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Page 2 實 驗 說 明 1. 在 開 始 作 答 的 哨 音 之 後, 你 有 3.5 小 時 的 時 間 完 成 實 驗 2. 只 可 使 用 大 會 所 提 供 的 筆 ( 不 可 使 用 鉛 筆 ) 3. 實 驗 共 有 3 大 題, 檢 查 考 卷 的 頁 數 是 否 完 整 ( 試 題 共 有 13 頁, 從 page 5 page 17, 答 案 卷 10 頁 ), 如 果 你 發 現 有 任 何 缺 頁, 舉 起 你 的 手 4. 現 在 在 答 案 卷 的 第 一 頁 上 寫 下 你 的 姓 名 編 號 國 家 並 簽 名, 並 在 後 面 每 一 頁 答 案 卷 上 寫 下 你 的 姓 名 和 編 號 5. 仔 細 閱 讀 實 驗 步 驟 和 問 題, 並 在 答 案 卷 的 指 定 方 框 中 寫 上 正 確 的 答 案 6. 當 答 案 卷 上 有 提 供 單 位, 你 所 寫 的 答 案 必 須 符 合 這 個 單 位 7. 在 做 實 驗 的 時 候 你 必 須 要 穿 上 大 會 提 供 的 塑 膠 實 驗 衣 和 手 套 8. 只 有 答 案 卷 會 評 分 在 你 把 答 案 寫 在 答 案 卷 之 前, 可 以 使 用 所 提 供 的 草 稿 本 9. 評 分 規 則 : 分 數 標 示 在 每 個 題 目 中 注 意 3 份 白 色 的 答 案 卷 是 練 習 用 的, 有 1 份 黃 色 的 答 案 卷 是 最 後 作 答 並 且 繳 交 用 的

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Page 4 實 驗 介 紹 柑 橘 ( 圖 一 ) 是 一 種 無 仔 帶 有 獨 特 酸 甜 味 道 又 很 容 易 剝 成 一 片 一 片 的 水 果, 在 韓 國 很 受 歡 迎 你 們 在 韓 國 停 留 的 期 間, 大 抵 已 品 嚐 過 柑 橘 圖 1. 柑 橘 競 賽 中, 你 將 操 作 以 下 有 關 柑 橘 的 三 個 實 驗 : 實 驗 一 : 實 驗 測 量 決 定 果 汁 的 密 度 實 驗 二 : 實 驗 測 量 決 定 果 汁 的 檸 檬 酸 含 量 實 驗 三 : 解 剖 水 果 和 種 子 實 驗 一 和 實 驗 二, 分 析 橘 子 汁 和 蘋 果 汁 實 驗 三 觀 察 柑 橘 和 蘋 果 的 內 部 作 答 愉 快!

Page 5 實 驗 I: 果 汁 密 度 的 測 定 1. 背 景 知 識 [ 虎 克 定 律 ] 虎 克 定 律 是 一 項 物 理 原 理, 它 說 明 須 把 彈 簧 拉 伸 或 壓 縮 一 段 距 離 x 的 作 用 力 F 跟 x 成 正 比, 亦 即 F = kx 這 其 中 k 稱 作 彈 簧 常 數, 是 描 述 彈 簧 堅 韌 度 的 特 徵 量 [ 亞 基 米 德 原 理 ] 圖 I-1. 虎 克 定 律 一 個 完 全 或 部 份 浸 沒 在 流 體 中 的 物 體, 它 所 受 的 浮 力 等 於 它 所 排 開 的 流 體 的 重 量

Page 6 2. 實 驗 材 料 器 材 設 備 材 料 支 架 和 夾 子 20 公 克 砝 碼 彈 簧 50 公 克 ( 三 個 ) 砝 碼 50 公 分 直 尺 新 鮮 果 汁 ( 柑 橘 和 蘋 果 ) 100 ml 圓 柱 形 量 筒 蒸 餾 水 擦 拭 紙 圖 I-3. 虎 克 定 律 的 實 驗 裝 置

