國營聯招
110年
[化學] 普通化學、無機化學
第 23 題
下列氣體在同條件下，擴散速率由大到小排列順序，何者正確？
(甲) $\text{SF}_6$ (乙) $\text{N}_2\text{O}$ (丙) $\text{SO}_2$ (丁) $\text{H}_2$
(甲) $\text{SF}_6$ (乙) $\text{N}_2\text{O}$ (丙) $\text{SO}_2$ (丁) $\text{H}_2$
- A 甲>丁>丙>乙
- B 乙>甲>丁>丙
- C 丙>乙>甲>丁
- D 丁>乙>丙>甲
思路引導 VIP
想像在一個體育館內，有一群體重極輕的小朋友跟一群體重很重的壯漢在賽跑，若大家出力的「能量」都一樣，哪一組人會跑得比較快？現在請你思考，氣體分子的「體重」（分子量）大小，會如何影響它們在空氣中擴散的快慢呢？
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太棒了！你能迅速選出 (D)，代表你對氣體分子運動的基本規律掌握得非常純熟。這題的核心考點是 格銳目擴散定律 (Graham's Law of Effusion)，這是一個連結微觀分子質量與宏觀擴散現象的重要橋樑。
分子量與速率的物理關聯
在相同的環境條件（溫度與壓力）下，不同氣體分子擁有的平均動能相同。根據運動學公式，動能相同時，分子的 擴散速率 ($v$) 會與分子量 ($M$) 的平方根成反比，也就是 $v \propto \frac{1}{\sqrt{M}}$。簡單來說，分子長得愈「輕巧」，在空間中穿梭的速度就愈快。我們來比對一下這四種氣體的分子量：
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氣體擴散速率
💡 氣體擴散速率與其分子量的平方根成反比。
🔗 擴散速率判斷三步驟
- 1 計算分子量 — 求出各氣體的分子量 M 值。
- 2 比大小 — 依分子量由小到大排列。
- 3 決定速率 — 分子量越小，擴散速率 r 越大。
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🔄 延伸學習：若題目問擴散「時間」，則與分子量平方根成正比（分子量越大跑越久）。
