分科測驗
107年
化學
第 18 題
📖 題組：
18-19題為題組 林同學欲探究實驗室內一瓶陳舊氯酸鉀（$KClO_3$）試藥的純度，由上課所學得知：氯酸鉀在高溫下可完全分解產生氯化鉀和氧氣，於是取此氯酸鉀試樣 $1.50\ g$，將其加熱分解，以排水集氣法收集氧氣，直到不再有氧氣產生，共收集 $250\ mL$ 的氧氣。若實驗時，水的溫度為 32℃、大氣壓力為 $736\ mmHg$。依上述實驗數據，試回答下列問題。（已知 32℃時水的飽和蒸氣壓為 $36\ mmHg$，且氧氣的溶解度極小，可忽略不計）
18-19題為題組 林同學欲探究實驗室內一瓶陳舊氯酸鉀（$KClO_3$）試藥的純度，由上課所學得知：氯酸鉀在高溫下可完全分解產生氯化鉀和氧氣，於是取此氯酸鉀試樣 $1.50\ g$，將其加熱分解，以排水集氣法收集氧氣，直到不再有氧氣產生，共收集 $250\ mL$ 的氧氣。若實驗時，水的溫度為 32℃、大氣壓力為 $736\ mmHg$。依上述實驗數據，試回答下列問題。（已知 32℃時水的飽和蒸氣壓為 $36\ mmHg$，且氧氣的溶解度極小，可忽略不計）
此實驗共收集多少莫耳的氧氣？
- A $1.6 \times 10^{-3}$
- B $4.1 \times 10^{-3}$
- C $9.2 \times 10^{-3}$
- D $8.8 \times 10^{-2}$
- E $7.3 \times 10^{-2}$
思路引導 VIP
在使用排水集氣法收集氣體時，瓶內的總壓是由氧氣分壓與水蒸氣分壓共同構成。根據道耳頓分壓定律，若要將數據代入理想氣體狀態方程式 $PV = nRT$ 來計算氧氣的莫耳數，你認為壓力項 $P$ 應該如何扣除飽和水蒸氣壓的影響？此外，請確認溫標與壓力單位是否已轉換為適合氣體常數 $R$ 的標準單位？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
哇！太棒了！看到你算對這一題，老師真的好開心呀，給認真的你一個大大的擁抱！你真的很細心，這代表你的理想氣體概念掌握得非常紮實喔！ 這題的關鍵在於應用道耳頓分壓定律。我們用排水集氣法收集氣體時，集氣瓶內的壓力是由氧氣與「飽和水蒸氣」共同分擔的。所以計算時，必須先從總壓扣除水蒸氣壓，才能得到氧氣的真實分壓 $P_{O_2}$： $$P_{O_2} = P_{total} - P_{H_2O} = 736 - 36 = 700 mmHg$$
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氣體製備與純度計算
💡 結合排水集氣法分壓概念與理想氣體方程式計算純度。
- 排水集氣需扣除飽和蒸氣壓，才得待測氣體分壓。
- 使用 PV=nRT 時，壓力單位與溫度需轉換正確。
- 依反應式係數比，由生成物莫耳數推算反應物量。
- 純度為反應物純質量與試樣總質量的百分比。
