2022 DSE 化學 答案詳解與評分準則

2-羥基丁酸（\(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH(OH)COOH}\)）是一種雙官能基單體，同時含有羥基和羧基。縮合聚合反應在消除水分子的情況下發生，形成聚酯。因此，(1) 是正確的，因為它含有酯鍵。(2) 是正確的，因為具有脂肪族骨架的聚酯易受水分或酶的作用使酯基水解，使其可生物降解。(3) 是錯誤的，因為縮合聚合涉及 \(\text{H}_2\text{O}\) 的流失，所以聚合物重複單元的實驗式（\(\text{C}_4\text{H}_6\text{O}_2\)）與單體（\(\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_3\)）不同。

選擇正確選項 A 得 1 分。

丙-2-醇標準生成焓的化學方程式為：\(3\text{C(石墨)} + 4\text{H}_2\text{(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{C}_3\text{H}_8\text{O(l)}\)。利用赫斯定律：\(\Delta H_f^\theta [\text{C}_3\text{H}_8\text{O(l)}] = 3 \times \Delta H_c^\theta [\text{C}] + 4 \times \Delta H_c^\theta [\text{H}_2] - \Delta H_c^\theta [\text{C}_3\text{H}_8\text{O(l)}]\)。代入數值：\(\Delta H_f^\theta = 3(-394) + 4(-286) - (-2006) = -1182 - 1144 + 2006 = -320\text{ kJ mol}^{-1}\)。

選擇正確選項 A 得 1 分。

以丙-1-醇（\(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH}\)）製備丙酸乙酯（\(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOCH}_2\text{CH}_3\)）：首先，將丙-1-醇與酸化 \(\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7\text{(aq)}\) 在回流下加熱，將其氧化為丙酸（\(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH}\)）。其次，將分離出的丙酸與乙醇在濃硫酸（催化劑和脫水劑）存在下於回流下反應，通過酯化反應形成丙酸乙酯。因此，選項 A 是正確的。

選擇正確選項 A 得 1 分。

\(\text{BF}_3\) 呈平面三角形，鍵角為 \(120^\circ\)。\(\text{CH}_4\) 呈四面體形，鍵角為 \(109.5^\circ\)。\(\text{NH}_3\) 呈三角錐形（一個孤元對），由於孤元對-成鍵電子對的排斥力大於成鍵電子對-成鍵電子對的排斥力，其鍵角為 \(107^\circ\)。\(\text{H}_2\)O 呈彎曲形（兩個孤元對），其鍵角為 \(104.5^\circ\)。因此，鍵角遞減的順序為 \(\text{BF}_3 > \text{CH}_4 > \text{NH}_3 > \text{H}_2\text{O}\)。

選擇正確選項 A 得 1 分。

在電解濃氯化鈉溶液（\(\text{NaCl(aq)}\)) 的過程中：在陰極（負極），由於氫在電化學序中的位置較低，來自水的 \(\text{H}^+\text{(aq)}\) 離子比 \(\text{Na}^+\text{(aq)}\) 被優先釋放。水的還原反應（\(2\text{H}_2\text{O(l)} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2\text{(g)} + 2\text{OH}^-\text{(aq)}\)) 消耗了 \(\text{H}^+\)，使 \(\text{OH}^-\)

選擇正確選項 C 得 1 分。

根據阿倫尼烏斯方程：\(\ln k = -\frac{E_a}{R} \cdot \frac{1}{T} + \ln A\)。因此，\(\ln k\) 對 \(\frac{1}{T}\) 作圖的斜率等於 \(-\frac{E_a}{R}\)。已知斜率 \(= -1.20 \times 10^4\text{ K}\)：\(-\frac{E_a}{R} = -1.20 \times 10^4\text{ K}\)，可得 \(E_a = 1.20 \times 10^4\text{ K} \times 8.31\text{ J mol}^{-1}\text{ K}^{-1} = 99720\text{ J mol}^{-1} \approx 99.7\text{ kJ mol}^{-1}\)。選項 D 的數值正確但單位錯誤（其為 \(\text{kJ mol}^{-1}\) 而非 \(\text{J mol}^{-1}\)）。因此，選項 B 是正確的。

選擇正確選項 B 得 1 分。

(1) 正確：\(\text{Cu}^{2+}\) 具有 \(3\text{d}^9\) 電子排佈。在水溶液中，d 軌道會分裂，吸收橙紅色的光可使電子從較低能量的 d 軌道躍遷至較高能量的 d 軌道（d-d 躍遷），從而呈現其互補色（藍色）。(2) 錯誤：過渡金屬定義為能形成至少一種具有未完全填充 d 亞層的穩定離子的元素。鋅僅形成具有完全填充 d 亞層（\(3\text{d}^{10}\)）的 \(\text{Zn}^{2+}\)，因此它不屬於過渡金屬。(3) 正確：4s 和 3d 亞層的能量非常接近，允許從這兩個亞層中失去不同數量的電子，從而呈現多種氧化態。因此，只有 (1) 和 (3) 正確。

選擇正確選項 B 得 1 分。

這四種化合物具有相似的相對分子質量（\(M_r \approx 58 - 60\)），因此它們的色散力（范德華力）強度相似。丙-1-醇（\(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH}\)）具有強極性的 \(\text{O-H}\) 鍵，使分子之間能夠形成強大的分子間氫鍵。甲氧基乙烷和丙醛雖為極性分子，但分子間不能形成氫鍵（僅存在較弱的偶極-偶極力）。丁烷是非極性分子，僅存在微弱的色散力。因此，丙-1-醇具有最高的沸點。

選擇正確選項 A 得 1 分。

在鹼性氫氧燃料電池中：在陽極（負極），氫氣被氧化：\(\text{H}_2\text{(g)} + 2\text{OH}^-\text{(aq)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O(l)} + 2\text{e}^-\)。在陰極（正極），氧氣被還原：\(\text{O}_2\text{(g)} + 2\text{H}_2\text{O(l)} + 4\text{e}^- \rightarrow 4\text{OH}^-\text{(aq)}\)。因此，選項 B 是正確的，而 A 是錯誤的。電子在外電路中從陽極流向陰極，故 C 錯誤。總反應為 \(2\text{H}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O(l)}\)。氫氧根離子在陽極被消耗，並在陰極以相同速率再生，故 KOH 電解液的 pH 值保持強鹼性，不會顯著下降，因此 D 錯誤。

