2011 年 第 4 屆 國 際 化 學 奧 林 匹 亞 競 賽 初 選 筆 試 題 目 卷 99 年 12 月 18 日 星 期 六, 下 午 14:00~16:00 考 試 時 間..120 分 鐘 成 績 滿 分..100 分 (100%) 注 意 事 項!!! 學 生 證 及 健 保 卡 或 身 份 證 置 於 桌 面 右 上 角 備 查 考 生 座 位 上 不 得 攜 帶 及 使 用 電 子 計 算 機 或 手 機 本 試 題 共 有 二 大 部 份, 總 分 100 分, 分 佈 在 連 同 本 頁 共 6 頁 (1-6) 的 A-4 紙 上 第 壹 部 份 : 一 單 選 題 (1-16, 共 16 題, 每 題 2 分, 答 錯 倒 扣 1 分, 佔 2 分 ); 二 多 選 題 (1-12, 共 12 題, 每 題 分, 答 錯 不 倒 扣, 佔 6 分 ) 第 貳 部 份 : 非 選 擇 題 ( 共 四 大 題, 佔 2 分 ) 作 答 必 須 分 開 在 頁 (7-9) A-4 卷 上 標 明 題 號 處 作 答, 試 題 首 頁 提 供 必 要 之 常 數 與 資 訊, 考 生 不 得 使 用 電 子 計 算 機 必 須 在 卷 上 (P7-P9) 標 明 題 號 處 作 答, 其 它 地 方 無 效 本 試 題 題 目 卷 只 要 在 首 頁 寫 上 編 號 與 姓 名, 但 本 試 題 卷 的 每 一 頁, 都 要 寫 上 編 號 與 姓 名, 試 畢 連 同 試 題 一 起 繳 交 監 考 老 師, 否 則 視 同 考 試 無 效 試 題 與 考 後 將 在 網 頁 上 公 佈 若 已 攜 帶 會 發 聲 響 與 振 動 而 影 響 考 試 公 平 性 的 呼 叫 器 行 動 電 話 計 時 器 必 須 關 機 或 置 於 試 場 安 全 的 角 落 作 答 時 請 用 藍 黑 色 原 子 筆, 可 使 用 立 可 白 塗 改, 如 修 改 不 清 楚 致 評 分 困 難, 結 果 考 生 自 負 考 試 開 始 40 分 鐘 後 始 得 交 卷 離 場 考 試 時 間 共 120 分 鐘 參 考 資 料 : 一 些 常 數 π:.1416 h: 6.626 x 10-4 J s C: 2.998 x 10 8 m/s Log 10 2 = 0.010 原 子 量 H: 1 He:4 C: 12 N: 14 O: 16 Na: 2 S: 2 Ca: 40 Cu: 6.5-1 -
第 壹 部 分 : 選 擇 題 ( 共 二 大 題, 佔 68 分 ) 作 答 必 須 分 開, 卷 第 7 頁 標 明 題 號 處 作 答 一 單 選 題 ( 每 題 2 分, 答 錯 倒 扣 1 分,1-16, 共 16 題, 共 2 分 ) 1. 用 於 廚 房 流 理 台 水 管 的 通 樂, 一 般 含 有 下 列 哪 一 種 最 主 要 的 化 合 物? (A) 鹽 酸 (B) 硫 酸 (C) 硝 酸 (D) 食 鹽 (E) 氫 氧 化 鈉 2. 在 Na 2O2(s) 2Na(s) O2(g) 的 變 化 中, 一 個 O 的 氧 化 數 改 變 為 下 列 的 哪 一 個? (A) 減 小 2 (B) 減 小 1 (C) 不 變 (D) 增 大 1 (E) 增 大 2. 當 混 合 濃 度 均 為 0.2M 各 20mL CuSO 4 與 Ba(NO ) 2的 兩 種 溶 液 時, 可 觀 察 到 下 列 哪 一 現 象? (A) 沒 有 產 生 任 何 沉 澱 (B) 產 生 Cu(NO ) 2沉 澱 (C) 產 生 BaSO 4 沉 澱 (D) 同 時 產 生 Cu(NO ) 2與 BaSO 4 沉 澱 (E) 產 生 藍 與 紅 混 合 的 紫 色 溶 液 4. 