109國中會考自然科第26題 解析

109國中會考自然科第26題

題目

已知25°C時0.001莫耳的氫氣和氧氣體積均約為24.5mL。小捷在25°C的環境下進行電解水實驗，實驗前裝置如圖(十八)所示。反應一段時間後，兩管分別收集到X氣體4.9mL和Y氣體，關於Y氣體的名稱與體積，下列推論何者正確？

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(A)若Y氣體為氫氣，體積約為4.9 mL

(B)若Y氣體為氫氣，體積約為9.8 mL

(C)若Y氣體為氧氣，體積約為4.9 mL

(D)若Y氣體為氧氣，體積約為9.8 mL

答案

B

解析

本題主要是問電解水的生成物體積比。

電解水：2 H₂O → 2 H₂  ＋ O₂

電解水的生成物：負極產生氫氣H₂，正極產生氧氣O₂。

              2 H₂O → 2 H₂  ＋ O₂

莫耳數 (體積) 比 2  ：  2 ： 1

若X氣體是氧氣O₂體積4.9mL，則Y氣體為氫氣H₂，體積約為9.8 mL。

若X氣體是氫氣H₂ 體積4.9mL，則Y氣體為氧氣O₂，體積約為2.45 mL。

(A)選項，若Y氣體為氫氣，體積約為9.8 mL。

(B)選項，若Y氣體為氫氣，體積約為9.8 mL，是正確。

(C)與(D)選項，若Y氣體為氧氣，體積約為2.45 mL。

所以答案選B。

解題技巧

本題中的關鍵「兩管分別收集到X氣體4.9mL和Y氣體」，

電解水：2 H₂O → 2 H₂  ＋ O₂，

氫氣H₂與氧氣O₂的體積比是2比1，若X氣體是氧氣O₂體積為4.9mL，則Y氣體為氫氣H₂，體積約為9.8 mL。

知識節點

水的電解

原理

一、水的電解

1.水電解：利用電能產生的化學反應。電解水時，負極產生氫氣，正極產生氧氣。

2.在容器中盛水，水中加入少許氫氧化鈉幫助導電。

3.以兩支注射針頭作為電極，分別接至直流電源供應器的正、負極。

4.將兩電極置於試管內，按下開關，觀察兩試管內氣體的產生。

5.電極兩端要越靠近越好，可得較大電流，電解時間可縮短。

正極： 2 H₂O →  4 H^＋ ＋ O₂＋ 4 e^─ 

負極：2 H₂O ＋ 2 e^─  → H₂  ＋ OH^─

全反應：2 H₂O → 2 H₂  ＋ O₂ 

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6.電解產物：負極產生氫氣，正極產生氧氣。

                    （負極氫氣）  （正極氧氣）

              體積比      2     ：    1

              重量比      1     ：    8

氫氣：可燃但不助燃，以點燃的火柴檢驗，會發出爆鳴聲。

氧氣：助燃但不可燃，可使火柴餘燼復燃。