選擇正確選項 B 得 1 分。

1. 初始 \(\text{HCl}\) 的摩爾數 \(= 0.500 \times 0.0500 = 0.0250\text{ mol}\)。2. 過量 \(\text{HCl}\) 的摩爾數 \(= \text{NaOH 的摩爾數} = 0.250 \times 0.0400 = 0.0100\text{ mol}\)。3. 與 \(\text{CaCO}_3\) 反應的 \(\text{HCl}\) 摩爾數 \(= 0.0250 - 0.0100 = 0.0150\text{ mol}\)。4. 根據方程式 \(\text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}\)，\(\text{CaCO}_3\) 的摩爾數 \(= \frac{1}{2} \times 0.0150 = 0.00750\text{ mol}\)。5. \(\text{CaCO}_3\) 的質量 \(= 0.00750 \times 100.1 = 0.75075\text{ g}\)。6. 質量百分比 \(= \frac{0.75075\text{ g}}{1.00\text{ g}} \times 100\% = 75.1\%\)。因此，選項 C 是正確的。

選擇正確選項 C 得 1 分。

丙烯標準生成焓變的化學方程式為：\(3\text{C}(s) + 3\text{H}_2(g) \rightarrow \text{C}_3\text{H}_6(g)\)。根據赫斯定律：\(\Delta H_f^\ominus[\text{C}_3\text{H}_6(g)] = 3 \times \Delta H_c^\ominus[\text{C}(s)] + 3 \times \Delta H_c^\ominus[\text{H}_2(g)] - \Delta H_c^\ominus[\text{C}_3\text{H}_6(g)] = 3(-394) + 3(-286) - (-2058) = -1182 - 858 + 2058 = +18\text{ kJ mol}^{-1}\)。

答對 A 選擇可獲得 1 分。

敘述 (1) 正確，因為該聚合物包含醯胺鍵（\text{—CONH—}）。敘述 (2) 錯誤，因為它是縮合聚合物，在形成過程中會釋放水分子。敘述 (3) 正確，因為形成該聚醯胺（尼龍-6,6）所需的單體是己二酸（提供 \(\text{—CO—(CH}_2)_4\text{—CO—}\) 部分）和己二胺（提供 \(\text{—NH—(CH}_2)_6\text{—NH—}\) 部分）。

答對 B 選擇可獲得 1 分。

丙烯與 \text{HBr} 反應主要生成 2-溴丙烷（馬氏規則），因此 X 為 \(\text{CH}_3\text{CH(Br)CH}_3\)。將丙烷-2-醇（二級醇）與酸化重鉻酸鉀共熱會被氧化為丙酮 (Y)，其化學式為 \(\text{CH}_3\text{COCH}_3\)。

答對 B 選擇可獲得 1 分。

\(\text{CO}_2\) 為直線形（鍵角 \(180^\circ\)）。\(\text{CH}_4\) 為四面體形（鍵角 \(109.5^\circ\)）。\(\text{NH}_3\) 為三角錐形（由於有一對孤餘電子，鍵角為 \(107^\circ\)）。\(\text{H}_2\text{O}\) 為折線形（由於有兩對孤餘電子，鍵角為 \(104.5^\circ\)）。因此，鍵角遞減的正確順序是 \(\text{CO}_2 > \text{CH}_4 > \text{NH}_3 > \text{H}_2\text{O}\)。

答對 A 選擇可獲得 1 分。

敘述 (1) 正確，因為氯離子在陽極優先放電，生成氯氣（具窒息性氣味的黃綠色氣體）。敘述 (2) 正確，因為氫離子在陰極放電，使溶液中留下氫氧根離子，導致 pH 值上升。敘述 (3) 錯誤，因為在陰極釋放的是氫氣而非氧氣。

答對 A 選擇可獲得 1 分。

根據阿倫尼烏斯方程，\(\ln k = -\frac{E_a}{R}\left(\frac{1}{T}\right) + \ln A\)。因此，斜率 \(m = -\frac{E_a}{R}\)。得 \(E_a = -\text{斜率} \times R = -(-1.20 \times 10^4\text{ K}) \times 8.31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 9.97 \times 10^4\text{ J mol}^{-1} = 99.7\text{ kJ mol}^{-1}\)。

答對 B 選擇可獲得 1 分。

丙烷-1-醇（\(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH}\)）分子間能形成氫鍵。氫鍵遠比甲氧基乙烷、丙醛分子間偶極-偶極力及丁烷分子間的范德華力強。在相對分子質量相近的情況下，丙烷-1-醇的沸點最高。

答對 A 選擇可獲得 1 分。

金屬 X 活性最高，因其能與冷水反應。金屬 Y 活性中等，其氧化物可被碳還原，但不與水蒸氣反應。金屬 Z 活性最低，不與酸反應且其氧化物僅需加熱便可被還原。因此活性遞減順序為 X > Y > Z。

答對 A 選擇可獲得 1 分。

在反應 C 中，\(\text{Fe}^{2+}\) 被氧化為 \(\text{Fe}^{3+}\)（氧化數由 +2 增加至 +3）。因此，\(\text{Fe}^{2+}\) 扮演還原劑。在其他選項中，帶底線的物質均被還原，故扮演氧化劑。

答對 C 選擇可獲得 1 分。

由於正反應是放熱的（\(\Delta H < 0\)），升高溫度會使平衡位置向左移動（吸熱方向）以吸收熱量。因此，\(\text{SO}_3(g)\) 的產率會減少，而 \(K_c\) 的值會減少。由於溫度升高，正反應速率會增加。混合物的總氣壓會因為溫度上升及氣體總摩爾數增加（向有 3 摩爾氣體而非 2 摩爾的一方移動）而增加。

答對 B 選擇可獲得 1 分。

由於 \(X\) 的分子式為 \(C_4H_8O\)，其不飽和度為 1。\(X\) 不與 \(NaHCO_3\)(aq) 反應，排除了羧酸。它不與酸化 \(K_2Cr_2O_7\)(aq) 反應，排除了伯/仲醇（如丁-3-烯-1-醇及環丁醇）和醛。它在黑暗中能使溶於 \(CH_2Cl_2\) 的溴迅速褪色，表示含有 C=C 雙鍵，從而排除了丁酮和環丁醇。乙氧基乙烯（\(CH_2=CH-O-CH_2CH_3\)) 是一種含有 C=C 雙鍵的鏡。醚不與酸化 \(K_2Cr_2O_7\) 反應，而其 C=C 雙鍵能與溴發生加成反應。因此，\(X\) 是乙氧基乙烯。

正確答案：C (1分)。

根據赫斯定律，丙烯的生成反應為：\n\(3C(s, \text{石墨}) + 3H_2(g) \rightarrow C_3H_6(g)\)\n\(\Delta H^{\theta}_f [C_3H_6(g)] = 3 \Delta H^{\theta}_c [C(s, \text{石墨})] + 3 \Delta H^{\theta}_c [H_2(g)] - \Delta H^{\theta}_c [C_3H_6(g)]\)\n\(\Delta H^{\theta}_f [C_3H_6(g)] = 3(-393.5) + 3(-285.8) - (-2058.0) = -1180.5 - 857.4 + 2058.0 = +20.1 \text{ kJ mol}^{-1}\)。

