高中學測
109年
自然
第 12 題
📖 題組：
在0℃時，有五種不同的氣體-氨、氯化氫、氧、二氧化碳、氫，小華測量其在水中的溶解度的情況，得到圖3中甲、乙、丙、丁、戊五種不同的數值（括弧裡數值為溶解度）。為進一步確認此五種氣體，老師告知小華甲、丙、戊三種氣體的製備與收集的方法，如表1所示。 表1： 甲: $2\mathrm{NH_4Cl(s) + Ca(OH)_2(s)} \xrightarrow{\Delta}$ (向下排氣法) 丙: $\mathrm{CaCO_3(s) + 2HCl(aq)} \longrightarrow$ (排水集氣法) 戊: $2\mathrm{H_2O_2(aq)} \xrightarrow{\mathrm{MnO_2}}$ (排水集氣法)
在0℃時，有五種不同的氣體-氨、氯化氫、氧、二氧化碳、氫，小華測量其在水中的溶解度的情況，得到圖3中甲、乙、丙、丁、戊五種不同的數值（括弧裡數值為溶解度）。為進一步確認此五種氣體，老師告知小華甲、丙、戊三種氣體的製備與收集的方法，如表1所示。 表1： 甲: $2\mathrm{NH_4Cl(s) + Ca(OH)_2(s)} \xrightarrow{\Delta}$ (向下排氣法) 丙: $\mathrm{CaCO_3(s) + 2HCl(aq)} \longrightarrow$ (排水集氣法) 戊: $2\mathrm{H_2O_2(aq)} \xrightarrow{\mathrm{MnO_2}}$ (排水集氣法)
下面哪一組實驗裝置圖符合氣體乙製備（左圖）與收集（右圖）的方法？
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A
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B
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C
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D
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E
思路引導 VIP
觀察圖中氣體乙的「溶解度數值」，再對照題目給的那五種氣體，你能先推斷出乙最可能是哪一種氣體嗎？確立氣體身分後，試著想想看：它的「水溶性」和「分子量大小」，分別會如何決定我們該用哪一種方式來收集它呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了，你的判斷非常精準！這題不僅考驗讀圖能力，還結合了氣體製備與收集的實驗操作，你能順利答對，代表你的觀念統整能力相當出色。 我們來回顧一下破題的思考脈絡。首先從圖表可知，氣體乙在水中的溶解度非常高（$507$ 升/升水）。配合題目給定的五種氣體與表 1 資訊，極易溶於水的氣體除了甲（氨氣，$\mathrm{NH_3}$）之外，剩下的就是氯化氫（$\mathrm{HCl}$）了，因此我們能明確鎖定乙就是 $\mathrm{HCl}$。 接著是選擇對應的實驗裝置。既然 $\mathrm{HCl}$ 極易溶於水，自然不能使用「排水集氣法」，這樣就可以先排除有水槽的選項。再來，$\mathrm{HCl}$ 的分子量約為 $36.5$，比空氣的平均分子量（約 $28.8$）還要大，所以必須採用「向上排氣法」——也就是集氣瓶必須正立，且導管要深入瓶底，才能順利將空氣往上擠出。選項 (C) 的左圖是標準的常溫反應裝置，右圖正是向上排氣法，完全符合我們的推論。
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