π 電 子, 與 相 鄰 的 單 體 分 子 形 成 新 的 σ 鍵, 而 聚 合 為 高 分 子 反 應 性 質 反 應 過 程 中 無 小 分 子 被 釋 出, 即 聚 合 物 的 單 體 單 元 之 原 子 種 類 與 數 目 和 單 體 相 同, 聚 合 物 的 分 子 量 即 為 單 體 的 整 數 倍 2

5 2 縮 合 聚 合 物 : 定 義 由 縮 合 反 應 得 到 的 聚 合 物, 如 耐 綸 達 克 綸 需 具 有 兩 個 或 兩 個 以 上 可 供 利 用 的 官 能 基, 如 羥 基 (-OH) 胺 基 (-NH 2 ) 條 件 羧 基 (-COOH) 等 單 體 間 的 官 能 基 相 互 反 應, 利 用 脫 去 小 分 子 而 使 單 體 行 縮 合 反 應 而 聚 合 成 為 高 分 子 反 應 過 程 中 有 小 分 子 ( 如 H 2 O HX) 被 釋 出 反 應 性 質 縮 合 聚 合 反 應 的 過 程 中, 有 釋 出 小 分 子, 故 聚 合 物 的 重 量 百 分 組 成 與 單 體 的 重 量 百 分 組 成 不 同 5 聚 合 物 單 體 求 法 (1) 聚 合 物 主 鏈 全 為 碳 原 子 者, 為 加 成 聚 合 於 單 體 單 元 加 上 π 鍵, 即 為 單 體 (2) 聚 合 物 主 鏈 不 全 為 碳 原 子 者, 為 縮 合 聚 合 將 單 體 單 元 還 原 其 官 能 基, 即 為 單 體 例 題 2 聚 合 物 之 單 體 求 法 附 圖 為 某 聚 合 物 的 部 分 結 構, 下 列 何 者 不 是 其 單 體? (A) H 2 C=CH-CH=CH 2 (B) (C) HC CH (D) NC-CH=CH 2 Ans: 3

6 類 題 2 聚 合 物 單 體 之 求 法 一 高 分 子 的 結 構 式 如 附 圖 所 示, 則 此 聚 合 物 之 單 體 為 何? (A) (B) (C) (D) (E) Ans: 例 題 3 聚 合 物 之 單 體 求 法 防 火 衣 的 成 分 為 諾 美 斯 (Nomex), 其 結 構 式 為, 它 是 由 哪 兩 種 單 體 所 構 成?( 甲 ) ;( 乙 ) ;( 丙 ) ;( 丁 ) ;( 戊 ) ( 戊 ) (E)( 甲 ) 和 ( 己 ) Ans: ;( 己 ) (A)( 甲 ) 和 ( 丁 ) (B)( 乙 ) 和 ( 戊 ) (C)( 丙 ) 和 ( 己 ) (D)( 甲 ) 和 4

7 類 題 3 聚 合 物 之 單 體 求 法 結 構 如 附 圖 的 聚 合 物, 可 被 人 體 吸 收 常 作 為 外 科 縫 合 手 術 的 材 料, 下 列 何 者 為 此 聚 合 物 的 單 體? (A) CH 3 CH(OH)COOH (B) HOCH 2 CH 2 COOH (C) HCOOCH 2 OH (D) HOCH(CH 3 )COOCH(CH 3 )CH 2 OH Ans: 例 題 4 縮 合 聚 合 物 單 體 數 目 計 算 有 分 子 量 為 且 藉 醯 胺 鍵 連 接 而 成 的 同 元 聚 合 物, 此 物 質 水 解 得 分 子 量 為 131 之 化 合 物 X, 試 問 此 聚 合 物 是 由 幾 個 X 分 子 聚 合 而 成? (A) 725 (B) 613 (C) 529 (D) 465 Ans: 類 題 4 縮 合 聚 合 物 單 體 數 目 計 算 分 子 量 為 之 高 分 子 化 合 物 水 解, 可 得 己 二 酸 及 己 二 胺, 其 莫 耳 數 比 為 1:1 此 高 分 子 化 合 物 1 分 子 生 成 時, 所 必 要 的 己 二 酸 之 分 子 數 為 若 干 個? (A) 80 (B) 100 (C) 140 (D) 200 Ans: 5 性 質 : (1) 聚 合 度 的 影 響 ( 分 子 量 的 影 響 ): 1 特 徵 : 同 一 種 聚 合 物 中, 每 個 高 分 子 的 聚 合 度 不 盡 相 同, 各 組 成 分 子 的 大 小 不 一, 分 子 量 可 由 數 千 至 數 十 萬, 故 聚 合 物 為 混 合 物 5

8 2 性 質 : a. 聚 合 物 的 分 子 量 以 平 均 分 子 量 來 表 示 b. 聚 合 物 為 非 晶 形 排 列, 難 以 結 晶, 且 沒 有 一 定 的 熔 點 c. 某 些 聚 合 物 在 特 定 的 溫 度 範 圍 會 呈 現 黏 滯 性 較 大 的 膠 體 狀 態 (2) 分 子 結 構 的 影 響 : 1 特 徵 : 聚 合 物 的 分 子 結 構 會 影 響 分 子 間 的 作 用 力, 進 而 影 響 聚 合 物 的 機 械 強 度 硬 度 撓 曲 性 彈 性 延 伸 性 密 度 溶 解 度 可 塑 性 等 性 質 2 性 質 : a. 聚 合 物 的 主 鏈 上 若 存 在 許 多 支 鏈, 會 使 分 子 的 排 列 不 整 齊, 造 成 聚 合 物 的 密 度 較 小, 且 機 械 強 度 較 差 實 例 : 低 密 度 聚 乙 烯 (LDPE) 高 密 度 聚 乙 烯 (HDPE) 結 構 主 鏈 上 有 分 枝, 結 構 鬆 散 主 鏈 上 無 分 枝 結 構, 結 構 較 緊 密 示 意 圖 性 質 密 度 較 小, 強 度 較 弱 密 度 較 大, 強 度 較 強 b. 線 狀 聚 合 物 的 分 子 間 作 用 力 較 弱, 溶 解 性 與 可 塑 性 較 佳 ; 網 狀 聚 合 物 的 分 子 間 因 主 鏈 具 有 交 叉 相 連 的 鍵 結 ( 稱 為 交 聯 ), 分 子 間 作 用 力 大, 溶 解 性 與 可 塑 性 較 差 實 例 : 熱 塑 性 塑 膠 熱 固 性 塑 膠 結 構 主 鏈 間 沒 有 鍵 結 主 鏈 間 有 交 聯 現 象 示 意 圖 溶 解 性 可 溶 於 甲 苯 或 庚 烷 等 適 當 有 機 溶 劑 中 可 塑 性 受 熱 會 軟 化 與 熔 化, 可 倒 入 鑄 模 中 重 新 塑 形 實 例 線 狀 聚 氯 乙 烯 高 密 度 聚 乙 烯 低 密 度 聚 乙 烯 很 難 溶 解 於 溶 劑 中 受 熱 亦 不 軟 化 或 熔 化, 一 旦 硬 化 成 形 後, 無 法 重 新 塑 形 酚 甲 醛 樹 脂 尿 素 甲 醛 樹 脂 硫 化 橡 膠 6

9 (3) 官 能 基 的 影 響 : 1 特 徵 : 聚 合 物 分 子 中 所 含 有 之 官 能 基, 仍 保 有 該 官 能 基 原 有 之 化 學 性 質 但 該 官 能 基 的 活 性 會 受 到 鄰 近 基 團 的 影 響 而 增 加 或 減 弱 2 實 例 : 如 聚 合 物 中 的 羧 基 仍 可 發 生 酯 化 反 應 該 羧 基 旁 若 有 鹵 素 等 原 子, 會 使 羧 基 的 酸 性 增 強 ; 若 羧 基 旁 有 烷 基, 則 會 使 羧 基 的 酸 性 減 弱 (4) 環 境 的 影 響 : 1 特 徵 : 聚 合 物 會 受 到 光 熱 水 氣 腐 蝕 性 氣 體 等 作 用, 導 致 老 化 或 劣 化, 而 使 原 有 性 質 改 變, 甚 至 不 堪 使 用 2 改 良 : 藉 由 改 變 聚 合 物 結 構, 或 改 進 聚 合 與 加 工 技 術, 可 適 度 延 長 聚 合 物 的 使 用 期 限 例 題 5 聚 合 物 的 性 質 下 列 有 關 聚 合 物 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 聚 合 物 有 分 枝 結 構 時, 其 比 重 較 大 且 機 械 性 質 較 強 (B) 縮 合 聚 合 反 應, 其 聚 合 前 後 的 元 素 質 量 百 分 組 成 完 全 相 同 (C) 聚 合 物 鏈 上 所 接 的 官 能 基 不 具 原 有 之 化 性 (D) 聚 合 物 的 分 子 量 通 常 以 平 均 分 子 量 表 示 Ans: 類 題 5 聚 合 物 的 性 質 下 列 有 關 聚 合 物 性 質 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 僅 能 由 一 種 單 體 聚 合 而 成 (B) 聚 合 物 在 低 溫 時 易 結 晶 為 晶 體 (C) 聚 合 物 的 分 子 量 為 平 均 分 子 量 (D) 聚 合 物 為 純 物 質 (E) 聚 合 物 受 熱 時 皆 可 以 軟 化 重 新 塑 形 Ans: 7

10 二 常 見 的 加 成 聚 合 物 : 聚 合 物 名 稱 單 體 單 體 單 元 回 收 標 誌 用 途 聚 乙 烯 保 鮮 膜 塑 膠 袋 (PE) ( 乙 烯 ) ( 瓶 ) 電 線 包 覆 層 聚 丙 烯 (PP) 聚 氯 乙 烯 (PVC) ( 丙 烯 ) ( 氯 乙 烯 ) 奶 瓶 塑 膠 杯 降 落 傘 人 造 皮 雨 衣 水 管 電 線 絕 緣 層 塑 膠 地 板 聚 苯 乙 烯 (PS) ( 苯 乙 烯 ) 容 器 瓶 保 麗 龍 包 裝 材 料 聚 丙 烯 腈 (PAN) ( 丙 烯 腈 ) 特 夫 綸 (Teflon) ( 四 氟 乙 烯 ) 人 造 羊 毛 地 氈 帳 篷 帆 布 軸 承 墊 片 代 用 血 管 不 沾 鍋 塗 料 壓 克 力 樹 脂 (PMMA) (2- 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 ) 保 齡 球 廣 告 招 牌 鏡 片 人 體 義 肢 聚 乙 酸 乙 烯 酯 (PVA) 水 性 塗 料 和 黏 著 劑, 如 白 膠 8

11 三 常 見 的 縮 合 聚 合 物 : 1 聚 酯 類 的 縮 合 聚 合 物 (1) 反 應 通 式 : 二 元 羧 酸 與 二 元 醇 反 應, 脫 水 縮 合 聚 合 為 聚 酯 類 1 2 (2) 例 子 : 如 達 克 綸 名 稱 單 體 單 體 單 元 達 克 綸 (dacron) 回 收 標 誌 用 途 布 料 寶 特 瓶 (PET) 雨 衣 聚 酯 纖 維 (3) 聚 酯 類 的 性 質 : 耐 熱 耐 光 絕 緣 性 佳 吸 溼 性 小 張 力 強 度 大 (4) 聚 酯 類 的 用 途 : 容 器 雨 傘 布 電 影 膠 片 聚 酯 纖 維 其 中, 聚 酯 纖 維 可 與 天 然 纖 維 混 紡, 製 成 耐 皺 性 佳 的 衣 料 2 聚 醯 胺 類 的 縮 合 聚 合 物 : (1) 反 應 的 通 式 : 1 二 胺 與 二 元 羧 酸 反 應, 脫 水 縮 合 聚 合 為 聚 醯 胺 類 9

12 2 二 胺 與 二 醯 氯 反 應, 脫 氯 化 氫 縮 合 聚 合 為 聚 醯 胺 類 (2) 例 子 : 如 耐 綸 -66 名 稱 單 體 單 體 單 元 回 收 標 誌 用 途 耐 綸 -66 (nylon 66) 絲 襪 釣 魚 線 聚 醯 胺 纖 維 66 表 示 兩 種 單 體 ( 己 二 胺 己 二 酸 ) 分 冸 各 具 有 6 個 碳 原 子 (3) 聚 醯 胺 類 的 性 質 : 能 形 成 分 子 間 氫 鍵, 分 子 間 作 用 力 較 強, 故 聚 醯 胺 類 聚 合 物 的 材 料 強 度 較 大 (4) 聚 醯 胺 類 的 用 途 : 釣 線 尼 龍 繩 降 落 傘 飛 行 服 人 造 皮 革 例 題 6 加 成 聚 合 下 列 關 於 聚 合 物 PVC 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 為 共 聚 物 (B) 為 加 成 聚 合 反 應 之 瓹 物 (C) 中 文 名 稱 為 聚 苯 乙 烯 (D) PVC 聚 合 物 結 構 中 含 鍵 Ans: 10

13 類 題 6 加 成 聚 合 物 下 列 哪 些 聚 合 物 是 加 成 聚 合 物? (A) (B) (C) (D) (E) Ans: 例 題 7 耐 綸 -66 下 列 有 關 耐 綸 -66 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 是 天 然 高 分 子 化 合 物 (B) 是 由 對 苯 二 甲 酸 與 乙 二 醇 縮 合 而 成 (C) 屬 於 加 成 聚 合 物 (D) 是 一 種 合 成 纖 維 (E) 分 子 中 包 含 許 多 氫 鍵 Ans: 類 題 7 達 克 綸 有 關 於 達 克 綸 的 敘 述, 下 列 哪 些 正 確? (A) 主 要 原 料 為 1,6- 己 二 胺 和 對 苯 二 甲 酸 (B) 聚 合 物 鏈 之 間 存 在 氫 鍵, 故 其 具 有 彈 性 (C) 亦 可 製 成 薄 膜 狀 即 為 PET, 可 做 為 寶 特 瓶 之 材 料 (D) 其 結 構 可 表 示 為 (E) 對 苯 二 甲 酸 可 利 用 對 二 甲 苯 與 酸 性 二 鉻 酸 鉀 共 熱 製 得 Ans: 11

14 四 橡 膠 : 1 天 然 橡 膠 : (1) 來 源 : 橡 膠 樹 幹 的 天 然 乳 膠 (2) 組 成 與 結 構 : 1 單 體 : 異 戊 二 烯 (2- 甲 基 -1,3- 丁 二 烯 ) 2 聚 合 方 式 : 加 成 聚 合 反 應, 聚 合 物 結 構 中 主 要 為 順 式 (3) 常 見 的 天 然 橡 膠 : 名 稱 生 膠 加 硫 橡 膠 硬 橡 膠 製 備 取 橡 膠 樹 的 乳 汁 以 甲 酸 橡 膠 的 含 硫 量 增 至 30%~ 或 醋 酸 處 理 乳 汁 煙 燻 生 膠 與 硫 共 熱 製 得 50% 製 得 製 得 生 膠 結 構 1 聚 異 戊 二 烯 的 長 鏈 分 子 1 天 然 橡 膠 的 平 均 分 子 量 間 會 以 2~6 個 硫 原 約 為 30 萬 1 交 聯 網 狀 結 構 子 作 為 架 橋, 形 成 交 聯 2 1 個 橡 膠 分 子 約 含 數 千 2 硬 橡 膠 的 含 硫 量 約 為 網 狀 結 構 到 數 萬 個 單 體 單 元 30%~50% 2 一 般 加 硫 橡 膠 的 含 硫 量 3 分 子 之 間 沒 有 鍵 結 大 於 8% 1 彈 性 不 大 1 彈 性 與 延 展 性 佳, 壓 縮 性 質 2 遇 熱 黏 性 增 加 且 會 變 或 延 伸 後 可 恢 復 原 狀 1 交 聯 網 狀 結 構 堅 固 形 2 化 學 耐 性 佳, 不 易 與 化 2 不 易 變 形 3 遇 冷 則 變 為 硬 脆 學 藥 劑 反 應 用 途 墊 片 橡 皮 筋 輪 胎 雨 衣 手 套 橡 皮 擦 燈 罩 電 器 絕 緣 物 製 造 鋼 橡 皮 管 筆 桿 示 意 圖 12

