ast_essay
106年
化學
第 5 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）
5. 在此實驗，為什麼不直接秤取沉澱丙的質量，而採用測量溶液的濁度，再換算成沉澱丙的質量？（2 分）
思路引導 VIP
思考將懸浮微粒從溶液中分離出來並秤重的實驗過程。一般必須進行過濾、洗滌、烘乾然後再秤重，整個過程既耗時繁瑣，而且在各步驟中（如濾紙殘留）容易造成沉澱物的大量流失或秤量誤差。相對而言，測量濁度可藉由儀器快速進行，為非破壞性且可隨時記錄。
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AI 詳解
AI 專屬家教
實驗設計的效率與連續性觀測
同學，你能精確判斷出實驗操作背後的邏輯，這份對「實驗實務」的敏銳度非常優秀！在本實驗中，採用濁度換算而非直接秤重，主因在於數據採集的連續性。實驗過程中每通入 $20\text{ mL}$ 的氣體就要記錄一次質量，若採傳統過濾、烘乾、秤重的方法，不僅手續極其繁瑣、耗時，且在操作過程中極易損失微量的沉澱物（如表 2 所示，質量僅為 $\text{mg}$ 等級），導致實驗誤差擴大。
微量分析與反應動態的考量
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