混 合 Fe (aq) 與 Cl (aq) 即 產 生 FeCl (aq), 但 混 合 Fe (A) FeI 的 溶 解 度 太 大 (B) I 在 溶 液 中 被 氧 化 了 (C) Fe 在 溶 液 中 的 酸 性 太 大 (D) Fe 在 溶 液 中 的 還 原 力 太 強 (E) Fe 與 I 兩 者 的 離 子 半 徑 相 差 太 大 (aq) 與 I (aq), 則 不 會 產 生 FeI (aq), 其 原 因 為 何? 4 5. 若 Ag2CrO 4的 溶 解 度 為.0 10 M, 則 其 K sp 最 接 近 下 列 哪 一 數 值? (A) 2.7 10 11 (B) 5.4 10 11 (C) 1.1 10 10 (D) 9.0 10 8 (E).0 10 4 6. 濃 度 為 2.5M 的 NaOH 溶 液, 其 ph 值 為 下 列 的 哪 一 數 值? (A) 0.6 (B) 0.4 (C) 0.4 (D) 1.6 (E) 14.4 7. 固 態 金 屬 鈣 為 立 方 最 緊 密 堆 積 或 六 方 最 緊 密 堆 積 這 兩 個 結 構 之 間 最 重 要 的 差 異 為 下 列 何 者? (A) 同 層 鈣 原 子 間 的 距 離 (B) 鈣 原 子 的 全 部 配 位 數 (C) 鈣 原 子 在 每 一 層 放 置 的 位 置 (D) 在 同 層 內 鈣 原 子 的 配 位 數 (E) 鈣 原 子 在 相 鄰 兩 層 間 的 距 離 8. 若 將 ph 值 增 加 1.0 個 單 位, 下 列 半 反 應 中, 何 者 電 位 會 增 加 最 多? (A) V 2+ (aq) V + (aq) + e (aq) (B) VO (aq) + 2H + (aq) VO 2 + (aq) + H 2 O (l) (C) VO 2+ (aq) + 2H + (aq) + e (aq) V + (aq) + H 2 O (l) (D) VO 2+ (aq) + H 2 O (l) VO 2 + (aq) + 2H + (aq) + e (aq) (E) V 2+ (aq) + 2e (aq) V (s) - 2 -
9. 若 游 離 鉀 離 子 所 需 的 能 量 是 419 kj mol 1 那 麼 可 引 發 此 游 離 之 最 長 波 長 的 光 為 何? (A) 107 nm (B) 14 nm (C) 200 nm (D) 216 nm (E) 285 nm 10. 利 用 右 表 所 提 供 的 鍵 能, 估 算 甲 烷 的 燃 燒 熱 (kj/mol) CH 4(g) + 2O 2(g) CO 2(g) + 2H 2 O (g) (A) 540 (B) 540 (C) 668 (D) 668 (E) 16 鍵 能 :kj/mol C-C 50 C-O 50 C-H 410 C=O 72 O-H 460 O-O 180 O=O 498 11. 當 使 用 吸 量 管 轉 移 液 體 時, 通 常 會 有 少 量 的 液 體 殘 留 在 吸 量 管 尖 端 若 要 得 到 所 需 的 液 體 體 積, 要 學 如 何 處 理 這 留 在 吸 量 管 尖 端 之 液 體? (A) 將 它 留 在 吸 量 管 上 (B) 用 安 全 吸 球 將 它 壓 出 (C) 甩 動 吸 量 管, 使 它 滴 下 (D) 一 開 始 用 吸 量 管 取 液 體 時, 就 取 略 多 於 刻 度, 以 補 償 留 在 吸 量 管 上 的 量 (E) 將 吸 量 管 貼 在 玻 璃 上, 使 之 流 出 12. 