95学年度高雄市高级中学数学及自然科能力竞赛复赛化学科实验试题.docx
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95学年度高雄市高级中学数学及自然科能力竞赛复赛化学科实验试题
95學年度高雄市高級中學數學及自然科能力競賽複賽化學科實驗試題
暨參考答案【高雄中學】（95/11/27）
題目：
弱酸之酸解離常數測定及其緩衝溶液的配製
壹、藥品
1.未知樣品（溶液）一瓶（約100mL）
2.KHP溶液一瓶（約50mL）（標準濃度公布於黑板）
3.氫氧化鈉固體（置於講桌上，共用）
4.酚酞、甲基橙、溴瑞香草藍指示劑各一小瓶
5.蒸餾水（置於講桌上，共用）
貳、器材
一、個人使用器材
編號
名稱
數量
編號
名稱
數量
1.
天平（至少可秤200克，精密至0.01克）
1台
10.
玻棒
1支
2.
滴定管（50mL）
2支
11.
漏斗
1個
3.
滴定管夾及鐵架
各1個
12.
滴管
2支
4.
燒杯（100mL）
3個
13.
洗滌瓶
1個
5.
燒杯（50mL）
1個
14.
有編號的PE瓶（50mL）
1個
6.
三角錐瓶（125mL）
3個
15.
秤量瓶
1個
7.
量瓶（50mL、100mL、250mL）
各1個
16.
秤量紙
5張
8.
刻度吸量管（10mL）
1支
17.
刷子（清洗玻璃器材用）
1支
9.
安全吸球
1個
18.
工程用計算機
1個
二、共用器材（置於講桌上）
酸鹼度計、紙巾
參、說明
未知樣品為一單質子酸（HA）之水溶液，濃度介於0.1～0.5M之間。
請利用所提供之藥品、器材，設計實驗（寫出實驗步驟及數據處理過程）：
一、測定此未知樣品溶液中，單質酸（HA）的濃度與其pKa值。
二、取此未知樣品10.0mL，配製pH值為5.0之緩衝溶液50mL（請將所配緩衝溶液置於有編號PE瓶中繳回評分）。
肆、實驗步驟：
一、配製NaOH溶液250ml。
答：
配製0.1MNaOH溶液250ml：
秤取1.0克（0.025莫耳）NaOH（不可以秤量紙裝NaOH）置於100ml燒杯中，加入些許蒸餾水使其溶解，再置入250ml量瓶中，加入蒸餾水至刻度，充分混合後，備用。
二、以KHP溶液標定NaOH溶液。
答：
1.以吸量管吸取10mlKHP溶液置於三角錐瓶中並加入1、2滴酚酞指示劑，以NaOH溶液滴定之。
2.取同量於KHP溶液之蒸餾水，加入1、2滴酚酞指示劑，以NaOH溶液滴定，作為空白滴定。
3.計算NaOH溶液之濃度（利用N1V1＝N2V2）。
4.重複以上步驟數遍，並取平均值。
三、未知酸溶液之濃度測定。
答：
1.以吸量管量取10ml未知酸溶液置於三角錐瓶中並，加入1、2滴酚酞指示劑，以0.10MNaOH溶液滴定。
2.取10ml蒸餾水，加入1、2滴酚酞指示劑，以NaOH溶液滴定，作為空白滴定。
3.計算未知酸溶液之濃度（利用N1V1＝N2V2）。
4.重複以上步驟數遍，並取平均值（未知酸濃度為0.25M）。
四、以酸鹼度計測定未知酸之酸解離常數。
答：
1.以吸量管量取10ml未知酸溶液並加入步驟三標定時所使用NaOH溶液體積之一半量（12.5mL）。
2.以酸鹼度計測定以上溶液之pH值，此pH值即為未知酸之pKa值（未知酸pKa參考值為4.77）。
五、pH＝5之緩衝溶液配製。
答：
以吸量管分別量取10ml未知酸溶液（0.25M）和15.73ml之NaOH溶液（0.10M），置入50ml量瓶中，並加蒸餾水稀釋至刻度，充分混合後即得pH為5之緩衝溶液。
伍、問題
一、所測得之未知弱酸濃度為：
0.25 M。
二、所測得之未知弱酸pKa值為：
4.77 。
※評分標準：
1.實驗步驟、數據處理等。
（20%）
2.所測未知弱酸之濃度是否準確？
（10%）
3.所測未知弱酸之pKa是否準確？
（20%）
4.所配製之緩衝溶液pH值是否接近5.0？
（20%）
5.實驗基本操作及技巧。
（20%）
6.實驗室安全、環保及其他事項。
（10%）
95學年度台灣省高級中學數學、資訊及自然學科能力競賽化學科實驗試題
暨參考答案【台南女中】（第9區）（95/11/17）
題目：
分析碳酸氫鈉固體試樣中Na2CO3與NaHCO3的含量
壹、說明
利用双重指示劑滴定法定量工業級碳酸氫鈉固體試樣中Na2CO3與NaHCO3的重量百分率濃度。
貳、實驗器材
（一）個人使用器材
編號
名稱
數量
編號
名稱
數量
1.
