Transcript 第一章物質組成的相關計算

第一章 物質的組成
(一)本章提要：
一、質量守恆定律(拉瓦節)
二、定組成定律(普魯斯特)
三、倍比定律(道爾頓)
★請看仔細各定律的內容★
很重要
四、氣體化合體積定律(給呂薩克)
五、亞佛加厥定律(亞佛加厥)
六、原子量、分子量、亞佛加厥數、莫耳間的關係
amu
請看課本中內容
莫耳數(n)=質量∕分(原)子量
=個數∕ 6.02＊1023
依題目中給的條件，代入相關的公式
=M濃度 ＊V(公升)
七、三種濃度的計算(體積莫耳濃度M、重量百分率濃度%、百萬分點ppm)
★計算這三種濃度：分母均是溶液的量、 分子均是溶質的量
(1) M = 溶質莫耳數∕溶液體積(公升) →每公升的溶液中含有溶質的莫耳數
(2) % = 溶質重∕溶液重＊100%
→每100克的溶液中含有溶質的克數
(3) ppm=溶質mg ∕溶液Kg
→每1 Kg的溶液中含有溶質的毫克數
八、溶解度：定溫、定壓下，每100g溶劑可溶解溶質的g數，常用s表示。
本章相關題解：
【91指考】
某元素X所形成的五種氣體化合物，在常溫、常壓時，每莫耳的重量及其中所含X的重量百分比，如下：
化合物 重量（克） 含 X 的重量百分比（％）
甲
乙
60
80
44
82
丙
44
27
丁
30
80
戊
16
75
基於原子學說的模型及本實驗的結果，X的原子量有多種可能，試問X的原子量可能為何？
(A)3
(B)6
(C)8
(D)12
(E)16。
(93學測)
科學家計畫製造一座「太空電梯」，以探測外太空與火星。支撐這座「太空電梯」的纜繩是一束由十億條、長達十萬公里的奈碳
管所製成，每條奈米碳管含有7.21017個碳原子。試估計這束纜繩至少需要多少公斤的碳來製備？
【習作題】P6.
21克的X2可與氧反應形成69克的XO2，試回答下列問題：若取質量比為7：4的X2與O2化合，所形成化合物的化學式為何？
【課本習題9】
0.4M的氫氧化鈉溶液25毫升加水稀釋到100毫升，則所得溶液的體積莫耳濃度為若干M?
【課本習題12】
實驗室中所購入的濃硫酸(H2SO4)溶液，重量百分率濃度為98%，密度為1.84g/cm3 ，則(1)體積莫耳濃度(2)百萬分點
【課本習題16】
取硫酸銅晶體(CuSO4·5H2O)50克溶於450克水中，所成之溶液中CuSO4的重量百分率濃度為多少?(Cu=64，S=32)
【91指考】
某元素X所形成的五種氣體化合物，在常溫、常壓時，每莫耳的重量及其中所含X的重量百
分比，如下：
化合物 重量（克） 含 X 的重量百分比（％）
甲
乙
60
80
44
82
丙
44
27
丁
30
80
戊
16
75
基於原子學說的模型及本實驗的結果，X的原子量有多種可能，試問X的原子量可能為何？
(A)3 (B)6 (C)8 (D)12 (E)16。
解：(ABD)
(A)化合物甲含X：60  80％  48(g)
(B)化合物乙含X：44  82％  36(g)
(C)化合物丙含X：44  27％  12(g)
(D)化合物丁含X： 30  80％  24 (g)
(E)化合物戊含X： 16  75％  12 (g)
X的量必定為原子量的整數倍。 ∴
6、12等三種均有可能是x的原子量
48、36、12、24、12的公因數可能有3、
(93學測)
1.科學家計畫製造一座「太空電梯」，以探測外太空與火星。支撐這座「太空電
梯」的纜繩是一束由十億條、長達十萬公里的奈米碳管所製成，每條奈米碳
管含有7.21017個碳原子。試估計這束纜繩至少需要多少公斤的碳來製備？
解： N表個數
n表莫耳數
W表重量
碳原子 的個 數：Nc= 108 條 7.21017個= 7.2 1025(個)
碳原子的莫耳數： nc= (7.2 1025個) ∕6 1023 = 1.2 103(莫耳)
碳原子的 重 量：Wc=(1.2  103莫耳)12g/mole 10-3 Kg = 14.4Kg
【習作題】P6.
21克的X2可與氧反應形成69克的XO2，試回答下列問題：若取質量比為7：4的X2與O2化合，
所形成化合物的化學式為何？
解：n代表莫耳數 又 莫耳數比 = 個數比
設X的原子量為A，由題意得知21 g的X2反應需O2 69-21=48g(質量守恆)
∵XO2 中X和O的個數比為1：2
∴nx: no = 1 : 2 = (21/A) : (48/16) (∵質量除以原子量=莫耳數) 得A =14
∴ nx: no = (7/14):(4/16) = 0.5：0.25 = 2：1 (∴2個X配1個O) 得X2O
【課本習題9】
0.4M的氫氧化鈉溶液25毫升加水稀釋到100毫升，則所得溶液的體積
莫耳濃度為若干M?
解： ＊稀釋的過程中溶質的量是不會改變的＊
∴溶質氫氧化鈉的量 稀釋前 = 稀釋後 (溶質的莫耳數=M×溶液體積公升)
稀釋前濃度× 稀釋前體積 = 稀釋後濃度× 稀釋後體積
∴ 0.4 × 0.025公升 = M ' × 0.1公升
M' =0.1M
【課本習題12】
實驗室中所購入的濃硫酸(H2SO4)溶液，重量百分率濃度為98%，密度為
1.84g/cm3 ，則(1)體積莫耳濃度(2)百萬分點
解：＊硫酸稀釋過程中會放出大量的熱，為避免溫度上升太快發生危險，
所以須將硫酸倒入水中 ＊
硫酸分子量=(1*2)+32+(16*4)=98 (克/莫耳)
設有1公升的濃硫酸
∵密度D=質量/體積 ∴質量=體積×密度
溶液密度
∴則溶液重W溶液 =1000毫 升×1.84=1840克=1.84kg
溶質重W溶質 = 1840 ×0.98
98%
溶質莫耳數n溶質= (1840 ×0.98)/98=18.4莫耳
硫酸分子量
∴ M H2SO4=18.4/1=18.4M
ppm =(1840*0.98*103mg)/1.84kg=9.8*105ppm
【課本習題16】
取硫酸銅晶體(CuSO4·5H2O)50克溶於450克水中，所成之溶液中CuSO4
的重量百分率濃度為多少?(Cu=64，S=32)
解：
CuSO4·5H2O之式量=[64+32+(16*4)]+18*5 =160 + 90 =250(克/莫耳)
∴250克的CuSO4·5H2O晶體中含
∴50克的晶體中含有
CuSO4 160克
5H2O 90克
∴CuSO4佔晶體的160/250=16/25
H2O 佔晶體的 90/250=9/25
WCuSO4= 50 × (16/25)=32(克)
WH2O = 50 × ( 9/25)=18(克)
∴ CuSO4% = 32/(50+450) × 100%=6.4%