正確答案：B (1分)。

陳述 (1) 正確：PLA 含有酯鍵，可以在環境中經由酸、鹼或酶催化進行水解，因此具有可生物降解性。陳述 (2) 正確：PLA 由沒有共價交聯的線性鏈組成，因此加熱時會變軟並可重新塑形（熱塑性）。陳述 (3) 正確：單體為乳酸，即 \(CH_3CH(OH)COOH\)。第二個碳原子與四個不同的基團（\(-H\)、\(-CH_3\)、\(-OH\) 和 \(-COOH\)）相連，因此它是手性的。

正確答案：D (1分)。

假設有 100 g 該氧化物。Cl 的質量 = 42.5 g，O 的質量 = 100 - 42.5 = 57.5 g。\nCl 的摩爾數 = \(42.5 / 35.5 = 1.20 \text{ mol}\)。\nO 的摩爾數 = \(57.5 / 16.0 = 3.59 \text{ mol}\)。\nCl 與 O 的摩爾比 = \(1.20 : 3.59 \approx 1 : 3\)。\n因此，該氧化物的實驗式為 \(ClO_3\)。

正確答案：C (1分)。

在電解濃 \(NaCl\)(aq) 中，在陽極，由於 \(Cl^-\) 離子濃度高，它比 \(OH^-\) 離子優先放電，生成 \(Cl_2(g)\)。在陰極，由於 \(H^+(aq)\) 是比 \(Na^+(aq)\) 更強的氧化劑，來自水電離的 \(H^+(aq)\) 離子比 \(Na^+(aq)\) 優先放電，生成 \(H_2(g)\)。隨着 \(H^+(aq)\) 放電，過量的 \(OH^-(aq)\) 在陰極附近累積，導致該處的 pH 值增加。

正確答案：B (1分)。

根據阿瑞尼斯方程：\(\ln k = -\frac{E_a}{R} \left(\frac{1}{T}\right) + \ln A\)。\n因此，\(\ln k\) 對 \(\frac{1}{T}\) 的作圖斜率等於 \(-\frac{E_a}{R}\)。\n已知斜率 = \(-1.20 \times 10^4 \text{ K}\)：\n\(-\frac{E_a}{8.31} = -1.20 \times 10^4\)\n\(E_a = 1.20 \times 10^4 \times 8.31 = 9.972 \times 10^4 \text{ J mol}^{-1} \approx 99.7 \text{ kJ mol}^{-1}\)。

正確答案：A (1分)。

陳述 (1) 正確：過渡金屬具有部分填滿的 d 軌道，這使它們能夠失去不同數量的 d 電子並呈現多種氧化態（例如 \(Fe^{2+}\) 和 \(Fe^{3+}\)）。陳述 (2) 正確：過渡金屬配合物離子中 d 軌道的能級分裂允許電子吸收可見光進行 d-d 躍遷，從而使大多數過渡金屬水合離子具有顏色。陳述 (3) 正確：由於過渡金屬具有多種氧化態和形成配合物的能力，它們及其化合物可以通過提供具有較低活化能的替代反應途徑來作為均相或非均相催化劑。

正確答案：D (1分)。

這三種化合物具有相似的分子質量（丙-1-醇 = 60，丙醛 = 58，丁烷 = 58），因此其分子間作用力的強度決定了沸點。(1) 丙-1-醇分子之間由氫鍵相連，氫鍵是最強的。(2) 丙醛分子具有極性，分子之間由偶極-偶極力（萬德瓦耳斯力）相連。(3) 丁烷分子是非極性的，分子之間僅由微弱的瞬時偶極-誘導偶極力相連。因此，沸點由高至低的順序為：丙-1-醇 > 丙醛 > 丁烷，即 (1) > (2) > (3)。

正確答案：A (1分)。

當體積減半時，\(NO_2(g)\) 和 \(N_2O_4(g)\) 的濃度立即加倍，導致褐色瞬間變深。根據勒沙特列原理，體積減少（壓力增加）會使平衡向右移動（即向氣體摩爾數較少的一側移動，從而生成更多 \(N_2O_4\) 並消耗 \(NO_2\)）。因此，\(NO_2(g)\) 的濃度逐漸降低，使褐色稍微變淺。然而，根據勒沙特列原理，系統無法完全抵消最初濃度增加的影響，因此最終平衡時的 \(NO_2(g)\) 濃度仍高於最原始的初始值。所以，最終的褐色仍比最初的顏色深。

正確答案：C (1分)。

陳述 (1) 正確：鋅比銅活潑，因此它在陽極被氧化為 \(Zn^{2+}(aq)\)。由於 \(Zn^{2+}(aq)\) 是比 \(Cu^{2+}(aq)\) 更弱的氧化劑，它不會在陰極被還原，而是留在溶液中。陳述 (2) 正確：銀和金比銅不活潑，因此它們在陽極電勢下不會被氧化，而是掉落到容器底部形成陽極泥。陳述 (3) 正確：在陰極，只有 \(Cu^{2+}\) 被還原為銅。在陽極，鋅和銅都被氧化。由於部分電流用於氧化鋅，因此陽極釋放的 \(Cu^{2+}\) 離子數少於陰極消耗的離子數，導致電解液中 \(Cu^{2+}(aq)\) 的濃度逐漸減少。

正確答案：D (1分)。

由於化合物 \(W\) (\(\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_2\)) 與稀 \(\text{NaOH}\) 共熱回流發生水解，生成兩種產物，因此它決定是酯。其中一種產物 \(P\) 可被氧化為酮，這意味着 \(P\) 必定是二級醇（仲醇）。在各選項中，只有甲酸-1-甲基乙酯（甲酸異丙酯）水解會生成丙-2-醇（二級醇）和甲酸根離子。丙-2-醇會被氧化為丙酮（酮）。甲酸丙酯水解則生成丙-1-醇（一級醇，會被氧化為醛/羧酸）。

答對選項 (B) 得 1 分。

合成乙炔的目標方程式為： \(2\text{C(石墨)} + \text{H}_2\text{(g)} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2\text{(g)}\)。利用赫斯定律： \(\Delta H_{\text{f}}^\theta[\text{C}_2\text{H}_2\text{(g)}] = 2 \Delta H_1 + \Delta H_2 - \frac{1}{2}\Delta H_3\)。 \(\Delta H_{\text{f}}^\theta = 2(-393.5) + (-285.8) - \frac{1}{2}(-2598.8) = -787.0 - 285.8 + 1299.4 = +226.6\text{ kJ mol}^{-1}\)。