天平（可精秤至小數點第二位）
1台
9.
水流過濾裝置（過濾瓶、瓷漏斗、鐵製水流過濾器、橡皮軟管、濾紙）
1組
2.
滴定管、滴定管夾與鐵架
1組
10.
100mL、250mL容量瓶（附塞子）
各1支
3.
100mL燒杯
3個
11.
安全吸球
1個
4.
秤量瓶（附蓋子）
1個
12.
玻璃漏斗
1個
5.
25mL、50mL量筒
各1支
13.
試藥匙
1支
6.
20mL球形吸量管
1支
14.
洗滌用毛刷
1支
7.
玻棒
1支
15.
滴管
2支
8.
秤量紙
5張
（二）共用材料
1.蒸餾水2.衛生紙
參、實驗藥品
1.未知濃度的鹽酸溶液（試液A）50mL一瓶
2.待測試樣D（或E）一包
3.酸鹼指示劑（酚酞、甲基橙、甲基紅）各一瓶
4.純的Na2CO3固體約1克
肆、實驗步驟
（一）配製標準鹽酸水溶液
1.精取40.0mL未知濃度的鹽酸溶液（試液A），置入250mL容量瓶內，加入蒸餾水配製得250mL標準鹽酸水溶液（試樣B），將部份試液B填裝入滴定管內備用。
2.精秤0.3~0.4克純的Na2CO3（S）置於100mL燒杯內，加約20.0mL蒸餾水溶解之，滴入2~3滴酸鹼指示劑，並以試液B標定之，紀錄試液B滴定體積，並計算試液B之體積莫耳濃度。
（二）固體試樣中Na2CO3與NaHCO3的濃度定量
1.精秤所有待測固體試樣重量，並置入100mL燒杯內，加入20.0mL蒸餾水攪拌溶解之。
2.以水流過濾器進行過濾操作，以約10.0~20.0mL蒸餾水洗滌未溶解固體，收集所有濾液，置入100mL容量瓶內，以蒸餾水稀釋成100mL溶液（試液C）。
3.精取20.0mL試液C，置入100mL燒杯內，滴加2~3滴適當酸鹼指示劑，以試液B滴定至終點，紀錄其滴定體積，隨後再滴入2~3滴另一種酸鹼指示劑，繼續滴定至溶液顏色變化為止，紀錄第二階段試液B之滴定體積。
五、實驗結果待測試樣編號：
D（E）
（一）配製標準鹽酸水溶液部分
1.純的Na2CO3重量為0.38克，試液B滴定體積22.8（11.4）mL，使用酸鹼指示劑為甲基橙（酚酞），滴定終點溶液顏色變化為橙→紅（紅→無），試液B之濃度為0.314M，試液A的濃度為1.96M。
2.寫出相關的計算式
答：
MB=0.314M
（二）Na2CO3與NaHCO3濃度之定量
1.固體試樣重3.98克。
酸鹼指示劑名稱
滴定終點溶液顏色變化
試液B之滴定體積（mL）
Na2CO3重量百分濃度（%）
NaHCO3重量百分濃度（%）
第一階段滴定
酚酞
紅→無
6.1ml
25.64％
44.07％
第二階段滴定
甲基橙
橙黃→紅
19.4ml
2.寫出相關計算式
答：
Na2CO3含量：
NaHCO3含量：
3.您精取20.0mL溶液是使用何種容器量取？
答：
安全吸球、吸量管（20ml）
4.將0.80克NaOH（S）與2.52克NaHCO3（S）混合再經加水溶解後，會發生何種化學反應變化？
其是否為緩衝溶液？
答：
（A）NaOH+NaHCO3→Na2CO3+H2O
（B）是緩衝溶液
95學年度台灣省高級中學數學、資訊及自然學科能力競賽化學科實驗試題
暨參考答案【屏東中學】（第10區）（95/11/10）
題目：
化學反應實驗
壹、實驗器材
（一）個人使用器材
編號
名稱
數量
編號
名稱
數量
1.