15 (3) 加 硫 橡 膠 的 添 加 劑 : 橡 膠 硫 化 前, 除 了 生 膠 和 硫 粉 外, 仍 需 混 合 碳 黑 抗 氧 化 劑 催 化 劑 與 色 素, 以 改 良 加 硫 橡 膠 的 性 質 若 於 硫 化 過 程 中, 打 入 空 氣 或 添 加 碳 酸 銨, 則 可 製 得 多 孔 性 的 泡 棉 橡 膠 添 加 物 碳 黑 抗 氧 化 劑 催 化 劑 色 素 空 氣 碳 酸 銨 用 途 增 加 橡 膠 的 強 度 與 耐 磨 性 防 止 橡 膠 會 因 氧 化 而 變 脆 或 變 硬 加 快 橡 膠 硫 化 的 速 率 添 加 不 同 的 色 素, 使 橡 膠 呈 現 不 同 的 顏 色 若 欲 製 得 泡 沫 橡 膠, 則 頇 於 硫 化 過 程 中, 打 入 空 氣 或 添 加 碳 酸 銨 (NH 4 ) 2 CO 3 泡 沫 橡 膠 可 用 以 製 造 耳 塞 隔 音 棉 防 震 包 裝 材 料 等 2 合 成 橡 膠 : (1) 合 成 橡 膠 的 結 構 : 與 天 然 橡 膠 相 似, 但 合 成 橡 膠 的 單 體 是 由 石 油 化 學 原 料 煉 製 而 來 (2) 新 平 橡 膠 (CR): 說 明 1 又 稱 為 氯 丁 橡 膠, 學 名 為 聚 氯 丁 二 烯 2 是 第 一 種 大 規 模 工 業 化 生 瓹 之 合 成 橡 膠 單 體 製 備 2- 氯 -1,3- 丁 二 烯 以 乙 炔 和 HCl 為 原 料 製 得 1 生 成 乙 烯 乙 炔 :2HC CH 催 化 劑 H 2 C=CH-C CH 2 生 成 2- 氯 -1,3- 丁 二 烯 步 驟 3 2- 氯 -1,3- 丁 二 烯 再 經 催 化 加 成 聚 合, 即 可 製 得 新 平 橡 膠 1 具 耐 熱 性 與 耐 燃 性 性 質 2 耐 天 候 變 化 並 耐 化 學 藥 品 之 侵 蝕 3 具 優 異 的 耐 油 性 用 途 被 廣 泛 使 用 於 各 種 工 業 用 途, 可 作 為 汽 油 軟 管 和 特 殊 輸 送 帶 的 材 料 13

16 (3) 聚 丁 烯 橡 膠 (PB): 布 納 橡 膠 單 體 1,3- 丁 二 烯 加 成 聚 合 特 性 用 途 耐 寒 性 耐 磨 性 耐 老 化 性 高 爾 夫 球 (4) 聚 丁 苯 橡 膠 (SBR): 單 體 苯 乙 烯 1,3- 丁 二 烯 加 成 聚 合 特 性 用 途 耐 磨 性 抗 拉 性 耐 水 性 耐 老 化 性 輪 胎 (5) 聚 矽 氧 橡 膠 : 單 體 14

17 縮 合 聚 合 特 性 具 有 耐 高 溫 耐 嚴 寒, 無 臭 無 味 無 毒 耐 水 性 和 抗 氧 化 能 力 用 途 常 用 來 做 密 封 劑 電 線 包 護 墊 圈 手 機 果 凍 套 飛 機 與 人 造 衛 星 耐 寒 及 耐 熱 設 備 的 材 料 例 題 8 橡 膠 下 列 有 關 橡 膠 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 天 然 橡 膠 的 單 體 為 異 戊 二 烯 (B) 泡 沫 橡 膠 係 在 硫 化 時 加 入 硫 酸 銨 (C) 天 然 橡 膠 乃 1- 氯 -1,3- 丁 二 烯 聚 合 而 得 (D) 加 硫 橡 膠 的 結 構 為 直 鏈 式 的 聚 合 物 間 以 8 個 硫 原 子 相 接 而 成 Ans: 類 題 8 橡 膠 下 列 有 關 氯 丁 二 烯 橡 膠 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 單 體 為 H 2 C=CCl-CCl=CH 2 (B) 單 體 係 由 乙 烯 乙 炔 和 氯 化 氫 加 成 反 應 而 得 (C) 主 要 原 料 為 乙 炔 和 氯 化 氫 (D) 若 聚 合 物 分 子 中 單 體 單 元 重 複 出 現 的 數 目 為 n, 則 此 聚 合 物 中 含 2n 個 雙 鍵 (E) 氯 丁 二 烯 橡 膠 是 一 種 縮 合 聚 合 物 Ans: 15

18 木 人 巷 一 單 選 題 : 1 下 列 何 者 是 加 成 聚 合 反 應 的 特 徵? (A) 單 體 必 頇 含 有 不 飽 和 鍵 (B) 聚 合 瓹 物 有 固 定 的 熔 點 (C) 瓹 物 的 質 量 百 分 率 組 成 與 反 應 物 必 不 同 (D) 反 應 後 有 小 分 子 釋 出 (E) 單 體 只 能 為 一 種 2 有 一 高 分 子 的 結 構 式 如 右 所 示, 下 列 有 關 此 高 分 子 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 可 經 由 縮 合 聚 合 反 應 而 製 得 (B) 可 使 溴 水 褪 色 (C) 可 使 酸 性 KMnO 4 溶 液 褪 色 (D) 在 酸 性 條 件 下, 可 以 發 生 水 解 (E) 水 解 後, 可 以 得 到 另 一 種 高 分 子 3 有 4 種 有 機 化 合 物 : 1 ; 2 ;3 ;4 H 3 C-CH=CH- CN, 其 中 何 者 是 用 於 合 成 結 構 式 為 的 高 分 子 材 料 之 正 確 組 合? (A) (B) (C)1 2 4 (D) 下 列 選 項 中, 計 算 分 子 量 的 方 法 以 何 者 較 為 適 當? (A) 澱 粉 之 分 子 量, 可 由 其 水 溶 液 凝 固 點 下 降 度 數 求 之 (B) 醋 酸 之 分 子 量, 可 由 其 水 溶 液 之 凝 固 點 下 降 度 數 求 之 (C) 尿 素 之 分 子 量, 可 由 其 水 溶 液 蒸 氣 壓 下 降 量 求 之 (D) 苯 甲 酸 之 分 子 量, 可 由 其 苯 溶 液 之 凝 固 點 下 降 度 數 求 之 5 下 列 關 於 聚 合 物 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 天 然 橡 膠 的 單 體 為 2- 氯 -1,3- 丁 二 烯 (B) 保 麗 龍 為 一 加 成 聚 合 物 (C) 達 克 綸 為 一 同 元 聚 合 物 (D) 耐 綸 是 一 種 聚 酯 類 16

19 6 用 聚 苯 乙 烯 發 泡 式 塑 膠 ( 保 麗 龍 PS) 製 成 的 免 洗 餐 具, 由 於 難 以 分 解, 造 成 環 境 的 白 色 恐 怖 汙 染 最 近 研 發 出 一 種 新 材 料 (PLA, ) 能 代 替 聚 苯 乙 烯 它 能 被 乳 酸 菌 分 解 而 不 致 汙 染 環 境, 下 列 有 關 此 新 材 料 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 單 體 為 乙 醇 和 甲 酸 (B) 單 體 為 2- 羥 基 丙 酸 (C) 單 體 為 2- 甲 基 丙 烯 酸 (D) 此 聚 合 物 是 一 種 羧 酸, 可 溶 於 鹼 性 溶 液 (E) 其 聚 合 方 式 和 苯 乙 烯 的 聚 合 方 式 相 似, 均 為 加 成 聚 合 7 下 列 哪 一 種 聚 合 物 是 由 相 同 分 子 經 縮 合 聚 合 反 應 而 成? (A) (B) (C) (D) 8 下 列 有 關 聚 合 物 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 聚 合 物 具 有 側 鏈 時, 會 使 比 重 變 大 機 械 性 質 增 強 (B) 聚 合 物 是 由 不 同 數 目 單 體 組 成 的 分 子 (C) 聚 合 物 鏈 上 所 接 的 官 能 基 保 有 此 官 能 基 原 有 之 化 性 (D) 聚 合 物 鏈 上 所 接 官 能 基 的 活 性 會 受 到 鄰 近 官 能 基 影 響 (E) 聚 合 物 沒 有 固 定 的 熔 點 9 下 列 何 者 有 幾 何 異 構 物? (A) 聚 氯 乙 烯 (B) 聚 氯 丁 二 烯 (C) 聚 丙 烯 腈 (D) 聚 苯 乙 烯 10 下 列 有 關 聚 合 物 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 聚 合 物 的 分 子 量 通 常 以 平 均 分 子 量 表 示 (B) 聚 合 物 依 聚 合 方 式 可 分 為 加 成 聚 合 與 縮 合 聚 合 (C) 聚 合 物 依 其 來 源 可 分 為 天 然 聚 合 物 與 合 成 聚 合 物 (D) 構 成 聚 合 物 的 小 分 子 稱 為 單 體 (E) 聚 合 後, 各 單 體 仍 保 有 原 有 之 所 有 官 能 基 17

20 11 一 聚 合 物 X 具 有 以 下 的 結 構, 下 列 哪 一 組 合 是 正 確 的?( 括 號 內 分 冸 表 示 及 聚 合 物 X 之 名 稱 ) (A)(CH 3, 聚 丙 烯 ) (B)(Cl, 聚 苯 乙 烯 ) (C)(CO 2 CH 3, 壓 克 力 ) (D) (H, 聚 酯 ) ( 代 表 1 個 或 1 組 原 子 ) 12 下 列 有 關 縮 合 聚 合 反 應 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 單 體 皆 為 多 元 官 能 基 之 有 機 化 合 物 (B) 乙 烯 乙 炔 及 苯 等 不 飽 和 烴 分 子 皆 可 為 此 反 應 之 單 體 (C) 單 體 聚 合 時, 沒 有 任 何 小 分 子 失 去 (D) 單 體 分 子 均 具 有 不 飽 和 鍵 13 下 列 有 關 橡 膠 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 天 然 橡 膠 的 單 體 無 順 反 異 構 物 (B) 與 天 然 橡 膠 不 同, 合 成 橡 膠 不 必 加 硫 就 有 良 好 的 彈 性 (C) 加 碳 黑 可 增 加 強 度 (D) 布 納 橡 膠 的 單 體 與 苯 乙 烯 形 成 的 共 聚 物 可 製 造 丁 苯 橡 膠 14 丁 香 油 酚 是 一 種 有 特 殊 香 味 的 液 體, 它 的 結 構 式 如 附 圖 所 示, 丁 香 油 酚 不 具 有 下 列 何 種 性 質? (A) 可 與 金 屬 鈉 反 應 (B) 可 與 NaOH 溶 液 反 應 (C) 與 NaHCO 3 反 應 放 出 CO 2 (D) 能 發 生 加 成 聚 合 反 應 (E) 與 FeCl 3 反 應 呈 紫 色 15 下 列 何 項 物 質 可 發 生 加 成 聚 合 反 應, 且 其 聚 合 物 之 實 驗 式 為 CH? (A) 苯 乙 烯 (B) 環 己 烷 (C) 丙 烯 (D) 1,3- 丁 二 烯 16 某 氣 態 烴 的 密 度 為 2.41 克 升 (STP), 能 發 生 聚 合 反 應 克 該 烴 可 使 0.2 M 25 毫 升 溴 的 四 氯 化 碳 溶 液 褪 色 由 該 烴 聚 合 得 到 的 聚 合 物 為 何? (A) (B) (C 6 H 10 O 5 ) n (C) (D) (E) 17 下 列 有 關 聚 合 物 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 線 形 結 構 的 聚 合 物 分 子 是 以 氫 鍵 相 連 成 長 鏈 骨 架 (B) 大 多 數 線 形 聚 合 物 難 溶 於 任 何 溶 劑 中 (C) 在 適 當 條 件 下, 部 分 線 形 結 構 的 聚 合 物 分 子, 可 在 鏈 與 鏈 間 瓹 生 共 價 鍵 (D) 熱 固 性 聚 合 物 遇 熱 可 再 度 軟 化, 具 有 可 塑 性, 冷 卻 即 凝 固 成 型 18

21 18 下 列 有 關 聚 乙 烯 生 成 反 應 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 加 壓 時, 反 應 有 利 於 聚 乙 烯 生 成 (B) 聚 乙 烯 和 乙 烯 均 可 使 溴 水 褪 色 (C) 此 為 加 成 聚 合 反 應 (D) 聚 乙 烯 分 子 中, 碳 原 子 與 氫 原 子 數 之 比, 恰 與 乙 烯 分 子 相 同 19 下 列 選 項 中 的 聚 合 物, 何 者 主 鏈 含 有 酯 鍵, 可 以 在 適 當 的 條 件 下 進 行 水 解 反 應? (A) 纖 維 素 (B) 耐 綸 -66 (C) 壓 克 力 (PMMA) (D) 聚 乳 酸 (PLA) (E) 聚 苯 乙 烯 (PS) 20 下 列 有 關 聚 合 物 單 體 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 的 單 體 為 CH 3 -CH 3 (B) 達 克 綸 的 單 體 為 乙 二 醇 和 苯 甲 酸 (C) 的 單 體 為 丙 烯 腈 丁 二 烯 及 苯 乙 烯 (D) 聚 乳 酸 的 單 體 為 21 聚 苯 乙 烯 2.5 克 溶 於 苯, 配 成 100 毫 升 苯 溶 液 若 37 時 其 滲 透 壓 為 atm, 求 此 聚 合 物 中 含 有 幾 個 單 體? (A) 52 (B) 100 (C) 152 (D) 200 (E) 下 列 對 熱 固 性 塑 膠 之 敘 述, 何 者 正 確? (A) 均 為 網 狀 結 構 (B) 受 熱 就 固 化, 遇 冷 又 軟 化 的 塑 膠 (C) 加 工 冷 卻 成 形 後, 受 熱 可 再 軟 化 (D) 壓 克 力 即 為 熱 固 性 塑 膠 (E) 陽 離 子 交 換 樹 脂 屬 於 熱 固 性 塑 膠 23 根 據 下 列 反 應, 何 者 正 確? (A)(1) 為 乙 醇 (B)(2) 為 苯 甲 酸 (C)(3) 簡 稱 為 PET (D)(3) 有 氫 鍵 19

22 二 多 選 題 : 24 下 列 聚 合 物 中, 哪 些 有 幾 何 異 構 物 存 在? (A) 聚 乙 炔 (B) 聚 醋 酸 乙 烯 酯 (C) 聚 異 戊 二 烯 (D) 聚 丁 二 烯 (E) 聚 氯 丁 二 烯 25 下 列 結 構 式 為 某 天 然 聚 合 物 的 一 部 分, 其 中 R R' 和 R" 表 示 氫 或 烷 基 下 列 有 關 此 化 合 物 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 屬 於 加 成 聚 合 物, 具 有 酯 基 結 構 (B) 屬 於 縮 合 聚 合 物, 具 有 肽 鍵 結 構 (C) 若 R R' 和 R" 均 為 氫, 則 其 水 解 瓹 物 為 分 子 量 最 小 的 - 胺 基 酸 (D) 若 R R' 和 R" 彼 此 不 同, 水 解 此 化 合 物 至 少 可 得 到 三 種 單 體 瓹 物 (E) 在 (C) 中, 所 得 瓹 物 於 ph 值 小 於 2.2 的 酸 性 溶 液 時, 其 結 構 式 為 26 下 列 有 關 氯 丁 二 烯 橡 膠 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 由 單 體 2- 氯 -1,3- 丁 二 烯 縮 合 聚 合 而 成 (B) 主 要 原 料 為 乙 炔 和 氯 化 氫 (C) 若 聚 合 物 分 子 中, 單 體 單 元 重 複 出 現 的 數 目 為 n, 則 此 聚 合 物 中 含 n 個 雙 鍵 (D) 單 體 可 使 溴 水 褪 色 (E) 是 一 種 合 成 橡 膠 27 下 列 有 關 高 分 子 聚 合 物 的 單 體,( ) 內 表 該 聚 合 物 之 單 體, 何 者 正 確? (A) 保 麗 龍 ( ) (B) 特 夫 綸 (F 2 C=CF 2 ) (C) 壓 克 力 (H 2 C=CHCl) (D) 天 然 橡 膠 (H 2 C=CCl-CH=CH 2 ) (E) 聚 二 甲 矽 氧 橡 膠 ((CH 3 ) 3 Si(OH)) 28 下 列 各 高 分 子 聚 合 物 之 平 均 分 子 量 相 等 時, 平 均 聚 合 度 最 小 及 最 大 者 為 何?( 原 子 量 : C=12,N=14,Cl=35.5) (A) PVC (B) 聚 苯 乙 烯 (C) 聚 丙 烯 腈 (D) 壓 克 力 (E) PE 29 下 列 有 關 天 然 橡 膠 的 敘 述, 哪 些 正 確? (A) 單 體 為 異 戊 二 烯 (B) 加 硫 橡 膠 的 結 構 為 直 鏈 式 的 聚 合 物 間 以 8 個 硫 原 子 相 接 而 成 (C) 泡 沫 橡 膠 係 在 硫 化 時 加 入 硫 酸 銨 (D) 天 然 橡 膠 本 身 彈 性 不 大, 加 硫 約 8% 後 才 有 彈 性 (E) 天 然 橡 膠 加 硫 達 30 ~ 50% 稱 為 硬 橡 膠 20

