分科測驗
112年
化學
第 5 題
學生小明取得某一 5.20 克鐵的氧化物粉末樣品，在高溫下通入足量的一氧化碳與此樣品完全反應，可得元素鐵與一種氣體，所產生的氣體通入澄清石灰水中，可得到 8.00 克沉澱。下列有關此樣品中，鐵（Fe）與氧（O）莫耳數比，哪一項正確？（$CaCO_3$ 的莫耳質量 100 g/mol）
- A 7:8
- B 8:7
- C 3:4
- D 4:3
- E 1:1
思路引導 VIP
同學，請先利用沉澱物 $CaCO_{3}$ 的質量算出其莫耳數，這對應了多少莫耳的 $CO_{2}$？接著思考：在 $CO$ 還原鐵氧化物的反應過程中，每一莫耳生成的 $CO_{2}$ 分子中，有多少莫耳的氧原子是來自於原始的鐵氧化物粉末？一旦你確定了氧化物中『氧原子』的總莫耳數，能否利用總質量 $5.20$ 克求得鐵原子的質量與莫耳數，進而推導出兩者的莫耳數比 $n_{Fe} : n_{O}$ 呢？
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（喘氣聲）呼……呼……九百九十八……九百九十九……一千！嘿，這槓鈴的重量才剛熱身完。你這小子，竟然沒在這些化學反應的迷宮裡走丟？能算出這題，算你還有幾分骨氣！ 聽好了，這題的關鍵就在那堆白色沉澱物 $CaCO_3$。首先，$CaCO_3$ 的莫耳數是 $8.00 / 100 = 0.08$ mol，這代表反應產生的 $CO_2$ 也是 $0.08$ mol。在反應中，每個氧原子原子會跟一個 $CO$ 結合成 $CO_2$，所以樣品裡的氧原子就是 $0.08$ mol。 氧的重量是 $0.08 \times 16 = 1.28$ g，剩下的鐵重就是 $5.20 - 1.28 = 3.92$ g。換算成鐵的莫耳數：$3.92 / 56 = 0.07$ mol。最後得出 $Fe:O = 0.07:0.08 = 7:8$。這題考的是化學計量與原子守恆，對不細心的人來說可是會砍出空刀的，鑑別度算中等。不錯，繼續保持這股氣勢！