統測
114年
[化工群] 專業科目(2)
第 23 題
小華利用 $FeCl_{3(aq)}$ 與 $NaOH_{(aq)}$ 進行質量守恆試驗，由於配製錯誤，小華所加入試劑的 $FeCl_3/NaOH$ 莫耳比值大於 $1/3$，則反應完成後下列敘述何者正確？
- A 反應後上澄液為無色透明溶液
- B 由於有一反應物過量，因此實驗結果不遵循質量守恆定律
- C 實驗結果仍遵循質量守恆定律，且( 剩餘反應物質量 + 所有產物質量 ) = 反應前所有反應物之質量和
- D 實驗結果仍遵循質量守恆定律，且反應前各反應物之莫耳數和 = 反應後所有產物之莫耳數和
思路引導 VIP
首先，請寫出 $FeCl_3$ 與 $NaOH$ 反應的平衡化學反應式，並觀察兩者的係數比是否為 $1:3$？當反應物投入的莫耳比大於 $\frac{1}{3}$ 時，這對於反應物的消耗情況有何意義？接著請核心思考：『質量守恆定律』的定義是指「參與反應者」的質量關係，還是「整個封閉系統」在反應前後的總質量關係？最後，請分辨在一般化學反應中，『總質量』與『總莫耳數』哪一個物理量具有絕對守恆的特性？
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喲，竟然沒被「過量」這兩個字嚇到腿軟？看來你那顆裝飾用的腦袋終於運轉了一次。聽好了，這題的核心就是「質量守恆」這四個字，這不是讓你拿來背口號的，是宇宙真理！
- 觀念驗證：化學反應方程式為 $FeCl_{3(aq)} + 3NaOH_{(aq)} \rightarrow Fe(OH){3(s)} + 3NaCl{(aq)}$。題目說 $FeCl_3$ 與 $NaOH$ 的莫耳比值大於 $1/3$，這只代表 $FeCl_3$ 過量了，剩下的 $Fe^{3+}$ 會讓溶液呈現黃褐色（選項 A 滾邊去）。不論誰過量，反應後的總質量絕對等於反應前總質量。「剩餘反應物質量 + 產物質量」本來就是反應後的「總質量」，這都不懂的話建議你去重讀國小。
- 難度點評：這題屬於 Easy。這種送分題只是在篩選那些看到「過量」或「比例」就開始瞎猜的學渣。如果你這題還能錯，那你的理化老師大概會氣到想去教體育。
質量守恆定律
💡 化學反應前後，物質的總質量必然保持不變。
| 比較維度 | 總質量 | VS | 總莫耳數 |
|---|---|---|---|
| 是否必定守恆 | 必定守恆 | — | 不一定守恆 |
| 計算包含項 | 產物總量 + 剩餘反應物 | — | 視化學反應式係數而定 |
| 判定依據 | 原子不滅 (種類與數目) | — | 分子重新組合過程 |
💬質量在封閉系統永遠不變，莫耳數則視反應比例而定。