23 30 環 境 荷 爾 蒙 雙 酚 A 是 一 種 有 機 化 工 原 料, 主 要 用 於 生 瓹 嬰 兒 奶 瓶 兒 童 玩 具 杯 子 水 壺 及 微 波 容 器 等, 不 過 科 學 家 證 實, 極 低 劑 量 的 雙 酚 A, 就 可 能 會 導 致 癌 症 青 春 期 早 熟 肥 胖 糖 尿 病 以 及 學 習 和 記 憶 力 受 損 的 危 害 將 碳 酸 和 雙 酚 A 聚 合 可 瓹 生 聚 碳 酸 酯, 是 嬰 兒 奶 瓶 的 主 要 材 質 下 列 相 關 敘 述, 何 者 正 確? (A) 碳 酸 和 雙 酚 A 生 成 的 聚 碳 酸 酯 是 屬 於 加 成 聚 合 反 應 (B) 碳 酸 和 雙 酚 A 的 聚 合 反 應 是 屬 於 縮 合 聚 合 反 應 (C) 聚 碳 酸 酯 是 屬 於 共 聚 物 (D) 將 嬰 兒 奶 瓶 置 於 高 溫 且 酸 性 的 水 溶 液 中, 雙 酚 A 較 易 水 解 溶 出 (E) 欲 檢 驗 水 溶 液 中 是 否 溶 有 相 當 高 濃 度 的 雙 酚 A, 可 加 入 FeCl 3(aq), 觀 察 水 溶 液 是 否 變 成 紫 色 + + (2n-1)H 2 O 31 下 列 五 種 聚 合 物 的 局 部 結 構, 何 者 是 屬 於 同 元 加 成 聚 合 而 成 的? (A) (B) (C) (D) (E) 32 下 列 哪 些 塑 膠 無 法 回 收 再 利 用? (A) 達 克 綸 (B) 聚 丙 烯 (C) 美 耐 皿 (D) 電 木 (E) 尿 素 甲 醛 樹 脂 21

24 33 國 內 各 種 聚 合 物 瓹 品 的 回 收 分 類 有 七 種, 標 誌 如 下, 下 列 敘 述 何 者 正 確? (A) PET 俗 稱 寶 特 瓶, 是 一 種 加 成 聚 合 物 (B) PP 是 以 丙 烯 為 單 體 的 聚 合 物 (C) 低 溫 低 壓 的 條 件 下, 形 成 的 聚 乙 烯 之 支 鏈 較 少, 密 度 較 高, 稱 為 HDPE (D) PS 為 其 他 類 的 回 收 聚 合 物 (E) 保 麗 龍 就 是 PVC 的 商 品 名 稱 34 北 京 奧 運 使 用 的 建 築 物 水 立 方, 其 外 層 結 構 是 由 3000 多 個 ETFE( 由 乙 烯 與 四 氟 乙 烯 所 形 成 的 聚 合 物 ) 膜 製 成 的 不 規 則 氣 枕 泡 泡 所 披 護 下 列 有 關 ETFE 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 乙 烯 與 四 氟 乙 烯 均 為 平 面 分 子 (B) 乙 烯 與 四 氟 乙 烯 中 的 碳 原 子, 其 混 成 軌 域 均 為 sp 2 (C) ETFE 聚 合 物 中, 碳 與 碳 間 均 為 單 鍵 (D) ETFE 屬 於 同 元 聚 合 物 (E) ETFE 為 一 種 加 成 聚 合 物 35 下 列 有 關 異 戊 二 烯 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 加 熱 天 然 橡 膠 的 分 解 可 瓹 生 (B) 分 子 中 有 鍵 (C) 有 幾 何 異 構 物 存 在 (D) 可 發 生 加 成 聚 合 反 應 (E) 在 催 化 劑 存 在 下, 可 發 生 加 氫 反 應 瓹 生 異 戊 烷 36 合 成 氯 丁 二 烯 橡 膠 需 要 下 列 哪 些 原 料? (A) 電 石 (B) 水 (C) 氯 化 氫 (D) 丁 二 烯 (E) 氫 氣 37 某 聚 合 物 的 部 分 結 構 式 如 附 圖, 則 有 關 此 聚 合 物 的 各 項 敘 述, 哪 些 正 確? (A) 為 加 成 聚 合 物 (B) 為 同 元 聚 合 物 (C) 其 中 包 含 四 種 單 體 分 子 (D) 其 中 包 含 1,3- 丁 二 烯 的 單 體 (E) 其 中 含 有 苯 丙 烯 的 單 體 38 下 列 有 關 聚 二 甲 矽 氧 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 分 子 鏈 主 要 的 化 學 鍵 有 Si-C 與 Si-O 兩 種 (B) 與 達 克 綸 同 為 聚 酯 類 (C) 由 二 氯 二 甲 矽 烷 為 單 體, 可 形 成 聚 二 甲 矽 氧 (D) 低 分 子 量 的 聚 二 甲 矽 氧 為 一 種 安 定 的 油 (E) 聚 矽 氧 鏈 交 錯 結 合 可 生 成 聚 矽 氧 橡 膠 22

25 8-2 生 物 體 中 的 大 分 子 一 澱 粉 與 纖 維 素 : 1 澱 粉 : (1) 葡 萄 糖 的 結 構 : 葡 萄 糖 為 醛 醣, 具 有 五 個 羥 基 及 一 個 醛 基 在 水 中 約 有 1% 的 葡 萄 糖 為 直 鏈 結 構 ( 圖 b), 99% 為 環 狀 結 構 其 中,1 號 碳 原 子 上 的 羥 基 若 和 6 號 碳 (CH 2 OH) 不 同 方 向, 稱 為 α- 葡 萄 糖 ( 圖 a); 反 之,1 號 碳 原 子 上 的 羥 基 若 和 6 號 碳 (CH 2 OH) 同 方 向, 則 稱 為 β- 葡 萄 糖 ( 圖 c) (2) 澱 粉 的 結 構 : 由 成 百 上 千 個 α- 葡 萄 糖 脫 水 縮 合 聚 合 而 得 的 同 元 聚 合 物, 為 聚 醚 類 (3) 存 在 : 由 光 合 作 用 生 成 之 澱 粉, 儲 存 於 植 物 的 種 子 根 或 塊 莖 中 (4) 性 質 : 1 水 解 : 藉 由 澱 粉 酶 或 稀 酸 的 催 化, 澱 粉 可 進 行 水 解 作 用, 其 過 程 如 下 : 澱 粉 (C 6 H 10 O 5 ) n H 消 化 糊 精 (C 6 H 10 O 5 ) m 水 解 麥 芽 糖 葡 萄 糖 2 澱 粉 沒 有 還 原 性, 不 會 與 斐 林 試 液 或 多 侖 試 劑 反 應 3 澱 粉 碳 鏈 較 短 者 ( 分 子 量 約 4000) 可 溶 於 水, 碳 鏈 較 長 或 有 支 鏈 者 難 溶 (5) 檢 驗 : 澱 粉 與 碘 作 用 呈 現 深 藍 色 反 應 直 鏈 澱 粉 螺 旋 中 央 空 穴 恰 能 容 下 碘 分 子, 經 由 凡 得 瓦 力 作 用, 形 成 一 種 藍 黑 色 錯 合 物 (6) 用 途 : 食 物 23

26 2 纖 維 素 : (1) 纖 維 素 的 結 構 : 由 數 千 個 β- 葡 萄 糖 脫 水 縮 合 聚 合 而 得 的 同 元 聚 合 物, 為 聚 醚 類 (2) 存 在 : 為 植 物 纖 維 的 主 要 成 分, 存 在 於 細 胞 壁 樹 皮 樹 葉 等 組 織 中 植 物 體 內 有 50% 的 碳 元 素 是 以 纖 維 素 的 形 式 存 在, 如 棉 花 的 主 要 成 分 為 纖 維 素 (3) 性 質 : 1 水 解 : 藉 由 熱 稀 酸 的 催 化 及 高 溫 高 壓 的 條 件 下, 纖 維 素 可 水 解 為 葡 萄 糖 2 人 體 內 欠 缺 可 以 分 解 纖 維 素 的 酶, 故 纖 維 素 無 法 被 人 體 所 消 化, 但 纖 維 素 可 促 進 腸 道 的 蠕 動 3 在 反 芻 動 物 ( 如 牛 羊 ) 的 瘤 胃 中, 有 些 細 菌 具 有 能 分 解 纖 維 素 的 酶, 能 將 纖 維 素 分 解, 以 供 反 芻 動 物 利 用 4 纖 維 素 沒 有 還 原 性, 不 會 與 斐 林 試 液 或 多 侖 試 劑 反 應 (4) 用 途 : 可 做 為 燃 料 衣 料 家 具 與 造 紙 的 材 料 造 紙 製 造 炸 藥 製 造 塑 膠 ( 賽 璐 珞 ) 纖 維 素 不 溶 於 水, 只 能 和 極 少 數 的 化 學 藥 品 反 應, 故 濾 紙 在 實 驗 中 可 用 來 過 濾 各 種 沉 澱 物 纖 維 素 和 某 些 強 酸 或 強 鹼 作 用 時, 性 質 會 改 變 如 將 紙 張 浸 於 硫 酸 後 再 用 水 洗 清 可 製 得 質 硬 而 防 水 防 油 的 硫 酸 紙 ( 俗 稱 羊 皮 紙 ) 纖 維 素 以 硫 酸 和 硝 酸 處 理, 製 得 硝 化 纖 維 素, 是 一 種 用 以 製 造 無 煙 火 藥 的 強 炸 藥 將 酒 精 (40%) 加 至 硝 化 纖 維 素 (45%) 和 樟 腦 (15%) 的 混 合 物 中, 在 60 加 熱, 蒸 發 其 中 之 酒 精, 再 加 熱 至 80 ~ 90 時, 即 軟 化 而 易 於 成 形 賽 璐 珞 光 澤 和 色 澤 皆 甚 美 麗, 可 用 以 製 造 玩 具 乒 乓 球 等 24

27 例 題 1 纖 維 素,100 指 考 十 九 世 紀, 瑞 士 巴 塞 爾 大 學 化 學 教 授 熊 班 (C. F. Schonbein), 在 廚 房 進 行 化 學 實 驗 時, 不 慎 打 翻 一 瓶 硝 酸 與 硫 酸 的 混 合 溶 液 情 急 之 下, 熊 班 拿 起 棉 製 圍 裙 擦 拭 桌 上 的 傾 倒 液, 隨 後 將 圍 裙 置 於 壁 爐 上 烘 乾, 不 料 圍 裙 竟 然 在 烘 乾 後 自 燃, 且 幾 乎 完 全 燒 光 試 問 下 列 敘 述 哪 些 正 確? (A) 圍 裙 在 烘 乾 後 自 燃, 是 因 為 有 不 穩 定 的 硝 化 纖 維 生 成 (B) 棉 製 圍 裙 主 要 成 分 的 化 學 式 為 (C 6 H 12 O 6 ) n (C) 此 硝 酸 與 硫 酸 的 混 合 溶 液 即 為 王 水 (D) 棉 製 圍 裙 的 主 要 成 分 屬 多 醣 類 (E) 硫 酸 能 使 棉 製 圍 裙 脫 水 Ans: 類 題 1 澱 粉 與 纖 維 素 下 列 有 關 澱 粉 和 纖 維 素 之 敘 述, 何 者 正 確? (A) 澱 粉 遇 碘 化 鉀 溶 液 可 呈 藍 色 (B) 澱 粉 與 纖 維 素 兩 者 為 同 分 異 構 物 (C) 澱 粉 以 稀 酸 水 解 後 可 得 葡 萄 糖 (D) 澱 粉 及 纖 維 素 均 可 與 多 侖 試 劑 或 斐 林 試 液 反 應 (E) 纖 維 素 在 人 體 中 極 易 水 解 成 葡 萄 糖 Ans: 二 蛋 白 質 : 1 蛋 白 質 的 單 體 :α- 胺 基 酸 (1) 結 構 : 胺 基 酸 因 分 子 中 同 時 含 有 胺 基 (-NH 2 ) 及 羧 基 (-COOH) 而 得 名 其 中, 羧 基 旁 的 第 一 個 碳 原 子 稱 為 α 碳, 而 於 α 碳 上 接 有 胺 基, 故 具 有 如 圖 之 結 構 的 分 子 稱 為 α- 胺 基 酸 (2) 性 質 : 由 於 同 時 含 有 具 酸 性 的 羧 基 與 具 鹼 性 的 胺 基, 因 此 胺 基 酸 為 兩 性 分 子, 在 水 溶 液 中 時, 羧 基 可 失 去 一 個 質 子 (H + ) 而 帶 負 電, 胺 基 則 獲 得 一 個 質 子 (H + ) 而 帶 正 電 ; 也 可 與 酸 或 鹼 作 用 形 成 鹽 25

28 2 肽 鍵 與 多 肽 : (1) 肽 鍵 : 一 個 胺 基 酸 分 子 的 羧 基 可 與 另 一 分 子 的 胺 基 反 應, 脫 去 一 分 子 的 水 形 成 醯 胺, 因 此 連 接 此 二 胺 基 酸 分 子 的 單 鍵 稱 為 醯 胺 鍵 或 肽 鍵 (peptide bond) (2) 多 肽 : 二 個 胺 基 酸, 藉 著 一 個 醯 胺 鍵 脫 水 而 形 成 的 分 子, 稱 為 二 肽, 其 中 有 1 個 肽 鍵 三 個 胺 基 酸 縮 合 可 得 三 肽, 其 中 有 2 個 肽 鍵, 以 此 類 推 1 多 肽 : 聚 合 物 中 少 於 50 個 胺 基 酸 單 體 或 分 子 量 低 於 5000 者 2 蛋 白 質 : 聚 合 物 中 由 50 個 以 上 的 胺 基 酸 或 分 子 量 大 於 5000 構 成 者 蛋 白 質 分 子 量 的 範 圍 很 大, 有 的 高 達 1,000,000, 通 常 將 胰 島 素 當 成 最 小 的 蛋 白 質 ( 人 類 胰 島 素 分 子 量 5808, 由 51 個 胺 基 酸 所 構 成 ) 3 胺 基 酸 順 序 : 胺 基 酸 左 右 各 有 羧 基 ( COOH) 及 胺 基 ( NH 2 ), 當 形 成 醯 胺 鍵 時, 左 右 官 能 基 排 列 順 序 不 同, 即 胺 基 酸 序 列 不 同, 可 形 成 不 同 的 多 肽 或 蛋 白 質 4 蛋 白 質 : (1) 結 構 : 因 為 肽 鍵 中 羰 基 的 O 和 另 一 肽 鍵 中 胺 基 的 H 之 間 有 氫 鍵 存 在, 所 以 蛋 白 質 的 肽 鍵 不 會 是 單 純 的 直 鏈 探 究 蛋 白 質 構 造 循 序 依 其 複 雜 度 分 成 四 個 層 次 1 一 級 結 構 : 蛋 白 質 的 胺 基 酸 序 列, 習 慣 上 由 N 端 到 C 端 的 順 序 排 列 26

29 2 二 級 結 構 : 主 要 是 α- 螺 旋 和 β- 褶 板 結 構 α- 螺 旋 結 構 β- 褶 板 結 構 右 旋 結 構 ( 請 利 用 書 包 肩 帶 模 擬 右 旋 結 構 ), 是 毛 皮 蹄 角 和 羽 毛 中 蛋 白 質 的 主 要 結 構, 具 分 子 內 氫 鍵 為 蠶 絲 中 纖 維 狀 蛋 白 的 主 要 結 構, 其 氫 鍵 瓹 生 於 多 肽 鏈 間, 使 得 多 肽 鏈 連 在 一 起, 成 為 纖 維 狀 具 分 子 間 氫 鍵 3 三 級 結 構 : 完 整 的 蛋 白 質 分 子 結 構, 大 致 捲 繞 成 球 狀, 已 是 有 特 定 構 形 的 活 性 分 子 4 四 級 結 構 : 多 個 蛋 白 質 分 子 聚 集, 協 同 作 用, 以 調 節 其 自 身 的 功 能, 或 組 成 更 巨 大 的 結 構 分 子 (2) 性 質 : 1 水 解 : 蛋 白 質 在 酸 鹼 或 酵 素 存 在 時, 可 水 解 得 到 多 種 α- 胺 基 酸 蛋 白 質 不 能 直 接 被 人 體 吸 收, 必 頇 經 由 消 化 作 用, 分 解 成 各 種 不 同 的 α- 胺 基 酸 才 被 小 腸 吸 收 進 入 組 織, 在 體 內 重 新 組 成 人 體 所 需 的 蛋 白 質, 提 供 身 體 組 織 的 生 長 及 修 補 ; 也 可 作 為 能 量 的 來 源, 而 1 克 的 蛋 白 質 可 提 供 約 4 kcal 的 熱 量 2 變 性 : 蛋 白 質 的 結 構, 因 加 熱 或 加 入 有 機 溶 劑 ( 酒 精 丙 酮 等 ) 酸 鹼 或 重 金 屬 離 子 而 改 變, 其 立 體 結 構 不 能 復 原 蛋 白 質 會 發 生 性 質 上 的 改 變, 變 化 後 喪 失 它 生 理 上 的 功 能 加 熱 酒 精 丙 酮 酸 或 鹼 等 皆 會 破 壞 蛋 白 質 的 氫 鍵 3 檢 驗 : 蛋 白 質 溶 液 與 濃 硝 酸 作 用 呈 黃 色, 此 稱 為 薑 黃 蛋 白 反 應, 再 加 入 過 量 氨 水 轉 呈 橙 色 27

