1、97學年度高級中學第1區數理及資訊學科能力競賽 一化學科筆試一 時間:50分鐘編號:分數:3計算題（共計100分）,請詳細列出計算過程。1. 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)(b)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。(b) (5 分)（C）（5 分）2. 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

2、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：(a) 氫氣、乙醇及甲醇的能量密度各為多少？(b) 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)(6分)Ans:氫氣的能量密度為kJ/mol乙醇的能量密度為kJ/mol甲醇的能量密度為kJ/mol(b) (3 分)3. 某一實驗用之雙電池裝置如下:鹽橋B鹽橋D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

3、相有鹽橋相通，各標準氧化電位分別為：A :B:C：D:(a)(b)(c)2+-Mg Mg2 + 2eNi N2+ + 2eCu Cu+ + 2eZn Zn+ + 2e連接A-D和B-C,連接A-C和B-D ,E = 2.40 VE = 0.25 VE = -0.34 VE = 0.76 V其各半電池反應為:其各半電池反應為: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)（4分）A:B:C:D:（b） （4 分）A:B:C:D:(C)(8 分)11

4、Ans:(a)半電池A:(減或增)克;(b)半電池A:(減或增)(a)半電池B:(減或增)克;(b)半電池B:(減或增)(a)半電池C:(減或增)克;(b)半電池C:(減或增)(a)半電池D:(減或增)克;(b)半電池D:(減或增)克克克克4. 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0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，試畫出其中一種結構式5. 2.0 M的H2SO4與1.

5、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？(5分)(b) (5 分)6. 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 C, 1atm下，會生成多 少公升的氫氣？( Al原子量=27 )(5分)(b) (5 分)7. HC2H3O 為一弱酸,其 Ka=1.0 X0-5（a）試求0.1M的HC2H3O（s）溶在水中的電離度2 +（b）將AgC2H3O（s）加入純水溶液中，會產生 6X10- 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）?8. 有一個容器，左、右各是1公升的球體，中間有一個氣體閥門關著(如下圖)，在27 C 下，左邊球體內含2莫耳的