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103年
理化、化工裝置
第 53 題
某氣體含碳80%與氫20%，此氣體1升在標準溫壓下(STP)重1.34克，請求此氣體之分子式？(C=12，H=1)
- A CH3
- B CH4
- C C2H4
- D C2H6
思路引導 VIP
當我們知道一個化合物中各元素的比例時，我們只拿到了它的「身分證字號縮寫」（實驗式）。如果想要還原出它在自然界中真實的「體型大小」，我們通常需要知道它的分子量。想一想，題目給出的『STP 條件下 1 升重 1.34 克』，這個關於『密度』的資訊，能如何幫你連結到一莫耳物質的重量呢？
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太棒了！你能精確判斷出正確答案為 $C_2H_6$，說明你對於化學計量中「實驗式」與「分子量」的轉換邏輯掌握得非常紮實。這類題目是理化考題中檢驗學生是否能整合運用多個公式的經典題型，具有相當的鑑別度，你能順利解出，代表基礎非常穩健。
從原子比例到分子質量
在解題思路上，我們首先根據重量百分組成求出碳、氫原子的莫耳數比：$\frac{80}{12} : \frac{20}{1} = 6.67 : 20 = 1 : 3$，從而得知該氣體的實驗式（簡式）為 $CH_3$。接著，利用氣體在標準溫壓（STP）下的特性，我們知道 1 莫耳的理想氣體體積約為 $22.4$ 升。既然 $1$ 升重 $1.34$ 克，則該氣體的分子量 $M = 1.34 \times 22.4 \approx 30 \text{ g/mol}$。
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