Page 7 3. 實 驗 步 驟 [ 在 此 實 驗 中, 所 有 砝 碼 的 質 量 已 經 標 示 在 各 砝 碼 塑 膠 封 袋 的 封 面 上, 在 計 算 時 可 直 接 使 用 這 些 砝 碼 的 質 量 ] 1. 如 圖 I-3(A) 所 示, 把 彈 簧 懸 掛 在 支 架 的 夾 子 上 2. 把 一 個 50g 的 砝 碼 掛 在 彈 簧 上, 並 在 答 案 卷 ( 表 I-1-1) 的 d 0 欄 位 上 精 確 紀 錄 這 質 量 值 ( 表 I-1-1) 3. 紀 錄 如 圖 I-3(B) 所 示 的 彈 簧 長 度 (d 0 ) 到 小 數 點 後 一 位 的 精 確 度, 記 錄 在 在 答 案 卷 ( 表 I-1-1) 4. 逐 一 加 上 其 他 砝 碼, 以 增 加 掛 在 彈 簧 上 的 總 重 量, 再 作 另 4 次 測 量 對 每 個 組 合 (d 1 至 d 4 ), 精 確 記 錄 相 應 的 質 量 並 測 量 彈 簧 的 長 度, 然 後 把 它 們 寫 在 答 案 卷 上 ( 表 I-1-1) 長 度 測 量 值 應 標 示 到 小 數 點 後 一 位 5. 從 彈 簧 上 移 除 所 有 砝 碼 6. 把 約 70 ml 的 水 倒 入 量 筒 中, 並 在 答 案 卷 ( 表 I-2-1) 上 紀 錄 其 體 積 7. 把 彈 簧 以 及 50g + 50g + 50g 的 砝 碼 串 置 入 量 筒, 使 得 只 有 最 下 面 的 兩 個 砝 碼 完 全 浸 入 水 中, 如 圖 I-3(D) 所 示, 然 後 在 答 案 卷 ( 表 I-2-1) 上 紀 錄 水 的 體 積 讀 數 8. 降 下 彈 簧 和 砝 碼 串, 使 得 三 個 砝 碼 都 完 全 浸 入 水 中, 然 後 在 答 案 卷 ( 表 I-2-1) 上 紀 錄 水 的 體 積 讀 數 你 也 許 要 把 彈 簧 往 下 拉 或 把 量 筒 往 上 挪, 以 確 保 三 個 砝 碼 都 完 全 浸 沒 9. 把 水 倒 掉, 並 清 洗 量 筒 和 砝 碼 10. 以 擦 拭 紙 把 砝 碼 上 的 水 擦 乾 11. 把 彈 簧 和 50g + 50g + 50g 的 砝 碼 串 吊 入 量 筒 內, 並 在 答 案 卷 ( 表 I-2-2) 上 紀 錄 彈 簧 的 長 度 慢 慢 地 倒 入 蘋 果 汁, 直 至 只 有 最 下 面 的 兩 個 砝 碼 完 全 浸 入 蘋 果 汁 中 ( 你 也 許 需 要 把 量 筒 往 上 挪 ) 12. 紀 錄 彈 簧 的 長 度 到 小 數 點 後 一 位 ( 表 I-2-2) 13. 慢 慢 往 量 筒 中 倒 入 更 多 的 蘋 果 汁, 使 得 三 個 砝 碼 都 完 全 浸 入 蘋 果 汁 中 ( 你 也 許 需 要 把 量 筒 往 上 挪 ) 14. 在 答 案 卷 ( 表 I-2-2) 上 紀 錄 彈 簧 的 長 度 到 小 數 點 後 一 位 的 精 確 度 15. 用 清 水 把 蘋 果 汁 洗 掉, 以 橘 子 汁 代 替, 重 覆 步 驟 10 至 14 16. 從 你 所 得 的 結 果, 回 答 下 列 的 問 題

