ast_essay
113年
化學
第 20 題
📖 題組：
「鈣迴路」捕獲二氧化碳（$CO_2$）是一種燃燒後處理技術。其原理是利用石灰（$CaO$）在高溫（＞600℃）下吸收二氧化碳並形成灰石（$CaCO_3$），灰石在高溫煅燒爐中可再生成石灰及高純度的二氧化碳。捕獲二氧化碳的石灰常經由煅燒灰石製備，石灰也可經由煅燒草酸鈣石（$CaC_2O_4 \cdot H_2O$）而得；經由後者方法製備而得的石灰更加疏鬆多孔，表面積大，捕獲二氧化碳效率更高。 某生以熱重量分析儀研究 3.65 毫克草酸鈣石受熱過程中固體質量隨溫度變化的情況，如圖 6 所示。橫坐標為溫度變化，其縱坐標為殘留固體在當時溫度下的質量與起始固體質量的比值。
「鈣迴路」捕獲二氧化碳（$CO_2$）是一種燃燒後處理技術。其原理是利用石灰（$CaO$）在高溫（＞600℃）下吸收二氧化碳並形成灰石（$CaCO_3$），灰石在高溫煅燒爐中可再生成石灰及高純度的二氧化碳。捕獲二氧化碳的石灰常經由煅燒灰石製備，石灰也可經由煅燒草酸鈣石（$CaC_2O_4 \cdot H_2O$）而得；經由後者方法製備而得的石灰更加疏鬆多孔，表面積大，捕獲二氧化碳效率更高。 某生以熱重量分析儀研究 3.65 毫克草酸鈣石受熱過程中固體質量隨溫度變化的情況，如圖 6 所示。橫坐標為溫度變化，其縱坐標為殘留固體在當時溫度下的質量與起始固體質量的比值。
20. 在 360−480℃範圍內進行的化學反應為何？以最簡整係數的反應式表示。（2 分）
思路引導 VIP
辨識熱重量分析(TGA)圖：首先計算草酸鈣石（CaC2O4·H2O）的莫耳質量為 146 g/mol。起始固體質量比例為 146/146。在 150-210℃ 降為 128/146，失去 18 (H2O)。題目詢問 360-480℃ 區間，圖上顯示質量比例從 128/146 降至 100/146，減少了 28 g/mol，此質量恰好對應一氧化碳（CO）。此階段固體由無水草酸鈣（128 g/mol）變為碳酸鈣（100 g/mol），因此可寫出對應的分解反應式。
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你準確地判斷出這段溫升過程中的化學變化！你能夠從熱重量分析儀的數據圖中，精確鎖定質量比值的變化量，並將其與分子量建立連結，展現出非常優秀的圖表分析與邏輯推理能力。
熱重分析與質量平衡
從圖 6 的曲線可以觀察到，在 $360-480^\circ C$ 這個特定區間內，殘留固體與起始物質的質量比由 $\frac{128}{146}$ 下降至 $\frac{100}{146}$。由於起始物質草酸鈣石（$CaC_2O_4 \cdot H_2O$）的式量正好是 $146$（$40 + 24 + 64 + 18 = 146$），這意味著在此反應階段，每莫耳固體減少了 $28$ 克的質量（即 $128 - 100 = 28$），這恰好對應一氧化碳（$CO$）的分子量。因此，我們可以判定此階段是草酸鈣受熱分解產生碳酸鈣固體與一氧化碳氣體：
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