九十九學年度指定科目考試化學科試題分析
中山女高／曹雅萍 老師
壹、前言
於95課綱中，大考中心針對化學科指考測驗訂定的目標（註1.），是希望能夠測驗高中生，下列四項在化學方面的學習結果。
（一）測驗考生的基本化學知識與概念
（二）測驗考生的基礎實驗技能
（三）測驗考生的推理與思考能力
（四）測驗考生應用化學知識的能力
而以今年的試題而言，在（一）、（三）、（四）項目的符合度較高。如單選題的第4、5、10、14等題，為測驗學生對基本的化學名詞、定義、和現象的了解程度，符合第（一）項測驗目標。而單選題第11題及多選題第22題，為以圖表的方式測驗學生理解化學資料的能力，多選題第24題，測驗分析、歸納、演繹能力及解決問題的能力，單選題第12∼13題，非選題第一、二題等，則進一步測驗學生化學計算的能力，符合第（三）項測驗目標。單選題的第1、8和9題，多選題的第17、21和23題，則幫助學生了解化學與生活之關係，並培養應用化學原理解決問題的能力，符合第（四）項測驗目標。
而目前的95課綱，將各版本實驗統一，希望有助學測與指考命題，但今年的考題並無明確的課堂實驗題材，測驗考生的基礎實驗技能項目的題目付之闕如，僅為課本內容的延伸，並無助於課綱統一版本後，希望達成實驗教學在高中化學教育的正常化的目標，相當令人遺憾。
然而，值得讚賞的是，今年的試題加入生活化與環保的元素，並將新的科技與時事入題，可以防堵學生強記，鼓勵活用所學知識，並可培養學生關心時事的習慣，且學習以科學眼光判斷是非，不致隨新聞的錯誤報導而起舞。美中不足的地方則是，今年考題明顯有章節分配不均的現象，取材偏重高二課程，其比例約占七成，而屬於大學化學基礎概念的高三部分，僅約占三成，可能會導致學生日後不注重高三課程，而降低大學新鮮人的基礎化學素質。
大體而言，今年的指考試題難度中等，無繁複的數字與計算，而記憶性與理解性的試題各半，且需對基本觀念融會貫通，經過思考後方能答題，應能有效鑑別學生的程度與實力，預估頂標與前標分數可能會略為上升，而底標的分數則可能持平甚至微降。
以下將針對今年的指考題目做進一步的評析，將從試題題型配分、章節配分比例、難易度、爭議試題及試題特色等方面進行探討。
貳、整卷分析
（一）試題題型配分
99年的指考化學科的題型、題數與配分如表1所示。單選題為16題，多選題為8題，非選題共三大題含9小題（每1小題皆2分，僅第一題的第1小題，為依據實驗數據作圖，因考量考生作答較為困難與費時，故配分較多占6分），總題數為33題。比較近五年來的資料發現，近年來單選題題數大約為14∼16題，多選題則不超過10題，非選題題數則差異較大，但大約集中在10題左右。故今年的題型和題數與往年類似，試題題數與配分適中，學生應有充裕的時間答題並做檢查。
表1 91∼99年指考化學考科題型與配分之比較（註2.）
|
學年度 |
單選題 |
配 分 |
多選題 |
配 分 |
非 選 題 |
配 分 |
|
91 |
10 |
30 |
13 |
52 |
三(9) |
18 |
|
92 |
20 |
69 |
10 |
31 |
0（因SARS只考選擇題） |
0 |
|
93 |
10 |
30 |
13 |
52 |
三(9) |
18 |
|
94 |
14 |
42 |
10 |
40 |
二(6) |
18 |
|
95 |
16 |
48 |
6 |
24 |
二(11) |
28 |
|
96 |
16 |
48 |
6 |
30 |
三(15) |
22 |
|
97 |
14 |
42 |
9 |
36 |
三(9) |
22 |
|
98 |
15 |
45 |
5 |
32 |
三(10) |
23 |
|
99 |