Page 8 4. 問 題 [14 分 ] I-1. [6.0 分 ] I-1-1 [1.25 分 ] 步 驟 1 至 5 ( 表 I-1-1) I-1-2.[2.5 分 ] 繪 出 彈 簧 長 度 (y) 對 砝 碼 質 量 (x) 的 圖 在 你 的 圖 上, 繪 出 最 佳 的 直 線 ( 圖 I-1-2) I-1-3. [1.25 分 ] 從 圖 上 算 出 斜 率 和 截 距, 並 把 它 們 紀 錄 在 表 格 上 ( 表 I-1-3) I-1-4.[1.0 分 ] 計 算 以 N/m 為 單 位 的 彈 簧 常 數 ( 表 I-1-4) ( 設 重 力 加 速 度 為 9.81 m/s 2 ) I-2. [6.0 分 ] I-2-1. [2.0 分 ] 在 答 案 卷 的 表 格 ( 表 I-2-1) 上, 填 上 從 步 驟 7 至 8 的 測 量 值 計 算 兩 個. 50g 砝 碼 和 三 個 50g 砝 碼 的 體 積 I-2-2. [2.0 分 ] 從 步 驟 12 14 和 15, 分 別 計 算 砝 碼 在 蘋 果 汁 和 橘 子 汁 中 時 彈 簧 的 伸 長 量 ( 表 I-2-2) I-2-3. [2.0 分 ] ( 分 別 ) 計 算 兩 種 果 汁 對 各 砝 碼 組 合 的 浮 力 ( 表 I-2-3) I-3. [2.0 分 ] 分 別 計 算 蘋 果 汁 和 橘 子 汁 的 平 均 密 度 ( 表 I-3)

Page 9 實 驗 II. 果 汁 中 檸 檬 酸 的 含 量 測 定 1. 背 景 [ 檸 檬 酸 ] 檸 檬 酸, 存 在 於 柑 橘 類 水 果, 分 子 式 為 C 6 H 8 O 7 的 弱 有 機 酸 ( 圖 Ⅱ-1) 它 也 常 被 當 成 酸 味 添 加 劑, 用 於 食 品 和 飲 料 檸 檬 酸 加 上 少 量 的 蘋 果 酸 和 酒 石 酸, 造 成 柑 橘 類 水 果 的 酸 味 和 獨 特 的 品 味 檸 檬 酸 在 柑 橘 類 水 果 中 的 含 量 在 季 節 初 時 為 最 高, 然 後 隨 著 果 實 越 來 越 成 熟, 而 逐 漸 減 少 圖 II-1. 檸 檬 酸 的 分 子 結 構 [ 酸 鹼 ] 阿 瑞 尼 斯 提 出 的 酸 和 鹼 分 別 是 當 物 質 溶 解 於 水 中 時, 分 別 可 釋 放 出 質 子 (H + ) 和 氫 氧 根 離 子 (OH ) 的 物 質 雖 然 有 更 一 般 性 的 酸 鹼 定 義, 但 阿 瑞 尼 斯 酸 鹼 概 念 用 於 分 析 在 水 溶 液 中 的 許 多 酸 鹼 反 應 還 是 非 常 有 用 的 當 溶 於 水 時, 檸 檬 酸 是 三 質 子 酸 ( 在 圖 Ⅱ-1 中, 質 子 用 粗 體 H 標 示 ), 最 多 可 放 出 3 個 H + 若 有 強 鹼 如 氫 氧 化 鈉 (NaOH), 加 到 含 有 檸 檬 酸 的 水 溶 液 中, 每 個 酸 的 質 子 都 會 和 氫 氧 化 鈉 中 的 氫 氧 根 (OH ) 反 應 產 生 水 (H 2 O) 和 鈉 離 子 (Na + ) 鈉 離 子 (Na + ) 會 取 代 原 質 子 在 酸 中 的 位 置, 以 形 成 鹽 此 類 型 的 酸 - 鹼 反 應 稱 為 中 和 反 應 C 6 H 8 O 7 (aq) + 3 NaOH(aq) Na 3 C 6 H 5 O 7 (aq) + 3 H 2 O(l) (1)

