#19239. 星际飞船的燃料计算
星际飞船的燃料计算
你好,我是阿西莫夫。
化学家们常说:“宏观的质量只是表象,微观的数量才是本质。”
在化学反应中,原子不会像菜市场买菜那样“论斤称”,而是像拼装乐高积木一样“论个配”。为了连接这两个世界,阿莫迪欧·阿伏伽德罗给了我们一把钥匙——物质的量(摩尔, mol)。
为了考察学生对 “过量计算”(Limiting Reagent)这一化学核心逻辑的理解,我为你构思了这道题目。它模拟了飞船燃料加注时的计算过程。
[OI 题库] 星际引擎的化学计量 (Stoichiometry of the Stars)
题目背景
“在太空中,多带一克无用的载荷都是犯罪,但少带一克关键的反应物就是自杀。” —— 《星际航行手册》
你的飞船“银河精神号”使用最经典的氢氧燃料电池作为备用动力源。该引擎通过氢气和氧气的燃烧反应产生推力,并生成纯净水供宇航员饮用。
反应方程式如下:
这意味着:2个分子的氢气 需要与 1个分子的氧气 结合,才能生成 2个分子的水。
现在,货舱里装载了质量为 克的氢气 () 和质量为 克的氧气 ()。作为飞船的主控电脑,你需要计算:当反应完全进行后,最多能生成多少克的水 ()?
题目描述
输入两个浮点数 和 ,分别代表氢气和氧气的质量(单位:g)。 请利用物质的量(mol) 的概念,计算生成水的质量(单位:g)。
已知相对原子质量:
- (故 的摩尔质量 g/mol)
- (故 的摩尔质量 g/mol)
- 水 的摩尔质量 g/mol
提示:反应物可能不是按完美比例混合的,反应会一直进行到某一种原料耗尽为止(即“短板效应”)。
输入格式
一行,包含两个非负浮点数 ,中间用空格分隔。
输出格式
一个浮点数,表示生成水的质量,保留 2 位小数。
样例数据
样例 1 (完美配比)
4.0 32.0
36.00
(解析:4g 是 2mol,32g 是 1mol。比例恰好 2:1。生成 2mol 水,即 g)
样例 2 (氧气过量)
4.0 100.0
36.00
(解析:氢气只有 2mol,决定了反应上限。氧气虽然多,但也用不完。生成水量取决于氢气,仍为 36g)
样例 3 (氢气过量)
10.0 32.0
36.00
(解析:氧气 1mol,只能消耗 2mol 氢气。生成 2mol 水。多余的氢气剩余)