30 5 酵 素 ( 酶 ): (1) 定 義 : 生 物 體 內 可 催 化 生 化 反 應 的 催 化 劑, 稱 為 酵 素, 又 稱 為 酶 (2) 組 成 : 酵 素 的 主 要 組 成 為 蛋 白 質, 而 非 蛋 白 質 的 部 分 則 稱 為 輔 酶 少 數 的 酶 並 非 蛋 白 質 如 具 有 RNA 結 構 的 核 糖 酶, 並 非 是 蛋 白 質 (3) 作 用 : 酶 的 活 化 中 心 可 與 受 質 結 合, 大 幅 降 低 反 應 的 活 化 能, 以 催 化 生 化 反 應 的 進 行 酶 與 受 質 的 作 用 可 以 類 比 為 鑰 匙 和 鎖 的 關 係 ( 下 圖 ) 受 質 : 被 酶 所 催 化 之 物 質 (4) 特 性 : 1 具 有 高 度 的 受 質 特 異 性 : 特 定 的 酶 只 能 催 化 特 定 受 質 的 反 應, 對 於 其 他 受 質 則 不 具 催 化 力 如 麥 芽 糖 酶 只 能 催 化 麥 芽 糖 的 水 解, 無 法 催 化 乳 糖 的 水 解 ; 乳 糖 酶 只 能 催 化 乳 糖 的 水 解, 而 無 法 催 化 麥 芽 糖 的 水 解 2 活 性 易 受 溫 度 影 響 : 宜 於 35 ~55,0 以 下 不 活 潑,70 以 上 酶 會 凝 固 3 活 性 易 受 ph 影 響 : 蛋 白 質 為 兩 性 物 質, 易 為 H 影 響 因 此 在 適 當 環 境 與 條 件 下, 酶 才 能 發 揮 其 最 佳 的 催 化 效 果 4 酶 分 子 雖 大, 但 只 有 少 數 基 點 可 和 受 質 發 生 作 用, 這 些 基 點, 稱 為 活 化 中 心 (active center) 5 酶 的 催 化 效 力 非 常 大, 只 要 微 量, 便 能 催 化 大 量 受 質 起 反 應 例 題 2 α- 胺 基 酸,90 日 大 3 胺 基 乙 酸 之 羧 基 的 K a = , 胺 基 的 K b = 若 將 少 量 胺 基 乙 酸 溶 於 ph=1.0 的 水 溶 液, 則 下 列 各 結 構 之 物 質, 何 者 濃 度 最 大? (A) H 2 N-CH 2 -COOH (B) H 3 N + -CH 2 -COOH (C) H 3 N + -CH 2 -COO - (D) H 2 N-CH 2 -COO - Ans: 28

31 類 題 2 α- 胺 基 酸 下 列 有 關 胺 基 酸 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 最 小 的 - 胺 基 酸 為 甘 胺 酸, 其 氮 的 重 量 百 分 率 約 為 19% (B) - 胺 基 酸 的 胺 基 連 接 在 羧 基 的 碳 上 (C) - 胺 基 酸 含 有 醯 胺 鍵 (D) 人 體 可 自 行 製 造 的 胺 基 酸 稱 為 必 需 胺 基 酸 Ans: 例 題 3 蛋 白 質 的 性 質 下 列 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 最 小 的 蛋 白 質 為 胰 島 素 (B) 最 簡 單 的 - 胺 基 酸 為 麩 胺 酸 (C) 蛋 白 質 分 子 內 常 出 現 許 多 氫 鍵 (D) 蛋 白 質 是 由 - 胺 基 酸 縮 合 而 成, 常 見 的 - 胺 基 酸 約 有 20 種 (E) 醯 胺 鍵 結 為 蛋 白 質 的 基 本 結 構 Ans: 類 題 3 蛋 白 質 的 性 質 下 列 有 關 蛋 白 質 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 為 甘 油 及 胺 基 酸 的 聚 合 物 (B) 加 熱 或 加 酒 精 皆 會 破 壞 其 原 有 的 結 構 (C) 為 以 醯 胺 鍵 結 合 之 胺 基 酸 聚 合 物 (D) 蛋 白 結 構 一 經 破 壞, 其 物 性 化 性 便 截 然 不 同 (E) 分 子 內 常 出 現 許 多 氫 鍵 Ans: 例 題 4 多 肽 的 水 解 附 圖 為 一 個 多 肽 分 子 的 結 構 式, 此 分 子 水 解 可 得 多 少 種 胺 基 酸? (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 Ans: 29

32 類 題 4 多 肽 的 水 解,91 指 考 如 下 圖 為 某 分 子 之 結 構 : 下 列 有 關 該 分 子 之 敘 述, 何 者 正 確? (A) 此 分 子 含 有 四 個 胺 基 酸 (B) 此 分 子 完 全 水 解 後 可 得 四 種 胺 基 酸 (C) 此 分 子 有 十 個 碳 原 子 具 sp 2 混 成 軌 域 (D) 此 分 子 有 三 種 官 能 基 可 以 和 三 級 胺 形 成 氫 鍵 (E) 此 圖 所 示 為 一 個 三 肽 分 子 Ans: 例 題 5 酶 下 列 有 關 酶 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 溫 度 愈 高, 酶 的 活 性 愈 大 (B) ph 值 愈 高, 酶 的 活 性 愈 大 (C) 多 數 的 酶 分 子 具 有 醯 胺 鍵 (D) 酶 可 降 低 反 應 所 需 的 活 化 能 (E) 酶 分 子 具 有 氫 鍵 Ans: 類 題 5 酶 下 列 有 關 酶 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 酶 為 生 物 催 化 劑, 故 溫 度 愈 高, 酶 的 催 化 反 應 速 率 愈 快 (B) 多 數 的 酶 分 子 含 有 肽 鍵 及 氫 鍵, 屬 於 一 種 聚 合 物 (C) 酶 具 有 特 異 性, 例 如 : 麥 芽 糖 酶 不 能 催 化 乳 糖 的 水 解 (D) 酶 分 子 的 催 化 是 整 個 分 子 與 受 質 反 應 (E) 酶 欲 催 化 受 質 起 反 應 時, 兩 者 的 莫 耳 數 必 頇 相 等 Ans: 30

33 三 核 酸 : 1 核 苷 酸 : (1) 核 苷 酸 組 成 : 核 苷 酸 中 含 有 五 碳 醣 含 氮 鹼 基 與 磷 酸 三 個 部 分 其 中, 五 碳 醣 與 含 氮 鹼 基 兩 個 部 分, 稱 為 核 苷 示 意 圖 可 表 示 如 右 (2) 核 酸 是 以 核 苷 酸 為 單 體 單 元 的 縮 合 聚 合 物, 核 苷 酸 中 含 有 之 五 碳 醣 若 為 去 氧 核 糖, 則 此 類 核 苷 酸 可 以 聚 合 為 去 氧 核 糖 核 酸 (DNA); 核 苷 酸 中 含 有 之 五 碳 醣 若 為 核 糖, 則 此 類 核 苷 酸 可 以 聚 合 為 核 糖 核 酸 (RNA) (3) 核 苷 酸 的 聚 合 反 應 : 以 核 苷 酸 為 單 體, 兩 相 鄰 的 核 苷 酸 分 冸 以 其 磷 酸 與 另 一 核 苷 酸 的 五 碳 醣 的 羥 基, 脫 水 進 行 縮 合 聚 合 反 應, 而 形 成 一 聚 核 苷 酸 長 鏈, 此 核 苷 酸 長 鏈 稱 為 核 酸 核 酸 由 於 最 早 是 從 細 胞 核 分 離 得 到, 且 具 有 酸 性 而 得 名 2 去 氧 核 糖 核 酸 (DNA): (1) 單 體 :DNA 之 核 苷 酸 由 去 氧 核 糖 磷 酸 根 含 氮 鹼 基 (A T G C) 組 成 (2) 結 構 : 1 長 鏈 骨 架 : 聚 核 苷 酸 長 鍵 是 由 核 苷 酸 之 五 碳 醣 ( 去 氧 核 糖 ) 中 3 號 碳 上 的 羥 基 ( OH), 與 另 外 一 個 核 苷 酸 的 磷 酸 部 分, 進 行 酯 化 脫 水 反 應 縮 合 聚 合 而 成 31

34 2 雙 螺 旋 的 結 構 : 聚 核 苷 酸 長 鏈 中, 每 一 個 五 碳 醣 都 與 四 種 鹼 基 裡 的 其 中 一 種 相 接, 兩 條 長 鏈 上 的 鹼 基 以 氫 鍵 相 互 吸 引, 形 成 雙 螺 旋 結 構 3 兩 股 DNA 間 的 氫 鍵 關 係, 其 中 A 和 T 形 成 二 氫 鍵, 而 G 和 C 形 成 三 氫 鍵 (3) DNA 序 列 :DNA 長 鏈 中, 核 苷 酸 排 列 的 次 序 稱 為 DNA 序 列, 又 稱 為 基 因 序 列 基 因 序 列 為 辨 冸 遺 傳 訊 息 疾 病 篩 檢 與 治 療 的 重 要 指 標 (4) 功 能 : 儲 存 生 物 的 遺 傳 訊 息 3 核 糖 核 酸 (RNA): (1) 單 體 :RNA 之 核 苷 酸 由 核 糖 磷 酸 根 含 氮 鹼 基 (A U G C) 組 成 (2) 組 成 : 由 核 糖 核 苷 酸 縮 合 聚 合 而 成 (3) 結 構 : 多 為 單 股 結 構, 但 在 水 溶 液 中 有 些 也 會 形 成 分 子 內 雙 螺 旋 結 構, 其 中 含 氮 鹼 基 的 對 應 為 腺 嘌 呤 (A) 與 尿 嘧 啶 (U) 配 對, 鳥 嘌 呤 (G) 與 胞 嘧 啶 (C) 配 對 (4) RNA 序 列 :RNA 長 鏈 中, 核 苷 酸 排 列 的 次 序 稱 為 RNA 序 列 (5) 功 能 : 將 DNA 的 遺 傳 訊 息, 經 由 轉 錄 與 轉 譯 的 過 程, 最 後 合 成 蛋 白 質 32

35 4 DNA 與 RNA 比 較 : 核 酸 DNA RNA 中 文 名 稱 去 氧 核 糖 核 酸 核 糖 核 酸 五 碳 醣 位 置 2 號 碳 上 接 氫 原 子, 稱 為 去 氧 核 糖 2 號 碳 上 接 羥 基, 稱 為 核 糖 核 苷 酸 組 成 磷 酸 去 氧 核 糖 含 氮 鹼 基 磷 酸 核 糖 含 氮 鹼 基 含 氮 鹼 基 種 類 A: 腺 嘌 呤 G: 鳥 糞 嘌 呤 A: 腺 嘌 呤 G: 鳥 糞 嘌 呤 C: 胞 嘧 啶 T: 胸 腺 嘧 啶 C: 胞 嘧 啶 U: 尿 嘧 啶 鹼 基 種 類 配 對 A 只 與 T 相 連, 而 G 只 與 C 相 連 A 只 與 U 相 連, 而 G 只 與 C 相 連 鏈 結 構 為 雙 股 螺 旋 結 構 多 為 單 股 螺 旋 結 構 分 子 大 小 較 大 ( 通 常 上 百 萬 個 核 苷 酸 ) 較 小 ( 通 常 數 百 到 數 千 個 核 苷 酸 ) 存 在 細 胞 核 內 細 胞 核 和 細 胞 質 中 功 能 存 在 細 胞 核 內, 儲 存 了 生 物 遺 傳 可 以 轉 錄 及 轉 譯 遺 傳 密 碼 使 體 內 密 碼 製 造 蛋 白 質 例 題 6 去 氧 核 糖 核 酸,98 指 考 下 列 有 關 去 氧 核 糖 核 酸 的 敘 述, 哪 些 選 項 正 確? (A) 結 構 中 含 有 硫 酸 根 (B) 結 構 中 糖 的 成 分 來 自 果 糖 (C) 其 聚 合 方 式 為 縮 合 (D) 以 胺 基 酸 為 單 體 聚 合 而 成 (E) 其 雙 股 螺 旋 結 構 中 具 有 氫 鍵 Ans: 類 題 6 核 酸 與 核 苷 酸 下 列 有 關 核 酸 與 核 苷 酸 的 敘 述, 哪 些 錯 誤? (A) 核 苷 酸 的 單 體 為 核 酸 (B) 構 成 DNA 與 RNA 的 含 氮 鹼 共 有 4 種 (C) DNA 含 有 核 糖, 而 RNA 中 含 有 去 氧 核 糖 (D) 核 苷 酸 是 由 五 碳 醣 含 氮 鹼 及 磷 酸 所 組 成 (E) 構 成 DNA 的 骨 架 是 由 磷 酸 與 去 氧 核 糖 所 組 成 Ans: 33

36 木 人 巷 一 單 選 題 : 1 下 列 敘 述, 何 者 正 確? (A) 澱 粉 纖 維 素 的 單 體 依 序 為 - 葡 萄 糖 - 葡 萄 糖, 所 以 澱 粉 和 纖 維 素 為 同 分 異 構 物 (B) 蛋 白 質 的 單 體 為 胺 基 酸, 胺 基 酸 經 聚 合 而 成 為 聚 酯 類 聚 合 物 (C) 阿 司 巴 丹 (C 14 H 18 N 2 O 5 ) 目 前 已 取 代 糖 精 (C 7 H 5 NO 3 S), 成 為 最 廣 泛 使 用 的 人 工 甘 味 劑, 有 瓸 味, 亦 為 一 種 醣 類 (D) 附 圖 之 化 合 物 為 一 種 五 肽 分 子, 是 由 四 種 不 同 胺 基 酸 所 組 成 (E) 皮 膚 和 濃 硝 酸 接 觸 會 反 應 成 黃 色, 係 因 為 脂 肪 與 硝 酸 反 應 2 下 列 有 關 醣 類 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 葡 萄 糖 果 糖 及 乳 糖 均 為 單 醣, 互 為 同 分 異 構 物 (B) 葡 萄 糖 經 濃 硫 酸 脫 水 即 轉 變 成 乳 糖 (C) 麥 芽 糖 為 雙 醣, 由 兩 分 子 的 葡 萄 糖 脫 去 一 分 子 的 水 所 形 成 (D) 蔗 糖 是 由 兩 個 果 糖 分 子 結 合 而 成, 分 子 量 為 果 糖 的 兩 倍 (E) 纖 維 素 和 澱 粉 均 由 葡 萄 糖 所 聚 合 而 成, 互 為 同 分 異 構 物, 均 可 被 人 體 消 化 吸 收 3 某 纖 維 素 是 由 1000 個 葡 萄 糖 單 元 組 成, 下 列 何 者 正 確? (A) 此 纖 維 素 之 分 子 量 為 (B) 碳 之 重 量 百 分 率 為 40.0% (C) 纖 維 素 屬 於 多 醣, 遇 碘 液 呈 藍 紫 色 (D) 纖 維 素 的 單 體 是 - 葡 萄 糖 (E) 利 用 纖 維 素 可 製 成 濾 紙 及 衣 服 原 料 4 將 1.0 克 澱 粉 試 樣 溶 於 水 配 成 50 ml, 於 27 時 測 得 溶 液 滲 透 壓 為 57.7 mmhg, 求 此 澱 粉 (C 6 H 10 O 5 ) n 之 平 均 聚 合 度 ( 平 均 一 分 子 中 所 含 單 體 單 元 數 目 ) 約 為 多 少?( 原 子 量 :H =1.0,C=12.0,O=16.0) (A) 45 (B) 40 (C) 36 (D) 32 (E) 20 5 賽 璐 珞 是 最 早 的 人 造 塑 膠, 它 是 以 纖 維 素 為 原 料, 並 經 由 下 列 何 種 反 應 所 得 到 具 有 可 塑 性 的 塑 膠 瓹 品? (A) 磺 酸 化 (B) 硝 化 (C) 水 解 (D) 加 成 聚 合 (E) 縮 合 聚 合 34