如 果 ph = -log[h + ] 且 pka = -logka, 有 一 濃 度 為 1M 的 某 單 質 子 酸 的 水 溶 液, 其 中 [H + ] = 4.24 x 10 - M, 則 此 溶 液 的 ph 值 及 此 酸 的 pka 分 別 約 為 下 列 何 者? (A) ph = 2.7,pKa =.7 (B) ph =.7,pKa = 4.74 (C) ph = 2.7,pKa = 4.74 (D) ph = 11.6,pKa =.7 (E) ph = 11.6,pKa = 5.7 1. 當 2- 丁 炔 和 BH -THF ( 硼 氫 烷 溶 於 四 氫 呋 喃 的 溶 液 ) 完 全 反 應 時, 所 形 成 的 產 物 為 下 列 何 者? (A) 反 式 -H(CH )C=C(CH )H (B) 順 式 -H(CH )C=C(CH )H (C) 反 式 -(H(CH )C=C(CH )) B (D) 順 式 -(H(CH )C=C(CH )) B (E) CH CH 2 COCH 14. 若 NaCN 和 下 列 鹵 化 烷 A:CH CHFCH 2 CH,B:CH CHClCH 2 CH,C:CH CHBrCH 2 CH,D:CH CHICH 2 CH 在 非 質 子 性 溶 劑 的 DMSO((CH ) 2 SO, dimethylsulfoxide) 中 進 行 S N 2 反 應 時, 下 列 的 哪 一 個 的 反 應 速 率 關 係 式 正 確? (A) A = B = C = D (B) A > B > C > D (C) A > D > C > B (D) D > C > B > A (E) 以 上 皆 非 - -
15. 某 生 首 先 將 鎂 粉 和 1- 溴 丙 烷 (CH CH 2 CH 2 Br) 在 乙 醚 中 攪 拌 一 段 時 間, 待 鎂 粉 消 失 後, 再 緩 緩 通 入 足 量 的 環 氧 乙 烷 (C 2 H 4 O 或 CH 2 CH 2 O) 的 氣 體, 並 繼 續 攪 拌 一 段 時 間 後, 再 將 此 溶 液 緩 緩 加 入 含 有 碎 冰 的 稀 酸 水 溶 液 中, 最 後 預 期 可 產 生 下 列 何 種 產 物? (A) CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH (B) CH CH 2 CH 2 OCH 2 CH (C) CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Br (D) CH CH 2 CH 2 CH 2 COOH (E) CH COOCH 2 CH 2 CH 16. 某 一 樣 品 在 60 MHz NMR ( 核 磁 共 振 光 譜 儀 ) 測 量 時, 其 中 某 一 氫 原 子 的 吸 收 頻 率 ( 相 對 TMS) 為 180 Hz, 請 問 此 氫 原 子 的 化 學 位 移 (chemical shift) 為 多 少 ppm? 如 果 將 此 樣 品 置 於 500MHz NMR 測 量 時, 則 其 氫 原 子 的 吸 收 頻 率 ( 相 對 於 TMS) 為 多 少 Hz? (A) 1/ ppm,167 Hz (B) 1/ ppm,180 Hz (C) 8. ppm,1500 Hz (D) ppm,180 Hz (E) ppm,1500 Hz 二 多 選 題 ( 每 題 分, 全 對 才 給 分, 其 他 情 形 則 不 給 分 也 不 倒 扣,1-12, 共 12 題,6 分 ) 1. 下 列 哪 些 化 合 物 的 水 溶 液 會 電 導? (A) H 2 CO (B) CO 2 (C) HCO 2 2 4 (D) CHOCH (E) CHCOOCH 2. 下 列 哪 些 鹽 的 水 溶 液, 可 以 用 來 檢 驗 未 知 溶 液 中 是 否 含 有 S? (A) HS 2 (B) Na 2S (C) Cd(NO ) 2 (D) Pb(NO ) 2 (E) Ba(NO ) 2. 