滴定管（50mL）
1支
12.
溫度計（100℃）
1支
2.
鐵架及滴定管夾
1組
13.
錐形瓶刷
1支
3.
錐形瓶（250mL）
2個
14.
抹布
1塊
4.
燒杯（50mL）
6個
15.
刮勺
1支
5.
吸量管（10mL）
3支
16.
秤量紙
3張
6.
安全吸球
1個
17.
鑷子
1支
7.
量筒（50mL）
1支
18.
細砂紙（10cm*10cm）
1張
8.
滴管
1支
19.
洗滌瓶
1個
9.
玻棒
1支
20.
安全眼鏡
1付
10.
天平（精密到0.01g）
1台
21.
實驗衣
1件
11.
方格紙
1張
22.
標籤紙
3張
（二）共用器材
1.蒸餾水2.廚房紙巾3.廢液瓶（桶）
貳、實驗藥品
1.未知濃度硫酸銅溶液（每人50mL）
2.1M硫酸溶液（每人60mL）
3.鋅片（寬1cm、長5cm）
4.鋅片（寬1cm、長2cm）
5.銅線（長30cm）
1瓶
1瓶
3片
2片
2條
參、實驗步驟
（一）測量硫酸銅溶液的濃度
1.分別量取10,15,20mL的硫酸銅溶液倒入三個50ml燒杯中。
2.取1×5cm2鋅片三片，用細砂纸磨光後秤重，同時紀錄其重量，之後將其分別放入步驟1之燒杯內，待反應完後，用鑷子取出鋅片，以蒸餾水洗淨，再以紙巾擦乾後再秤重。
3.紀錄上述實驗中鋅片反應前、反應後所減少的重量，並回答問題1~3。
（二）影響鋅與稀硫酸反應的因素
1.於三個50ml燒杯內分別加入20mL1.0M稀硫酸。
2.分別加入已磨光的（a）1×2cm2鋅片、（b）30cm銅線、（c）1×2cm2鋅片加30cm銅線（兩者需接觸）於此三個燒杯內。
3.觀察並回答問題4,5。
圖一纏繞銅線圖二鋅片加銅線的成品
肆、問題
1.寫出實驗
（一）的反應方程式。
答：
2.求出實驗
（一）中硫酸銅溶液的濃度。
（Zn：
65.39；Cu：
63.55；S：
32.07；O：
16.00）
答：
平均濃度：
0.95M
3.利用方格紙將實驗
（一）中三次所用的硫酸銅溶液的體積（mL）為y座標，以鋅片減少的重量（g）為x座標作圖。
請問這個圖形之斜率所代表的意義為何？
答：
設硫酸銅溶液的體積為V1與V2，濃度為m
鋅片相對應減少的重量為W1與W2
鋅的原子量為M，斜率為S
4.寫出實驗
（二）裡步驟2.（a）的反應方程式。
答：
5.簡要說明在實驗
（二）中你所觀察到的現象及這些現象所可能反應的化學原理。
答：
（a）氣泡產生（有反應）
（b）無氣泡產生（無反應）
（c）鋅片及銅線上皆有氣泡產生氧化還原
94學年度高雄市高級中學數學及自然學科競賽複賽化學科實驗試題
暨參考答案【高雄中學】（94/11/23）
題目：
雙質子酸鉀鹽分子量的測定
一、說明：
一個含C、H、O的雙質子酸，如果以NaOH滴定，兩個當量點可以分別用甲基橙（pH變色範圍：
3.1-4.4）和酚酞（pH變色範圍：
8.0-9.6）兩個指示劑來決定。
現有此雙質子酸之單鉀鹽，請以酸鹼滴定的方法求得此鹽類的分子量。
（滴定次數依所提供）
二、器材：
（個人器材）
編號
名稱
數量
編號
名稱
數量
1.
