【DSE CHEM】Chem DSE Mole Calculation 莫爾數攻略 | 附常見問法

The Chemist🧪
The Chemist🧪 2021-8-17 5,071
Chem DSE 莫爾數計算一直都係同學嘅弱項,但其實 Mole Calculation 喺 DSE CHEM 佔分極多。今日就等 DSE 化學導師 TC 教你點樣解題喇!
Mole Calculation 雖然係一個中四 Level 嘅 DSE Chem Topic,但其實有好多同學仔見到 Mole Calculation 嘅題型,都真係無從入手。其實原因好簡單:因為你無一個有系統嘅「Mole 數」思維,去幫助你應對 DSE Chem 題目。
今日就等 AfterSchool港大碩士級化學導師 The Chemist 教你點樣先可以做好莫爾數計算,最後仲會有 Mole Calculation 嘅 Chem DSE 題目畀你操練!記得一定要睇到最後啊!
 

咩係「莫爾數 Mole Calculation」?

Photo by Terry Vlisidis on Unsplash
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簡單嚟講,Mole Calculation 就係包含莫爾數 (Number of Moles) 計算嘅題目
Mole Calculation 喺 DSE Chem syllabus 裡面,其實涵蓋咗好多唔同嘅 Sub-topics,例如:
  • 3. Metals:Molar Mass, Empirical Formula
  • 4. Acids & Bases:Molarity, Dilution, Volumetric Analysis
  • 8. Energy:Enthalpy Change
  • 9. Rate of Reaction:Molar Volume⋯⋯
唔同課題嘅出法都唔一樣,而考評局有時仲會將好多 DSE Chem Topics 撈埋一齊考你。如果無一套系統性 Mole Calculation 思維,係絕對無辦法應付到㗎!
 

有邊啲必記嘅 Mole Calculation Formula?

Photo by Bill Oxford on Unsplash
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有好多 mole calculation formula 都可以喺教科書上面搵到,呢到一次過總結晒畀大家:

Metals 金屬

Acids & Bases 酸和鹼

Rate of Reaction 反應速率

Industrial Chemistry 工業化學

需要留意嘅係,呢啲公式並唔需要死記嘅!因為當中嘅單位已經同你話咗畀你知條式!
而學識「睇單位」亦能大幅提高你嘅拆題能力,等你係面對比較複雜嘅 Mole Calculation 題型時更容易搵出 step by step 嘅做題方向!
 

Mole Calculation 常見於邊啲 DSE Chem Topics?

Photo by Lesley Davidson on Unsplash
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Acids and Bases (酸和鹼)

喺 Acids and Bases 呢個 DSE Chem Topic 裡面,Titration、Dilution、Neutralisation、Back Titration 等等都會 involve 好多 Mole 數嘅題目。
例如喺啲 DSE Chem Past Paper 入面,你可以發現考評局有試過畀幾個唔同濃度嘅 Acid OR Base 你,叫你計返需要幾多 Volume。
再玩嘢啲嘅叫你計 molar mass、relative atomic mass、basicity 等等都仲得!呢啲時侯就真係好考大家嘅拆題功力了!
 

Metals(金屬)

Metal 呢個 DSE Chem Topic 會出好多 Metal Reaction equation 同 reaction 嘅題目,甚至出返好耐之前學嘅 Empirical Formula 考你點樣計。
如果你操過 DSE Chem by Topic Past Paper,你會發現曾經有題目是過畀三隻元素嘅 Mass 你,要你搵到某隻 Compound 嘅 Empirical Formula。當中亦有機會要考生利用 % by mass 去搵出指定 element 嘅 mass,再用翻 "Mass → Mole → Mole Ratio" 三步曲去搵翻指定嘅 Empirical Formula!
 

點先可以做好莫爾數計算 (Mole Calculation)?