下 列 哪 些 非 金 屬 氧 化 物 與 水 的 反 應 式 正 確? (A) NO2 H2O H2NO O2 (B) SO2 H2O H2SO (C) CaO H2O Ca(OH) 2 (D) Na 2O H2O 2NaOH (E) SO H2O H2SO4 4. 下 列 哪 些 混 合 溶 液, 可 形 成 緩 衝 溶 液? (A) 0.200 M HF 100 ml 和 0.200 M NaF 200 ml (B) 0.200 M HCl 100 ml 和 0.200 M NaOH 200 ml (C) 0.200 M HCl 100 ml 和 0.100 M NaOH 200 ml (D) 0.100 M CH CO 2 H 00 ml 和 0.00 M CH CO 2 Na 100 ml (E) 0.200 M HCl 200 ml 和 0.400 M CH CO 2 Na 200 ml 5. 大 多 數 的 反 應 在 高 溫 下 都 比 在 低 溫 下 反 應 更 快, 這 是 因 為 在 較 高 溫 時, 下 列 哪 些 會 增 加? (A) 活 化 能 (B) 碰 撞 能 量 (C) 低 限 能 (D) 速 率 常 數 (E) 分 子 動 能 2 (aq) - 4 -
6. 下 列 分 子, 哪 些 具 有 極 性? (A) SF 2 (B) SF 4 (C) SF 6 (D) XeF 4 (E) SiF 4 7. 第 三 週 期 的 元 素 從 鈉 到 氯, 下 列 哪 些 性 質 會 逐 漸 增 加? (A) 半 徑 (B) 密 度 (C) 電 負 度 (D) 游 離 能 (E) 對 價 電 子 之 有 效 核 電 荷 8. 電 解 AlCl 的 水 溶 液 會 得 到 哪 些 產 物? (A) Al (s) (B) Cl 2(g) (C) H 2(g) (D) O 2(g) (E) Al(OH) (aq) 9. 今 2010 年 諾 貝 爾 物 理 學 獎 授 予 英 國 曼 徹 斯 特 大 學 的 科 學 家 Andre Geim ( 安 德 烈. 海 姆 ) 和 Konstantin Novoselov ( 康 斯 坦 丁. 諾 沃 肖 洛 夫 ), 以 表 彰 他 們 在 石 墨 烯 材 料 研 究 方 面 的 革 命 性 成 就, 請 問 石 墨 烯 可 能 可 以 應 用 於 下 列 哪 些 項 目 的 製 造 或 轉 換? (A) 矽 晶 圓 半 導 體 (B) 石 墨 (C) 巴 克 球 (D) 奈 米 碳 管 (E) 堅 硬 的 奈 米 材 料 10. 今 年 2010 年 諾 貝 爾 化 學 獎 是 由 美 國 德 拉 瓦 大 學 的 Richard F. Heck 美 國 普 渡 大 學 的 Ei-ichi Negishi( 岸 根 英 一 ) 以 及 北 海 道 大 學 的 Akira Suzuki( 鈴 木 章 ) 三 人 共 同 獲 得, 此 三 位 學 者 是 研 究 使 用 金 屬 鈀 ( 原 子 序 46) 為 催 化 劑, 發 現 了 更 新 的 更 有 效 的 方 式 來 連 接 碳 原 子, 並 藉 此 來 合 成 複 雜 的 有 機 分 子 及 藥 品 ( 如 抗 癌 除 草 劑 類 固 醇 止 痛 藥 等 ) 的 製 備, 請 問 下 列 哪 些 元 素 和 鈀 屬 於 同 一 族? (A) 鈣 ( 原 子 序 20) (B) 鎳 ( 原 子 序 28) (C) 鉑 ( 原 子 序 78) (D) 金 ( 原 子 序 79) (E) 鐽 ( 原 子 序 110) 11. 