Page 10 [ 酸 鹼 滴 定 法 ] 利 用 酸 鹼 中 和 反 應, 可 以 判 斷 酸 或 鹼 的 濃 度 此 方 法 稱 為 滴 定 滴 定 包 含 可 容 易 測 量 遞 送 物 質 之 體 積 ( 從 滴 定 管 ), 將 已 知 濃 度 之 ( 滴 定 劑 ) 慢 慢 加 入 含 有 待 分 析 的 溶 液 中 ( 分 析 物 ) 當 滴 定 劑 加 到 與 待 分 析 物 剛 好 足 夠 反 應 時, 稱 為 當 量 點 當 量 點 常 需 要 指 示 劑 來 指 出 指 示 劑 在 一 開 始 滴 定 時 就 要 加 入, 指 示 劑 會 在 當 量 點 ( 或 非 常 接 近 當 量 點 ) 改 變 顏 色 當 指 示 劑 實 際 改 變 顏 色 時, 稱 為 滴 定 終 點 在 這 個 實 驗 中, 你 將 使 用 NaOH 溶 液 作 為 滴 定 劑, 來 判 定 在 果 汁 中 的 檸 檬 酸 ( 分 析 物 ) 的 濃 度, 指 示 劑 為 酚 酞 圖 Ⅱ-2 為 滴 定 實 驗 之 裝 置 你 要 用 滴 定 管 將 NaOH 溶 液 加 入 果 汁 中 在 滴 定 一 開 始 時, 果 汁 的 顏 色 保 持 微 黃 一 段 時 間 當 粉 紅 色 / 紫 色 開 始 出 現 時, 滴 定 速 度 要 更 慢, 應 該 一 滴 一 滴 地 將 NaOH 溶 液 加 入 果 汁 中, 直 到 淺 粉 色 / 紫 色 持 續 至 少 30 秒 此 即 為 滴 定 終 點, 也 是 本 實 驗 之 當 量 點 圖 II-2. 酸 鹼 滴 定 之 實 驗 裝 置

Page 11 從 果 汁 中 的 檸 檬 酸 所 放 出 的 H + 之 量 和 從 所 有 加 入 之 NaOH 溶 液 放 出 的 OH 是 一 樣 多 的, 因 而 可 判 定 該 酸 的 濃 度 現 複 習 一 下, 濃 度 可 用 體 積 莫 耳 濃 度 (mol/l) 來 表 達 : 體 積 莫 耳 濃 度 (M) 假 設 果 汁 中 所 有 的 酸 皆 為 檸 檬 酸 溶 質 莫 耳 數 溶 液 體 積 (2) 將 NaOH 溶 於 水 中, 可 視 為 100% 解 離, 因 此 OH 的 濃 度 等 於 氫 氧 化 鈉 的 濃 度 由 此, 用 式 (2) 和 NaOH 溶 液 的 濃 度, 可 計 算 OH 的 莫 耳 數 一 旦 知 道 OH 的 莫 耳 數, 檸 檬 酸 的 莫 耳 數 可 從 式 (1), 檸 檬 酸 和 NaOH 反 應 之 莫 耳 比 來 確 定 實 驗 準 備 了 兩 種 果 汁, 柑 橘 和 蘋 果 你 將 寫 出 每 個 果 汁 中, 檸 檬 酸 的 重 量 百 分 濃 度 重 量 百 分 濃 度 為 : 百 分 (%) 檸 檬 酸 的 重 量 溶 液 的 重 量 (3) 2. 材 料 器 材 藥 品 50 ml 滴 定 管 0.100 M NaOH 溶 液 滴 定 管 夾 及 座 1% 酚 酞 指 示 劑 ( 標 示 為 PP) 10 ml 吸 量 管 及 安 全 吸 球 蒸 餾 水 100 ml 錐 形 瓶 果 汁 ( 橘 子 蘋 果 ) 1L 空 塑 膠 罐 ( 裝 廢 液 ) 漏 斗 小 滴 管

