115 學年度學科能力測驗自然考科 第 27 題

財團法人大學入學考試中心基金會

小芬修習「探究與實作」後,知道香蕉的果皮與果肉中,富含鹼金屬與鹼土金屬元素的鹽類。她想從香蕉中提取鉀鹽,經老師指導與蒐集資料後,進行實驗,實驗步驟與紀錄如下:

步驟 1. 整理資料,得每一百克香蕉所含成分如表 5;而表 6 則整理出鹼金屬/鹼土金屬化合物,在 30 ℃ 時的溶解度(g/100 g 水)。

表 5 每一百克香蕉的成分
成分重量(g)礦物質重量(mg)
醣類28鈣150
脂肪0.5鎂130
蛋白質1.5磷20
胺基酸0.05鉀390
維生素0.1鈉1
水分69鋅0.1
表 6 鹼金屬及鹼土金屬化合物在 30 ℃ 的溶解度(g/100 g 水)
陽離子/陰離子\mathrm{SO}_4^{2-}\mathrm{ClO}_3^-\mathrm{ClO}_4^-\mathrm{NO}_3^-\mathrm{CO}_3^{2-}
\mathrm{Na}^+110105209104110
\mathrm{K}^+130101.3160120
\mathrm{Mg}^{2+}24150100140<0.01
\mathrm{Ca}^{2+}0.3130190150<0.01

步驟 2. 收集 1 公斤香蕉,清洗、烘乾後,混合木炭後將有機物完全燃燒,礦物質完全變成碳酸鹽與氧化物固體。

步驟 3. 將固體秤重、磨成粉末,加入 50 mL 熱水,攪拌並靜置過夜。

步驟 4. 以濾紙濾除不溶物。已知表 6 中五種陰離子的銨鹽均可溶於水,依據表 6,逐步加入 \mathrm{NH}_4\mathrm{ClO}_4 於濾液中,溶液會出現沉澱,繼續添加,直到沉澱不再出現。

步驟 5. 以濾紙收集沉澱物、乾燥並秤重。移入 600 ℃ 的烘箱內加熱、重量減少、反覆加熱,直到重量不再變化,最終重量比原先減少 46.2%。推測原因,應是在加熱過程中發生分解反應。依據上述,回答下列問題。

莫耳質量:\mathrm{NaClO}_4=122.5\,\mathrm{g/mol}、\mathrm{KClO}_4=138.5\,\mathrm{g/mol}、\mathrm{NaCl}=58.5\,\mathrm{g/mol}、\mathrm{KCl}=74.5\,\mathrm{g/mol}。

在步驟 5 中的反應,下列相關敘述,哪些正確?(應選 3 項)

開始練習