有 關 苯 (C 6 H 6 ) 和 下 列 試 劑 及 催 化 劑 進 行 反 應 時 所 產 生 的 產 物, 哪 些 正 確? (A) 試 劑 為 CH CH=CH 2 ( 催 化 劑 HF,0 o C) 時, 產 物 為 PhCH 2 CH 2 CH (B) 試 劑 為 CH CH 2 CH 2 Cl ( 催 化 劑 AlCl, 室 溫 ) 時, 產 物 為 PhCH(CH ) 2 (C) 試 劑 為 CH CHClCH ( 催 化 劑 AlCl, 室 溫 ) 時, 產 物 為 PhCH 2 CH 2 CH (D) 試 劑 為 CH 2 =CHCH 2 Cl ( 催 化 劑 ZnCl 2, 室 溫 ) 時, 產 物 為 PhCH 2 CH=CH 2 (E) 試 劑 為 環 己 醇 C 6 H 11 OH ( 催 化 劑 BF,60 o C) 時, 產 物 為 PhCH(CH 2 ) 5 12. 下 列 有 關 胺 基 酸 的 敘 述, 哪 些 正 確? (A) 某 一 胺 基 酸 用 鹼 溶 液 進 行 酸 鹼 中 和 滴 定 時, 發 現 pk a1 = 2.4 pk a2 = 9.60, 則 其 等 電 點 (pi: isoelectric point) 為 5.97 (B) 將 胺 基 酸 的 水 溶 液 置 於 電 場 中 時, 如 果 ph < pi 時, 則 水 溶 液 中 的 胺 基 酸 以 呈 現 帶 負 電 荷 的 形 式 存 在, 並 且 向 正 極 的 方 向 移 動 (C) 將 胺 基 酸 的 水 溶 液 至 於 電 場 中 時, 且 當 ph = pi 時, 則 胺 基 酸 的 正 負 電 荷 達 到 平 衡 而 不 會 移 動 (D) NH 和 H 2 C=CHCOO - 反 應 後 用 濃 酸 水 溶 液 處 理 後 可 產 生 + H NCH 2 CH 2 COOH (E) + H NCH 2 CH 2 COO - 和 SOCl 2 反 應 後 可 產 生 + H NCH 2 CH 2 COCl - 5 -
第 貳 部 份 : 非 選 擇 題 ( 共 四 大 題, 佔 2 分 ) 作 答 必 須 分 開 在 卷 第 8-9 頁 標 明 題 號 處 作 答, 題 目 首 頁 提 供 必 要 之 常 數 與 資 訊, 考 生 不 得 使 用 電 子 計 算 機, 共 2 分 ( 空 間 不 夠 可 使 用 背 面 繼 續 作 答, 但 題 號 要 標 示 清 楚 ) 1. (4%) 三 種 溶 液 如 下 : 1.0M HCl 40.0 ml 1.0M HBr 60.0 ml 0.50M NaOH 100.0 ml 若 將 上 述 三 種 溶 液 混 合 在 一 起, 結 果 如 何? (a) 求 混 合 溶 液 的 氫 離 子 濃 度 (2%) (b) 求 混 合 溶 液 的 ph 值 (2%) 2. (6%) 碘 I 2(aq) 在 鹼 性 OH - (aq) 溶 液 中 會 自 身 氧 化 還 原 反 應, 產 生 碘 酸 根 IO - (aq) 與 碘 離 子 寫 出 碘 自 身 氧 化 還 原 反 應 的 : (a) 氧 化 半 反 應 式 (2%) (b) 還 原 半 反 應 式 (2%) (c) 總 反 應 式 (2%). (14%) 將 碘 化 鉀 加 入 含 Cu 2+ 離 子 之 溶 液 中, 溶 液 的 顏 色 變 為 黃 棕 色 並 產 生 灰 白 色 沉 澱 物 (a) 是 什 麼 化 合 物 使 溶 液 顏 色 變 為 黃 褐 色? 