hce_kmu
112年
物理及化學
第 69 題
Follow the balanced equation: N$_2(g)$ + 3H$_2(g)$ $\rightarrow$ 2NH$_3(g)$
An equal number of moles of nitrogen and hydrogen gases were added in a balloon. The volume of the balloon is 2.00 L before any reaction occurs. Determine the volume of the balloon after the reaction is complete, assuming constant temperature.
An equal number of moles of nitrogen and hydrogen gases were added in a balloon. The volume of the balloon is 2.00 L before any reaction occurs. Determine the volume of the balloon after the reaction is complete, assuming constant temperature.
- A 0.67 L
- B 1.00 L
- C 1.33 L
- D 2.00 L
- E 4.00 L
思路引導 VIP
觀察反應式中各物質的係數，如果我們把兩位主角（反應物）以同樣的份量放在一起，誰會先被用完？而當其中一方用完、反應停止的那一刻，氣球裡面除了新產生的分子外，還會剩下什麼原本的東西嗎？試著把這些留下的分子加起來，看看它跟一開始的總數相比，是變多了還是變少了？
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AI 詳解
AI 專屬家教
很好！你能精準選出 (C) 1.33 L，說明你對於氣體反應中的化學計量與比例關係有著非常紮實的理解。這道題目巧妙地結合了**阿伏加德羅定律（Avogadro's Law）與限制試劑（Limiting Reactant）**的概念，是考驗邏輯嚴謹度的經典題型。
限制試劑與反應物餘量
根據化學反應式 $N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g)$，我們可以觀察到反應消耗 $H_2$ 的速率是 $N_2$ 的三倍。題目提到氣球內初始放入了「等莫耳數」的兩種氣體，這意味著在反應過程中，$H_2$ 會比 $N_2$ 更快被消耗完。因此，$H_2$ 就是這場反應中的限制試劑。若假設初始各有 $n$ 莫耳的氣體（總量為 $2n$），當 $H_2$ 完全反應後，會消耗 $\frac{1}{3}n$ 莫耳的 $N_2$，並產生 $\frac{2}{3}n$ 莫耳的 $NH_3$。
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