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113學測自然 第14題 詳解

化學計量・氣體體積 · 單選 · 題目出處：113 學年度學科能力測驗 自然考科（大學入學考試中心）

題目
硼烷氨（H3NBH3\mathrm{H_3NBH_3}）是一種固態能源，可與酸反應產生氫氣。假設在 25°C、1 atm 下，取 1.54 克硼烷氨與足量的鹽酸反應，可完全轉變成硼酸（H3BO3\mathrm{H_3BO_3}）、氯化銨（NH4Cl\mathrm{NH_4Cl}）與氫氣，反應式如下：

H3NBH3+HCl+H2O→H3BO3+NH4Cl+H2\mathrm{H_3NBH_3+HCl+H_2O\rightarrow H_3BO_3+NH_4Cl+H_2}（未平衡）

試問所產生氫氣的體積是多少升？（25°C、1 atm，1 莫耳氫氣的體積為 24.5 升；原子量 C = 12.0、H = 1.00、O = 16.0、N = 14.0、B = 10.8）
(A) 1.23　(B) 3.36　(C) 3.68　(D) 4.90　(E) 6.00

答案(C) 3.68看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    先平衡反應式

    用觀察法：B、N、Cl 兩邊各 1 個已平衡；右邊 H3BO3\mathrm{H_3BO_3} 有 3 個 O，故 H2O\mathrm{H_2O} 係數為 3。此時左邊 H 共 3+3+1+6=133+3+1+6=13 個，右邊 H3BO3\mathrm{H_3BO_3} 占 3 個、NH4Cl\mathrm{NH_4Cl} 占 4 個，剩 6 個 H 歸給氫氣，係數為 3：H3NBH3+HCl+3H2O→H3BO3+NH4Cl+3H2\mathrm{H_3NBH_3+HCl+3H_2O\rightarrow H_3BO_3+NH_4Cl+3H_2}
  2. 2

    算硼烷氨莫耳數

    H3NBH3\mathrm{H_3NBH_3} 的分子量 =14.0+10.8+6×1.00=30.8=14.0+10.8+6\times 1.00=30.8。取 1.54 克：1.5430.8=0.0500 mol\dfrac{1.54}{30.8}=0.0500\ \text{mol}
  3. 3

    係數比抓氫氣

    由平衡式的係數比 H3NBH3:H2=1:3\mathrm{H_3NBH_3}:\mathrm{H_2}=1:3，故產生氫氣 0.0500×3=0.1500.0500\times 3=0.150 莫耳。
  4. 4

    換算成體積

    在 25°C、1 atm 下，1 莫耳氣體體積為 24.5 升：0.150×24.5=3.675≈3.68 升0.150\times 24.5=3.675\approx 3.68\ \text{升}
  5. 5

    答案與誘答

    答案選 (C)。最誘答的是 (A) 1.23：直接拿未平衡的反應式以 1:11:1 計算，0.0500×24.5=1.230.0500\times 24.5=1.23 升——與正解差的正是那個係數 3。
答案
(C) 3.68

關鍵觀念：#化學反應式 #莫耳計算 #理想氣體

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常見卡點
題目給的是「未平衡」反應式，直接套一比一就會得到 1.23 升而誤選 (A)。平衡順序記牢：先配 B、N、Cl，再用 O 定 H2O\mathrm{H_2O} 的係數，最後數 H 定 H2\mathrm{H_2} 的係數。另外 B 的原子量題目給 10.8，分子量算成 30.8，別把 B 記成 11 而算錯莫耳數。

還是卡住嗎？

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