Page 12 安 全 吸 球 使 用 說 明 1. 小 心 將 吸 量 管 插 入 安 全 吸 球 管 的 底 部 2. 壓 安 全 吸 球 的 A 點, 同 時 擠 壓 安 全 吸 球 釋 放 空 氣, 若 要 吸 很 多 溶 液, 就 要 擠 出 更 多 的 空 氣 3. 將 吸 量 管 尖 端 插 入 待 取 液 體 中 4. 壓 安 全 吸 球 管 的 S 點, 此 時 即 可 將 液 體 吸 進 吸 量 管 中, 直 到 你 想 要 的 體 積 要 小 心 不 要 讓 液 體 吸 入 安 全 吸 球 管 5. 要 將 液 體 放 出 時, 可 壓 在 側 管 的 E 點 這 樣 就 可 以 釋 放 液 體 6. 最 好 的 使 用 方 法 是 在 第 4 步 吸 取 樣 品 時, 吸 取 ( 壓 S 點 ) 比 想 要 的 體 積 再 多 一 點 再 用 壓 E 點 使 之 慢 慢 達 到 想 要 的 位 置 當 吸 量 管 有 所 要 的 體 積 之 溶 液 時, 再 壓 E 點, 使 之 流 入 適 當 的 瓶 子 中 3. 實 驗 步 驟 開 始 實 驗 前, 請 仔 細 閱 讀 安 全 吸 球 使 用 說 明, 必 要 時, 用 水 練 習 1. 搖 一 搖 果 汁 瓶, 再 用 吸 量 管 量 取 10 ml 橘 子 汁, 放 入 乾 淨 的 錐 形 瓶 中 2. 立 即 用 蒸 餾 水, 沖 洗 吸 量 管 3. 加 入 約 10 ml 蒸 餾 水 到 已 含 有 果 汁 的 錐 形 瓶 中 4. 加 六 滴 酚 酞 指 示 劑 到 錐 形 瓶 中 5. 小 心 搖 晃 均 勻 混 合 6. 用 漏 斗 將 滴 定 管 裝 滿 0.100 M 的 NaOH 溶 液 7. 打 開 滴 定 管 之 控 制 閥, 讓 少 許 NaOH 溶 液 流 入 廢 液 桶, 以 避 免 空 氣 存 留 8. 記 錄 NaOH 溶 液 的 初 始 讀 數 到 小 數 點 兩 位, 寫 在 答 題 卷 的 II-1 位 置 9. 將 錐 形 瓶 放 在 滴 定 管 下 方, 慢 慢 加 入 NaOH 溶 液 到 錐 形 瓶 中 邊 搖 動 錐 形 瓶, 邊 使 用 控 制 閥

Page 13 10. 當 溶 液 顏 色 開 始 變 化 後, 加 NaOH 溶 液 的 速 度 要 稍 微 慢 一 點 最 好 是 一 滴 一 滴 的 加 入, 直 至 滴 定 終 點 ( 顏 色 之 變 化 可 持 續 至 少 30 秒 ) 11. 記 錄 滴 管 的 刻 度 讀 數 到 小 數 點 兩 位, 寫 在 答 題 卷 的 II-1 的 地 方 12. 用 蒸 餾 水 清 洗 錐 形 瓶 13. 重 複 步 驟 1 12 將 橘 子 汁 再 做 三 次 14. 用 蘋 果 汁 做 此 實 驗, 重 複 步 驟 1 12 共 做 四 次 15. 用 實 驗 結 果 回 答 問 題 4. 問 題 [13 分 ] II-1. [7.0 分 ] 計 算 每 次 滴 定 之 NaOH 溶 液 體 積 ( 單 位 為 ml), 並 計 算 滴 定 橘 子 汁 蘋 果 汁 各 需 之 平 均 體 積 II-2. [2.0 分 ] 計 算 使 用 於 滴 定 橘 子 汁 蘋 果 汁 所 用 NaOH 之 平 均 莫 耳 數 II-3. [2.0 分 ] 計 算 在 10mL 橘 子 汁 蘋 果 汁 中 各 含 檸 檬 酸 多 少 莫 耳 及 重 量 ( 用 g 做 單 位 ) ( 原 子 質 量 :C H O 分 別 是 12 1.0 16) II-4. [2.0 分 ] 計 算 橘 子 汁 蘋 果 汁 中, 檸 檬 酸 的 重 量 百 分 濃 度 在 計 算 時, 假 設 兩 果 汁 的 密 度 都 為 1.00 g/cm 3