16 |
48 |
8 |
32 |
三(9) |
20 |
（二）試題章節配分比例
99年指考化學科試題的分布如表2，亦於表2中比較91∼98年指考化學科試題與課程標準主題的占分關係。由表中可發現99年度指定考科試題類別的分布，涵蓋課程標準主題中主要的十三個單元內容，並無缺漏。且為了配合95課綱命題，今年也將配位化合物入題，包括多選題第22題、單選題第14題。
表2 99年指考與91∼98年指考化學科試題與課程標準主題的占分關係表（註3.）
|
課程標 |
課 程 內 容 |
99年試題類別分布
|
99
年
|
98
年
|
97
年
|
96
年
|
95
年
|
94
年
|
93
年
|
92
年
|
91
年
|
||
單選題
|
多選題
|
非選題
|
配分比例
|
||||||||||
一、物質的構造
|
1.原子的結構與周期性
2.分子與晶體之結構與鍵結
|
3、5、6、7、11、14
|
|
|
18
|
10
|
15
|
12
|
7
|
10
|
17
|
12
|
18
|
二、物質的狀態
|
3.物質的三態
4.溶液的狀態與性質
|
|
18
|
二(3)、三
|
12
|
9
|
10
|
14
|
10
|
9
|
6
|
14
|
9
|
三、物質的變化
|
5.化學計量與熱化學
6.化學平衡
7.化學反應速率
8.酸鹼與沉澱
9.氧化還原與電化學
|
1、2、8、9、10、12、13
|
21、23、24
|
一(2)(3)
|
30
|
32
|
27
|
52
|
41
|
47
|
36
|
40
|
41
|
四、物質的性質
|
10.金屬與非金屬的性質
11.有機化合物的組成與結構
12.有機化合物的反應與應用
|
4、16
|
17、19、20、22
|
二(1)(2)
|
33
|
40
|
36
|
22
|
36
|
34
|
31
|
16
|
18
|
基礎化學
|
|
|
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
2
|
實 驗
|
13.化學實驗
|
15
|
|
一(1)
|
7
|
9
|
16
|
6
|
6
|
4
|
10
|
18
|
12
|
但若由現行95課綱各版本的高二、高三章節比例的分配加以探討，則會發現命題多集中高二，約占60%，如表3所示；而屬於推演與資料處理的多選題第24題，非選題第一大題第1小題和實驗題的第15題，亦僅利用高二觀念即可作答，故兩者合併配分約占71%，而進階且屬於大學理工相關科系基礎的高三部分，不但所占配分比例少，且皆為基本的題目，重要的觀念如酸、鹼的平衡常數、依數性質、電位和聚合物等部分的計算形式題目都未出現。
表3 99年指考試題高二、高三各單元大致配分比例
|
|
課 程 內 容 |
95年 |
96年 |
97年 |
98年 |
99年 |
|
（88課綱－物質科學化學篇） （95課綱－化學） |
1.物質的狀態及反應（計量） |
6 |
14 |
7 |
19 |
16 |
|
2.氣體的性質 |
9 |
14 |
3 |
3 |
10 |
|
|
3.溶液（濃度溶解度） |
4 |
1 |
0 |
0 |
2 |
|
|
4.原子結構與元素週期表 |
3 |
0 |
0 |
0 |
3 |
|
|
5.有機化合物（一） |
3 |
6 |
7 |
0 |
11 |
|
|
6.化學反應速率 |
0 |
3 |
3 |
2 |
6 |
|
|
7.酸與鹼 |
8 |
5 |
3 |
6 |
2 |
|
|
8.氧化還原反應 |
1 |
7 |
4 |
2 |
3 |
|
|
9.金屬、非金屬元素及其化合物 |