50mL（或100mL）量筒
1支
7.
秤量紙
5張
2.
漏斗（填充滴定液用）
1個
8.
洗滌瓶
1個
3.
滴定管（50mL）
1支
9.
錐形瓶（125mL）
3個
4.
滴定管夾與鐵架
1組
10.
藥勺
1支
5.
滴管（含橡皮套）
1支
11.
玻棒
1支
6.
抹布
1塊
12.
天平（最小刻度0.01克）
1台
三、藥品：
1.未知雙質子酸之單鉀鹽（約5克）
2.約0.2MNaOH標準溶液100mL（正確的濃度當場宣佈）
3.甲基橙指示劑
4.酚酞指示劑
5.蒸餾水（共用）
四、實驗步驟：
稱取約1克的雙質子酸鉀鹽，並溶於蒸餾水中，加入數滴的適當之指示劑，以NaOH標準溶液滴定至指示劑變色（滴定次數依所提供〝未知雙質子酸之單鉀鹽〞之限量自行安排）。
五、結果記錄：
雙質子酸鉀鹽稱取重量（g）
滴定使用NaOH水溶液體積（mL）
第一次滴定
1.00g
23.6
第二次滴定
1.00g
23.5
第三次滴定
1.00g
23.7
……
……
六、問題：
（所有計算必須寫出算式）
（A）滴定時你所用的指示劑為酚酞。
（B）計算出每一次滴定測得之此雙質子酸鉀鹽的分子量。
第一次滴定
設雙質子酸鉀鹽的分子量為M1
H＋的mole數＝OH－的mole數
則
M1＝204.70
分子量為204.70
第二次滴定
設雙質子酸鉀鹽的分子量為M2
H＋的mole數＝OH－的mole數
則
M2＝205.57
分子量為205.57
第三次滴定
設雙質子酸鉀鹽的分子量為M3
H＋的mole數＝OH－的mole數
則
M3＝203.84
分子量為203.84
（C）由實驗得到此雙質子酸鉀鹽的平均分子量為204.70g/mol。
答：
平均分子
=
=204.70
（D）你實驗所得到平均分子量的平均誤差由計算誤差的公式
，計算得到為0.58。
答：
平均A誤差公式：
＝
＝0.58
94學年度台灣省高級中學數學、資訊及自然學科能力競賽化學科實驗試題
暨參考答案【屏東中學】（第十區，94/11/11）
題目：
未知過錳酸鉀溶液濃度之測定
壹、藥品：
一、未知濃度之過錳酸鉀溶液（每人約100mL）
二、草酸固體（每人約2g）
三、3M硫酸溶液（每人約100mL）
四、蒸餾水（置於講桌上，共用）
《注意》︰草酸溶液是有毒的，勿將含有草酸的溶液倒入水槽，而須將其倒入標有「Permanganate/Oxalateresidues」的廢液瓶中。
貳、個人器材：
編號
名稱
數量
編號
名稱
數量
1.
滴定管（50.00mL）
2支
12.
陶瓷纖維網
1片
2.
滴定管架及滴定管夾
各1套
13.
溫度計
1支
3.
錐形瓶（250mL）
3個
14.
滴定管刷
1支
4.
量瓶（100.0mL）
1支
15.
錐形瓶刷
1支
5.
燒杯（500mL）
1個
16.
抹布
1塊
6.
燒杯（250mL）
1個
17.
計算機（無程式）
1台
7.
量筒（50.0mL）
1支
18.
三腳架
1個
8.
滴管（PE,3mL）
1支
19.
刮勺
1支
9.
玻棒（15cm）
1支
20.
表玻璃
2片
10.
天平（精密到0.01g）
1台
21.
洗滌瓶
1個
11.
酒精燈
1座
22.
