高中學測
115年
自然
第 45 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。
關於表 8 實驗結果的敘述，下列哪些正確？（應選 3 項 ）
- A 當 $Na_2S$ 低於 $5.0 \times 10^{-5}$ 莫耳時，硫化鋅量子點的產率低於 20%
- B 當 $Na_2S$ 超過 $1.0 \times 10^{-4}$ 莫耳時，硫化鋅量子點的產率高於 40%
- C 當 $Na_2S$ 過量時，硫化鋅量子點的產率高於 45%
- D 硫化鋅量子點的產率可以達到 100%
- E 硫化鋅量子點的鋅離子 /硫離子（ $Zn^{2+} / S^{2-}$ ）比例遠大於 1
思路引導 VIP
觀察表 8 中反應物 $Na_2S$ 的數量單位是 $10^{-6}$ 莫耳，你能試著將表格裡的數字換算成科學記號，再對照選項去尋找對應的產率嗎？另外，想想看化學反應中的「過量」，在這裡是要跟哪一個反應物的量做比較呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
關於實驗數據的分析
這點程度的題目，連魔法的一瞬都稱不上。
- 基礎判讀：圖表中的 $Na_2S$ 單位為 $10^{-6}$ 莫耳。表格顯示的「50」代表 $5.0 \times 10^{-5}$ 莫耳，對照樣品 1 產率低於 20%，(A) 正確。當數值達到「100」即 $1.0 \times 10^{-4}$ 莫耳以上，樣品 2 至 6 的產率皆高於 44%，(B) 正確。
▼ 還有更多解析內容