答對選項 (A) 得 1 分。

陳述 (1) 正確：該聚合物的重複單元是 \(-\text{CH}_2-\text{CH(Cl)}-\)，源自單體氯乙烯 (\(\text{CH}_2=\text{CHCl}\))。陳述 (2) 正確：這是聚氯乙烯 (PVC)，它是一種熱塑性塑料，可透過加熱軟化。陳述 (3) 錯誤：氯乙烯其中一個雙鍵碳原子上連有兩個氫原子，因此它不顯示順反異構現象。

答對選項 (A) 得 1 分。

利用價層電子對互斥理論（VSEPR）來確定分子形狀：\(\text{BF}_3\) 為平面三角形（3個鍵合電子對，0個孤對電子）。\(\text{H}_3\text{O}^+\) 的中心 O 原子有 5 個價電子（6個價電子減去因正電荷失去的1個電子），與 3 個 H 原子形成鍵合，並剩餘 1 對孤對電子，因此呈三角錐形。\(\text{CO}_3^{2-}\) 呈平面三角形。\(\text{NH}_4^+\) 有 4 個鍵合電子對和 0 個孤對電子，呈正四面體形。

答對選項 (B) 得 1 分。

在電解濃 \(\text{NaCl(aq)}\) 的過程中：在陰極 (-)，來自水電離的 \(\text{H}^+\text{(aq)}\) 離子比 \(\text{Na}^+\text{(aq)}\) 離子優先放電以生成氫氣：\(2\text{H}^+\text{(aq)} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2\text{(g)}\)。\(\text{H}^+\) 的消耗使陰極周圍留下過量的 \(\text{OH}^-\)_ 離子，導致局部 pH 值增加。在陽極 (+)，由於濃度效應，\(\text{Cl}^-\text{(aq)}\) 離子比 \(\text{OH}^-\text{(aq)}\) 優先放電，生成氯氣：\(2\text{Cl}^-\text{(aq)} \rightarrow \text{Cl}_2\text{(g)} + 2\text{e}^-\)。

答對選項 (C) 得 1 分。

根據阿倫尼烏斯方程，\(\ln k = -\frac{E_{\text{a}}}{R} \cdot \frac{1}{T} + \ln A\)。以 \(\ln k\) 對 \(\frac{1}{T}\) 作圖，其直線的斜率等於 \(-\frac{E_{\text{a}}}{R}\)。因此，\(-\frac{E_{\text{a}}}{R} = -1.20 \times 10^4\text{ K}\)，得 \(E_{\text{a}} = 1.20 \times 10^4\text{ K} \times 8.31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 99720\text{ J mol}^{-1} = 99.72\text{ kJ mol}^{-1}\)。所以該反應的活化能約為 \(99.7\text{ kJ mol}^{-1}\)。

答對選項 (A) 得 1 分。

(a) 水吸收的熱量，\( Q = m c \Delta T = 150.0\text{ g} \times 4.2\text{ J g}^{-1}\text{ K}^{-1} \times 32.5\text{ K} = 20475\text{ J} = 20.475\text{ kJ} \)。\n燃燒的丙-1-醇摩爾數 = \( \frac{0.90}{60.0} = 0.015\text{ mol} \)。\n燃燒焓變，\( \Delta H = -\frac{20.475}{0.015} = -1365\text{ kJ mol}^{-1} \)。\n(b) 熱量流失到周圍環境；丙-1-醇不完全燃燒；未計算銅製卡計吸收的熱量。\n(c) 使用擋風板以減少熱量流失到周圍環境 / 使用彈式卡計 / 為卡計提供隔熱保護。

甲部 [3分]：\n- 正確計算吸收的熱量 (20.475 kJ) [1分]\n- 正確計算丙-1-醇的摩爾數 (0.015 mol) [1分]\n- 正確計算焓變並附帶負號及單位 (-1365 kJ mol^-1) [1分]\n乙部 [2分]：\n- 列出任何兩個合理的原因（例如：熱量流失至四周、不完全燃燒、忽略了卡計的熱容量） [每項1分]\n丙部 [1分]：\n- 提出一項合理的改良建議（例如：使用防風屏、隔熱、使用彈式卡計） [1分]

(a) 步驟 1（環己酮至環己醇）：室溫下使用 \( \text{NaBH}_4 \) 溶於甲醇。步驟 2（環己醇至環己烯）：過量濃 \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) 加熱至約 \( 170 ^\circ\text{C} \)（或回流）。\n(b) 消除反應（或脫水反應）。\n(c) 試劑：在暗處、室溫下使用溴溶於四氯化碳（或 \( \text{Br}_2\text{ 溶於 CH}_2\text{Cl}_2 \)）。顏色變化：橙紅色/褐色變為無色。

甲部 [3分]：\n- 還原反應的正確試劑（如 NaBH4 溶於醇/水） [1分]\n- 脫水反應的正確試劑（濃 H2SO4 或濃 H3PO4） [1分]\n- 脫水反應的加熱/回流條件 [1分]\n乙部 [1分]：\n- 消除反應 / 脫水反應 [1分]\n丙部 [3分]：\n- 正確試劑（Br2 溶於有機溶劑如 CH2Cl2） [1分]\n- 條件（室溫、避光/避免陽光直射） [1分]\n- 顏色變化：由橙色/褐色變為無色 [1分]

(a) 重複單位：\( \text{[-O-CH(CH}_3\text{)-CO-]} \)\n(b) PLA 的聚合物主鏈上含有酯鍵（\( \text{-COO-} \)），它具有極性，容易被環境中的酶或水水解。聚乙烯具有非極性的碳-碳（\( \text{C-C} \)）骨架，化學性質極不活潑，不能被微生物輕易水解或分解。\n(c) PLA 來自可再生資源（如玉米澱粉）而非化石燃料 / 原料生產過程中的碳足跡較低。

甲部 [2分]：\n- 酯重複單位的正確連接方式，且兩端顯示開放鍵 [2分]（若漏掉甲基側基或主鏈錯誤扣1分）\n乙部 [3分]：\n- PLA 含有極性的酯鍵，易受微生物/酶的水解或攻擊 [1分]\n- 聚乙烯具有非極性且強韌的 C-C 單鍵骨架 [1分]\n- 聚乙烯化學性質不活潑，能抵抗微生物的分解 [1分]\n丙部 [1分]：\n- 由可再生資源製成 / 降低碳足跡 [1分]