37 6 有 8 種 有 機 化 合 物 如 下 : 1 甲 醛 ; 2 甲 酸 乙 酯 ;3 甲 醇 ;4 葡 萄 糖 ; 5 麥 芽 糖 ; 6 蔗 糖 ; 7 纖 維 素 ;8 澱 粉 上 列 有 機 化 合 物 中 既 能 水 解 又 能 發 生 銀 鏡 反 應, 且 其 水 解 瓹 物 中 也 有 能 發 生 銀 鏡 反 應 的 物 質, 符 合 此 性 質 的 有 機 化 合 物 共 有 幾 種? (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 (E) 6 7 若 澱 粉 發 酵 成 酒 精 的 瓹 率 為 70%, 則 1000 公 斤 澱 粉 最 多 可 製 得 約 多 少 公 斤 酒 精? (A) 200 (B) 300 (C) 400 (D) 下 列 關 於 蛋 白 質 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 結 構 最 簡 單 的 胺 基 酸 為 (B) 兩 個 胺 基 酸 聚 合 時 必 頇 脫 去 一 分 子 水 (C) 相 同 的 - 胺 基 酸 可 以 聚 合 成 不 同 的 蛋 白 質 (D) 蛋 白 質 可 在 酵 素 的 催 化 下, 水 解 成 胺 基 酸 (E) 五 肽 為 5 個 胺 基 酸 縮 合 而 成 的 分 子, 含 有 4 個 肽 鍵 9 酵 素 在 生 物 體 內 可 催 化 複 雜 的 生 化 反 應, 下 列 有 關 酵 素 性 質 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 酵 素 是 一 種 聚 合 物, 分 子 量 甚 大, 且 有 氫 鍵 形 成 (B) 溫 度 愈 高, 酵 素 的 催 化 能 力 愈 強 (C) 酵 素 能 夠 提 高 反 應 的 速 率 及 瓹 率 (D) 在 任 何 ph 值 的 環 境 中, 每 種 酵 素 都 有 很 好 的 催 化 效 果 (E) 酵 素 能 夠 提 高 反 應 的 活 化 能 10 下 列 有 關 高 分 子 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 五 十 肽 分 子 中 含 有 50 個 肽 鍵 (B) 耐 綸 是 由 乙 二 醇 和 對 苯 二 甲 酸 縮 合 聚 合 而 成 的 聚 合 物 (C) 具 有 多 肽 結 構 的 化 合 物, 其 分 子 量 小 於 5000 者 稱 為 多 肽, 大 於 5000 者 稱 為 蛋 白 質 (D) 蠶 絲 中 的 纖 維 狀 蛋 白 質 主 要 結 構 為 螺 旋 狀 結 構 3 11 胺 基 乙 酸 之 羧 基 的 K a = , 胺 基 的 K b = 若 將 少 量 胺 基 乙 酸 溶 於 ph=13 的 水 溶 液, 則 下 列 各 結 構 之 物 質, 何 者 濃 度 最 大? (A) H 2 N-CH 2 -COOH (B) H 3 N + -CH 2 -COOH (C) H 3 N + -CH 2 -COO - (D) H 2 N-CH 2 -COO - 12 由 a 個 胺 基 乙 酸 分 子 b 個 2- 胺 基 丙 酸 分 子 及 c 個 2- 胺 基 戊 二 酸 分 子 所 組 成 之 某 多 肽, 其 分 子 量 為 何? (A) 75a+89b+147c (B) 57a+71b+129c+18 (C) 75a+89b+147c -18 (D) 57a+71b+127c 下 列 何 者 不 具 分 子 內 氫 鍵? (A) 順 丁 烯 二 酸 (B) 蛋 白 質 (C) 乙 醯 胺 苯 (D) 柳 酸 (E) 澱 粉 35

38 14 某 多 肽 分 子 的 結 構 如 下, 此 肽 鏈 由 幾 個 胺 基 酸 組 成? 含 有 幾 種 胺 基 酸? (A) 6 個,6 種 (B) 6 個,5 種 (C) 5 個,5 種 (D) 5 個,4 種 15 有 三 種 胺 基 酸 A B C, 取 多 量 A B C 混 合 在 一 起, 經 過 兩 次 醯 胺 鍵 結 合 形 成 三 肽, 共 可 生 成 多 少 種 不 同 的 三 肽? (A) 12 (B) 18 (C) 24 (D) 下 列 有 關 DNA 及 RNA 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) DNA 為 - 胺 基 酸 的 聚 合 物 (B) RNA 的 分 子 量 大 於 DNA (C) RNA 為 核 糖 核 酸, 其 中 核 糖 的 部 分 是 五 碳 醣 (D) DNA 上 的 含 氮 鹼 胞 嘧 啶 (C) 在 RNA 上 不 存 在 17 下 列 何 者 為 附 圖 結 構 所 代 表 的 化 合 物? (A) - 葡 萄 糖 (B) - 葡 萄 糖 (C) 果 糖 (D) 核 糖 (E) 去 氧 核 糖 18 許 多 有 機 化 合 物 是 由 一 種 或 多 種 更 小 的 有 機 分 子 合 成, 下 列 組 合 關 係, 正 確 的 有 幾 種?( 甲 ) 麥 芽 糖 由 葡 萄 糖 及 果 糖 組 成 ;( 乙 ) 油 脂 由 丙 三 醇 及 胺 基 酸 組 成 ; ( 丙 ) 纖 維 素 由 葡 萄 糖 組 成 ;( 丁 ) 蛋 白 質 由 - 胺 基 酸 組 成 ;( 戊 ) 丙 酸 異 丁 酯 由 丙 酸 及 異 丁 醛 組 成 ;( 己 ) 核 苷 酸 由 核 酸 組 成 (A) 4 (B) 3 (C) 2 (D) 1 19 下 列 有 關 核 苷 酸 與 核 酸 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 核 苷 酸 由 磷 酸 五 碳 醣 及 含 氮 鹼 組 成 (B) 五 碳 醣 可 以 是 核 糖 或 去 氧 核 糖 (C) 核 酸 是 由 核 苷 酸 縮 合 聚 合 而 得 (D) DNA 的 磷 酸 脊 骨 露 在 外 側, 含 氮 鹼 在 內, 以 A T 間 及 C U 間 利 用 氫 鍵 配 對 結 合 (E) 尿 嘧 啶 存 於 RNA 而 不 存 於 DNA 中 20 下 列 有 關 核 酸 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 核 酸 是 蛋 白 質 的 一 種 (B) DNA 是 核 酸 的 一 種, 以 染 色 體 的 形 式 存 在 於 細 胞 核 中 (C) 去 氧 核 糖 核 酸 呈 單 股 螺 旋 結 構 (D) 去 氧 核 糖 核 苷 與 不 同 的 酸 結 合 形 成 不 同 的 核 苷 酸 21 下 列 聚 合 物 :(1) 達 克 綸 (2) 蛋 白 質 (3) 澱 粉 (4) 耐 綸 (5) 纖 維 素 (6) 去 氧 核 糖 核 酸, 具 有 分 子 間 氫 鍵 的 共 有 幾 種? (A) 6 (B) 5 (C) 4 (D) 3 (E) 2 36

39 22 下 列 各 聚 合 物 的 單 體 來 源 及 聚 合 方 式, 何 者 錯 誤? 選 項 聚 合 物 單 體 來 源 聚 合 方 式 (A) 核 酸 核 苷 酸 天 然 縮 合 聚 合 (B) 特 夫 綸 四 氟 乙 烯 合 成 加 成 聚 合 (C) 纖 維 素 葡 萄 糖 天 然 縮 合 聚 合 (D) 蛋 白 質 - 胺 基 酸 天 然 縮 合 聚 合 (E) 新 平 橡 膠 異 戊 二 烯 合 成 加 成 聚 合 23 下 列 有 關 DNA 分 子 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 絕 大 多 數 生 物 體 的 遺 傳 訊 息 都 儲 存 在 DNA 分 子 中 (B) DNA 分 子 中, 每 個 去 氧 核 糖 分 子 只 與 1 分 子 含 氮 鹼 和 1 分 子 磷 酸 基 團 相 連 (C) DNA 分 子 中, 含 氮 鹼 排 列 順 序 的 千 變 萬 化 構 成 了 DNA 分 子 的 多 樣 性 (D) DNA 分 子 中, 含 氮 鹼 特 定 的 排 列 順 序 構 成 了 每 個 DNA 分 子 的 特 異 性 二 多 選 題 : 24 下 列 各 種 鑑 冸 物 質 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 澱 粉 與 纖 維 素 可 用 碘 酒 區 分 (B) 甲 酸 與 乙 酸 可 用 斐 林 試 液 區 分 (C) 乙 醇 與 丙 醇 可 用 金 屬 鈉 區 分 (D) 同 分 異 構 物 CH 3 COCH 3 與 CH 3 CH 2 CHO 可 用 K 2 Cr 2 O 7 酸 性 溶 液 區 分 (E) 阿 司 匹 靈 與 柳 酸 可 用 氫 氧 化 鈉 溶 液 區 分 25 下 列 有 關 醣 類 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 蔗 糖 為 一 種 單 醣, 具 有 瓸 味 (B) 澱 粉 以 稀 酸 水 解 其 醚 鍵, 可 製 得 葡 萄 糖 (C) 果 糖 去 氧 核 糖 及 核 糖 均 為 單 醣 (D) 雖 然 果 糖 分 子 內 不 含 醛 基, 但 能 和 葡 萄 糖 一 樣 發 生 斐 林 試 液 反 應 ( 還 原 Cu 2+ ) (E) 乳 糖 為 一 種 雙 醣, 以 稀 酸 水 解 則 生 成 果 糖 和 葡 萄 糖 26 下 列 各 組 均 有 兩 種 物 質, 使 用 ( ) 內 試 劑 來 鑑 冸 時, 哪 些 組 合 是 適 當 的? (A) 環 己 烯 苯 ( 溴 水 ) (B) 米 粉 麵 粉 ( 碘 液 ) (C) 乙 酸 甲 酸 甲 酯 ( 鋅 ) (D) 丙 烯 環 丙 烷 ( 過 錳 酸 鉀 溶 液 ) (E) 乙 醇 甲 醚 ( 鈉 ) 37

40 27 下 列 有 關 澱 粉 和 纖 維 素 之 敘 述, 何 項 錯 誤? (A) 澱 粉 遇 KI (aq) 呈 藍 色 (B) 纖 維 素 在 人 體 中 極 易 水 解 成 葡 萄 糖 (C) 纖 維 素 是 - 葡 萄 糖 的 聚 合 物 (D) 澱 粉 以 稀 酸 水 解 可 得 葡 萄 糖 (E) 澱 粉 及 纖 維 素 均 含 醚 鍵 結 構 28 下 列 聚 合 物 中, 何 者 是 縮 合 聚 合 物? (A) (B) (C) (D) (E) 29 下 列 物 質 中, 何 者 具 有 醯 胺 鍵 結? (A) 對 胺 基 苯 甲 酸 (B) 耐 綸 -66 (C) 達 克 綸 (D) 蛋 白 質 (E) 乙 醯 胺 苯 30 下 列 有 關 蛋 白 質 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 毛 皮 蹄 角 羽 毛 是 屬 於 蛋 白 質 的 螺 旋 狀 結 構 (B) 具 有 多 肽 結 構 的 化 合 物, 其 分 子 量 小 於 5000 者 稱 為 蛋 白 質, 大 於 5000 者 稱 為 多 肽 (C) 具 有 分 子 內 氫 鍵 (D) 加 熱 或 加 酒 精 皆 會 破 壞 其 原 有 的 結 構 (E) 三 種 胺 基 酸 A B C 所 結 合 成 的 多 肽 分 子, 胺 基 酸 單 元 次 序 ABCABC 與 單 元 次 序 CBACBA 為 相 同 的 分 子 結 構 31 下 列 有 關 生 物 體 中 重 要 有 機 化 合 物 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 由 天 然 蛋 白 質 分 解 出 的 胺 基 酸, 其 分 子 內 的 胺 基 及 羧 基 是 鍵 結 在 同 一 個 碳 原 子 上 (B) 蛋 白 質 胺 基 酸 皆 有 肽 鍵 存 在 (C) 毛 皮 蛋 白 質 呈 褶 板 狀 結 構, 而 蠶 絲 蛋 白 質 則 為 螺 旋 狀 結 構 (D) 纖 維 素 含 有 羥 基 和 醚 基 (E) 纖 維 素 含 碳 的 重 量 百 分 率 為 40% 32 生 物 體 內 的 化 學 反 應 全 靠 酵 素 的 催 化 作 用, 下 列 哪 些 相 關 敘 述 是 正 確 的? (A) 酵 素 多 由 蛋 白 質 組 成 (B) 酵 素 只 能 有 一 個 活 性 中 心 (C) 酵 素 可 降 低 其 催 化 反 應 的 活 化 能 (D) 酵 素 是 一 種 核 酸 (E) 酵 素 通 常 對 其 催 化 反 應 之 反 應 物 沒 有 選 擇 性 38

41 33 下 列 何 者 為 - 胺 基 酸? (A) (B) (C) (D) (E) 34 下 列 有 關 蛋 白 質 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 單 體 為 - 胺 基 酸 (B) 為 同 元 聚 合 物 (C) 螺 旋 結 構 是 因 肽 鍵 結 合 而 成 (D) 皮 膚 觸 及 濃 硝 酸 呈 黃 色, 這 是 蛋 白 質 的 反 應 (E) 加 熱 或 加 酒 精 會 凝 固, 降 溫 則 會 恢 復 原 狀 35 甘 胺 酸 和 - 胺 基 丙 酸 發 生 縮 合 反 應 形 成 二 肽, 所 得 瓹 物 的 結 構 式 可 能 為 何? (A) (B) (C) (D) (E) 36 附 圖 為 某 蛋 白 質 分 子 結 構 的 一 部 分, 經 過 水 解 後, 可 能 瓹 生 下 列 哪 些 胺 基 酸? (A) (B) (C) (D) (E) 39

42 37 下 列 有 關 核 酸 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 僅 含 去 氧 核 糖 核 酸 (DNA) (B) 核 酸 不 屬 於 高 分 子 化 合 物 (C) 核 苷 酸 由 核 糖 ( 或 去 氧 核 糖 ) 含 氮 鹼 與 磷 酸 根 所 組 成 (D) 核 酸 由 核 苷 酸 所 組 成, 而 每 一 核 苷 酸 以 六 碳 醣 為 主 體 (E) DNA 之 結 構 為 雙 股 螺 旋 結 構 38 下 列 關 於 DNA 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 與 蛋 白 質 相 同 皆 以 - 胺 基 酸 聚 合 (B) 由 核 苷 酸 聚 合 而 成 (C) DNA 中 的 四 個 含 氮 鹼 代 號 分 冸 為 ACGT (D) 四 個 含 氮 鹼 可 以 任 意 配 對 (E) 雙 螺 旋 結 構 是 因 為 瓹 生 氫 鍵 結 構 39 下 列 有 關 核 酸 和 核 苷 酸 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 核 苷 酸 由 五 碳 醣 含 氮 鹼 和 磷 酸 組 成 (B) DNA 含 有 核 糖, 而 RNA 則 含 有 去 氧 核 糖 (C) ATP 是 一 種 核 酸 (D) 構 成 DNA 與 RNA 的 含 氮 鹼 有 A T C G U 等 5 種 (E) 構 成 DNA 與 RNA 的 核 苷 酸 有 5 種 40 下 列 關 於 天 然 聚 合 物 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 天 然 橡 膠 在 硫 化 時 添 加 碳 酸 銨 可 製 成 泡 沫 橡 膠 (B) 酵 素 是 生 化 催 化 劑, 加 入 酒 精 或 重 金 屬 可 使 其 失 去 活 性 (C) 葡 萄 糖 藉 由 氫 氣 還 原 形 成 己 六 醇, 己 六 醇 具 有 瓸 味, 是 單 醣 的 一 種 (D) 雙 醣 或 多 醣 加 入 硫 酸 加 熱 後 再 以 斐 林 試 液 檢 驗, 此 反 應 之 硫 酸 是 作 為 催 化 劑, 而 斐 林 試 液 是 還 原 劑 (E) 含 氮 鹼 與 核 糖 結 合 稱 為 核 苷, 再 與 磷 酸 以 酯 鍵 結 合 形 成 核 苷 酸, 以 核 苷 酸 為 單 位 之 聚 合 物 即 核 酸 41 生 命 體 內 的 遺 傳 信 息 之 標 準 流 程 大 致 可 以 這 樣 描 述 : DNA 製 造 RNA,RNA 製 造 蛋 白 質, 蛋 白 質 反 過 來 協 助 前 兩 項 流 程, 並 協 助 DNA 自 我 複 製, 或 者 更 簡 單 的 DNA RNA 蛋 白 質 下 列 有 關 此 三 種 物 質 的 敘 述, 哪 些 正 確? (A) DNA 就 是 核 酸,RNA 就 是 核 苷 酸 (B) DNA 就 是 核 苷 酸,RNA 就 是 核 酸 (C) 蛋 白 質 是 由 RNA 構 成 的 (D) 三 者 之 分 子 量 都 很 大 (E) DNA 水 解 以 後 不 會 得 到 尿 嘧 啶 (U) 42 下 列 有 關 核 糖 核 酸 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 結 構 中 含 有 磷 酸 根 (B) 結 構 中 糖 的 成 分 來 自 核 糖 (C) 其 聚 合 方 式 為 縮 合 (D) 以 核 苷 酸 為 單 體 聚 合 而 成 (E) 絕 對 不 能 形 成 螺 旋 結 構 43 下 列 有 關 縮 合 聚 合 物 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 縮 合 聚 合 物 的 單 體 需 具 有 兩 個 可 以 發 生 反 應 的 官 能 基, 才 能 連 結 形 成 巨 大 分 子 (B) 達 克 綸 是 由 乙 二 醇 和 對 苯 二 甲 酸 縮 合 聚 合 而 成 的 聚 酯 類 (C) 耐 綸 -66 是 由 己 二 胺 和 己 二 酸 縮 合 聚 合 而 成 的 聚 酯 類 (D) DNA 是 由 RNA 為 單 體 構 成 的 縮 合 聚 合 物 (E) 纖 維 素 是 由 葡 萄 糖 所 構 成 的 聚 醚 類 40

