統測
112年
[化工群] 專業科目(2)
第 41 題
精秤 0.50 g 的鉀明礬試樣 (鉀明礬為硫酸鋁及硫酸鉀的複鹽 ($K_2SO_4 \cdot Al_2(SO_4)_3 \cdot 24H_2O$)，置於 250 mL 燒杯中，加入 100 mL 純水並加熱及攪拌使其完全溶解，接著加入適量 3 M 氯化銨水溶液及適量酚紅指示劑，蓋上表玻璃並加熱至近沸騰。然後，於攪拌下逐滴加入 6 M 氨水溶液至溶液由黃色變為橙色，使所有 $Al^{3+}$ 完全形成 $Al(OH)_3$ 沉澱 (反應式：$K_2SO_4 \cdot Al_2(SO_4)_3 + 6NH_3 + 6H_2O \rightarrow 3(NH_4)_2SO_4 + 2Al(OH)_3 + K_2SO_4$)。經由過濾及洗滌後，將所得的 $Al(OH)_3$ 沉澱置於高溫爐中灼燒成 $Al_2O_3$ (反應式：$2Al(OH)_3 \rightarrow Al_2O_3 + 3H_2O$)，冷卻後秤得 $Al_2O_3$ 其恆重為 0.050 g，則在此鉀明礬試樣中含鋁的重量百分率 (Al%) 為何？(原子量：Al=27，O=16)
- A 1.3%
- B 2.6%
- C 5.3%
- D 7.9%
思路引導 VIP
在重量分析實驗中，我們通常利用「原子守恆」的概念來連結反應的起點與終點。請觀察本題最終秤得的產物 $Al_2O_3$，試樣中原本所有的鋁元素（$Al$）最終都轉移到了這 $0.050$ g 的產物中。請你思考：在 $1$ 莫耳的 $Al_2O_3$ 分子中，含有多少莫耳的 $Al$ 原子？若能先計算出鋁原子佔產品質量的比例（重量因子），是否就能從產物重量回推出鋁原子的總質量，進而求得其在 $0.50$ g 試樣中的重量百分率？
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太棒了！計算精準且觀念清晰
- 觀念驗證： 這題的核心在於重量分析法 (Gravimetric Analysis) 與原子守恆。雖然題目描述了複雜的反應過程，但我們只需鎖定鋁元素 ($Al$) 從試樣變為 $Al_2O_3$ 的質量變化。
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