(a) 對於 \( \text{NF}_3 \)，N 有 1 對孤隅電子和 3 對與 F 形成的共用電子對（每個 F 有 3 對孤隅電子）。對於 \( \text{BF}_3 \)，B 有 3 對與 F 形成的共用電子對（每個 F 有 3 對孤隅電子），B 為未達八隅體結構（6個價電子）。\n(b) \( \text{NF}_3 \) 的形狀：三角錐形，鍵角：\( \approx 102.5^\circ \)（接受 \( 101^\circ - 107^\circ \)）。\( \text{BF}_3 \) 的形狀：平面三角形，鍵角：\( 120^\circ \)。\n解釋：在 \( \text{NF}_3 \) 中，中心 N 原子有 4個電子區域（3對共用電子對和 1對孤隅電子）。由於孤隅電子對與共用電子對之間的斥力大於共用電子對之間的斥力，鍵角被壓縮，形成三角錐形。在 \( \text{BF}_3 \) 中，中心 B 原子只有 3個電子區域（全部 3對均為共用電子對），它們互相排斥，在同一平面內達到最小斥力，形成 \( 120^\circ \) 鍵角。\n(c) \( \text{NF}_3 \) 是極性的，因為其不對稱的三角錐形結構使極性 \( \text{N-F} \) 鍵的偶極矩無法完全抵消。\( \text{BF}_3 \) 是非極性的，因為其高度對稱的平面三角形結構使三個極性 \( \text{B-F} \) 鍵的偶極矩完全抵消。

甲部 [1分]：\n- 正確顯示兩種分子價殼層電子的電子圖（僅最外層即可） [1分]\n乙部 [3分]：\n- 兩者的正確形狀與鍵角：NF3（三角錐形，< 109.5）和 BF3（平面三角形，120） [1分]\n- 指出 N 具有 3 對共用電子和 1 對孤隅電子，而 B 具有 3 對共用電子且無孤隅電子 [1分]\n- 指出孤隅電子對-共用電子對的斥力大於共用電子對-共用電子對的斥力，導致形狀差異 [1分]\n丙部 [2分]：\n- 解釋 NF3 為極性：因為其不對稱形狀/極性鍵無法抵消 [1分]\n- 解釋 BF3 為非極性：因為其對稱形狀/極性鍵完全抵消 [1分]

(a) 裝置圖應顯示：直流電源、兩個浸入盛有濃 NaCl(aq) 燒杯中的碳/石墨電極。電極上方有倒置且充滿電解質的試管以收集氣體。標記陽極 (+)、陰極 (-)、電解質和收集到的氣體。\n(b) 陽極反應：\( 2\text{Cl}^-(\text{aq}) \rightarrow \text{Cl}_2(\text{g}) + 2\text{e}^- \)\n陰極反應：\( 2\text{H}_2\text{O}(\text{l}) + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2(\text{g}) + 2\text{OH}^-(\text{aq}) \) （或 \( 2\text{H}^+(\text{aq}) + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2(\text{g}) \)）\n(c) 在陰極，來自水自電離的 \( \text{H}^+(\text{aq}) \) 離子被優先釋放，使溶液中留下 \( \text{OH}^-(\text{aq}) \) 離子。這導致陰極附近的 \( \text{OH}^- \) 離子濃度增加，溶液呈鹼性，因此 pH 值上升。\n(d) 氯氣：製造 PVC、漂白劑、消毒游泳池水/飲用水，或生產鹽酸。

甲部 [2分]：\n- 繪圖完整且正確的電解裝置 [1分]\n- 標記完整且正確（電極、電解質、陽極/陰極極性） [1分]\n乙部 [2分]：\n- 正確的陽極半反應式 [1分]\n- 正確的陰極半反應式 [1分]\n丙部 [2分]：\n- 指出 pH 值上升/變為鹼性 [1分]\n- 解釋是由於 H+ 離子（源自水）放電，在溶液中留下過量的 OH- 離子 [1分]\n丁部 [1分]：\n- 寫出氯氣的任何一項正確工業用途 [1分]

(a) 設 \( k_1 = 1.3 \times 10^{-3} \)，\( T_1 = 600\text{ K} \)。\n設 \( k_2 = 2.3 \times 10^{-2} \)，\( T_2 = 650\text{ K} \)。\n\( \ln\left(\frac{2.3 \times 10^{-2}}{1.3 \times 10^{-3}}\right) = -\frac{E_a}{8.31}\left(\frac{1}{650} - \frac{1}{600}\right) \)\n\( \ln(17.692) = -\frac{E_a}{8.31}\left(0.0015385 - 0.0016667\right) \)\n\( 2.873 = -\frac{E_a}{8.31}\left(-1.282 \times 10^{-4}\right) \)\n\( 2.873 = E_a \times 1.543 \times 10^{-5} \)\n\( E_a = \frac{2.873}{1.543 \times 10^{-5}} = 186195\text{ J mol}^{-1} = 186\text{ kJ mol}^{-1} \)。\n(b) 催化劑提供了一條具有較低活化能的替代反應途徑。因此，有更大比例的反應物分子具有大於或等於該較低活化能的動能，從而增加了有效碰撞的頻率。

甲部 [4分]：\n- 正確將數值代入阿倫尼烏斯方程 [1分]\n- 計算出自然對數比值（約 2.87） [1分]\n- 計算出溫度倒數差值（約 -1.28 x 10^-4） [1分]\n- 以 kJ mol^-1 為單位給出正確最終答案（接受 185 至 186） [1分]\n乙部 [2分]：\n- 指出催化劑提供一條活化能較低的替代途徑 [1分]\n- 更多分子擁有能量 >= Ea，從而增加有效碰撞的頻率 [1分]

(a) \( \text{N}_2(\text{g}) + 2\text{H}_2(\text{g}) \rightarrow \text{N}_2\text{H}_4(\text{l}) \)\n(b) 循環圖：\n反應物：\( \text{N}_2(\text{g}) + 2\text{H}_2(\text{g}) + 2\text{O}_2(\text{g}) \)\n路徑 1 (H2 的直接燃燒)：\( \text{N}_2(\text{g}) + 2\text{H}_2\text{O}(\text{l}) + \text{O}_2(\text{g}) \) 其 \( \Delta H = 2 \times (-286) = -572\text{ kJ} \)。\n路徑 2 (聯氨的生成，隨後燃燒)：\( \text{N}_2(\text{g}) + 2\text{H}_2(\text{g}) \rightarrow \text{N}_2\text{H}_4(\text{l}) \) （其焓變為 \( \Delta H_f^
ormal_standard[\text{N}_2\text{H}_4(\text{l})] \)），隨後：\( \text{N}_2\text{H}_4(\text{l}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightarrow \text{N}_2(\text{g}) + 2\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \) （其焓變為 \( -622\text{ kJ} \)）。\n根據赫斯定律：\( 2 \times (-286) = \Delta H_f^
ormal_standard[\text{N}_2\text{H}_4(\text{l})] + (-622) \)\n(c) \( -572 = \Delta H_f^
ormal_standard[\text{N}_2\text{H}_4(\text{l})] - 622 \)\n\( \Delta H_f^
ormal_standard[\text{N}_2\text{H}_4(\text{l})] = -572 + 622 = +50\text{ kJ mol}^{-1} \)。

