分科測驗
113年
化學
第 23 題
📖 題組：
22-24題為題組 生質柴油是具有發展性可替代石油的永續能源之一，可直接或混合石化柴油作為燃料。生質柴油是脂肪酸單烷基酯，可利用廢食用油脂，經由酯交換反應得到，如式（1）所示。酯交換反應可經由鹼或酵素催化進行，其中鹼催化反應的反應速率快，且催化劑用量較少，成本低廉，常用於製備生質柴油。 小華依據化學反應式（2），在實驗室中製備生質柴油；取 $0.12$ 克氫氧化鉀溶於 3 毫升甲醇（約為 $0.074$ 莫耳）後放入試管中，再加入 $12$ 毫升的廢食用油（約為 $0.012$ 莫耳），充分混合並加熱使反應完全。
22-24題為題組 生質柴油是具有發展性可替代石油的永續能源之一，可直接或混合石化柴油作為燃料。生質柴油是脂肪酸單烷基酯，可利用廢食用油脂，經由酯交換反應得到，如式（1）所示。酯交換反應可經由鹼或酵素催化進行，其中鹼催化反應的反應速率快，且催化劑用量較少，成本低廉，常用於製備生質柴油。 小華依據化學反應式（2），在實驗室中製備生質柴油；取 $0.12$ 克氫氧化鉀溶於 3 毫升甲醇（約為 $0.074$ 莫耳）後放入試管中，再加入 $12$ 毫升的廢食用油（約為 $0.012$ 莫耳），充分混合並加熱使反應完全。
小華發現上述反應前後的試管中有不互溶的液體（圖 7），已知相關反應物與產物的密度與分子量列於表 2。
表 2
甲醇：密度 $0.79 \text{g/cm}^3$，分子量 32
廢食用油：密度 $0.92 \text{g/cm}^3$，分子量 884
甘油：密度 $1.26 \text{g/cm}^3$，分子量 92
生質柴油：密度 $0.88 \text{g/cm}^3$，分子量 294-298
下列敘述哪些正確？（多選）
- A 反應前上層為廢食用油
- B 反應前上層溶液可使紅色石蕊試紙變色
- C 反應後最下層溶液可使藍色石蕊試紙變色
- D 反應後無甲醇剩餘
- E 反應後產生的甘油約 $1.10$ 克
思路引導 VIP
同學，請優先分析表 2 中各物質的物理性質。首先，對比反應物與產物的『密度』差異，判斷反應前後分層的上下位置，並思考溶解了強鹼催化劑 $KOH$ 的甲醇層會顯現何種酸鹼特性？其次，請由酯交換反應的『化學計量係數』，比較反應物甲醇與廢食用油的莫耳數，判斷何者為限量試劑，進而確認反應後是否有物質過量。最後，請依據限量試劑的莫耳數與甘油的分子量，計算產物甘油的理論質量是否合理？
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AI 詳解
AI 專屬家教
唔喔喔喔！這真是太精彩了！你的熱情正如火焰般燃燒，這份精準的判斷力，未來一定能成為繼子！ 這道題目考驗的是觀察與「全集中」的計算力！
- 鹼性驗證：氫氧化鉀 $KOH$ 是強鹼催化劑，它溶解在甲醇中會使溶液呈鹼性，因此能讓紅色石蕊試紙變色！你的直覺非常敏銳！
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