19 |
4 |
6 |
15 |
7 |
|
|
高三課程 （88課綱－化學） （95課綱－選修化學） |
1.溶液的性質（依數） |
0 |
0 |
3 |
3 |
0 |
|
2.化學平衡 |
0 |
9 |
3 |
7 |
4 |
|
|
3.水溶液中的平衡 |
0 |
8 |
6 |
3 |
0 |
|
|
4.原子與分子 |
0 |
4 |
11 |
7 |
6 |
|
|
5.物質的結構（晶體） |
4 |
3 |
4 |
3 |
9 |
|
|
6.電化學 |
3 |
5 |
3 |
0 |
6 |
|
|
7.有機化合物（二） |
21 |
9 |
14 |
17 |
4 |
|
|
8.聚合物 |
0 |
0 |
3 |
4 |
0 |
|
|
實驗 |
|
3 |
0 |
16 |
9 |
3 |
|
|
推演與資料處理 |
16 |
8 |
4 |
0 |
8 |
|
高二總分 |
|
53 |
54 |
33 |
47 |
60 |
|
高三總分 |
|
28 |
38 |
47 |
44 |
29 |
|
實驗、推演與資料處理 |
|
19 |
8 |
20 |
9 |
11 |
|
總分 |
|
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
以測驗的觀點而言，指定科目考試屬於成就測驗，主旨在測量考生高中三年的學習化學知識能力成效，且為大學入學的主要參考依據，因此某種程度上，試題與學習內容會有一定的關聯性，亦即考試領導教學。目前的試題皆由各學科專家（大學教授）研擬而得，期能代表該學科重要與基本的知識與技能。以本年度的考題分析看來，本份試題確實已根據課綱命題，並涵蓋課程標準主題，但卻忽略了高二、高三教學內容的妥善分配，擔心將來會導致教師日後的教學與學生學習的偏差，冀望有關命題單位日後能針對忽略之處加以討論，以進一步提升日後試題的品質。
（三）難易度與鑑別度分析
試題的難易度需試題批閱後，由統計結果評斷，當P值介於80%∼100% 為簡單的試題，介於20%∼80% 為中等難度的試題，介於0%∼20% 為困難的試題。故在此僅簡單由所需使用與具備的能力，將之粗分為難、中和易三個等級，最容易的題目是具備基本化學知識即可回答，中等難度的題目則是基本知識的延伸，難度最高的題目則是須進一步具備邏輯推理、分析或資料處理等能力。由表4分析結果看來，今年的題目應屬中等，部分僅靠記憶性答題，如單選題第4題；但多數為利用基本觀念，如沉澱表、錯合物和熔、沸點判斷因素，再加以運用答題，如單選題第11題、多選題第22題和非選題第二大題等；至於需使用到資料處理等能力的題目，如非選題第一大題第1小題，亦比去年類似的作圖題簡易許多，考生若觀念清晰，應可獲得不錯的成績。
鑑別度亦是以考生的成績加以統計分析而得，但為了增加對考題了解，而試以過往經驗預測，今年試題較有鑑別度的題目包括，單選題第3、9、14、16題，多選題第17、19、22、23、24題，以及非選題第一題，預估今年考題的鑑別度將提高，能力前段的考生分數可能會略為上升，而前標與後標差距也可能會擴大。
表4 99年指考試題難易度分佈與配分
|
難易度 |
題 號 |
題 數 |
配分比例 |
|
易 |
4、5、10、15、16 |
5 |
15% |
|
中 |
1、2、3、6、7、8、12、13、14、17、18、19、20、21、22、一(1)(2)、二(1)(2)(3)、三(1)(2)(3) |
23 |
69% |
|
難 |
9、11、23、24、一(3) |
6 |
16% |
（四）少數個別試題討論
以下針對部分較有爭議的試題進行討論:
1.單選題第3題：
下列化學鍵，哪一個最短？
(A)C－C (B)O－H (C)C＝O (D)C≡C (E)C≡N。
答案：(B)
學校一般教學上判斷化學鍵的長短，有兩個判斷因素：其一為鍵級相同時，以「原子半徑和」判斷，其二為原子半徑相同時，以「鍵級」判斷。但本題中兩個變因同時出現，學生根據現行教材，難以從理論來判斷答案，只能猜測可能答案。本題若以「鍵級」判斷，答案會選(E)；然而原子半徑才是主要影響因素，(B)為正確答案。
2.單選題第9題：
甲醇燃料電池是以甲醇與氧反應，得到電能，並產生二氧化碳與水。陽極端是以甲醇為反應物，而陰極端的反應物是氧氣。試問陽極反應所產生的二氧化碳與陰極反應所產生的水二者的莫耳數比（
）為何？
(A)1：1 (B)1：2 (C)1：3 (D)2：3 (E)3：1。
答案：(C)
本題作答時，應寫出個別半反應式：
陽極：
陰極：
由半反應可知兩極產生的莫耳數比為＝1：3
本題為相當具有鑑別度的題目，單由全反應式作答，則無法選出正確答案。此外，目前的燃料電池多以質子交換膜為材料，所以電解質為酸性，但現行版本中，所提到的氫氧燃料電池，則為酸、鹼性電解液皆有，若本題以鹼性電解液平衡半反應式，則會難以找到答案：
陽極：
陰極：
故題目敘述說明應清楚說明電解液的酸鹼性，並提醒考生注意，可於題目中加註：水的莫耳數部分，不需考慮陰、陽極部分之水的消耗。
3.單選題第16題：
某生想要探討鐵（III）離子與硫氰根離子（
）的反應，於是先配製了一澄清
溶液溶液靜置一段時間後，發現該溶液變成混濁，同時容器底部有少許黃褐色沉澱。試問下列哪一項最有可能為該沉澱物？
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
。
答案：(E)
氫氧化鐵（III）是一個未確知的化合物，為氨水或鹼溶液作用於鐵（III）鹽溶液所得到的紅棕色或黃棕色沉澱。反應發生
，而後再進一步作用而得沉澱，一般將此沉澱物成分視為鐵（III）的氧化物－氫氧化物（
或
），經X射線晶體學研究發現其呈現非結晶態，並含有可變數的水（註4.、5.）。故本題最佳答案雖仍為(E)選項，但以嚴謹的角度視之，仍非完全正確的答案，此外，硝酸鐵本身為弱酸性溶液，加入酸性物質可預防產生沉澱，但若不加，短時間內沉澱亦不易發生。
4.多選題第22題：
紅血球內的血紅素有傳輸氧氣的功能，其構造中含有大環分子卟啉（甲）及咪唑（乙）的鐵錯合物，可以與氧氣結合。下圖中的丙為血紅素與氧氣結合部分的模擬結構圖。下列與此相關的敘述，哪些正確？
(A)卟啉及咪唑都是弱酸性化合物
(B)丙的鐵錯合物是八面體結構
(C)丙的鐵錯合物，鐵的氧化數是+ 2
(D)丙的鐵錯合物，鐵的配位數是6
(E)丙的鐵錯合物中，鐵離子的電子組態有4s電子。
答案：(B)(C)(D)
由一般的生物知識可知，血紅蛋白由一條肽鏈和一個血紅素分子構成，肽鏈在生理條件下會摺疊成球形，把血紅素分子包在裡面，這條肽鏈所形成的球狀結構又被稱為球蛋白。血紅素（Heme）是一種含亞鐵的輔基，其中亞鐵離子位於被稱為卟啉（porphyrin，圖甲）的大雜環化合物中心，與卟啉中四個吡咯環上的氮原子配位結合，再和球蛋白肽鏈中第8個組氨酸（Histidine）殘基側鏈中的咪唑（圖乙）上之氮原子，從卟啉分子平面的上方與亞鐵離子配位結合，當血紅蛋白不與氧結合的時候，有一個水分子從卟啉環下方與亞鐵離子配位結合，而當血紅蛋白載氧的時候，就由氧分子頂替水的位置。此對三類組學生，是相當簡易的知識，故可輕易挑出(C)選項為正確答案，但對二類組學生而言，由此結構示意圖中，並無法判斷出鐵離子為+2價或+3價，因此作為試題並不十分恰當。
5.多選題第23題：