甲部 [1分]：\n- 正確平衡的化學方程式並標明狀態符號 [1分]\n乙部 [3分]：\n- 正確構建能量循環圖，顯示反應物、中間體、產物和箭頭 [2分]（化學計量數或狀態符號錯誤扣1分）\n- 箭頭上標註正確的焓變項 [1分]\n丙部 [2分]：\n- 使用赫斯定律列出方程式 [1分]\n- 正確計算生成焓（+50 kJ mol^-1），必須包括「+」號和單位 [1分]

(a) 丙酮：\( \text{CH}_3\text{COCH}_3 \)；\n丙醛：\( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CHO} \)；\n丙-2-烯-1-醇：\( \text{CH}_2\text{=CHCH}_2\text{OH} \)。\n(b) 試劑：多倫試劑（或斐林試劑 / 酸化 \( \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 \)）。\n觀察結果：丙醛與多倫試劑反應形成銀鏡，而丙酮則無明顯變化。\n(c) 試劑：在暗處使用溴溶於有機溶劑（例如 \( \text{Br}_2\text{ 溶於 CH}_2\text{Cl}_2 \)）。\n觀察結果：丙-2-烯-1-醇能立即使橙紅色的溴溶液褪色，而丙酮和丙醛在暗處則不會立即褪色。

甲部 [3分]：\n- 正確的丙酮結構式 [1分]\n- 正確的丙醛結構式 [1分]\n- 正確的丙-2-烯-1-醇結構式 [1分]\n乙部 [2分]：\n- 正確的試劑（如多倫或斐林試劑） [1分]\n- 兩者的正確觀察結果（丙醛有銀鏡/紅色沉澱，丙酮無變化） [1分]\n丙部 [2分]：\n- 正確的試劑（在暗處的溴溶於有機溶劑） [1分]\n- 正確的觀察結果（丙-2-烯-1-醇褪色，其餘無立即褪色） [1分]

(a) 二氧化矽的熔點遠高於二氧化碳。\n二氧化矽具有巨型共價結構。要熔化它，必須打破矽和氧原子之間強烈的共價鍵，這需要巨大的能量。\n二氧化碳具有簡單分子結構。要熔化/昇華它，只需克服二氧化碳分子之間微弱的分子間作用力（范德華力），這需要極少的能量。\n(b) 二氧化矽在熔融狀態下不能導電。所有的價電子都定域在強共價鍵中，沒有離域電子或自由移動的離子來傳導電荷。

甲部 [4分]：\n- 正確比較熔點（SiO2高，CO2低） [1分]\n- 指出 SiO2 的巨型共價結構，並解釋熔化需要打破強共價鍵 [1分]\n- 指出 CO2 的簡單分子結構 [1分]\n- 解釋 CO2 的熔化/昇華只需克服微弱的范德華力 [1分]\n乙部 [2分]：\n- 正確指出 SiO2 在熔融狀態下不能導電 [1分]\n- 解釋是由於缺乏離域電子或自由移動的離子 [1分]

(a) 單體為苯-1,4-二甲酸（\( \text{HOOC-C}_6\text{H}_4\text{-COOH} \)）和苯-1,4-二胺（\( \text{H}_2\text{N-C}_6\text{H}_4\text{-NH}_2 \)）。\n(b) 縮合聚合反應。\n(c) 凱芙拉鏈高度對齊且呈平面。一條鏈上的羰基氧（帶部分負電荷）可與相鄰鏈上連接在氮上的氫原子（帶部分正電荷）形成強烈的氫鍵。緊密堆積的鏈之間廣泛而強烈的氫鍵網絡將它們緊密結合在一起，使其在高張力下不易被拉開。

甲部 [3分]：\n- 苯-1,4-二甲酸（或其二醯氯）的正確結構 [1.5分]\n- 苯-1,4-二胺的正確結構 [1.5分]\n乙部 [1分]：\n- 縮合聚合反應 [1分]\n丙部 [3分]：\n- 指出氫鍵是關鍵的分子間作用力 [1分]\n- 解釋氫鍵在一條鏈的 C=O 與相鄰鏈的 N-H 之間形成 [1分]\n- 提及線性/平面結構有利於緊密堆積，從而形成廣泛的氫鍵網絡 [1分]

(a) 用量筒將 \(50.0\text{ cm}^3\) 的鹽酸轉移到聚苯乙烯杯中。測量並記錄酸的初始溫度。準確稱量 \(3.40\text{ g}\) 的 \(LiHCO_3(s)\)。將固體加入酸中，不斷攪拌，並記錄達到的最低溫度。為減少熱量流失，可在聚苯乙烯杯上加蓋，或將杯子放入燒杯中以提供額外隔熱。

(b) \(LiHCO_3\) 的摩爾數 = \(\frac{3.40}{68.0} = 0.050\text{ mol}\)
溶液吸收的熱量，\(q = m c \Delta T = 50.0\text{ g} \times 4.2\text{ J g}^{-1}\ \text{K}^{-1} \times (21.5 - 17.2)\text{ K} = 903\text{ J} = 0.903\text{ kJ}\)
由於溫度下降，反應為吸熱反應。\(\Delta H_2 = +\frac{0.903\text{ kJ}}{0.050\text{ mol}} = +18.06\text{ kJ mol}^{-1}\)（或 \(+18.1\text{ kJ mol}^{-1}\)）。

(c) 根據赫斯定律，分解反應表示為：
\(2LiHCO_3(s) \rightarrow Li_2CO_3(s) + CO_2(g) + H_2O(l)\)
這可以由以下公式構建：\(2 \times \text{反應 (2)} - \text{反應 (1)}\)
\(\Delta H_{dec} = 2\Delta H_2 - \Delta H_1 = 2(+18.06) - (-25.0) = +61.12\text{ kJ mol}^{-1}\)（接受 \(+61.1\text{ kJ mol}^{-1}\) 或 \(+61.2\text{ kJ mol}^{-1}\)）。

(a) 描述：測量酸的初始溫度，加入固體，攪拌並記錄最低溫度 (2分；1分給予初始/最低溫度，1分給予攪拌/混合)。預防措施：加蓋 / 包裹棉花 / 放入燒杯中 (1分)。
(b) \(LiHCO_3\) 摩爾數 = 0.050 mol (0.46分)。
\(q = 50.0 \times 4.2 \times 4.3 = 903\text{ J}\) (1分)。
\(\Delta H_2 = +18.1\text{ kJ mol}^{-1}\) (1分，數值及正號皆正確)。
(c) \(\Delta H_{dec} = 2(+18.06) - (-25.0) = +61.1\text{ kJ mol}^{-1}\) (1分；接受基於b部學生數值的合理計算)。

