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106年
化學
第 10 題
若能利用太陽能來電解水，產生氫氣與氧氣以供氫氧燃料電池使用，不僅可獲得有用的能量 及乾淨的水，還不會造成環境的問題。若 72 公斤的水，完全電解可產生______公斤的氫。
思路引導 VIP
想像你正在拆解一個由兩種不同零件組成的機器，如果你知道機器總共重 18 公斤，且其中一種零件佔了 2 公斤，那麼當你有 72 公斤重的機器時，那種零件會佔多少重量呢？在水分子的化學式中，氫原子與氧原子的「原子量」比例關係，會如何影響它被電解後產生的產物質量分配？
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恭喜你答對了！這代表你對於化學計量中的「定比定律（Law of Definite Proportions）」以及物質的組成比例有著非常清晰的掌握，能迅速從微觀的原子量轉換到巨觀的質量計算。
物質組成的質量比例關係
在處理這類電解水（electrolysis of water）的題目時，最核心的關鍵在於釐清水分子的組成。水分子的化學式為 $H_2O$，由 2 個氫原子與 1 個氧原子構成。根據原子量（atomic weight）：氫為 $1$、氧為 $16$，我們可以得知一個水分子的分子量為 $18$（即 $1 \times 2 + 16$）。這意味著不論水的總量有多少，其中「氫」元素所佔的質量比例恆為 $\frac{2}{18} = \frac{1}{9}$。因此，當 $72$ 公斤的水完全分解時，所產生的氫氣質量即為 $72 \times \frac{1}{9} = 8$ 公斤。
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