114學測自然 第36題 詳解

答案(C) 0.8看逐步解析 ↓

逐步解析

1. 1

   拆出兩個來源

   本題同時發生兩條反應：反應一 $\mathrm{2CO_2+4H_2O\rightarrow 2CH_3OH+3O_2}$ 與反應二 $\mathrm{2H_2O\rightarrow 2H_2+O_2}$。觀察產物歸屬：氧氣兩條反應都會生成，但氫氣只來自反應二。所以解題策略是——用「只有單一來源」的氫氣當錨點，先算出反應二的貢獻，再把總氧氣拆帳。
2. 2

   水分解的氧氣

   反應二 $\mathrm{2H_2O\rightarrow 2H_2+O_2}$ 中，$\mathrm{H_2}$ 與 $\mathrm{O_2}$ 的係數比為 $2:1$。已知氫氣生成 $0.40$ 莫耳，故反應二貢獻的氧氣為 $0.40\times\dfrac{1}{2}=0.20$ 莫耳。
3. 3

   甲醇反應的氧氣

   總氧氣 $1.40$ 莫耳是兩條反應合計的量，扣掉反應二的 $0.20$ 莫耳，剩下的才是反應一（生成甲醇那條）貢獻的氧氣：$1.40-0.20=1.20$ 莫耳。
4. 4

   換算成甲醇

   反應一 $\mathrm{2CO_2+4H_2O\rightarrow 2CH_3OH+3O_2}$ 中，$\mathrm{CH_3OH}$ 與 $\mathrm{O_2}$ 的係數比為 $2:3$。由反應一的氧氣 $1.20$ 莫耳換算：甲醇 $=1.20\times\dfrac{2}{3}=0.80$ 莫耳。
5. 5

   結論與陷阱

   本題生成甲醇 $0.80$ 莫耳，答案選 (C)。最容易誤選的是 (E)：算到反應一的氧氣 $1.20$ 莫耳就急著作答，把它直接當成甲醇的莫耳數——這是漏掉最後一步係數換算，甲醇與氧氣的係數比是 $2:3$ 不是 $1:1$，必須再乘 $\dfrac{2}{3}$ 才是甲醇的量。

關鍵觀念：#化學反應式 #莫耳比 #氧化還原

同主題一起複習：化學反應與計量 →