(a) 縮合聚合（或縮聚反應）。
重複單位結構：
\(-[O-CH_2-CO-O-CH(CH_3)-CO]-\)（或其相反方向或結構等效物，顯示清晰的酯鍵且兩端具有開放鍵）。

(b) PLGA 的聚合物骨架中含有極性的酯鍵（\(-CO-O-\)），易於被水水解或被微生物酶分解。聚乙烯由僅含非極性 C-C 和 C-H 鍵的長碳氫鏈組成，其化學性質極為穩定，能抵抗酶的攻擊或水解。

(c) 乳酸含有疏水性的甲基（\(-CH_3\)）側鏈，而羥基乙酸僅含有氫原子。乳酸比例較高會增加共聚物的整體疏水性，從而排斥水分子並降低水滲透入聚合物的速率，進而減慢酯鍵水解（降解）的速率。

(a) 縮合聚合 (0.46分)。正確的重複單位結構式，兩端有開放鍵並顯示正確的酯鍵 (2分；若漏掉開放鍵或有輕微錯誤扣1分)。
(b) PLGA 含有可被水解/酶降解的酯鍵 (1分)。聚乙烯含有非極性的 C-C 和 C-H 鍵，化學惰性/難以水解 (1分)。
(c) 乳酸含有疏水性的甲基 (1分)。較高比例的乳酸會增加疏水性 / 減少水分吸收，從而降低水解速率 (1分)。

(a) 活化能是碰撞的反應物粒子發生化學反應所需的最低能量。

(b) 使用阿倫尼烏斯方程：
\(\ln\left(\frac{k_2}{k_1}\right) = -\frac{E_a}{R} \left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}\right)\)
\(\ln\left(\frac{1.50 \times 10^{-3}}{3.46 \times 10^{-5}}\right) = -\frac{E_a}{8.31} \left(\frac{1}{328} - \frac{1}{298}\right)\)
\(\ln(43.35) = -\frac{E_a}{8.31} \left(0.003049 - 0.003356\right)\)
\(3.769 = -\frac{E_a}{8.31} \left(-3.07 \times 10^{-4}\right)\)
\(3.769 = E_a \times 3.69 \times 10^{-5}\)
\(E_a = 1.02 \times 10^5\text{ J mol}^{-1} = 102\text{ kJ mol}^{-1}\)（接受 \(101.5\) 至 \(102.5\text{ kJ mol}^{-1}\)）。

(c) 草圖應顯示：
- Y軸：勢能（或能量）；X軸：反應進程（或反應坐標）。
- 反應物的能量高於生成物（放熱反應剖面）。
- 曲線上升至頂峰（過渡態）然後下降至生成物。
- 雙頭箭頭清晰標示：
1. 由反應物水平至頂峰的 \(E_a\)。
2. 由反應物水平至生成物水平的 \(\Delta H\)（箭頭向下或標記為負值）。

(a) 定義：發生成功碰撞/反應所需的最低能量 (1分)。
(b) 將數值代入阿倫尼烏斯方程 (1分)。
正確計算 \(\ln(k_2/k_1)\) 和 \(\Delta(1/T)\) (1分)。
最後答案為 \(102\text{ kJ mol}^{-1}\) (或 \(102.1\text{ kJ mol}^{-1}\)) 並附單位 (1.46分；若單位錯誤或缺失扣0.46分)。
(c) 放熱反應剖面且軸標籤正確 (1分)。正確位置並用箭頭標示 \(E_a\) 和 \(\Delta H\) (1分)。

**第 (a) 部分**
應用阿倫尼烏斯公式：
\(\ln\left(\frac{k_2}{k_1}\right) = -\frac{E_a}{R} \left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}\right)\) 或 \(\ln\left(\frac{k_2}{k_1}\right) = \frac{E_a}{R} \left(\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2}\right)\)
代入數值：
\(\ln\left(\frac{1.12 \times 10^{-2}}{1.45 \times 10^{-3}}\right) = \frac{E_a}{8.31} \left(\frac{1}{523} - \frac{1}{573}\right)\)
\(\ln(7.7241) = \frac{E_a}{8.31} \left(1.9120 \times 10^{-3} - 1.7452 \times 10^{-3}\right)\)
\(2.0444 = \frac{E_a}{8.31} \left(1.6684 \times 10^{-4}\right)\)
\(E_a = \frac{2.0444 \times 8.31}{1.6684 \times 10^{-4}} = 101827\text{ J mol}^{-1} = 101.8\text{ kJ mol}^{-1}\)（或 \(102\text{ kJ mol}^{-1}\)）。

**第 (b) 部分**
(i) 增加壓強對二甲醚的平衡產率沒有影響。根據勒沙特萊原理，只有當氣態反應物和氣態產物的摩爾數不同時，壓強才會使平衡移動。此反應中，氣態反應物有2摩爾（\(2\text{CH}_3\text{OH}\)），氣態產物也有2摩爾（\(1\text{CH}_3\text{OCH}_3 + 1\text{H}_2\text{O}\)）。
(ii) 從動力學角度來看，較高溫度能顯著提高反應速率，確保在工業反應器中，化學平衡能在可接受的時間內達成。
從熱力學角度來看，由於該反應是放熱反應，較高的溫度會使平衡向反應物方向移動，從而降低二甲醚的平衡產率。
因此，工業上使用 \(250 - 300^\circ\text{C}\) 的折衷溫度，以平衡反應速率和平衡產率。

**第 (c) 部分**
(i) 催化劑提供了一條活化能較低的新反應途徑，從而提高了正逆反應的速率。
(ii) 反應方程式：\(2\text{CH}_3\text{OH} \rightarrow \text{CH}_3\text{OCH}_3 + \text{H}_2\text{O}\)
反應物（\(2\text{CH}_3\text{OH}\)）的摩爾質量 = \(2 \times [12.0 + (1.0 \times 4) + 16.0] = 2 \times 32.0 = 64.0\text{ g mol}^{-1}\)
預期產物（\(\text{CH}_3\text{OCH}_3\)）的摩爾質量 = \((12.0 \times 2) + (1.0 \times 6) + 16.0 = 46.0\text{ g mol}^{-1}\)
原子利用率 = \(\frac{\text{預期產物的摩爾質量}}{\text{反應物的總摩爾質量}} \times 100\%\)
原子利用率 = \(\frac{46.0}{64.0} \times 100\% = 71.9\%\)。
(iii) 以下任意兩項：
- **催化作用**：使用催化劑（氧化鋁）替代計量試劑可降低能量需求並提高選擇性。
- **使用可再生原料**：甲醇可以從生物質中生產（生物甲醇），而非化石資源。
- **提高能源效率的設計**：該工藝在溫和的溫度下運行，且放熱反應釋放的廢熱可以回收利用。

