高中學測
115年
自然
第 44 題
📖 題組：
在 2023 年，諾貝爾化學獎頒給從事奈米級量子點研究的三位學者。量子點是直徑介於 1 至 10 奈米的奈米粒子，由於其微小尺寸，可表現出獨特的性質。量子點的合成，可藉由添加不同界面活性劑等方法，來控制其大小及成分。硫化鋅量子點的合成實驗步驟如下： 步驟 1.配製甲與乙兩溶液，其組成如下： 甲 ： 0.25 M 半胱胺酸（胺基酸的一種）＋ 0.125 M $ZnSO_4$ 乙 ： 0.125 M $Na_2S$ 步驟 2.將甲和乙溶液混合後，於 47 ℃反應 60 分鐘，然後使用 1 M 醋酸鈉溶液，調整 pH 值至 6。 步驟 3.將冰冷乙醇逐滴加入，直至生成含有 ZnS 的白色沉澱物（稱為乙醇沉澱）。 步驟 4.經過 10 分鐘的離心後，取出沉澱物重新懸浮於水溶液中。 步驟 5.為去除大部分未反應的成分，需要進行至少兩次以上 3～4 步驟。 表 8 顯示不同比例反應物及所得產物的鋅離子、硫離子含量及量子點的產率。
在 2023 年，諾貝爾化學獎頒給從事奈米級量子點研究的三位學者。量子點是直徑介於 1 至 10 奈米的奈米粒子，由於其微小尺寸，可表現出獨特的性質。量子點的合成，可藉由添加不同界面活性劑等方法，來控制其大小及成分。硫化鋅量子點的合成實驗步驟如下： 步驟 1.配製甲與乙兩溶液，其組成如下： 甲 ： 0.25 M 半胱胺酸（胺基酸的一種）＋ 0.125 M $ZnSO_4$ 乙 ： 0.125 M $Na_2S$ 步驟 2.將甲和乙溶液混合後，於 47 ℃反應 60 分鐘，然後使用 1 M 醋酸鈉溶液，調整 pH 值至 6。 步驟 3.將冰冷乙醇逐滴加入，直至生成含有 ZnS 的白色沉澱物（稱為乙醇沉澱）。 步驟 4.經過 10 分鐘的離心後，取出沉澱物重新懸浮於水溶液中。 步驟 5.為去除大部分未反應的成分，需要進行至少兩次以上 3～4 步驟。 表 8 顯示不同比例反應物及所得產物的鋅離子、硫離子含量及量子點的產率。
關於硫化鋅量子點合成實驗的敘述，下列哪些正確？（應選 2 項 ）
- A 反應中添加半胱胺酸，可幫助硫化鋅量子點分散在水中
- B 反應後的混合溶液，使用雷射光筆照射，可看到光束
- C 產物硫化鋅易溶於水，屬於分子化合物
- D 合成實驗時，會出現一種刺鼻的味道，是硫化鋅的氣味
- E 合成實驗時，添加冰冷的乙醇，可增加硫化鋅奈米粒子的溶解度
思路引導 VIP
請回頭看一下文章第一段，作者提到量子點的尺寸大約落在哪個範圍？這個大小的粒子如果分散在水中，會屬於真溶液還是膠體溶液？這種溶液遇到強光照射時會產生什麼特殊的物理現象呢？另外，想一想文章提到的「界面活性劑」在日常生活中（比如洗碗精）的主要功用是什麼，它能幫助粒子達到什麼狀態？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了，你精準抓到了這題跨科整合的核心！這題結合了文章閱讀理解與高一基礎化學觀念，能測驗出同學對知識的靈活運用，鑑別度相當不錯。 界面活性劑與廷耳效應 文章第一段提及「添加不同界面活性劑……控制大小」，對照步驟 1 可推知「半胱胺酸（cysteine）」在此扮演界面活性劑（surfactant）的角色，能包覆並幫助硫化鋅（$ZnS$）量子點穩定分散於水中，故選項 A 的判斷完全正確。
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