115分科測驗化學 第1題 詳解

格雷姆・分子量 · 單選 · 題目出處：115 學年度分科測驗 化學考科（大學入學考試中心）

答案(C) 氧氣看逐步解析 ↓

逐步解析

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   先抓題目核心

   這題直接考格雷姆擴散定律：在定溫定壓下，氣體擴散速率 $r$ 與分子量 $M$ 的平方根成反比，也就是 $r\propto \frac{1}{\sqrt{M}}$。題目給的是氫氣擴散速率是某氣體的四倍，重點就是把速率比轉成分子量比。
2. 2

   列出比例關係

   已知 $\dfrac{r_{\mathrm{H_2}}}{r_X}=4$，依格雷姆定律可得
   $$\frac{r_{\mathrm{H_2}}}{r_X}=\sqrt{\frac{M_X}{M_{\mathrm{H_2}}}}$$
   所以
   $$4=\sqrt{\frac{M_X}{2}}$$
   其中 $M_{\mathrm{H_2}}=2$。
3. 3

   求出未知氣體分子量

   兩邊平方：
   $$16=\frac{M_X}{2}$$
   所以
   $$M_X=32$$
   未知氣體的分子量是 $32$。
4. 4

   對照選項

   逐一檢查：
   - (A) 氦氣：$M=4$，太小，擴散應該比氫氣更快，不符合。
   - (B) 氮氣：$M=28$，不是 $32$。
   - (C) 氧氣：$M=32$，完全符合。
   - (D) 氖氣：$M=20$，不是 $32$。
   - (E) 氬氣：$M=40$，不是 $32$。
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   最後判斷

   因此，依格雷姆擴散定律與選項分子量比較，某氣體為氧氣，答案選 (C)。

關鍵觀念：#格雷姆擴散定律 #分子量 #氣體擴散