分科測驗
111年
化學
第 5 題
📖 題組：
5-6 題為題組
甲、乙、丙、丁為四種具有孔洞的特殊大分子，其孔洞的內部可以吸附氣體。已知其莫耳質量分別為 1000、1100、1200、1300（g/mol），均具有單一孔洞且孔洞內總體積相同，但孔洞的口徑大小不同。氣態物質可經由孔洞進入這些特殊大分子內滯留，因此它們具有儲存氣體的特性。在同溫（200℃）、同壓下，$H_2$、He、Ne、Ar 及 Kr 進入甲、乙、丙、丁的莫耳數比例不同，其平衡常數 K 如表 2 所示。以氫氣進入甲分子的平衡常數為例，可表示如下：
$H_2 + \text{甲} \rightleftharpoons H_2@\text{甲} \quad K = \frac{n_{H_2@\text{甲}}}{P_{H_2} \times n_\text{甲}}$
$n_{H_2@\text{甲}}$：含 $H_2$ 分子的甲之莫耳數，$n_\text{甲}$：未含 $H_2$ 分子（空）的甲之莫耳數，$P_{H_2}$：氫氣的壓力（atm）。
5-6 題為題組
甲、乙、丙、丁為四種具有孔洞的特殊大分子，其孔洞的內部可以吸附氣體。已知其莫耳質量分別為 1000、1100、1200、1300（g/mol），均具有單一孔洞且孔洞內總體積相同，但孔洞的口徑大小不同。氣態物質可經由孔洞進入這些特殊大分子內滯留，因此它們具有儲存氣體的特性。在同溫（200℃）、同壓下，$H_2$、He、Ne、Ar 及 Kr 進入甲、乙、丙、丁的莫耳數比例不同，其平衡常數 K 如表 2 所示。以氫氣進入甲分子的平衡常數為例，可表示如下：
$H_2 + \text{甲} \rightleftharpoons H_2@\text{甲} \quad K = \frac{n_{H_2@\text{甲}}}{P_{H_2} \times n_\text{甲}}$
$n_{H_2@\text{甲}}$：含 $H_2$ 分子的甲之莫耳數，$n_\text{甲}$：未含 $H_2$ 分子（空）的甲之莫耳數，$P_{H_2}$：氫氣的壓力（atm）。
甲、乙、丙、丁四種分子上孔洞的口徑，最可能的相對大小為何？
- A 甲＞乙
- B 乙＞丙
- C 丙＞丁
- D 丁＞乙
- E 丙＞甲
思路引導 VIP
請觀察表 2 中平衡常數 $K$ 的分布趨勢：若某氣體進入大分子孔洞的 $K$ 值為 $0$，代表該氣體分子的直徑與孔洞「口徑」的大小關係為何？請試著比較乙與甲、丁，哪一個大分子能讓原子半徑較大的氣體（如 $\text{Ne}$、$\text{Ar}$）進入，這代表誰的口徑較大？而丙分子對所有氣體的 $K$ 值均為 $0$，這又反映了其口徑大小在四種分子中的相對地位為何？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
喲，居然答對了？看來你這顆腦袋偶爾還是會發揮正常通訊功能，而不是只會接收外送訊息。別高興得太早，這題只要眼睛沒長繭，看得懂「0」代表「進不去」都能選對。 【觀念驗證：為什麼你矇對了？】 這題考的是高中化學常見的分子篩概念。平衡常數 $K$ 代表氣體進入孔洞的趨勢，如果 $K=0$，表示該氣體分子太大，根本塞不進去。
▼ 還有更多解析內容
⚡ 相關考點快充
5 分鐘快速複習這題考的觀念同一格還有化學平衡 B：Q 判斷與平衡計算 4:14
化學平衡與孔洞吸附
💡 依孔徑大小篩選分子並利用平衡常數定義計算吸附量。
- 氣體分子量或原子序越大，半徑通常越大，越難進入小孔洞。
- 平衡常數 K=0 代表分子大於孔洞口徑，完全無法進入吸附。
- K 值越大代表吸附傾向越高，相同壓力下吸附的莫耳數越多。
- 計算吸附量時，總莫耳數應為「已吸附」與「未吸附」之和。