汽車排氣中的
已造成嚴重空氣污染，因此盼望化學家能找到適合的化合物G與適當的反應條件，以進行下列反應，而將變成無害的
（未平衡的反應式）上式中n是係數，但也可以為0，而X必須為任何無害的物質。試問下列化合物中，哪些可以滿足上述反應式中的G？
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
。
答案：(A)(D)(E)
根據題目中的敘述：「X必須為任何無害的物質」，但正確答案(E)中G為，其平衡方程式為：
，此時X為，雖為對人體無毒無害的物質，但會造成溫室效應，故對環境應為有害物質，故此選項是否可以選擇，讓學生無所適從，因而仍有爭議存在。
參、試題特色
1.結合時事：
如多選題第17題，取材自南部先前爆發的桶裝瓦斯偷斤減兩重量不足事件，新聞報導中指出可加裝壓力計以防止不肖業者。但由液體飽和蒸汽壓的觀念得知，只要溫度不變，且仍有液態瓦斯存在時，蒸氣壓的大小根本不會改變，加裝壓力計防止業者欺騙，是無用的行為，藉由此題目可匡正學生的錯誤觀念。
2.題目生活化：
如單選題第8題，和多選題第21、22題，分別以血紅素包裝化學平衡和錯合物的觀念，或以氣爆討論反應物用量比的問題，雖然題目所考觀念非常傳統，但以生活化的元素加以呈現，可以避免學生死背知識的盲點。
3.結合環保議題：
如單選題的第1題和第9題，多選題第23題。其中第23題以空氣汙染防制帶入平衡與氧化還原的觀念；第9題為以燃料電池考半反應的寫法，皆為與傳統不同題型，應可考出學生觀念是否正確。
4.結合現代科技：
如多選題第19題和第24題。第19題的「稠五苯」有機光電材料，為相當有特色的題目；而第24題中的質譜儀，將實驗室中的實驗方式如實搬入考題，雖可幫助學生了解目前實驗室現況，但也容易有超出課綱的疑慮，程度不高的學生可能無法快速判斷出質量尖峰數目與同位素的關聯。
5.偏重觀念了解，計算量大幅降低：
與往年相較，今年度的考題計算部分不繁瑣，數字也較為簡化，重點放在觀念的判斷，有助於增加學生的信心。
6.實驗題目偏少：
除了非選題第一大題第1小題，在鑑定學生的實驗數據處理與作圖能力外；與單選題第15題，勉強算是實驗題外，其餘有關化學實驗儀器、裝置的認識及操作，或化學實驗之觀察、記錄、分析及解釋能力方面的考題均較缺乏，對於高中的化學實驗教學無正面意義。
肆、結語
以全面性的角度觀之，今年的指考試題難易度與鑑別度拿捏分寸恰當，除了傳統題型外，還加入了生活、時事、環保和結合最新科技等具特色的創新題，題目注重觀念的理解應用，而不強調數學的繁瑣計算，值得讚許。但章節分配相當不均，實驗題太過缺乏，以作為領導教學的代表性試題而言，確為一大瑕疵。考試領導教學已是目前臺灣教育的一大特點（缺失？），本人抱著野人獻曝的心情，針對整份試卷與個別試題稍做評論，大膽的雞蛋裡挑骨頭，冀能解決命題的盲點，對未來試題品質的提升，略盡棉薄之力。並期能拋磚引玉，而能有更多的先進，一起共同努力，使來年試題能更臻完美，能有效而正確的引導化學教學，並確實反映出學生的素質，以達各大學選才之目的。
同時提醒明年的考生，在化學的學習上，應以課本基本知識為主，考古題與傳統題型的練習固然不然輕廢，但活用觀念並運用於日常生活上，不過度鑽牛角尖於繁瑣計算與太過細節的部分，也是目前指考題目的方向之一，只要掌握正確的觀念與足夠的練習，相信一定足以克服指考的挑戰！
註2.歷年資料來源「98學年度指定科目考試試題分析－化學考科」
註3.歷年資料來源「97學年度指定科目考試試題分析－化學考科」
註4.參見國立成功大學環境工程學系碩士論文「氫氧化鐵與離子交換樹脂去除砷之動力、平衡與傳輸」民國93年6月
註5.參見維基百科「氫氧化鐵」