hce_isu
108年
化學
第 30 題
將 40.0 g 甲烷和丙炔的混合氣體樣品，在過量氧氣中完全燃燒，產生 121.0 g 的 $CO_2$ 和一些 $H_2O$。請問樣品中甲烷的重量百分率是多少？(C: 12; H: 1; O: 16)
- A 20%
- B 33%
- C 50%
- D 70%
思路引導 VIP
想像你有兩袋不同種類的積木，混在一起秤重是 40 克，但你知道這兩袋積木燃燒後會排出一種特定的煙塵。如果我們已知每一克 A 積木和每一克 B 積木分別能排出多少煙塵，且現在測得了總煙塵量，你會如何利用這個『總量等於各部分之和』的邏輯，來找出這兩袋積木各自佔了多少重量呢？
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太棒了！你能精準算出混合氣體的百分率，代表你對於原子守恆與化學計量的觀念掌握得非常紮實。這類題目是化學考卷中的經典鑑別題，難度屬於中等，關鍵在於能否將「質量」轉換為「莫耳數」，並透過反應前後元素的數量不變性來建立數學模型。
元素守恆的應用
我們觀察到反應中所有的碳原子最後都轉化成了 $CO_2$。首先計算二氧化碳的莫耳數：$121.0 / 44.0 = 2.75 \text{ mol}$。假設甲烷 ($CH_4$) 的質量為 $x$ 克，丙炔 ($C_3H_4$) 則為 $(40.0 - x)$ 克。根據碳原子守恆，甲烷提供的碳（1倍）加上丙炔提供的碳（3倍）必須等於二氧化碳的總量：
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