摩爾計算

1 宣道中學

化學測驗 摩爾計算

S.6S 16/9/2008

1. (a) 鈷（Cobalt, Co）與鋼鐵混合後，可增強鋼鐵的抗腐蝕性(corrosion resistance)。試計 算 一 含 有 1.00×1020 粒 原 子 (atom) 的 鈷 樣 本 中 的 摩 爾 數 (mole number)及 其 質 量 (mass)。 (b) 鉀-40是一種較罕見的低原子序(atomic number)但又具放射性(radioactive)的同位素 (isotope)。它在自然界中的豐度(abundance)為0.012%。若1杯牛奶中含371 mg 鉀 (potassium)，試計算因飲用此杯牛奶所吸收的40K原子的數量。 (相對原子質量：鉀 = 39.10；鈷 = 58.93) 04 II #1(a)

2. (a) 氣態化合物(gaseous compound) A 的質量組成(mass compositon)如下： N 21.6% 、 O 49.2% 和 F 29.2%

(i) 推定 A 的實驗式(empirical formula)。 (ii) 在 298 K和 1.01×105

N m-2 時，A 的密度(density)是 2.65 g dm-3。假設 A具理 想氣體(ideal gas)的習性，計算 A 的摩爾質量(molar mass)，從而推完它的分 子式(molecular formula)。

(iii) 繪出 A 全部可能的三維結構。

93 II #3(a)

3. (a) (i) 分 別 寫 出 Crn+

和 MnO4- 在 酸 性 溶 液 (acidic solution) 中 氧 化 還 原 (oxidation-reduction)的平衡半反應式(balanced half-equation)。用 n 來表示，每 一摩爾(mole) Crn+

的氧化反應(oxidation)會涉及多少摩爾電子(electron)？ 寫出上述反應的平衡總反應式(balanced overall equation)。

(ii) 用 0.0250 M KMnO4 溶液來滴定(titrate)一含有 1.50×10-3 摩爾 Crn+ 的酸化溶 液。到達反應的當量點(equivalence point)時，所加入的 KMnO4 體積是 48.00 cm3。

計算 n 的值。

4. 一化學式為 H(CH2)nCOOH 的羧酸(carboxylic acid)，它的沸點(boiling point)為 164°C。 0.14 g 這種酸的蒸氣(vapour)在 353°C 及壓力(pressure)為 101 kN m-2 下的體積(volume)為 82 cm3，試計算化學式中的 n 值。

2 1. (a) 由於1摩爾鈷含6.022×1023 粒原子 1.00×1020 ∴ 1.00×1020粒鈷原子的摩爾數 = 6.022×1023 = 1.66×10 -4 mol 由於1摩爾鈷原子重 58.93 g ∴ 它的質量 = 58.93×1.66×10-4 = 9.78×10-3 g (b) 1摩爾K的質量 = 39.10 g 371×10-3 g ∴ 371 mg K的摩爾質量 = 39.1 g mol-1 = 9.49×10-3 mol 它所含的K原子數量 = 6.022×1023×9.49×10-3 = 5.71×1021 K原子 由於40 K的自然豐度是0.012%，所以1杯牛奶所含的40K原子數量 0.012 = 5.71×1021× 100 = 6.86×10 17 粒 2. (a) (i) _{N O F} 摩爾比 0 . 14 6 . 21 ： 0 . 16 2 . 49 ： 0 . 19 2 . 29 1 = 1.543 ： = 3.075 ： = 1.537 = 1 ： 2 ： 1 實驗式：NO2F 1 (ii) 就理想氣體而言， p V = n R T 1 Mr = p

ρ

3 3. (a) (i) 由於 MnO4

是一強氧化劑，它能將 Crn+ 氧化為 Cr2O72-

半反應：MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- → Mn2+(aq) + 4H2O(ℓ) 1 2Crn+(aq) + 7H2O(ℓ) → Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + (12 – 2n)e- 2 每摩爾 Crn+ 放出 (6 - n) 摩爾的 e

-10Crn+(aq) + (12–2n)MnO4-(aq) + (26-16n)H+(aq) →5Cr2O72-(aq)

(12-2n)Mn2+(aq) + (13-8n)H2O(ℓ) 1 (ii) Crn+ 的摩爾數目 = 0.00150 MnO4- 的摩爾數目 = 1000 025 . 0 48× = 0.0012 1 所以 5 摩爾 Crn+ = 4 摩爾 MnO4- 1 即 n 2 12 10 − = 4 5 n = 2 1

10Crn+(aq) + 8MnO4-(aq) + 3H+(aq) →5Cr2O72-(aq) + 8Mn2+(aq)

+ 6H2O(ℓ) 1 4. 設該羧酸的摩爾質量為 M， PV = nRT 101×82×10-3 = (0.14 / M)×8.31×(273 + 353) M = 88 H(CH2)nCOOH分子量 = 88 ∴ 1 + 14n + 12 + 32 + 1 = 88 n = 3