秤量紙
3張
參、說明：
利用氧化還原滴定求未知濃度之過錳酸鉀溶液。
本實驗配製標準的草酸溶液，在酸性條件下，以所配製的草酸溶液標定過錳酸鉀溶液。
請依據所提供的器材和藥品為條件，設計最佳的實驗過程。
肆、實驗過程：
請將實驗原理、實驗流程、實驗步驟記錄於下。
答：
反應式如下：
離子式：
2MnO4-+5C2O42-+16H+――→2Mn2++10CO2+8H2O
分子式：
2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4――→2MnSO4+10CO2+8H2O+5Na2SO4+K2SO4
實驗步驟如下：
1.秤取2.25克的草酸以量瓶配置成0.25M的草酸溶液
2.在錐形瓶中加入10mL0.25M草酸溶液與10mL3M硫酸溶液後，以酒精燈加熱錐形瓶直到瓶內溶液溫度約60˚C後，移去火源。
3.以過錳酸鉀溶液滴定錐形瓶內溶液，直至溶液維持紫色為止，記錄過錳酸鉀溶液使用體積。
4.重複步驟2,3二次。
伍、實驗結果：
請將實驗數據與相關計算記錄於下。
答：
計算方程式：
過錳酸鉀溶液溶液濃度（M）=
數據如下：
過錳酸鉀溶液使用體積（mL）
過錳酸鉀溶液溶液濃度（M）
第一次
7.0
0.14
第二次
7.1
0.14
第三次
7.0
0.14
過錳酸鉀溶液濃度為0.14M。
94學年度台灣省高級中學數學、資訊及自然學科能力競賽化學科實驗試題
暨參考答案【台南女中】（第九區，94/11/1）
◆藥品：
名稱
數量
1.鄰苯二甲酸氫鉀
約3g
2.溶液B
約50ml
3.NaOH
約10g（置於共用桌上，使用前領取）
4.酚酞指示劑
（置於共用桌上，使用前領取）
5.蒸餾水
（置於共用桌上，使用前領取）
◆個人使用器材：
名稱
數量
名稱
數量
1.天平（約200±0.01g）
1台
9.錐形瓶（250ml）
2個
2.滴定管（50ml×2）含架
1組
10.錐形瓶（125ml）
2個
3.吸量管（10.0ml）
2支
11.漏斗
2個
4.量瓶（250ml）
1個
12.刷子
1支
5.秤量瓶（約15ml）
3個
13.玻棒
1支
6.量筒（10ml）
2個
14.洗滌瓶
1個
7.燒杯（250ml）
2個
15.秤量紙
約5張
8.燒杯（100ml）
3個
16.標籤
約10片
題目：
溶液的配製與濃度的測定
鄰苯二甲酸氫鉀為一弱酸，pKa為2.95，分子量為204.23g/mol。
因其具高純度、安定性及不含水合物等特性，故可當作標準物質來標定NaOH溶液的濃度。
溶液濃度的定義有好幾種，例如容積莫耳濃度（M）的定義為每公升溶液中所含某溶質的莫耳數；重量莫耳濃度（m）的定義為每公斤溶劑所溶解某溶質的莫耳數；莫耳分率（x）的定義為某溶質的莫耳數除以溶液中溶劑和溶質的總莫耳數。
現在請利用現有的藥品、器材，自行設計最佳的實驗步驟，完成下列的實驗要求並回答下列所附的問題：
一、實驗要求：
（一）配製約0.1M之NaOH溶液（溶液A）250ml，並以鄰苯二甲酸氫鉀標定其濃度。
（二）測定未知濃度之鄰苯二甲酸氫鉀溶液（溶液B，其濃度介於0.3~0.9M之間）之濃
度（包括容積莫耳濃度、重量莫耳濃度及莫耳分率）和密度。
（三）取10.0ml之溶液B配製成0.100m之鄰苯二甲酸氫鉀溶液（溶液C）並測定其容積莫耳濃度和密度。
二、問題：
（一）標定後之NaOH溶液（溶液A）之濃度為0.100M（請計算至小數點第三位）（5%）
（二）溶液B之濃度為0.482M（容積莫耳濃度）（請計算至小數點第三位）（10%）
0.511m（重量莫耳濃度）（請計算至小數點第三位）（10%）
