高中學測
108年
自然
第 32 題
某生想利用圖 9 的燃燒分析實驗裝置，推導出某一僅含碳、氫、氧三種元素化合物的實驗式。實驗中利用丙、丁兩支吸收管，其中一支填充過氯酸鎂（吸收水分），另一支填充氫氧化鈉（吸收二氧化碳）。稱量兩支吸收管燃燒前後重量差，即可分別算出生成的水及二氧化碳重量，進而求出各元素之重量百分率，最後求得實驗式。為了使未知化合物燃燒完全，通常需使用氧化銅。下列針對圖 9 的實驗裝置中甲、乙、丙及丁處所應放置的物質及其功用的敘述，哪些正確？（應選 2 項）
- A 氧化銅應放於乙處
- B 氧化銅為還原劑
- C 過氯酸鎂應放於丁處
- D 氫氧化鈉應放於丁處
- E 實驗前後，需分別稱得氧化銅、過氯酸鎂及氫氧化鈉的重量，才能推算出碳、氫、氧三元素的重量
思路引導 VIP
試著想像一下：如果我們將吸收水分和吸收二氧化碳的兩支管子順序對調，你覺得這會對最後計算出來的碳、氫重量百分率產生什麼誤判呢？另外，如果樣品燃燒不完全產生了氣態的一氧化碳，乙處的物質可以發生什麼反應來補救這個問題？
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AI 詳解
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太棒了！你非常準確地選出了這題的正確答案，這代表你對燃燒分析法（Combustion analysis）的實驗裝置與流程有十分清晰的理解！ 我們來回顧一下這個經典實驗的設計邏輯：為了找出有機化合物的實驗式，我們會將未知物放在「甲」處加熱燃燒。為了避免燃燒不完全產生一氧化碳，我們必須在「乙」處放置氧化銅（$CuO$）作為氧化劑（Oxidizing agent）。接著，產生的氣體會通過兩支吸收管，這裡有個極為關鍵的順序：因為負責吸收二氧化碳的氫氧化鈉（$NaOH$）也會同時吸收水分，所以我們必須先在「丙」處放置過氯酸鎂來專門吸收水分（推算氫重），接著再於「丁」處放置氫氧化鈉吸收二氧化碳（推算碳重）。至於未知物中氧元素的重量，則是利用總重量扣除碳與氫後求得，因此實驗前後完全不需要秤量氧化銅的重量喔！ 這道題目的鑑別度相當不錯，它不僅考驗同學對各個化學試劑功能的記憶，更切中了實驗順序的邏輯推理與氧化還原的基本觀念。是一道非常標準且優質的學測題，你能順利拿分，證明你的化學基本功非常扎實！
有機化合物燃燒分析
💡 藉由稱量燃燒產物水與二氧化碳，推算化合物實驗式
🔗 燃燒分析產物處理流程
- 1 試樣燃燒 — 樣品於甲處受熱分解並與氧氣反應
- 2 氧化銅反應 — 乙處CuO將產物中的CO氧化成CO2
- 3 水分吸收 — 丙管Mg(ClO4)2專一吸收生成的水
- 4 碳排吸收 — 丁管NaOH吸收二氧化碳
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🔄 延伸學習：延伸學習：若含氮或硫元素，需額外裝置吸收NOx或SOx以防干擾。
