重水比輕水重幾倍：要比「整個分子」，氧原子也算進去
題目
自然界有許多質子數相同、但中子數不同的原子，彼此間稱為同位素。
氫原子的同位素有氘（D）與氚（T）。
科學家將 H₂O 稱為輕水、D₂O 稱為重水、T₂O 稱為超重水。
一個重水分子的質量約為一個輕水分子質量的多少倍？ （原子量：H ＝ 1，O ＝ 16，氘 D 的原子量為 2）
一個重水分子的質量約為一個輕水分子質量的多少倍？ （原子量：H ＝ 1，O ＝ 16，氘 D 的原子量為 2）
- (A) 0.3/1000
- (B) 0.25
- (C) 20/18 ← 正確答案
- (D) 2 ← 我選的
我的答案：(D) 2只比較了氫原子，忘了整個分子還有氧
正確答案：(C) 20/18D₂O ＝ 20、H₂O ＝ 18
錯在哪裡
關鍵錯誤：比較的對象是「分子」，你比成了「原子」。
D 的原子量是 H 的 2 倍，這一點你判斷完全正確—— 問題是題目問的不是原子，而是「一個重水分子 vs 一個輕水分子」。
水分子裡除了 2 個氫，還有1 個氧（原子量 16）， 而氧在兩種水裡完全一樣，它就像兩邊都背著同一個大書包： 輕水 H₂O ＝ 1×2 ＋ 16 ＝ 18 重水 D₂O ＝ 2×2 ＋ 16 ＝ 20 那個共同的 16 會把「2 倍」大幅稀釋掉， 實際比值只有 20/18 ≈ 1.11 倍，離 2 倍很遠。
這也呼應題幹的敘述：重水「比一般水還重，密度也會較大」—— 只是稍微重一點，如果真的重 2 倍，那早就不是「密度較大」而是天差地別了。 題幹的文字其實已經在幫你檢查答案。
D 的原子量是 H 的 2 倍，這一點你判斷完全正確—— 問題是題目問的不是原子，而是「一個重水分子 vs 一個輕水分子」。
水分子裡除了 2 個氫，還有1 個氧（原子量 16）， 而氧在兩種水裡完全一樣，它就像兩邊都背著同一個大書包： 輕水 H₂O ＝ 1×2 ＋ 16 ＝ 18 重水 D₂O ＝ 2×2 ＋ 16 ＝ 20 那個共同的 16 會把「2 倍」大幅稀釋掉， 實際比值只有 20/18 ≈ 1.11 倍，離 2 倍很遠。
這也呼應題幹的敘述：重水「比一般水還重，密度也會較大」—— 只是稍微重一點，如果真的重 2 倍，那早就不是「密度較大」而是天差地別了。 題幹的文字其實已經在幫你檢查答案。
正確解法
Step 1 先確認氘（D）的原子量
氘 ＝ 1 個質子 ＋ 1 個中子 ＋ 1 個電子 → 質量數 ＝ 2 → 原子量 ＝ 2
（一般氫 H ＝ 1 個質子，沒有中子 → 原子量 ＝ 1）
同位素的質子數相同（都是 1，所以都是氫），差別只在中子數。
氘 ＝ 1 個質子 ＋ 1 個中子 ＋ 1 個電子 → 質量數 ＝ 2 → 原子量 ＝ 2
（一般氫 H ＝ 1 個質子，沒有中子 → 原子量 ＝ 1）
同位素的質子數相同（都是 1，所以都是氫），差別只在中子數。
Step 2 分別算出兩種水的分子量
| 分子 | 組成 | 計算 | 分子量 |
|---|---|---|---|
| 輕水 H₂O | 2 個 H ＋ 1 個 O | 1×2 ＋ 16 | 18 |
| 重水 D₂O | 2 個 D ＋ 1 個 O | 2×2 ＋ 16 | 20 |
Step 3 相除求倍數
重水 ÷ 輕水 ＝ 20 ÷ 18 ＝ 20/18 ≈ 1.11 倍 答案 (C)。
重水 ÷ 輕水 ＝ 20 ÷ 18 ＝ 20/18 ≈ 1.11 倍 答案 (C)。
Step 4 合理性檢查
題幹說重水「比一般水還重、密度也會較大」→ 倍數必須略大於 1。
光用「必須略大於 1」這個條件，就能直接鎖定 (C)。
（順帶一提，(A) 的 0.3/1000 是拿題幹「每公升水含 0.3 克重水」去湊的干擾選項，
跟分子量完全無關。）
題幹說重水「比一般水還重、密度也會較大」→ 倍數必須略大於 1。
| 選項 | 數值 | 合理嗎 |
|---|---|---|
| (A) 0.3/1000 | 0.0003 | ✗ 比輕水輕太多，與題幹矛盾 |
| (B) 0.25 | 0.25 | ✗ 比輕水輕，方向相反 |
| (C) 20/18 | ≈ 1.11 | ✓ 略大於 1，完全相符 |
| (D) 2 | 2 | ✗ 重一倍太多了，且忽略了氧 |
要記住的觀念
- 比較「分子」就要把分子裡每個原子都算進去。 共同的部分（本題的氧）不會消失，它會把差異稀釋掉。 這是本題唯一的關鍵。
- 同位素：質子數相同、中子數不同。
所以化學性質幾乎一樣（因為質子數／電子數相同），
但質量不同（中子數不同）。
氫的三兄弟：H（0 中子，原子量 1）、D 氘（1 中子，原子量 2）、T 氚（2 中子，原子量 3）。 - 分子量 ＝ 各原子的原子量總和。 常用值：H＝1、C＝12、N＝14、O＝16。 H₂O＝18、CO₂＝44、O₂＝32，這幾個直接背起來會很省時間。
- 「倍數」題一定要確認比較的單位是原子、分子還是整杯溶液。 問法只差一個字，答案就完全不同。先把「誰比誰」寫下來再算。
- 用題幹的敘述檢查答案。 素養題的長題幹不是廢話——「比一般水還重、密度較大」直接告訴你 答案必須略大於 1，可以一口氣刪掉三個選項。
- 順帶記：超重水 T₂O ＝ 3×2 ＋ 16 ＝ 22，同樣的算法可以直接推出來。
類題自我檢測
已知碳有 12C 與 14C 兩種同位素。若分別由它們組成二氧化碳分子
（12CO₂ 與 14CO₂，O ＝ 16），則後者的分子量約為前者的多少倍？
(A) 14/12 (B) 46/44 (C) 2 (D) 1
看解答
(B) 46/44（≈ 1.045 倍）。
12CO₂ ＝ 12 ＋ 16×2 ＝ 44 14CO₂ ＝ 14 ＋ 16×2 ＝ 46
(A) 14/12 就是本題的錯法——只比較了碳原子，忘記兩個氧原子（共 32）也在分子裡。
注意：兩個氧的質量比碳還大，稀釋效果更明顯，
所以倍數只有 1.045，比 14/12 ≈ 1.17 更接近 1。
共同部分越重，倍數就越接近 1——這個規律可以直接用來檢查答案。
我的原始作答
你在旁邊寫下的「2 ＋ 16 ＝ 18」顯示已經開始算分子量了，
只是把 D₂ 的 2 當成一個 D（應為 2×2 ＝ 4，總和 20）。
建議：算分子量時把每個原子都拆開寫，例如「D₂O ＝ 2＋2＋16 ＝ 20」，
不要用乘法心算。逐項相加雖然多寫幾個字，但下標的數字就不會被漏掉。
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