Page 14 實 驗 III. 果 實 和 種 子 的 解 剖 與 分 類 III-1. [1.0 分 ] 下 圖 為 檸 檬 花 的 圖 解 將 檸 檬 從 中 間 橫 切, 繪 製 切 面 圖 並 在 圖 中 標 示 出 源 自 於 A 的 構 造 III-2. [2.0 分 ] 下 圖 為 蘋 果 花 的 圖 解 通 過 蘋 果 的 中 心, 將 蘋 果 縱 切, 繪 製 其 切 面 圖, 並 在 圖 中 分 別 標 示 出 源 自 於 A,B,C 和 D 的 組 織

Page 15 III-3. 被 子 植 物 是 已 知 的 開 花 植 物 可 依 據 它 們 的 花, 種 子 內 胚 乳, 及 生 產 含 有 的 種 子, 將 果 實 來 分 類 一 個 典 型 的 果 實 具 有 稱 為 果 皮 的 外 壁, 由 外 果 皮, 中 果 皮, 和 內 果 皮 組 成 例 如, 將 蘋 果 縱 向 切 成 兩 半, 表 層 是 外 果 皮, 肉 質 部 分 是 中 果 皮, 紙 質 部 分 是 內 果 皮 內 果 皮 內 含 種 子 果 實 可 用 下 列 未 完 成 的 二 叉 分 類 法 進 行 分 類 圖 III-1 八 種 果 實 的 二 叉 分 類 指 引 III-3-1. [2.0 分 ] 從 表 一 中 選 出 最 能 代 表 圖 III-1 中 1 及 2 的 果 實, 請 使 用 (A) 至 (H) 的 代 號 [ 表 一 ] (A) 橡 果 (B) 蘋 果 (C) 豆 莢 (D) 荔 枝 (E) 檸 檬 (F) 柿 子 (G) 稻 米 (H) 草 莓

Page 16 III-3-2 [2.0 分 ] 自 表 二 的 果 實 分 類 特 徵 中, 選 出 最 能 代 表 圖 III-1 中 c 及 d 的 特 徵 [ 表 二 ] 一 起 源 ( 對 c 及 d 均 各 只 有 一 個 正 確 答 案 ) < 果 實 的 分 類 特 徵 > I-a 簡 單 果 : 由 單 一 的 雌 蕊 形 成 I-a-1 單 一 種 子 果 實 I-a-2 多 種 子 果 實 I-b 複 合 果 : 超 過 一 個 以 上 的 雌 蕊 形 成 ( 集 生 果 和 多 生 果 ) I-b-1 集 生 果 : 從 單 一 花 朶 中 一 群 但 分 開 的 雌 蕊 所 形 成 I-b-2 多 生 果 : 從 多 朶 花 的 多 個 雌 蕊 所 形 成 二 組 成 II-a 真 果 : 只 由 成 熟 子 房 及 其 內 的 種 子 所 組 成 II-b 附 果 : 其 組 成 包 括 除 了 成 熟 子 房 外 的 其 他 構 造, 如 花 托, 苞 片, 花 被 等 三 外 觀 III-a 漿 果 : 其 果 皮 在 成 熟 時 會 變 為 肉 質 及 柔 軟 III-b 乾 果 : 其 果 皮 在 成 熟 時 變 得 乾 燥 III-3-3 [4 分 ] 仔 細 研 究 果 實 您 可 能 需 要 切 開 果 實 才 能 做 到 這 一 點 參 考 表 一 中 的 果 實, 用 打 勾 ( ) 方 式 選 出 下 表 中 每 種 果 實 (A 到 H) 所 有 符 合 的 分 類 類 別 果 實 A B C D E F G H 分 類 類 別 橡 果 蘋 果 豆 莢 荔 枝 檸 檬 柿 子 稻 米 草 莓 單 一 種 子 果 實 多 種 子 果 實 集 生 果 多 生 果 真 果 附 果 漿 果 乾 果

Page 17 III-3-4. [1.5 分 ] 自 表 一 中 選 出 最 適 合 代 表 圖 中 3 4 5 和 6 的 果 實 圖 III-1 的 局 部 圖 代 號 來 自 表 一 的 英 文 代 號 3 4 5 6