一般警察人員考試四等考試-消防警察人員類別普通物理學概要與普通化學概要112 年第 30 題單選題
市售漂白水為重量百分率濃度 5% 之次氯酸鈉水溶液,製備方式是將氯氣通入氫氧化鈉水溶液完全反應後製成,反應式如下:2NaOH(aq)+Cl2(g)→NaOCl(aq)+NaCl(aq)+H2O(l)。在 1 大氣壓,25∘C 的水溫下,欲製備 1 公斤的漂白水,需要消耗多少克的氯?(原子量:H=1,O=16,Na=23,Cl=35.5)
A2.38 克
B16.4 克
C23.8 克
D47.7 克正確答案
D正確答案
先算目標產物 NaOCl 的質量與莫耳數,再依化學反應式 1:1 的莫耳數比,求出反應物 Cl2 的質量。
為什麼答案是 D
1公斤=1000g,NaOCl質量=1000×5%=50g。NaOCl莫耳數=50/74.5 mol。依反應式 Cl2 與 NaOCl 莫耳數比為 1:1,故需 Cl2 質量 = (50/74.5) × 71 = 47.65g,四捨五入為 47.7g。
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完整詳解
Pro · 無限重點 先算目標產物 NaOCl 的質量與莫耳數,再依化學反應式 1:1 的莫耳數比,求出反應物 Cl2 的質量。
1000g × 5% = 50g NaOCl。50 ÷ 74.5 (NaOCl分子量) × 71 (Cl2分子量) = 47.65g,選 D。
逐選項分析
A✕
計算邏輯完全偏離,可能是將莫耳數或分子量進行了錯誤的乘除運算。
B✕
計算錯誤,可能是誤用了其他物質的分子量或錯誤的莫耳數比例來進行換算。
C✕ 陷阱
這是只算到單一氯原子 (Cl) 的質量:(50/74.5) × 35.5 = 23.8g。忘記氯氣是雙原子分子 (Cl2),分子量應代入 71。
D✓ 正確
1公斤=1000g,NaOCl質量=1000×5%=50g。NaOCl莫耳數=50/74.5 mol。依反應式 Cl2 與 NaOCl 莫耳數比為 1:1,故需 Cl2 質量 = (50/74.5) × 71 = 47.65g,四捨五入為 47.7g。
化學計量四步曲
| 步驟 | 操作內容 | 本題應用 |
|---|
| 1 | 確認平衡反應式 | Cl2 與 NaOCl 係數比為 1:1 |
| 2 | 求已知物質莫耳數 | NaOCl = 50g ÷ 74.5 g/mol |
| 3 | 利用係數比求未知莫耳數 | Cl2 莫耳數 = NaOCl 莫耳數 |
| 4 | 換算未知物質質量 | Cl2 質量 = 莫耳數 × 71 g/mol |
題目問「消耗多少克的氯」,考生常忘記自然界中參與反應的氯氣是以雙原子分子 (Cl2) 存在。若在最後一步驟誤用氯的原子量 (35.5) 乘上莫耳數,就會算出 23.8 克而掉入選項 C 的陷阱。