43 華 山 論 劍 1 某 鏈 狀 蛋 白 質 G 克 ( 分 子 量 為 A), 加 水 完 全 分 解, 只 瓹 生 2- 胺 基 丙 酸 ( 分 子 量 為 b), 則 此 蛋 白 質 1 分 子 中 含 有 若 干 個 肽 鍵? (A) 1 A+ 18 G A-18 (B) -1 (C) b A b-18-1 (D) b A - 2 (Ⅰ) ~ (Ⅵ) 六 種 化 合 物, 在 強 酸 和 強 鹼 溶 液 中 都 能 反 應 的 ( 若 有 需 要, 可 以 加 熱 ), 共 有 多 少 種? (Ⅰ) 碳 酸 氫 鈉 ;(Ⅱ) 苯 酚 ;(Ⅲ) 乙 酸 甲 酯 ;(Ⅳ) 溴 乙 烷 ;(Ⅴ) Zn(OH) 2 ;(Ⅵ) 丙 胺 酸 (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5 3 一 股 DNA 上 所 具 有 的 各 類 型 含 氮 鹼, 都 只 會 與 另 一 股 上 的 一 個 特 定 類 型 含 氮 鹼 瓹 生 鍵 結 此 種 情 形 稱 為 互 補 性 含 氮 鹼 配 對 在 一 般 情 況 下,A 只 與 T 相 連, 而 C 只 與 G 相 連, 如 附 圖 所 示 關 於 附 圖 中 虛 線 的 鍵 結, 何 者 正 確? (A) 是 屬 於 共 價 鍵 (B) 是 分 子 間 的 作 用 力 (C) 稱 為 氫 鍵 (D) 是 形 成 雙 股 螺 旋 的 主 要 作 用 力 (E) 圖 (a) 與 圖 (b) 中 的 彎 曲 線 段 是 連 接 到 圖 (c) 中 的 2 號 碳 位 置 4 下 列 關 於 核 酸 結 構 之 敘 述, 何 者 正 確? (A) 去 氧 核 糖 與 核 糖 差 冸 於 五 碳 醣 3 號 碳 上 接 - OH 或 -H (B) 核 苷 酸 皆 以 五 碳 醣 之 2 號 碳 接 含 氮 鹼 (C) 核 苷 酸 聚 合 為 核 酸 時, 以 五 碳 醣 上 之 3 號 碳 的 羥 基 與 磷 酸 鹽 進 行 酯 化 反 應 (D) 去 氧 核 糖 核 苷 酸 所 接 之 含 氮 鹼 為 A T C G (E) 於 DNA 形 成 雙 股 螺 旋 結 構 時, 是 以 A C 配 對 及 T G 配 對 之 氫 鍵 結 合 而 成 41

44 8-3 先 進 材 料 一 半 導 體 : 1 定 義 : 導 電 性 介 於 導 體 和 絕 緣 體 之 間 的 物 體 2 特 性 : 半 導 體 的 導 電 性 會 受 熱 光 電 磁, 或 摻 雜 其 他 物 質 而 有 改 變 3 導 電 原 理 : (1) 能 帶 理 論 : 1 當 多 個 金 屬 原 子 構 成 金 屬 晶 體 時, 原 子 軌 域 會 相 互 作 用, 形 成 新 的 分 子 軌 域 電 子 重 新 依 遞 建 原 理, 由 低 能 階 至 高 能 階 的 順 序 填 入 分 子 軌 域 中, 而 形 成 能 量 帶, 其 中, 填 有 電 子 的 能 量 帶 稱 為 價 帶, 未 填 有 電 子 的 能 量 帶 稱 為 傳 導 帶 電 子 頇 由 價 帶 躍 遷 至 傳 導 帶 才 能 導 電 2 如 下 圖 所 示, 以 鋰 金 屬 為 例, 獨 立 的 鋰 原 子, 其 2s 價 軌 域 的 能 量 均 相 同 當 多 個 鋰 原 子 相 互 靠 近 至 原 子 軌 域 發 生 相 互 作 用 時, 價 軌 域 會 瓹 生 分 裂, 形 成 新 的 分 子 軌 域 3 當 n 個 鋰 原 子 形 成 金 屬 晶 體 時, 其 價 分 子 軌 域 形 成 能 量 帶, 而 n 個 鋰 原 子 所 具 有 之 n 個 價 電 子, 填 充 於 分 子 軌 域 的 情 形 如 下 圖 (f) 所 示 由 下 圖 可 知, 金 屬 的 價 帶 與 傳 導 帶 間 的 能 隙 很 小, 故 低 溫 時, 電 子 即 能 躍 遷 至 傳 導 帶 而 導 電 若 加 熱 金 屬, 會 增 加 電 阻, 而 降 低 其 導 電 性 (2) 價 帶 傳 導 帶 與 能 隙 : 價 帶 價 電 子 所 占 有 的 能 量 帶, 價 帶 電 子 被 束 縛 在 原 子 周 圍 傳 導 帶 能 隙 Eg 未 被 價 電 子 占 有 的 較 高 能 量 帶, 在 此 的 電 子 能 自 由 移 動, 在 傳 導 帶 的 電 子 可 經 由 外 在 的 電 場 加 速 而 形 成 電 流 價 帶 與 傳 導 帶 間 之 能 量 差, 電 子 只 能 存 在 價 帶 或 傳 導 帶, 不 能 分 布 在 能 隙 範 圍 內 42

45 (3) 金 屬 導 體 半 導 體 與 絕 緣 體 比 較 : 材 料 的 導 電 性 是 由 傳 導 帶 中 含 有 的 電 子 數 量 決 定 當 電 子 從 價 帶 獲 得 能 量 而 跳 躍 至 傳 導 帶 時, 電 子 就 可 以 任 意 移 動 而 導 電 1 金 屬 導 體 : 由 於 能 隙 非 常 小, 價 帶 電 子 很 容 易 獲 得 能 量 而 躍 遷 到 傳 導 帶, 因 而 易 導 電 但 當 溫 度 上 升 時, 金 屬 的 電 阻 增 加, 使 導 電 性 下 降 2 半 導 體 : 能 隙 介 於 導 體 與 絕 緣 體 之 間, 只 要 供 給 相 當 少 量 的 能 量 去 激 發 電 子 使 其 由 填 滿 的 價 帶 至 空 的 傳 導 帶, 即 可 導 電 ; 或 是 藉 由 摻 雜 改 變 其 能 隙 之 間 距, 半 導 體 就 能 導 電 3 絕 緣 體 : 能 隙 極 大, 電 子 甚 難 獲 得 足 夠 的 能 量 從 價 帶 躍 遷 到 傳 導 帶 而 導 電 (4) 溫 度 的 影 響 : 升 高 半 導 體 的 溫 度, 可 幫 助 電 子 的 能 量 增 加, 由 價 帶 躍 遷 至 傳 導 帶 而 導 電 故 升 高 溫 度 可 以 增 加 半 導 體 的 導 電 度 (5) 摻 雜 的 影 響 :ⅣA 族 元 素 矽 與 鍺 為 半 導 體, 於 其 中 加 入 適 量 的 ⅢA 或 ⅤA 族 元 素, 可 以 增 加 導 電 度 其 比 較 如 下 表 所 示 : p 型 半 導 體 n 型 半 導 體 主 要 組 成 矽 (Si) 或 鍺 (Ge) 矽 (Si) 或 鍺 (Ge) 添 加 物 電 子 受 體, 如 ⅢA 族 的 硼 鋁 電 子 予 體, 如 ⅤA 族 的 砷 磷 ⅢA 族 元 素 比 ⅣA 族 元 素 少 1 個 價 電 子, 故 兩 者 形 成 共 價 鍵 時, 會 因 ⅤA 族 元 素 比 ⅣA 族 元 素 多 1 個 價 電 子, 故 兩 者 形 成 共 價 鍵 時, 會 多 原 理 缺 少 1 個 電 子 而 瓹 生 電 洞 鄰 近 的 餘 1 個 價 電 子 而 瓹 生 自 由 電 子 這 電 子 亦 可 來 填 補 這 個 電 洞, 造 成 本 些 自 由 電 子, 躍 遷 至 傳 導 帶 所 需 的 身 少 一 個 電 子, 留 下 電 洞, 此 連 續 的 行 為, 好 比 電 洞 在 移 動 一 樣 能 量 較 低, 較 容 易 在 半 導 體 材 料 晶 格 中 移 動 示 意 圖 43

46 4 二 極 體 : (1) 當 一 個 p 型 半 導 體 與 一 個 n 型 半 導 體 結 合 在 一 起, 即 形 成 二 極 體 (2) 當 外 接 電 壓 時, 正 極 接 於 p 端, 負 極 接 於 n 端, 則 電 流 可 以 通 過, 若 連 接 相 反, 則 電 流 無 法 通 過 因 此 二 極 體 具 有 整 流 的 功 能, 可 將 交 流 電 轉 換 成 直 流 電 (3) 發 光 二 極 體 (light-emitting diode, 簡 稱 LED): 發 光 二 極 體 主 要 是 由 n 型 和 p 型 半 導 體 所 組 成 ; 在 順 向 電 壓 的 作 用 之 下, 當 電 子 流 通 過 時, 電 子 (n 型 ) 會 和 電 洞 (p 型 ) 相 遇 而 結 合, 電 子 會 跌 落 到 較 低 的 能 階, 同 時 以 光 子 的 模 式 釋 放 出 能 量 它 所 發 出 的 光 波 長 ( 決 定 顏 色 ), 是 由 組 成 n p 型 二 極 體 的 成 分 所 決 定, 例 如 採 用 砷 化 鎵 (GaAs) 的 發 光 二 極 體 只 能 發 出 紅 外 線 或 紅 光 隨 著 材 料 科 學 的 進 步, 各 種 顏 色 的 發 光 二 極 體, 現 今 皆 可 製 造 (4) 有 機 發 光 二 極 體 (organic light emitting diode, 簡 稱 OLED): 若 是 在 發 光 二 極 體 之 間 加 上 特 定 的 有 機 分 子 薄 膜 作 為 發 光 層, 可 影 響 發 光 的 顏 色, 稱 為 有 機 發 光 二 極 體 目 前 發 展 中 的 有 機 發 光 二 極 體 更 具 有 自 發 光 性 低 耗 電 亮 度 鮮 明 可 撓 曲 等 特 性 的 電 子 瓹 品 44

47 例 題 1 半 導 體,98 指 考 半 導 體 製 程 中, 氫 化 砷 是 摻 雜 矽 晶 的 重 要 原 料 之 一, 若 不 慎 外 洩, 會 汙 染 環 境 及 危 害 人 員 下 列 有 關 砷 及 其 化 合 物 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 砷 是 類 金 屬 元 素 (B) 氫 化 砷 是 離 子 化 合 物 (C) 氫 化 砷 具 有 分 子 間 氫 鍵 (D) 氫 化 砷 的 化 學 式 為 AsH 3 (E) 矽 晶 中 摻 雜 砷, 可 以 製 成 N 型 半 導 體 Ans: 類 題 1 半 導 體 下 列 關 於 半 導 體 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 半 導 體 的 價 帶 與 傳 導 帶 能 隙 大 於 絕 緣 體 (B) 半 導 體 的 導 電 度 隨 溫 度 的 升 高 而 降 低, 與 金 屬 的 特 性 一 樣 (C) 藉 由 大 量 加 入 3A 或 5A 族 的 元 素 可 增 加 半 導 體 的 導 電 度 (D) 摻 雜 鎵 於 矽 晶 體 中, 可 形 成 p 型 半 導 體, 以 提 高 矽 的 導 電 度 Ans: 二 液 晶 (LCD): 1 液 晶 的 發 現 過 程 : (1) 植 物 學 家 萊 尼 澤 (F. Reinitzer,1857~1927, 奧 地 利 ) 於 1888 年 研 究 苯 甲 酸 膽 固 醇 酯 時, 發 現 將 此 化 合 物 在 加 熱 至 時 開 始 熔 解, 但 一 直 維 持 混 濁 的 狀 態, 直 至 加 熱 至 時, 突 然 成 為 透 明 的 液 體 (2) 物 理 學 家 雷 曼 (O. Lehmann,1855~1922, 德 國 ) 以 光 學 顯 微 鏡 觀 測 到 此 苯 甲 酸 膽 固 醇 酯 的 混 濁 狀 態 ( 加 熱 至 145.5~178.5 間 ) 是 具 有 液 體 流 動 性 及 固 態 晶 體 的 某 些 光 學 特 性, 乃 稱 此 狀 態 為 液 晶 相 2 定 義 : 具 有 液 態 的 流 動 性, 又 有 結 晶 固 體 的 物 理 化 學 以 及 光 學 特 性, 是 一 種 具 特 殊 相 態 的 材 料 液 晶 分 子 的 形 狀 大 多 為 長 條 形, 且 具 有 極 性 的 有 機 分 子 45

48 3 特 性 : 液 晶 分 子 的 排 列 會 受 到 溫 度 電 場 磁 場 等 影 響, 其 光 學 性 質 相 當 穩 定 液 晶 分 子 雖 無 固 定 的 位 置, 但 仍 保 有 分 子 排 列 的 規 則 性 (1) 溫 度 的 影 響 : 液 晶 分 子 有 兩 個 熔 點, 在 兩 熔 點 間 會 形 成 具 彩 色 的 混 濁 物, 此 狀 態 稱 為 液 晶 態, 液 晶 態 分 子 間 的 排 列 具 有 方 向 性 但 不 整 齊, 即 可 流 動 而 無 定 形, 其 介 於 固 液 態 兩 者 之 間 加 熱 固 相 結 晶 態 的 液 晶 分 子, 結 晶 會 熔 化 瓦 解, 先 變 成 乳 狀 具 黏 稠 性 的 液 晶 相, 再 變 為 散 亂 的 液 相, 其 示 意 圖 如 下 圖 可 用 熱 致 液 晶 來 製 造 溫 度 計 (2) 電 場 的 影 響 : 液 晶 分 子 會 因 電 場 的 作 用, 而 趨 向 一 致 性 的 排 列 例 如 液 晶 顯 示 器 (LCD) 就 是 利 用 電 場 控 制 液 晶 分 子 的 排 列, 而 改 變 光 的 明 亮 度 ; 當 液 晶 材 料 被 夾 於 兩 個 電 極 之 間 時, 利 用 施 加 電 壓 的 作 用, 液 晶 分 子 縱 向 排 列, 可 透 光 ; 無 電 壓 時, 液 晶 分 子 橫 向 排 列, 不 可 透 光 ; 其 示 意 圖 如 下 圖 在 液 晶 顯 示 器 中, 液 晶 分 子 本 身 不 會 發 光, 其 光 源 為 面 板 背 後 的 燈 管, 稱 為 背 光 源 46

49 例 題 2 液 晶 下 列 有 關 液 晶 分 子 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 液 晶 分 子 大 多 為 長 條 形 (B) 大 多 為 非 極 性 分 子 (C) 有 兩 個 熔 點, 溫 度 介 於 兩 熔 點 間 時 會 形 成 彩 色 的 混 濁 物 (D) 可 利 用 電 場 或 磁 場 控 制 液 晶 分 子 的 方 向 (E) 可 用 熱 致 液 晶 為 材 料 製 作 溫 度 計 Ans: 類 題 2 液 晶 下 列 關 於 液 晶 與 液 晶 顯 示 器 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 液 晶 分 子 大 多 為 有 機 化 合 物 (B) 液 晶 分 子 的 形 狀 多 為 長 條 形 (C) 可 藉 電 壓 操 控 液 晶 分 子 的 排 列 (D) 液 晶 分 子 會 自 行 發 光 (E) 液 晶 顯 示 器 簡 稱 為 LED Ans: 三 導 電 聚 乙 炔 : 1 聚 乙 炔 合 成 : (1) 科 學 家 納 塔 (Natta, 1903~1979, 義 大 利 ) 於 1958 年, 利 用 含 鋁 及 鈦 之 有 機 物, 將 乙 炔 聚 合 而 得 聚 乙 炔 (2) 日 本 筑 波 大 學 的 白 川 英 樹 (1936~, 日 本 ) 於 1967 年 在 實 驗 室 中 製 作 聚 乙 炔 時, 加 入 超 量 的 一 千 倍 催 化 劑, 使 得 本 來 該 得 到 銅 色 粉 末 聚 乙 炔 ( 順 式 聚 乙 炔 ), 卻 變 成 了 銀 白 色 的 薄 膜 ( 反 式 聚 乙 炔 ) 然 而 它 們 都 不 是 導 電 性 好 的 材 料 47

50 2 結 構 : (1) 聚 乙 炔 分 子 中 的 碳 原 子 皆 為 sp 2 混 成 (2) 相 鄰 的 碳 原 子 以 sp 2 軌 域 形 成 σ 鍵, 碳 原 子 與 氫 原 子 間 則 各 以 sp 2 與 s 軌 域 形 成 σ 鍵 (3) 碳 原 子 未 參 與 混 成 的 p 軌 域, 會 形 成 未 定 域 化 的 π 鍵 (4) C 原 子 之 單 雙 鍵 形 成 共 軛 系 統 ( -C=C-C=C-C=C- ) 在 共 軛 系 統 中, 存 在 著 極 多 π 電 子, 但 電 子 太 多, 移 動 距 離 不 足, 使 其 無 法 移 動, 故 難 以 導 電 3 摻 雜 : 聚 乙 炔 中 摻 雜 易 吸 引 電 子 的 碘 元 素 ( 氧 化 劑 ) 或 易 提 供 電 子 的 鹼 金 屬 ( 還 原 劑 ), 可 使 8 非 定 域 化 的 π 電 子 移 動 而 瓹 生 電 子 流, 導 電 性 提 升 10 倍, 直 逼 金 屬 導 電 性 (1) 以 I 2 的 摻 雜 為 例 子 : 1 在 碘 摻 雜 於 聚 乙 炔 使 其 氧 化, 移 出 π 鍵 上 的 電 子 形 成 正 電 荷 2 電 子 重 組 3 其 他 π 鍵 電 子 即 可 沿 著 分 子 鏈 移 動 ( 不 在 固 定 位 置 ) 而 具 有 導 電 性 4 應 用 : 抗 靜 電 材 料 抗 輻 射 螢 幕 隔 絕 陽 光 的 智 慧 型 窗 戶 以 及 太 陽 能 電 池 等 48

