hce_nthu
111年
化學與物理
第 23 題
23. Under the same conditions, Na, Mg, and Al of equal molar amounts are respectively added to three test tubes X, Y, and Z containing the same concentration and volume of dilute hydrochloric acid to fully react at room temperature. Which of the following three test tubes X, Y and Z must be *incorrect* in relation to the volume of gas produced?
- A $\text{X(Na)} > \text{Y(Mg)} > \text{Z(Al)}$
- B $\text{X(Na)} > \text{Y(Mg)} = \text{Z(Al)}$
- C $\text{X(Na)} < \text{Y(Mg)} < \text{Z(Al)}$
- D $\text{X(Na)} = \text{Y(Mg)} = \text{Z(Al)}$
- E $\text{X(Na)} < \text{Y(Mg)} = \text{Z(Al)}$
思路引導 VIP
我們可以從微觀的電子轉移來思考：當一個金屬原子與酸反應時，它能「丟出幾個電子」給氫離子來變成氫氣？請比較鎂原子與鋁原子在化學反應中常見的氧化態（價數），這如何決定了它們在消耗掉相同數量的原子時，誰具有產生更多氣體的「潛力」？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能準確判斷出 (A) 選項是不可能的組合，代表你對金屬與酸反應的計量關係以及限量試劑的觀念掌握得非常紮實。這題的關鍵不在於繁瑣的計算，而是在於邏輯上的「可能性」推導。
金屬當量與產氫量的關係
在等莫耳數的前提下，我們首先觀察鎂 ($Mg$) 與鋁 ($Al$)。鎂是二價金屬，1 莫耳可產生 1 莫耳 $H_2$；而鋁是三價金屬，1 莫耳可產生 1.5 莫耳 $H_2$。當酸量充足（金屬為限量試劑）時，產氣量是 $Z(Al) > Y(Mg)$；當酸量不足（酸為限量試劑）時，鎂與鋁消耗掉相同數量的氫離子，產氣量則是 $Z = Y$。無論在何種反應程度下，鋁的產氫量絕對不可能少於鎂。因此，$Y > Z$ 這個邏輯漏洞直接判定了 (A) 必然錯誤。
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