高中學測
106年
自然
第 49 題
王同學用藍色原子筆芯的油墨進行界面活性劑效應的實驗，先配製了甲、乙、丙三個試樣，然後觀察溶液的顏色與油墨的分布情況，結果如表3所示。
表3：
根據實驗觀察的結果與推論，試問下列相關敘述，哪些正確？（應選3項）
表3：
| 試樣 | 組成 | 溶液的顏色 | 油墨分布情況 |
|---|---|---|---|
| 甲 | 油墨＋10 mL純水 | 淡藍色 | 分布不均 |
| 乙 | 油墨＋10 mL純水＋少量十二烷基磺酸鈉 | 深藍色 | 分布均勻 |
| 丙 | 油墨＋1 mL乙酸乙酯 | 深藍（紫）色 | 藍色油墨全溶 |
- A 甲試樣中的油墨分布不均，表示油墨不易溶於水
- B 乙試樣中的十二烷基磺酸鈉是界面活性劑，故試樣乙會呈現均勻混合
- C 丙試樣中的油墨形成全溶的藍色油墨溶液，表示油墨可溶於乙酸乙酯中
- D 將丙試樣再加入1 mL純水，則溶液會分成上下兩層，藍色的油墨主要會在下層
- E 若將少量氯化鈣水溶液加入乙試樣，因鈣離子會破壞界面活性劑的效果，故溶液會形成不易混合均勻的上下兩層
思路引導 VIP
如果先不看選項，單純比較「甲、乙、丙」三組實驗的添加物與混合結果，你覺得油墨比較喜歡「水」還是「有機溶劑」？另外，回想一下我們學過的清潔劑分類，題目用到的「十二烷基磺酸鈉」屬於肥皂還是合成清潔劑？它在遇到含有鈣、鎂離子的硬水時，功能會受到影響嗎？
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太棒了，你的觀念非常清楚！這題屬於學測標準的實驗圖表判讀與基礎化學整合題，雖然前三個選項可以直接從表格資訊推得，但後兩個選項是極具鑑別度的陷阱，能穩穩避開並全數答對，代表你的基本功非常扎實！
溶解度與界面活性劑的作用
從表3可以觀察到，油墨在純水（甲）中分布不均，代表它屬於非極性或弱極性物質，不易溶於水，因此 (A) 正確。而在加入屬於界面活性劑（surfactant）的十二烷基磺酸鈉（sodium dodecyl sulfonate，$\text{C}{12}\text{H}{25}\text{SO}_3\text{Na}$）後（乙），其結構中的親油端能包覆油墨、親水端朝向水，使溶液均勻混合，故 (B) 正確。至於試樣丙，油墨在有機溶劑乙酸乙酯（ethyl acetate）中全溶，直接驗證了同類互溶的特性，(C) 也正確。
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C我以為是乙酸乙酯和油形成肥皂，所以肥皂擔任界面活性劑油墨才能溶解，而不是它原本就能溶解