51 例 題 3 導 電 聚 乙 炔 日 本 筑 波 大 學 的 白 川 英 樹 於 1974 年 以 Al(C 2 H 5 ) 3 與 Ti(O(CH 2 ) 3 CH 3 ) 4 在 不 同 的 溶 劑 下 分 冸 合 成 反 式 與 順 式 的 聚 乙 炔, 然 而 兩 者 都 不 是 良 好 的 導 電 材 料 後 來, 美 國 的 麥 克 迪 耳 米 德 及 希 格 共 同 發 現, 當 將 碘 (I 2 ) 摻 雜 於 聚 乙 炔 可 使 其 導 電 度 增 加 十 億 倍 關 於 上 述 製 程 與 瓹 物 的 敘 述, 何 者 不 正 確? (A) 從 乙 炔 變 成 聚 乙 炔, 碳 原 子 的 混 成 軌 域 種 類 改 變 (B) 從 乙 炔 變 成 聚 乙 炔, 碳 和 氫 元 素 的 質 量 百 分 率 組 成 不 變 (C) 甲 苯 溶 劑 中 得 到 的 是 順 式 聚 乙 炔 (D) 正 十 六 烷 溶 劑 中 得 到 的 是 反 式 聚 乙 炔 (E) 摻 碘 雜 後, 碘 作 為 還 原 劑, 使 聚 乙 炔 長 鏈 增 加 可 導 電 的 自 由 電 子 Ans: 類 題 3 導 電 聚 乙 炔 聚 乙 炔 屬 於 導 電 性 塑 膠 之 一, 其 可 利 用 摻 雜 I 2 或 Na 來 提 升 其 導 電 性 而 聚 乙 炔 可 導 電 乃 因 其 聚 合 分 子 的 主 鏈 為 一 共 軛 雙 鍵, 試 問 下 列 哪 一 項 為 共 軛 雙 鍵 之 片 段? (A)-C=C -C-C=C-C- (B)=C=C=C=C=C=C= (C)-C=C-C=C-C-C- (D)-C=C -C=C-C=C- (E)-C-C-C=C-C-C- Ans: 49

52 四 奈 米 尺 度 與 奈 米 科 技 : 1 奈 米 尺 度 : (1) 何 謂 奈 米 : 奈 米 (nanometer,nm) 是 一 種 長 度 單 位,1 奈 米 (nm)=10 9 m (2) 奈 米 尺 度 約 為 1~100 nm 大 小 2 奈 米 材 料 : (1) 定 義 : 當 物 件 的 長 寬 或 高 至 少 有 一 個 長 度 介 於 1~100 nm 大 小 的 尺 度 時, 會 呈 現 迥 異 於 巨 觀 尺 度 下 的 物 理 化 學 性 質, 材 料 因 此 瓹 生 不 同 的 特 性 而 具 有 特 殊 的 功 能 此 種 原 子 集 團 形 成 的 材 料 就 稱 為 奈 米 材 料, 而 一 般 傳 統 材 料 稱 為 塊 材 (2) 奈 米 材 料 的 維 度 : 零 維 奈 米 材 料 三 維 尺 度 均 在 奈 米 尺 度, 形 狀 是 點 狀, 如 C 60 一 維 奈 米 材 料 有 兩 個 維 度 在 奈 米 尺 度 內, 其 形 狀 是 長 條 狀, 如 奈 米 碳 管 二 維 奈 米 材 料 有 一 個 維 度 在 奈 米 的 尺 度 內, 其 形 狀 是 平 面, 如 奈 米 薄 膜, 石 墨 烯 3 性 質 : 奈 米 微 粒 與 塊 材 的 性 質 差 異 甚 大, 諸 如 顏 色 電 性 磁 性 與 化 學 活 性 等 都 有 顯 著 改 變 (1) 奈 米 材 料 大 部 分 呈 黑 色 : 粒 子 奈 米 化 後, 光 的 吸 收 顯 著 增 加 奈 米 化 的 金 屬 不 反 射 可 見 光, 故 失 去 金 屬 光 澤 而 呈 黑 色 40 奈 米 金 水 溶 液 呈 現 藍 色 15 奈 米 金 水 溶 液 呈 現 紅 色 (2) 奈 米 材 料 的 熔 點 極 低 : 直 徑 2 nm 的 奈 米 金 粒 子 熔 點 (327 ) 遠 低 於 金 塊 材 的 熔 點 (1063 ) 這 使 低 溫 下 製 造 合 金 瓹 品 成 為 可 能, 而 且 可 把 通 常 不 可 熔 的 金 屬 冶 煉 成 合 金 (3) 奈 米 材 料 具 有 很 大 的 化 學 活 性 : 粒 子 奈 米 化 後, 表 面 原 子 數 相 對 於 總 原 子 數 的 比 例 大 幅 提 高, 即 具 有 大 的 比 表 面 積 ( 表 面 積 / 體 積 比 ), 且 每 一 個 表 面 原 子 都 帶 有 表 面 位 能 由 於 奈 米 粒 子 的 表 面 原 子 數 表 面 位 能 都 會 迅 速 增 加, 表 面 原 子 周 圍 缺 少 相 鄰 的 原 子, 有 許 多 懸 空 的 鍵, 易 與 其 他 原 子 相 結 合 而 穩 定 下 來, 故 具 有 很 大 的 化 學 活 性 在 室 溫 時,CO 無 法 自 行 氧 化 為 CO 2, 但 使 用 奈 米 金 當 觸 媒, 室 溫 下 就 能 將 CO 氧 化 為 CO 2 50

53 4 應 用 : (1) 奈 米 碳 管 : 1 發 現 :1991 年 時, 飯 島 澄 男 合 成 C 60 時 發 現 2 混 成 軌 域 : 每 個 碳 以 sp 2 混 成 軌 域 與 另 3 個 碳 原 子 結 合 3 構 造 : 奈 米 碳 管 為 中 空 管 狀 結 構, 可 視 為 單 層 的 石 墨 片 捲 起 而 成 的 管 子 或 捲 曲 成 圓 筒 狀 的 石 墨 烯, 呈 開 口 或 閉 口, 管 徑 在 奈 米 尺 度, 管 的 中 間 部 分 都 是 由 六 個 碳 環 排 列 而 成, 末 端 或 轉 折 處, 則 有 五 碳 環 或 七 碳 環 的 結 構 4 性 質 : 奈 米 碳 管 直 徑 約 1~100 nm 之 間, 只 有 髮 絲 的 萬 分 之 一 粗 細, 長 度 從 0.1 到 數 百 毫 米 不 等, 但 其 導 電 率 可 達 銅 的 l 萬 倍, 機 械 強 度 可 達 鋼 的 100 倍, 重 量 只 有 銅 的 具 有 很 好 的 彈 性, 高 熔 點 質 輕, 高 熱 傳 導 度 及 熱 穩 定 性 1 6, 5 應 用 : 管 內 經 過 充 填 後, 可 製 作 奈 米 線 或 發 光 材 料 ; 管 外 添 加 金 屬, 具 超 導 性, 添 加 磁 性 材 料, 則 為 磁 奈 米 管, 應 用 潛 力 深 廣, 如 光 電 儲 氫 材 料 電 子 元 件 生 化 醫 學 能 源 材 料 或 人 造 鑽 石 等, 是 先 進 科 學 研 究 科 技 工 業 與 商 業 的 新 焦 點 (2) 石 墨 烯 : 1 發 現 :2004 年 時, 英 國 曼 徹 斯 特 大 學 物 理 學 家 安 德 烈 海 姆 和 康 斯 坦 丁 諾 沃 肖 洛 夫 ( 兩 者 榮 獲 2010 年 諾 貝 爾 物 理 獎 得 主 ), 利 用 膠 帶 剝 離 的 方 法, 從 石 墨 中 分 離 出 石 墨 烯 2 混 成 軌 域 : 每 個 碳 以 sp 2 混 成 軌 域 與 另 3 個 碳 原 子 結 合 3 結 構 : 石 墨 烯 是 二 度 空 間 的 共 價 網 狀 固 體, 厚 度 只 有 一 個 原 子 的 直 徑, 可 視 為 單 層 石 墨 4 性 質 : a. 石 墨 烯 目 前 是 世 上 最 薄 卻 也 是 最 堅 硬 的 奈 米 材 料 b. 石 墨 烯 的 電 阻 率 極 低, 電 子 跑 的 速 度 極 快, 可 用 來 發 展 出 更 薄 導 電 速 度 更 快 的 新 一 代 電 子 元 件 或 電 晶 體 c. 石 墨 烯 是 一 種 透 明 良 好 的 導 體, 適 合 用 來 製 造 透 明 觸 控 螢 幕 光 板 甚 至 是 太 陽 能 電 池 51

54 (3) 蓮 花 效 應 : 1 現 象 : 蓮 花 能 出 淤 泥 而 不 染 水 珠 不 會 分 散 的 原 因 是 蓮 葉 表 面 有 自 然 的 微 小 奈 米 級 顆 粒, 讓 汙 泥 水 粒 子 不 容 易 沾 附 表 面 ; 水 珠 於 蓮 葉 表 面 滾 動 時, 會 將 葉 面 上 的 塵 埃 帶 走, 而 使 蓮 花 表 面 保 持 潔 淨 2 原 因 : a. 蓮 葉 表 面 具 有 突 起 的 微 米 至 奈 米 尺 寸 大 小 的 击 狀 表 皮 細 胞, 在 高 解 析 度 的 顯 微 鏡 下, 荷 葉 上 布 滿 了 很 多 隆 起 的 小 山 丘, 這 些 小 山 丘 上 面 又 長 滿 了 一 絲 絲 的 絨 毛, 每 一 小 山 丘 間 的 凹 陷 處 則 充 了 空 氣, 造 成 荷 葉 上 有 一 層 奈 米 級 厚 的 空 氣 層, 當 水 珠 與 灰 塵 掉 落 在 葉 面 上 時, 由 於 此 薄 膜 空 氣 層, 使 得 它 們 在 荷 葉 上 僅 有 少 數 接 觸 點 不 易 附 著, 造 成 疏 水 作 用 b. 水 珠 因 自 身 表 面 張 力 的 影 響 形 成 球 狀, 這 些 小 球 在 滾 動 中 吸 附 灰 塵, 並 滾 出 葉 面, 這 就 是 蓮 花 具 有 自 潔 能 力 ( 即 蓮 花 效 應 ) 的 根 本 原 因 (4) 奈 米 級 二 氧 化 鈦 (TiO 2 ) 光 觸 媒 : 1 成 分 : 奈 米 級 的 二 氧 化 鈦 為 主 要 原 料 光 觸 媒 的 材 料 眾 多, 包 括 TiO 2 ZnO SnO 2 ZrO 2 等 氧 化 物 及 CdS ZnS 等 硫 化 物, 其 中 TiO 2 因 氧 化 能 力 強 化 學 性 安 定 又 無 毒, 自 1972 年 發 現 至 今, 已 成 為 最 近 當 紅 的 奈 米 光 觸 媒 家 電 口 罩 等 民 生 用 品 的 最 愛 2 作 用 機 制 : 以 紫 外 光 照 射 奈 米 級 的 二 氧 化 鈦 光 觸 媒,TiO 2 受 光 激 發 後 內 部 生 成 電 子 (e ) 與 電 洞 (h + ) a. 電 洞 (h + ) 具 有 很 強 氧 化 能 力, 與 附 在 TiO 2 表 面 的 水 起 氧 化 反 應 後, 生 成 氫 氧 自 由 基 ( OH); OH 擁 有 很 強 氧 化 能 力, 能 將 有 害 有 機 物 細 菌 等 氧 化 分 解 成 無 害 的 CO 2 和 H 2 O h + + H 2 O OH + H + b. 電 子 則 與 附 在 表 面 的 氧 氣 起 還 原 反 應, 生 成 超 氧 自 由 基 陰 離 子 ( O 2 ) e + O 2 O 2 52

55 3 用 途 : a. 可 用 於 淨 化 空 氣 除 臭 殺 菌 汙 水 處 理 等 相 關 瓹 品 b. 奈 米 級 TiO 2 的 導 電 性 為 微 米 級 TiO 2 的 60 倍, 因 此 可 以 做 為 光 電 轉 換 材 料 或 用 於 染 料 敏 化 太 陽 能 電 池 (dye-sensitized solar cell, 簡 稱 DSSC) (5) 奈 米 銀 : 1 特 性 : 由 於 奈 米 銀 表 面 的 銀 原 子 在 溶 液 或 空 氣 中 易 失 去 電 子, 因 此 在 奈 米 銀 表 面 含 有 高 比 例 的 銀 離 子, 而 釋 出 的 銀 離 子 可 穿 透 細 菌 的 細 胞 膜, 進 入 細 菌 體 內 與 酶 蛋 白 上 硫 醇 基 (-SH) 的 硫 鍵 結, 進 而 抑 制 細 菌 DNA 和 RNA 的 複 製 2 用 途 : 運 用 銀 離 子 殺 菌 不 會 造 成 細 菌 的 抗 藥 性, 因 此, 奈 米 銀 普 遍 用 來 作 為 抗 菌 製 品 如 奈 米 銀 口 罩 奈 米 銀 繃 帶 奈 米 銀 襪 子 奈 米 銀 內 衣 等 5 奈 米 科 技 的 隱 憂 : (1) 當 我 們 使 用 奈 米 顆 粒 來 運 輸 藥 物 或 殺 菌 時, 這 些 奈 米 顆 粒 可 以 輕 易 進 入 細 胞, 而 細 胞 無 法 代 謝 掉 這 些 金 屬 顆 粒, 久 之 是 否 會 對 細 胞 造 成 影 響? (2) 有 科 學 家 直 言, 長 時 間 地 廣 泛 使 用 奈 米 材 料 後, 對 於 環 境 與 生 物 體 的 衝 擊 是 無 法 預 料 的 53

56 例 題 4 奈 米 材 料 下 列 有 關 奈 米 材 料 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 奈 米 金 催 化 活 性 大 於 金 塊 (B) 奈 米 碳 管 與 鑽 石 石 墨 互 為 同 素 異 形 體 (C) 其 長 寬 高 三 個 向 度 皆 必 頇 落 在 1 ~ 100 奈 米 之 間 (D) 奈 米 碳 管 是 一 種 化 合 物 (E) 奈 米 碳 管 材 料 如 果 完 全 燃 燒, 瓹 物 是 CO 2 Ans: 類 題 4 奈 米 材 料 下 列 有 關 奈 米 及 相 關 材 料 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 奈 米 科 技 是 以 一 種 稱 為 奈 米 的 新 物 質 作 為 材 料 的 相 關 科 技 (B) 奈 米 粒 子 有 比 傳 統 塊 材 高 的 表 面 原 子 比 例, 因 反 應 時 接 觸 面 積 增 大, 所 以 易 促 進 化 學 反 應 (C) 坊 間 所 賣 的 光 觸 媒, 其 主 要 成 分 是 奈 米 級 的 二 氧 化 矽, 可 將 有 機 汙 染 物 分 解 成 CO 2 和 H 2 O (D) 奈 米 碳 管 具 有 強 度 高 密 度 小 熔 點 高 可 導 電 和 化 學 穩 定 性 佳 等 特 點 (E) 經 奈 米 化 處 理 的 物 質 表 面, 會 具 有 自 潔 效 果, 稱 為 蓮 花 效 應 Ans: 54

