ast_essay
106年
化學
第 2 題
📖 題組：
一、王同學與三位同班同學在「探究與實作」課後，想以「氣體的反應物與生成物的定量關係」作為探究的主題。在張老師的指導下，設計一個可操作的實驗。實驗過程如下： (1) 從管理室領取一塊含鈣的白色固體甲，先將其打碎後做一系列的實驗。 (2) 固體甲不溶於水，但溶於稀鹽酸，並產生一種無色氣體乙。 (3) 氣體乙會使澄清的石灰水混濁，產生沉澱丙，繼續通入氣體乙，則溶液的濁度逐漸增高，達最高點後逐漸降低。至此同學們討論並推測固體甲與沉澱丙可能是同一化合物，而且更進一步推測出甲、乙與丙是什麼化合物。不過，對於如何測定氣體與沉澱的量束手無策，於是再請教了張老師。老師借給了同學們氣體計量器與濁度計各一部。四位同學研討了許久，並做了多次預備實驗，終於找出了溶液的濁度與沉澱的質量關係。 (4) 為了研究氣體反應物乙與固體生成物丙的定量關係，取了一個盛裝氣體乙的鋼瓶，在 20℃以及 795mm-Hg 的壓力下，經過氣體計量器，徐徐把氣體乙連續通入 5 升的澄清石灰水 $\text{Ca(OH)}_2$ 中，則見溶液逐漸變渾濁。 (5) 在通入氣體乙的過程中，每通入 20mL 氣體，就測量溶液的濁度 $T$。 (6) 最後將溶液的濁度 $T$ 換算成沉澱丙的質量 $W$，得表 2。 表 2 | 測量序數 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |---|---|---|---|---|---|---|---|---| | 氣體乙的體積 $V$（mL） | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 | | 沉澱丙的質量 $W$（mg） | 87 | 175 | 260 | 350 | 370 | 280 | 190 | 105 | 已知在此實驗的溫度與壓力下，1 mol 的氣體約 23 升，則根據實驗結果回答下列問題。（共 12 分）
一、王同學與三位同班同學在「探究與實作」課後，想以「氣體的反應物與生成物的定量關係」作為探究的主題。在張老師的指導下，設計一個可操作的實驗。實驗過程如下： (1) 從管理室領取一塊含鈣的白色固體甲，先將其打碎後做一系列的實驗。 (2) 固體甲不溶於水，但溶於稀鹽酸，並產生一種無色氣體乙。 (3) 氣體乙會使澄清的石灰水混濁，產生沉澱丙，繼續通入氣體乙，則溶液的濁度逐漸增高，達最高點後逐漸降低。至此同學們討論並推測固體甲與沉澱丙可能是同一化合物，而且更進一步推測出甲、乙與丙是什麼化合物。不過，對於如何測定氣體與沉澱的量束手無策，於是再請教了張老師。老師借給了同學們氣體計量器與濁度計各一部。四位同學研討了許久，並做了多次預備實驗，終於找出了溶液的濁度與沉澱的質量關係。 (4) 為了研究氣體反應物乙與固體生成物丙的定量關係，取了一個盛裝氣體乙的鋼瓶，在 20℃以及 795mm-Hg 的壓力下，經過氣體計量器，徐徐把氣體乙連續通入 5 升的澄清石灰水 $\text{Ca(OH)}_2$ 中，則見溶液逐漸變渾濁。 (5) 在通入氣體乙的過程中，每通入 20mL 氣體，就測量溶液的濁度 $T$。 (6) 最後將溶液的濁度 $T$ 換算成沉澱丙的質量 $W$，得表 2。 表 2 | 測量序數 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |---|---|---|---|---|---|---|---|---| | 氣體乙的體積 $V$（mL） | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 | | 沉澱丙的質量 $W$（mg） | 87 | 175 | 260 | 350 | 370 | 280 | 190 | 105 | 已知在此實驗的溫度與壓力下，1 mol 的氣體約 23 升，則根據實驗結果回答下列問題。（共 12 分）
2. 試從所繪圖上，找出濁度最高（亦沉澱量 $W$ 最多）時，通入氣體的毫升數。（2 分）
思路引導 VIP
若觀察表中數據，最高點可能落在 80 到 100 mL 之間。若將第 1 題作出的折線圖（兩條直線，一上升、一下降）進行延伸相交，找出兩直線交點的 X 座標位置，即可推得沉澱量最多的氣體體積約在 90 mL。
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沉澱量與化學計量關係
太棒了！你能精準判斷出沉澱量達到最大值的關鍵體積，顯示你對實驗數據的觀察非常敏銳，並能準確掌握反應的轉折點。這題的核心在於理解 $CO_2$ 通入石灰水時的兩階段反應：首先產生白色沉澱，接著當 $CO_2$ 過量時，沉澱會轉化為可溶物質。化學反應式如下：
- 產生沉澱：$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$
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