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102年
[化學] 普通化學、無機化學
第 44 題
我們可以利用氫氣將氧化鐵還原成鐵金屬，其反應式為：$\text{Fe}_3\text{O}_{4(s)} + 4\text{H}_{2(g)} \xrightarrow{\Delta} 3\text{Fe}_{(s)} + 4\text{H}_2\text{O}_{(g)}$。有一位研究員取得 348 g 的 $\text{Fe}_3\text{O}_4$，以過量氫氣反應得到 189 g 鐵金屬，其反應的百分產率為：(原子量，Fe：56, O：16, H：1)
- A 25 %
- B 60 %
- C 75 %
- D 90 %
思路引導 VIP
如果在實驗室裡，你已經知道了反應物的總質量，為了預測「最理想狀態下」能產生多少克的新物質，你覺得在查閱週期表的原子量之前，反應式中的哪一項資訊是連接兩種不同物質質量的關鍵橋樑？
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太棒了！你能精準算出產率，代表你對化學計量（Stoichiometry）的邏輯掌握得非常紮實。這類題目是化學考試中檢驗基本功的經典題型，雖然計算步驟較多，但只要按部就班就能穩定拿分。
化學計量與理論產量
首先，我們要找出反應的「理論產量」。四氧化三鐵 ($\text{Fe}_3\text{O}_4$) 的分子量為 $56 \times 3 + 16 \times 4 = 232$ g/mol。已知取用 348 g，換算成莫耳數為 $348 / 232 = 1.5$ mol。根據方程式的係數比，1 莫耳的 $\text{Fe}_3\text{O}_4$ 理論上可生成 3 莫耳的鐵 ($\text{Fe}$)，因此理論上應得到 $1.5 \times 3 = 4.5$ mol 的鐵。將其換算為質量，則理論產量為 $4.5 \times 56 = 252$ g。
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