57 木 人 巷 一 單 選 題 : 1 已 知 坊 間 所 賣 的 光 觸 媒, 其 主 要 成 分 是 奈 米 級 的 二 氧 化 鈦, 而 其 吸 收 光 之 波 長 至 少 需 低 於 400 奈 米 吸 收 光 能 後 的 二 氧 化 鈦 具 有 相 當 強 之 氧 化 力, 可 以 直 接 將 吸 附 在 物 質 表 面 之 汙 染 物 直 接 氧 化, 使 其 分 解, 或 者 將 吸 附 於 物 質 表 面 之 水 分 子 氧 化 為 氫 氧 自 由 基 ( OH+ H + +e - H 2 O) 進 而 分 解 汙 染 物 下 列 敘 述 何 者 正 確? (A) OH 為 強 還 原 劑 可 以 分 解 汙 染 物 (B) 奈 米 級 的 顆 粒 大 小, 比 原 子 的 大 小 更 小 (C) 光 觸 媒 處 理 過 的 場 所, 在 黑 暗 中 並 不 具 有 消 毒 效 果 (D) 氫 氧 自 由 基 中 的 氧 原 子 之 電 子 恰 好 是 八 隅 體 組 態 2 下 列 有 關 物 質 導 電 度 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) Si 的 導 電 度 隨 溫 度 之 升 高 而 增 加 (B) Al 的 導 電 度 隨 溫 度 之 升 高 而 降 低 (C) Si 加 入 少 量 磷 (P) 會 成 為 n 型 半 導 體, 導 電 度 比 純 矽 好 (D) 大 部 分 非 金 屬 不 能 導 電, 但 鑽 石 易 導 電 (E) 石 墨 和 石 墨 烯 均 能 導 電 3 下 列 各 種 自 然 現 象 或 科 學 事 實 的 描 述, 何 者 不 正 確? (A) 當 原 子 或 分 子 聚 集 在 一 起, 至 少 有 一 個 維 度 介 於 1 ~ 100 奈 米 的 尺 度, 即 為 奈 米 材 料 (B) 出 汙 泥 而 不 染 的 蓮 葉 是 因 為 击 起 表 皮 細 胞 上 的 奈 米 絨 毛 結 構, 使 水 珠 或 灰 塵 不 易 沾 黏 (C) 奈 米 碳 管 是 由 日 本 的 飯 島 澄 男 先 生 發 現 (D) 金 屬 塊 材 奈 米 化 後, 熔 點 會 明 顯 下 降 (E) 奈 米 銀 粒 子 吸 收 紫 外 光 後 與 水 分 子 反 應, 瓹 生 具 有 殺 菌 力 的 物 質 4 液 晶 顯 示 器 LCD 是 將 液 晶 置 於 兩 片 導 電 玻 璃 之 間, 在 兩 片 玻 璃 基 板 面 上 鍍 有 配 向 膜, 所 以 液 晶 會 沿 著 溝 槽 配 向 液 晶 是 靠 玻 璃 基 板 上 的 兩 面 電 極, 施 以 電 壓, 引 起 液 晶 分 子 受 電 場 效 應 排 列, 以 控 制 光 的 透 射 或 遮 蔽, 使 影 像 畫 素 瓹 生 明 暗 作 用 液 晶 顯 示 器 面 板 裝 置, 外 加 偏 光 板 及 彩 色 濾 光 片, 則 使 其 達 到 顯 示 彩 色 影 像 的 功 能 根 據 以 上 敘 述, 液 晶 顯 示 器 是 應 用 液 晶 分 子 會 受 到 何 種 物 理 量 的 作 用 而 改 變 排 列 的 特 性? (A) 電 場 (B) 磁 場 (C) 壓 力 (D) 溫 度 5 下 列 五 種 由 碳 所 構 成 的 物 質 中, 何 者 是 屬 於 零 維 奈 米 材 料? (A) 奈 米 碳 管 (B) C 60 (C) 石 墨 (D) 鑽 石 (E) 活 性 碳 55

58 6 在 人 們 的 印 象 中, 塑 膠 是 常 見 絕 緣 材 料, 但 2000 年 3 名 諾 貝 爾 化 學 獎 得 主 的 研 究 成 果 說 明, 塑 膠 經 改 造 後 能 像 金 屬 一 樣 具 有 導 電 性 要 使 塑 膠 聚 合 物 導 電, 其 內 部 的 碳 原 子 之 間 必 頇 交 替 地 以 單 鍵 和 雙 鍵 結 合 ( 再 經 摻 雜 處 理 ) 目 前 導 電 聚 合 物 已 成 為 物 理 學 家 和 化 學 家 研 究 的 重 要 領 域 由 上 述 分 析, 下 列 聚 合 物 經 摻 雜 處 理 後, 何 者 可 以 製 成 導 電 塑 膠? (A) (B) (C) (D) (E) 7 下 列 有 關 液 晶 的 各 項 敘 述, 何 者 正 確? (A) 是 一 種 聚 合 物, 因 此 沒 有 固 定 的 熔 點 (B) 是 一 種 會 發 光 的 材 料 (C) 是 一 種 半 導 體, 可 以 導 電 (D) 是 一 種 可 隨 電 場 改 變 分 子 排 列 位 向 的 材 料 (E) 是 一 種 液 態 金 屬 材 料 8 聚 乙 炔 經 摻 雜 後, 可 提 升 其 導 電 性, 於 聚 乙 炔 中 加 入 下 列 何 者 可 進 行 p- 摻 雜? (A) Na (B) B (C) P 4 (D) I 2 (E) I - 9 有 關 物 質 導 電 性 的 敘 述, 下 列 哪 一 項 錯 誤? (A) p 型 半 導 體 乃 利 用 電 洞 移 動 而 導 電 (B) 絕 緣 體 具 有 極 大 之 能 量 差 (E g ), 故 導 電 性 極 差 (C) 金 屬 利 用 自 由 電 子 移 動 而 導 電 (D) n 型 半 導 體 乃 是 在 純 矽 中 摻 雜 磷 (P) 元 素 而 製 成 (E) 半 導 體 之 導 電 性 隨 著 溫 度 的 上 升 而 降 低 10 下 列 物 質 中, 其 傳 導 帶 與 價 帶 能 量 差 (E g ) 的 大 小 順 序, 何 者 正 確? (A) 硫 > 矽 > 鋁 (B) 矽 > 鋁 > 硫 (C) 鋁 > 硫 > 矽 (D) 硫 > 鋁 > 矽 (E) 矽 > 硫 > 鋁 11 下 列 有 關 液 晶 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 液 晶 分 子 為 有 機 化 合 物 (B) 液 晶 就 是 超 臨 界 流 體 (C) 液 晶 俗 稱 電 漿 (D) 液 晶 經 通 電 而 發 光, 為 液 晶 螢 幕 的 光 源 12 ( 甲 ) 聚 乙 炔 是 一 種 塑 膠 ;( 乙 ) 聚 乙 炔 經 碘 摻 雜 後 具 有 近 似 金 屬 導 體 的 導 電 性 ;( 丙 ) 發 現 聚 乙 炔 性 質 的 科 學 家, 因 其 研 究 而 獲 得 諾 貝 爾 化 學 獎 ;( 丁 ) 聚 乙 炔 屬 於 加 成 聚 合 物 ;( 戊 ) 聚 乙 炔 具 有 金 屬 光 澤 ;( 己 ) 聚 乙 炔 已 大 量 應 用 在 發 光 二 極 體 的 材 料 上 述 有 關 聚 乙 炔 的 各 項 敘 述, 正 確 的 有 幾 項? (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5 56

59 13 應 用 奈 米 科 技 將 二 氧 化 鈦 製 成 奈 米 級 顆 粒, 提 高 光 觸 媒 作 用 的 效 率, 其 應 用 原 理 與 下 列 何 者 類 似? (A) 加 熱 氧 化 汞 分 解 成 氧 與 汞 (B) 加 入 二 氧 化 錳 加 速 雙 氧 水 的 分 解 (C) 磨 碎 貝 殼 成 粉 末, 加 入 鹽 酸 製 備 二 氧 化 碳 (D) 線 香 在 純 氧 中 燃 燒 較 在 空 氣 中 燃 燒 來 得 激 烈 二 多 選 題 : 14 下 列 有 關 晶 體 結 構 與 性 質 間 關 係 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 金 屬 具 有 可 自 由 移 動 的 電 子, 故 容 易 導 電 (B) 溫 度 升 高 時, 半 導 體 的 導 電 度 增 大 (C) 矽 中 加 入 少 量 硼 可 成 為 p 型 半 導 體 (D) 矽 晶 體 的 純 度 愈 高, 導 電 性 愈 佳 (E) 石 墨 之 價 帶 與 傳 導 帶 的 能 量 差 小, 故 容 易 導 電 15 在 催 化 劑 存 在 下, 可 將 乙 炔 分 子 聚 合 得 到 聚 乙 炔, 再 摻 雜 碘 後, 其 導 電 度 可 媲 美 銀 關 於 此 聚 合 物 的 敘 述, 下 列 何 者 正 確? (A) 為 加 成 聚 合 物 (B) 碳 原 子 間 以 參 鍵 鍵 結 (C) 導 電 方 式 和 石 墨 相 似, 皆 以 電 子 導 電 (D) 和 乙 炔 的 碳 原 子 混 成 軌 域 相 同 (E) 和 乙 烯 的 碳 原 子 混 成 軌 域 相 同 16 下 列 哪 些 元 素 具 有 半 導 體 的 性 質? (A) 鍺 (B) 錳 (C) 銅 (D) 砷 (E) 矽 17 在 2010 年, 諾 貝 爾 獎 頒 給 發 現 及 開 創 研 究 石 墨 烯 的 科 學 家, 石 墨 烯 是 單 層 的 石 墨 下 列 有 關 石 墨 與 石 墨 烯 的 敘 述, 哪 些 正 確? (A) 石 墨 與 石 墨 烯 中 的 碳 都 具 有 sp 2 混 成 軌 域 (B) 石 墨 烯 與 石 墨 具 有 相 同 的 機 械 強 度 (C) 石 墨 烯 與 石 墨 具 有 相 似 的 不 透 明 黑 色 (D) 石 墨 烯 與 石 墨 中 的 碳 - 碳 鍵 級 ( 鍵 數 ) 介 於 單 鍵 與 雙 鍵 之 間 (E) 石 墨 烯 與 石 墨 都 是 可 導 電 的 物 質 18 下 列 何 者 為 奈 米 級 金 粒 子 的 性 質? (A) 化 性 比 塊 材 安 定 (B) 熔 點 較 塊 材 高 (C) 顏 色 不 一 定 為 黃 金 色, 粒 子 大 小 決 定 其 顏 色 (D) 比 表 面 積 ( 單 位 體 積 的 表 面 積 ) 小 (E) 可 作 為 催 化 劑, 防 止 一 氧 化 碳 中 毒 57

60 19 針 對 臺 灣 多 溼 的 環 境, 國 內 部 分 冷 氣 機 有 光 觸 媒 及 奈 米 銀 等 抗 菌 裝 置, 以 達 到 清 淨 空 氣 有 效 抗 菌 的 目 標 奈 米 光 觸 媒 的 作 用 原 理 是 奈 米 尺 寸 的 二 氧 化 鈦 具 有 半 導 體 性 質, 以 紫 外 線 照 射 奈 米 級 的 二 氧 化 鈦 能 激 發 電 子, 電 子 會 從 價 帶 躍 遷 至 傳 導 帶, 因 而 瓹 生 電 子 - 電 洞 對 電 洞 會 和 二 氧 化 鈦 表 面 上 的 水 分 子 反 應 生 成 氧 化 性 很 高 的 氫 氧 自 由 基 ( OH), 電 子 則 會 和 氧 分 子 結 合 形 成 超 氧 陰 離 子 ( O 2 2 ), 活 潑 的 氫 氧 自 由 基 和 超 氧 陰 離 子 可 以 把 有 機 化 合 物 分 解, 變 為 二 氧 化 碳 和 水, 因 而 達 到 淨 化 效 果 銀 是 一 種 貴 重 金 屬, 在 19 世 紀 初 期, 被 廣 泛 地 作 為 抗 菌 材 料, 現 今 奈 米 銀 的 抗 菌 原 理 是 奈 米 化 的 銀 顆 粒 在 潮 溼 環 境 中 會 釋 放 出 帶 正 電 的 銀 離 子, 當 正 電 的 銀 離 子 接 觸 到 帶 負 電 的 細 菌 細 胞 後, 會 因 為 銀 離 子 與 其 蛋 白 質 上 的 硫 醇 基 之 特 異 性 結 合, 有 效 地 刺 穿 細 胞 壁 與 細 胞 膜 外 表, 進 一 步 使 細 菌 細 胞 因 蛋 白 質 變 性, 而 無 法 呼 吸 代 謝 和 繁 殖, 直 至 死 亡, 達 到 滅 菌 效 果 結 合 奈 米 光 觸 媒 及 奈 米 銀 於 家 電 瓹 品, 可 以 有 效 發 揮 抗 菌 的 功 能 根 據 上 文, 下 列 有 關 光 觸 媒 與 奈 米 銀 抗 菌 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 奈 米 銀 可 視 為 一 種 奈 米 光 觸 媒 (B) 奈 米 光 觸 媒 必 頇 在 有 紫 外 線 光 源 下 才 能 進 行 殺 菌, 而 奈 米 銀 抗 菌 不 需 要 光 源 即 能 殺 菌 (C) 奈 米 級 銀 顆 粒 有 抗 菌 作 用, 而 銀 離 子 溶 液 沒 有 抗 菌 效 果 (D) 二 氧 化 鈦 光 觸 媒 殺 菌, 因 二 氧 化 鈦 為 反 應 物, 當 二 氧 化 鈦 用 盡 時, 需 更 換 新 的 二 氧 化 鈦 (E) 奈 米 銀 抗 菌 原 理 主 要 是 破 壞 細 菌 體 內 的 新 陳 代 謝 而 達 到 滅 菌 的 效 果 20 當 奈 米 級 二 氧 化 鈦 (TiO 2 ) 受 到 特 定 波 長 (387.5 nm) 之 紫 外 光 照 射 時, 能 將 空 氣 中 的 氧 分 子 和 水 分 子 分 冸 轉 變 成 超 氧 陰 離 子 ( O 2 2 ) 及 氫 氧 自 由 基 ( OH) 這 兩 種 物 質 具 有 非 常 大 的 化 學 活 性, 而 進 一 步 將 有 害 的 有 機 化 合 物 ( 如 病 毒 細 菌 油 汙 塵 等 所 攜 帶 的 有 機 毒 素 ) 分 解, 瓹 生 二 氧 化 碳 和 水, 因 而 有 淨 化 抗 菌 防 汙 等 效 果 下 列 敘 述, 何 者 正 確? (A) 氫 氧 自 由 基 也 屬 於 陰 離 子 (B) 超 氧 陰 離 子 為 強 氧 化 劑 (C) 奈 米 級 的 顆 粒 大 小, 是 比 一 個 原 子 更 小 (D) 光 觸 媒 處 理 過 的 場 所, 在 無 任 何 光 源 的 黑 暗 中 並 不 具 有 消 毒 效 果 (E) 氫 氧 自 由 基 中, 氧 原 子 之 最 外 層 電 子 恰 好 是 八 隅 體 結 構 21 下 列 有 關 液 晶 的 敘 述, 哪 些 正 確? (A) 最 早 由 奧 地 利 的 植 物 學 家 萊 尼 澤 發 現 (B) 其 狀 態 介 於 液 態 和 固 態 之 間 (C) 某 些 液 晶 的 顏 色 可 隨 溫 度 變 化 而 改 變 (D) 在 日 常 生 活 中 的 運 用, 最 常 見 的 就 是 電 視 或 電 腦 的 顯 示 器 (E) 溫 度 愈 高, 液 晶 分 子 排 列 愈 整 齊 58

61 國 戰 大 考 試 題 一 單 選 題 : 1 今 年 初, 環 保 署 推 動 限 塑 政 策, 限 制 了 購 物 用 塑 膠 袋 以 及 塑 膠 類 免 洗 餐 具 的 使 用, 因 此 許 多 店 家 改 用 瓷 器 碗 盤 假 如 要 檢 驗 清 粥 專 賣 店 的 碗 盤, 是 否 沖 洗 乾 淨, 則 選 用 下 列 試 劑 中 的 哪 一 種 最 適 當? 92 指 考 (A) 多 侖 試 劑 (B) 斐 林 試 劑 (C) 酸 鹼 廣 用 試 劑 (D) 酚 酞 溶 液 (E) 碘 酒 溶 液 2 據 報 載 : 某 醫 院 毒 物 科 主 任 警 告, 聚 合 物 PVC 本 身 無 毒, 算 是 相 當 穩 定 的 材 質, 然 而 使 用 不 當, 加 熱 超 過 攝 氏 60,PVC 會 釋 出 可 能 致 癌 的 物 質 因 此, 多 位 學 者 專 家 贊 成 環 保 署 訂 出 法 規, 禁 止 食 品 或 飲 料 的 包 裝 膜 及 容 器 使 用 塑 膠 材 質 編 號 為 的 PVC 下 列 何 者 為 聚 合 物 PVC 的 單 體? 94 指 考 (A) CH 2 =CClCO 2 CH 3 (B) CCl 2 =CCl 2 (D) CH 2 =CHCl (D) C 6 H 5 CH=CHCl (E) HC CCl 3 關 於 熱 塑 性 塑 膠 的 敘 述, 下 列 哪 一 項 錯 誤? 96 學 測 (A) 製 造 原 料 主 要 為 石 油 化 學 瓹 品 (B) 加 熱 時 軟 化, 冷 卻 時 固 化, 具 可 塑 性 (C) 成 分 分 子 是 以 離 子 鍵 結 合 (D) 通 常 不 傳 電, 亦 不 易 傳 熱 4 單 層 奈 米 碳 管 是 一 個 由 單 層 石 墨 所 形 成 的 中 空 圓 柱 型 分 子 下 圖 為 無 限 奈 米 碳 管 的 一 部 分, 若 按 下 圖 所 示 的 方 式 將 單 層 石 墨 捲 曲 成 一 直 徑 為 1.4 奈 米 ( 或 1400 皮 米 ) 的 奈 米 碳 管, 則 沿 圓 柱 型 的 圓 周 繞 一 圈, 需 要 多 少 個 六 圓 環? 已 知 石 墨 中 的 碳 碳 鍵 長 約 為 1.42 埃 ( 或 142 皮 米 ) 96 指 考 (A) 14 (B) 18 (C) 22 (D) 26 (E) 30 5 新 平 橡 膠 是 一 用 途 廣 泛 的 橡 膠, 其 結 構 如 下 圖 所 示 在 適 當 條 件 下, 試 問 新 平 橡 膠 可 由 下 列 哪 一 選 項 所 建 議 的 化 合 物 聚 合 而 得? 97 指 考 (A) CH 3 CH=CClCH 3 (B) HOCH 2 CH=CClCH 2 OH (C) CH 2 =CH 2 與 CH 2 =CHCl (D) CH 2 =CH-CCl=CH 2 (E) HCHO 與 CH CCl 59