灰 白 色 沉 澱 又 是 什 麼 化 合 物? (4 分 ) (b) 寫 出 此 反 應 的 平 衡 反 應 式 (2 分 ) 無 水 硫 酸 銅 (CuSO 4 ) 是 白 色 的, 硫 酸 銅 的 水 合 物 (CuSO 4 5H 2 O) 是 藍 色 的 無 水 硫 酸 銅 暴 露 在 空 氣 中, 會 慢 慢 吸 收 水 分 並 轉 變 為 藍 色 現 有 無 水 硫 酸 銅 樣 本 5.49 g, 暴 露 在 空 氣 中 一 段 時 間 後, 再 放 入 容 量 瓶 中, 加 入 20 ml 濃 硫 酸 再 將 容 量 瓶 加 滿 水 到 100 ml 取 10 ml 上 述 溶 液, 加 入 2 g 碘 化 鉀, 再 稀 釋 到 約 100 ml, 使 用 硫 代 硫 酸 鈉 溶 液 (0.1M) 滴 定, 加 入 澱 粉 作 為 指 示 劑 達 到 當 量 點 時, 需 使 用 硫 代 硫 酸 鈉 溶 液 29.40 ml ( 忽 略 沉 澱 ) (c) 寫 出 此 反 應 的 平 衡 反 應 式 (2 分 ) (d) 計 算 原 樣 品 中 的 含 水 量 (g) ( 分 ) (e) 原 樣 品 中 的 硫 酸 銅 和 水 的 莫 耳 數 比 為 何? ( 分 ) 4. (8%) 使 用 不 同 的 原 料 及 試 劑 進 行 反 應 時, 下 列 (a)-(d) 四 種 不 同 的 方 法 均 可 製 備 出 相 同 的 產 物, 任 意 挑 選 兩 種 方 法 來 合 成 產 物 Me 2 CHCH 2 COCH (4% X 2 = 8%) (a) 醇 類 (RCHOHR,R 和 R 代 表 相 同 或 不 同 的 取 代 基 ) 為 原 料 的 方 法 (b) 醯 氯 (RCOCl) 為 原 料 的 方 法 (c) 縮 酸 (RCOOH) 為 原 料 的 方 法 (d) 烯 酮 (RC=CCOR,R 和 R 代 表 相 同 或 不 同 的 取 代 基 ) 為 原 料 的 方 法 - 6 -
2011 年 第 4 屆 國 際 化 學 奧 林 匹 亞 競 賽 初 選 筆 試 卷 99 年 12 月 18 日 星 期 六, 下 午 14:00~16:00 第 壹 部 分 : 選 擇 題 ( 共 二 大 題, 佔 68 分 ) 作 答 必 須 分 開, 卷 第 7 頁 標 明 題 號 處 作 答 一 單 選 題 ( 每 題 2 分, 答 錯 倒 扣 1 分,1-16, 共 16 題, 共 2 分 ) 題 號 1 2 4 5 6 7 8 題 號 9 10 11 12 1 14 15 16 二 多 選 題 ( 每 題 分, 全 對 才 給 分, 其 他 情 形 則 不 給 分 也 不 倒 扣,1-12, 共 12 題,6 分 ) 題 號 1 2 4 題 號 5 6 7 8 題 號 9 10 11 12-7 -
第 貳 部 份 : 非 選 擇 題 ( 共 四 大 題, 佔 2 分 ) ( 作 答 必 須 分 開 在 下 面 第 8-9 頁 標 明 題 號 處 作 答, 題 目 首 頁 提 供 必 要 之 常 數 與 資 訊, 考 生 不 得 使 用 電 子 計 算 機, 共 2 分 )( 空 間 不 夠 可 使 用 背 面 繼 續 作 答, 但 題 號 要 標 示 清 楚 ) 1. (4%) 答 : 2. (6%) 答 : - 8 -
. (14%) (a) 答 :( 各 2 分 4 分 ),(b) 答 :(2 分 ),(c) 答 :(2 分 ),(d) 答 :( 分 ), (e) 答 :( 分 ) 答 : 4. (4% X 2 = 8%)(8%) 任 意 挑 選 下 列 (a)-(d) 四 種 為 原 料 的 方 法 兩 種 來 合 成 產 物 Me 2 CHCH 2 COCH (a) 醇 類 (RCHOHR, R 和 R 代 表 相 同 或 不 同 的 取 代 基 ) 為 原 料 (b) 醯 氯 (RCOCl) 為 原 料 (c) 縮 酸 (RCOOH) 為 原 料 (d) 烯 酮 (RC=CCOR,R 和 R 代 表 相 同 或 不 同 的 取 代 基 ) 為 原 料 答 : - 9 -