0.912%（莫耳分率）（請計算至小數點第三位）（5%）
（三）溶液B之密度為1.041g/ml（請計算至小數點第三位）（5%）
（四）溶液C之容積莫耳濃度為0.094M（請計算至小數點第三位）（10%）
（五）溶液C之密度為1.004g/ml（請計算至小數點第三位）（5%）
（六）請寫出配製溶液A之詳細步驟。
（5%）
答：
秤取約1g之NaOH，溶解後置入250ml之量瓶中，稀釋至刻度線。
（七）請寫出標定溶液A之詳細步驟和結果。
（5%）
答：
精秤0.612gKHp（鄰苯二甲酸氫鉀），溶於約10ml蒸餾水中，加入1、2滴酚酞，以溶液A滴定，至終點記錄所耗溶液A之體積為30.0ml，得溶液A之濃度為
。
（八）請寫出測定溶液B之濃度（包括容積莫耳濃度、重量莫耳濃度及莫耳分率）之詳細步驟和結果。
（15%）
答：
精取溶液B5.0ml，加入1、2滴酚酞，以溶液A滴定，至終點記錄所耗溶液A之體積為24.1ml，得溶液B之容積莫耳濃度為
。
測定溶液B之密度為1.041（見問題九）。
故重量莫耳濃度為
x100﹪＝0.912﹪
莫耳分率為為
0.482
（九）請寫出測定溶液B之密度的詳細步驟和結果。
（5%）
答：
精取10.0ml溶液，精秤其重為10.41g，故密度為
。
（十）請寫出配製溶液C之詳細步驟。
（10%）
答：
精取10.0l溶液B和38.20g蒸餾水混合。
（十一）請寫出測定溶液C之容積莫耳濃度的詳細步驟和結果。
（5%）
答：
精取20.0ml溶液C，加1、2滴酚酞，以溶液A滴定，至終點耗溶液A18.8ml，故溶液C之容積莫耳濃度為
。
（十二）請寫出作完本實驗心得或感想。
（5%）
答：
略
93學年度高雄市高級中學數學、資訊及自然科能力競賽化學科實驗試題
【高雄中學】（93/11/19）
題目：
利用酸鹼滴定法定量水中鈣離子含量
一、說明：
酸鹼容積標定定量分析法操作簡便明確，有關水中金屬離子的定量檢定，可以過量鹼液與金屬離子形成難溶性沉澱物，經過濾分離沉澱物再定量濾液中存在的氫氧根離子含量，以計算出原試液中金屬離子的濃度。
二、器材：
◆個人使用器材：
名稱
數量
名稱
數量
1.天平（最小刻度至少0.01克）
1台
10.玻棒
1支
2.容量瓶250mL
2支
11.試藥匙
1支
3.燒杯100mL
4個
12.水流抽濾裝置{含抽濾器、橡皮管、抽濾瓶（附橡皮塞、瓷漏斗與適用濾紙4張）}
1組
4.量筒50mL、25mL
各1支
13.玻璃漏斗
1個
5.球形移液管10mL
1支
14.滴定管50mL
2支
6.刻度吸量管10mL
1支
15.滴定管架（含鐵架與鐵夾）
1組
7.安全吸球
1個
16.滴管
2支
8.稱量瓶
1個
17.洗滌瓶
1個
9.稱量紙
5張
18.錐形瓶250mL
2個
◆共用器材：
蒸餾水、紙巾
三、實驗操作：
（一）配製約0.40M標準NaOH水溶液250ml
稱取適當重量的NaOH（S）置於100ml燒杯內，加入50ml蒸餾水攪拌溶解後，倒入250ml容量瓶加水稀釋至刻度，再將此溶液裝入滴定管內備用。
精取10ml標準單質子酸的鄰苯二甲酸氫鉀（KHP，分子量為204）溶液，置於100ml燒杯內，並滴加2滴酸鹼指示劑，再以上述配製的NaOH溶液滴定並計算出鹼液的濃度。
（二）配製約0.20M標準HCl水溶液250ml
精取適當體積濃度為4.0~5.0M濃的鹽酸溶液置入250ml容量瓶內，加入蒸餾水至刻度，取此酸液裝入另一支滴定管內備用，取10ml此酸液，再以上
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