搵出唔同嘅 Variables 扣連公式

Photo by Roman Mager on Unsplash
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我自己做 Mole Calculation 嘅時候,一定會間低題目提供嘅數字同文字 Hints,然後再寫埋相應嘅 Variables。因為咁樣可以令我更加容易唸起相應嘅公式。
例如,如果 DSE 化學試題話用 1.5 M 嘅 NaOH,我就會間低「1.5 M」,再喺隔離寫低「Conc.」代表 Concentration
又例如計 Metal reaction 嘅莫爾數計算,提供資料係 1.5 mol 嘅 Sodium,我會即刻寫低「Mole」同「R.A.M. of Na = 23」,就可以唸到計 Mass 嘅公式。
呢個方法特別適用於一啲比較長嘅題目,例如 Titration 等等。因為當中涉及嘅資料可以非常多。如果可以將唔同 DSE Chem 嘅 Concept 都列出嚟,就可以一目了然,「快、狠、準」咁做完條題目喇!
再提提大家:話明係 Mole 數嘅題目,如果可以將啲 Variables 轉到 Mole 呢個單位,計算上就會方便好多!
 

改變閱讀題目嘅順序

Photo by Joel Muniz on Unsplash
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一個睇落好 common sense 嘅方法,竟然可以隨時幫你唸通一條 Mole Calculation 題目點計?
係啊!從來都無人話睇題目一定要由上到下睇,有時倒翻轉,反而可以令你更加明白嗰條 Mole Calculation 嘅問題
例如每年必考嘅 DSE Chem Topic - Acid and Base,裡面就有一類題目係混合咗 Dilution、Neutralisation 同 Titration 嘅概念。呢類題目,最後都會同你講佢 Require 幾多 Acid 或者 Base
如果你用呢項資料做切入點,先計咗嗰 Mole 數出嚟,再用 Equation 嘅 Mole RatioDilution Ratio,就可以完美咁擊破題目。
 

將成個實驗過程畫出嚟

Photo by Julia Koblitz on Unsplash
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面對 Mole 數,好多同學都會一味寫晒全部 Equation 出嚟,點知完全都唔知嗰 Scenerio 係講緊咩,又或者完全唔清楚實驗內容。咁樣做,就算啱都係撞啱喇!
下次面對類似嘅 Chem DSE 題目,你可以將題目嘅句子,變成幾幅圖,再加埋啲 Variables 落去。無論你畫功有幾差,你都一定對條題目理解多咗,甚至唸通咗嗰計法!
好多時候,唔好心急急咁快睇題目。反而要慢慢 Visualise 嗰實驗過程,先會明條題目考核嘅核心概念!
 

必做嘅幾條 Mole Calculation Exercise (附詳細解題)

睇到呢度相信你對 Mole Calculation 嘅拆題思維都會有更深入嘅認識,跟住落嚟就等我帶住你一步步去拆解幾條 DSE 常見嘅 Mole Calculation 題型喇!

題型一:Percentage by Mass(質量百分比)

Calculate the percentage by mass of copper in copper(II) oxide (CuO).

(Relative atomic masses: Cu = 62.9; O = 16.0)

Step 1: 搵出主角
題目要求你搵 % by mass of Cu in CuO,所以主角就係 CuO 裡面嘅 Cu

Step 2: 將相關數值放入公式
 

題型二:Mole Ratio(摩爾比)

Consider the following reaction:
Calculate the mass of lead oxide required to produce 89 g of lead.
(Relative atomic masses: O = 16.0, Pb = 207.0)

Step 1: 先拆題
題目要我哋搵出 lead oxide, Pb₃O₄(s) 嘅質量,所以我哋可以按以下流程搵到答案:
Mass of Pb₃O₄ ← Mole of Pb₃O₄ ← Mole of Pb ← Mass of Pb

Step 2: 計算 Mole of Pb
呢部分唔算難,利用題目畀嘅 mass 除以 R.A.M. of Pb 就得:

Step 3: 計算 Mole of Pb₃O₄
呢步可以話係題目最難嘅一步,因為當中需要處理 Mole Ratio。從題目嘅 Balanced Equation 可見:
Pb : Pb₃O₄ = 3 : 1
處理 Mole Ratio 嘅口訣為「除自己、乘人哋」,因此就可計出 Pb₃O₄ 嘅 mole 數:

Step 4: 計算 Mass of Pb₃O₄
上一步搵到 Mole 數後,呢一步就簡單好多:
 

題型三:Limiting Reagent(有限反應物)

When 16.28 g of zinc oxide are heated with 5.23 g of carbon powder, zinc will be formed. Write down a balanced equation and calculate the mass of zinc formed.
(Relative atomic masses: C = 12.0; O = 16.0; Zn = 65.4)

Step 1: 先寫出 Balanced Equation
如果寫錯 Balanced Equation,你嘅答案都一定錯,因為計算過程需要用到 Mole Ratio

Step 2: 拆題並搵出 Limiting Reagent
先分別計出 ZnO 同 C 嘅 Mole 數,再決定邊個係 Limiting Reagent:
由於 ZnO : C = 2 : 1,呢個 Mole Ratio 話畀我哋知每 2 mole 嘅 ZnO 需要 1 mole 嘅 C 去完全反應。
從上面嘅計算得知,我哋有 0.2 mol 嘅 ZnO,因此所需嘅 C =0.2/2=0.1 mol
亦都說明我哋只需要 0.1 mol 嘅 C 去完全 react 0.2 mol 嘅 ZnO,但現在我們有 0.436 mol 嘅 C,比所需嘅高出四倍有多!
因此 C 係過量,而 ZnO 係 limiting reagent!

Step 3: 利用 Limiting Reagent 去完成接下來嘅計算
由於 Limiting Reagent 係 ZnO,我們可以利用 ZnO 和 Zn 嘅 Mole Ratio 搵到 Zn 嘅 Mole 數,再計算佢嘅 Mass:
 

題型四:Empirical Formula(實驗式)

After conducting an experiment on an unknown compound X, it was found that X only 70% iron and 30% oxygen by mass. What is the empirical formula of X.
(Relative atomic masses: Fe = 55.8; O = 16.0)

Step 1: 搵出主角
主角係指組成 Compound X 嘅 element,一般題目上會好清楚咁話你知 Compound X 係由邊幾隻嘢組成。以呢題為例,主角們就係 Fe 和 O 兩位!

Step 2: 喺 Table 上寫出主角,再搵埋佢地嘅 Mass
Table 主要會分為三行:Mass, Mole 和 Mole Ratio,你一定要先分別搵到主角們嘅 mass, 先可以做下一步!但正常情況下,題目唔會直接將 mass 列出嚟,但會提供每個 element 嘅 % by mass!所以你可以先 “Let the mass of compound X be 100 g.”,咁樣你就可以輕鬆搵到 Fe 和 O 嘅 mass 喇!

Step 3: 分別搵出主角嘅 Mole 數
呢步只係需要將 mass 除 R.A.M. 就得,所以我都唔廢話太多喇!

Step 4: 搵出主角間嘅 Mole Ratio
先搵到主角們邊個嘅 Mole 數係最少,然後將所有主角嘅 Mole 數,都除返最少嘅 Mole 數!以呢題為例,Fe 嘅 Mole 數最少,所以我哋會將所有主角嘅 Mole 數都除以 “1.254”, 從而去搵出答案!

Step 5: 約簡 Mole Ratio 再搵出 Empirical Formula
從上一步可以見到,Fe : O = 1 : 1.5。但喺寫 Empirical Formula 前,我哋需要將呢個 Ratio 轉為整數,所以我會將所有數值乘 2,就可以得出一個整數嘅比例:
Fe : O = 2 : 3 ➝ Empirical Formula is Fe₂O₃.
  
啱啱做完題目嘅你,有無覺得都係無從入手,無辦法完全掌握啲技巧?
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🚀定期分享 DSE CHEM 嘅學習心得、應試技巧🧪港大化學系畢業.專科專教🎖港大理碩士學歷.鑽研最強教學法🏅曾與港大教授進行兩年教育研究🏆多年DSE教學經驗.曾教授近百學生