高考申論題
109年
[化學工程] 化學程序工業(包括質能均衡)
第 一 題
📖 題組：
五、工業生產漂白水通常用下列的反應製造。將氯氣（Cl2）注入氫氧化納（NaOH）的水溶液，生成產物NaOCl（sodium hypochlorite）和副產物NaCl和水。 Cl2 + 2 NaOH →NaCl + NaOCl + H2O 現有氫氧化鈉的水溶液含1145 kg純NaOH，和851 kg的氯氣反應，生成618 kg的NaOCl。（每小題5分，共20分） (一)在反應中，那一項反應物是被限量的？ (二)在反應中，那一項反應物是超量供給多少百分比（重量%）？ (三)以Cl2使用量，NaOCl的產率（Yield）是多少？（以重量為基礎） (四)反應程度（Extent of reaction）是多少？ （分子量 Cl2：71.00；NaOH：40.01；NaOCl：74.50；H2O：18.00）
五、工業生產漂白水通常用下列的反應製造。將氯氣（Cl2）注入氫氧化納（NaOH）的水溶液，生成產物NaOCl（sodium hypochlorite）和副產物NaCl和水。 Cl2 + 2 NaOH →NaCl + NaOCl + H2O 現有氫氧化鈉的水溶液含1145 kg純NaOH，和851 kg的氯氣反應，生成618 kg的NaOCl。（每小題5分，共20分） (一)在反應中，那一項反應物是被限量的？ (二)在反應中，那一項反應物是超量供給多少百分比（重量%）？ (三)以Cl2使用量，NaOCl的產率（Yield）是多少？（以重量為基礎） (四)反應程度（Extent of reaction）是多少？ （分子量 Cl2：71.00；NaOH：40.01；NaOCl：74.50；H2O：18.00）
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
在反應中，那一項反應物是被限量的？
思路引導 VIP
尋找限量反應物時，首要步驟是將題幹提供的質量轉換為莫耳數（或仟莫耳數 kmol）。接著，對照化學反應方程式的化學計量係數，計算出完全反應所需的理論比例，實際供給量相對不足者即為限量反應物。
小題 (二)
在反應中，那一項反應物是超量供給多少百分比（重量%）？
思路引導 VIP
- 延續化學計量分析，確認限量反應物為 Cl2，因此 NaOH 為過量反應物。
- 根據化學計量比例，計算與所有供給的 Cl2 完全反應所需要的 NaOH 理論質量。
小題 (三)
以Cl2使用量，NaOCl的產率（Yield）是多少？（以重量為基礎）
思路引導 VIP
面對產率（Yield）計算題，首先應確認題目指定的計算基準與單位。本題要求「以 Cl2 使用量」及「重量」為基礎，因此必須先透過化學計量算出 851 kg Cl2 完全轉化時能產生的 NaOCl 理論重量，再以實際產量除以理論產量得出百分比產率。
小題 (四)
反應程度（Extent of reaction）是多少？
思路引導 VIP
反應程度 (Extent of reaction) 的定義為 ξ = (ni - ni0) / νi，通常以莫耳數為單位進行計算。本題可直接利用已知生成物 NaOCl 的實際產量，將其換算為莫耳數 (kmol) 後，代入反應程度公式求解。
限量反應物與產率計算
💡 利用化學計量係數與莫耳數換算，判定限量反應物並計算反應績效。
🔗 限量反應物判斷四步驟
- 1 質量轉莫耳 — 將各反應物重量除以其分子量得到 kmol 數。
- 2 求理論需求 — 依係數比算出 A 完全反應時，B 理論上需要多少。
- 3 進料比大小 — 將「實際進料 B」與「理論需求 B」進行比較。
- 4 定義限量物 — 若實際進料 < 理論需求，則該反應物即為限量反應物。
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🔄 延伸學習：延伸學習：進一步結合實際產量計算百分產率與反應程度 (ξ)。