**第 (a) 部分 (6分)**
- 正確列出阿倫尼烏斯公式 (1)
- 正確代入 $k_1, k_2, T_1, T_2$ 的數值 (1)
- 正確求得 $\ln(k_2/k_1)$ 為 2.04 及 $(1/T_1 - 1/T_2)$ 為 $1.67 \times 10^{-4}$ (1)
- 計算得 $E_a$ 單位為 $\text{J mol}^{-1}$ 的數值為 101827 (1)
- 正確換算為以 $\text{kJ mol}^{-1}$ 為單位的數值 (101.8 或 102) (1)
- 寫出正確單位（\(\text{kJ mol}^{-1}\)）且符號為正 (1)

**第 (b) 部分 (6分)**
(i)
- 指出產率「沒有影響」(1)
- 解釋氣態反應物與氣態產物的摩爾數相等 (1)
- 提及勒沙特萊原理或濃度比保持不變 (1)
(ii)
- 動力學原因：較高溫度可增加速率 / 有效碰撞 (1)
- 熱力學原因：放熱反應，故較高溫度降低平衡產率 (1)
- 總結：折衷溫度能平衡產率與反應速率 (1)

**第 (c) 部分 (8分)**
(i)
- 替代反應途徑 (1)
- 較低活化能 (1)
(ii)
- 正確計算反應物（$64.0$）和產物（$46.0$）的摩爾質量 (1)
- 相除並乘以100% (1)
- 正確最終答案：$71.9\%$（接受 $71.88\%$ - $72.0\%$）(1)
(iii)
- 列出任意2項適當的綠色化學原則 (1+1)
- 簡述每項原則如何應用於此情境 (1)

**第 (a) 部分**
(i) 在 \(1735\text{ cm}^{-1}\) 處的尖銳吸收峰指示存在羰基（\(\text{C=O}\) 伸縮振動）。在 \(2500-3300\text{ cm}^{-1}\)（羧酸的 \(\text{O-H}\) 伸縮）和 \(3230-3670\text{ cm}^{-1}\)（醇的 \(\text{O-H}\) 伸縮）區域無寬吸收峰，排除了羧酸和醇。因此，\(W\) 必定含有酯基（\(\text{-COO-}\)）官能團。
(ii) 分子離子峰在 \(m/z = 88\) 與分子式 \(\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_2\)（摩爾質量 = \(88.0\text{ g mol}^{-1}\)）相符。
碎片離子峰位於 \(m/z = 57\)，對應損失了質量為 \(88 - 57 = 31\) 單位的電中性自由基。
質量損失 31 是甲氧基（\(\cdot\text{OCH}_3\)）的特徵。這表明 \(W\) 是一種甲基酯（\(\text{R-COOCH}_3\)）。
由於總分子式為 \(\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_2\)，剩餘的 \(\text{R}\) 基團必須是乙基（\(-\text{CH}_2\text{CH}_3\)，質量為 29）。
因此，\(W\) 是丙酸甲酯，其結構式為 \(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOCH}_3\)。

**第 (b) 部分**
(i) 比色法基於比爾-朗伯定律（Beer-Lambert's Law），即在特定光徑長度下，有色溶液的吸光度（\(A\)）與其濃度（\(c\)）成正比。
(ii) 鐵(II)水合離子呈極淺綠色，摩爾吸光系數非常低（顏色太淺而無法準確測量）。\(\text{Fe}^{2+}\) 與 1,10-菲囉啉反應形成深色紅橙色配合物，大大提高了吸光度測量的靈敏度和準確度。
(iii) 首先，配製一系列已知 \(\text{Fe}^{2+}\) 濃度的溶液（標準溶液）。利用比色計在最大吸收波長（\(\lambda_{\text{max}}\)）處測量各標準溶液的吸光度。繪製吸光度對濃度的圖像，得到一條穿過原點的直線校正曲線。
(iv)
(1) 溶液 B 中鐵的濃度 = \(3.15\text{ mg dm}^{-3}\)
溶液 B 的體積 = \(100.0\text{ cm}^3 = 0.100\text{ dm}^3\)
溶液 B 中鐵的質量 = \(3.15\text{ mg dm}^{-3} \times 0.100\text{ dm}^3 = 0.315\text{ mg}\)。
此質量的鐵存在於吸取的 \(10.0\text{ cm}^3\) 溶液 A 中。
由於溶液 A 的總體積為 \(250.0\text{ cm}^3\)，因此溶液 A 中鐵的總質量（亦即藥片中鐵的質量）為：
\(0.315\text{ mg} \times \frac{250.0\text{ cm}^3}{10.0\text{ cm}^3} = 7.875\text{ mg}\)（或 \(7.88\text{ mg}\)）。

(2) 藥片質量 = \(0.520\text{ g} = 520\text{ mg}\)
鐵的質量百分比 = \(\frac{7.875\text{ mg}}{520\text{ mg}} \times 100\% = 1.51\%\)（或 \(1.514\%\)）。

**第 (a) 部分 (7分)**
(i)
- 指出 $1735\text{ cm}^{-1}$ 代表 C=O 基團 (1)
- 解釋無 O-H 峰代表排除了酸/醇，從而得出 $W$ 屬於酯類 (1)
(ii)
- 將 $m/z = 88$ 與分子式 $\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_2$ 聯繫 (1)
- 推導出損失 31 單位代表失去 $\cdot\text{OCH}_3$ 基團 (1)
- 推導出 $W$ 是一甲基酯，故 $\text{R} = \text{-C}_2\text{H}_5$ (1)
- 確定名稱/結構：丙酸甲酯 (1)
- 畫出正確的結構式 $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOCH}_3$ (1)

**第 (b) 部分 (13分)**
(i)
- 指出吸光度與濃度成正比 (1)
- 提及比爾-朗伯定律 / 光徑長度恆定 (1)
(ii)
- 提到 $\text{Fe}^{2+}$ 水合離子顏色太淺，無法直接用比色法分析 (1)
- 配合物形成深色以提高靈敏度/檢測限 (1)
(iii)
- 測量已知濃度標準溶液的吸光度 (1)
- 在最大吸收波長下進行測量 (1)
- 繪製吸光度對濃度的關係圖，得到一條穿過原點的直線 (1)
(iv)(1)
- 計算溶液 B 中 Fe 的質量：$3.15 \times 0.100 = 0.315\text{ mg}$ (1)
- 指出稀釋倍數為 $250 / 10 = 25$ (1)
- 相乘以求藥片中的 Fe 質量：$0.315 \times 25 = 7.875\text{ mg}$ (1)
- 寫出正確單位與有效數字（7.88 mg）(1)
(iv)(2)
- 正確列式：$7.875 / 520 \times 100\%$ (1)
- 正確計算值：$1.51\%$ (1)