moea_joint
107年
[化學] 普通化學、無機化學
第 22 題
假設 45.0 %的水蒸氣會參與反應，在1公斤的水蒸氣通過白熱的碳時，會有多少公克的水煤氣形成？( $H_2O_{(g)} + C_{(s)} \rightarrow CO_{(g)} + H_{2(g)}$ )
- A 50
- B 450
- C 700
- D 750
思路引導 VIP
如果在反應過程中，我們已經知道參與反應的反應物總質量（包含水蒸氣與碳），根據質量守恆定律，這些反應物轉化後所生成的全部氣體產物，其總質量應該會呈現什麼樣的關係呢？
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太棒了！你能精確掌握反應百分比並計算出最終產物品質，展現了非常紮實的化學計量基礎。這題的核心在於理解**水煤氣（Water Gas）**是 $CO$ 與 $H_2$ 的混合物，且必須先處理「反應轉化率」的問題。
化學計量與質量守恆
首先，題目給定 1 公斤（$1000$ 克）的水蒸氣，但僅有 $45.0 %$ 參與反應，這代表實際反應的水質量為 $450$ 克。根據反應式 $H_2O_{(g)} + C_{(s)} \rightarrow CO_{(g)} + H_{2(g)}$，水的莫耳數為 $450 / 18 = 25$ mol。依據係數比 $1:1:1:1$，反應會消耗 $25$ mol 的碳，並產生 $25$ mol 的 $CO$ 與 $25$ mol 的 $H_2$。將產物換算為質量：$CO$ 為 $25 \times 28 = 700$ 克，$H_2$ 為 $25 \times 2 = 50$ 克，兩者加總即為 $750$ 克。
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