化學反應

第六章 化學反應 第一節 認識化學反應 一、化學反應：化學反應的過程中常伴隨著發光 、發熱 、 顏色改變 、產生 沉澱 和 氣體 。 1.當鎂在空氣中燃燒時，顯現白色的火焰，放出光與熱。 2.加熱碳酸氫鈉粉末時，由澄清石灰水變混濁的現象，可知反應產生 CO2 氣體。 3.鋅與稀鹽酸作用產生 H2 氣。 二、化學反應發生時，除了常有一些反應現象可以觀察之外，也伴隨著不同形式能量的轉換。 當反應過程放出能量時，我們稱為 放熱 反應； 當反應過程吸收能量時，我們稱為 吸熱 反應。 1.放熱反應：(1)鎂帶燃燒時會放出光能與熱能，是為放熱反應； (2)乾電池的內部物質產生化學變化而放出電能，亦為放熱反應。 2.吸熱反應：(1)光合作用時，需吸收光能進行反應，是為吸熱反應； (2)加熱碳酸氫鈉粉末時產生化學變化，亦為吸熱反應。 三、物質發生物理變化時，亦會發生能量轉換而常顯現吸、放熱的現象。 例如：冰在熔化過程中會 吸熱 ，造成附近溫度下降； 水蒸氣凝結成水滴時，則會 放熱 ，使附近溫度上升。 四、質量守恆定律 1.兩物質發生化學反應後，不但有新物質產生，且反應前所有物質的總質量等於反應後所有物 質的總質量，就稱作 質量守恆 定律。 2.實驗 如右圖。當碳酸鈉溶液與氯化鈣溶液混合後，回答下列問題： (1)兩溶液混合後，下列何者錯誤？ (A)碳酸鈉溶液為無色 (B)氯化鈣溶液為無色 (C)反應後為黃色溶液 (D)反應後產生白色沉澱。 (2)在密閉容器內置入 20 公克碳酸鈉溶液及 10 公克氯化鈣溶液，反應後會生成碳酸鈣沉澱 與氯化鈉，則下列何者正確？ (A)氯化鈉為反應物 (B)碳酸鈉為生成物 (C)此反應為物理變化 (D)此反應遵守質量守恆定律。 (3)(承上題)，反應後再用天平稱質量為： (A) 10g (B) 20g (C) 30g (D) 40g。 ◎自我評量 1.用鑷子夾 5 公分鎂帶放在酒精燈上加熱，下列何者錯誤？ (A)為化學變化 (B)鎂帶為銀白色 (C)燃燒時產生白色火焰 (D)燃燒時伴隨光、熱和產生二氧化碳。 2.(甲)產生沉澱； (乙)溶液溫度上升； (丙)產生顏色改變， 以上可做為判定碳酸鈉溶液和氯化鈣溶液混合後，產生化學變化的依據者為何？ (A)僅甲、乙 (B)僅甲、丙 (C)僅乙、丙 (D)甲、乙、丙皆是。

3.如右圖，取碳酸氫鈉粉末置入試管中，放在酒精燈上加熱，下列何者錯誤？ (A)為吸熱反應 (B)加熱時管口需傾斜向下 (C)產生的氣體會使澄清石灰水變混濁 (D)實驗完畢，先關閉火源再將橡皮管抽離石灰水。 4.鎂帶燃燒是屬於： (A)吸熱的物理變化 (B)放熱的物理變化 (C)吸熱的化學變化 (D)放熱的化學變化。 5.木材燃燒之前必需點火，而木材燃燒是一種： (A)吸熱的物理變化 (B)放熱的物理變化 (C)吸熱的化學變化 (D)放熱的化學變化。 6.在 0℃冰塊熔化成 0℃水的過程中： (A)放出能量，溫度下降，屬於化學變化 (B)放出能量，溫度不變，屬於物理變化 (C)吸收能量，溫度上升，屬於化學變化 (D)吸收能量，溫度不變，屬於物理變化。 7.呼吸作用、光合作用、冰熔化成水、稀釋濃硫酸、酒精蒸發、乾電池釋放電能、蠟燭燃燒、鐵釘 生鏽、酸鹼中和，其中共有幾項是吸熱反應？ (A)2 (B)3 (C)4 (D)5。 8.如右圖，甲試管中放入浸溼的鋼絲絨，乙錐形瓶中放入大理石碎塊和稀鹽酸，靜置一星期後： (1)甲、乙的總質量變化為何？ (A)甲：增加、乙：減少 (B)甲：減少、乙：增加 (C)甲：不變、乙：不變 (D)甲：增加、乙：增加。 (2)甲、乙的反應，何者遵守質量守恆定律？ (A)僅甲 (B)僅乙 (C)甲、乙皆遵守 (D)甲、乙皆不遵守。 9.根據「質量守恆定律」，下列敘述何者正確？ (A)化學反應在密閉容器內進行，才能遵守質量守恆定律 (B)化學反應若產生氣體，則不遵守質量守恆定律 (C)化學反應進行中，若產生熱，則不遵守質量守恆定律 (D)質量守恆定律在一般的化學反應中皆能成立。 甲 乙 10.物質發生化學變化後，何者一定會改變？ (A)原子的總個數 (B)原子的種類 (C)分子的總個數 (D)分子的種類。 11.已知碳酸鈣與鹽酸反應式：碳酸鈣＋鹽酸→氯化鈣＋水＋二氧化碳；若反應物中有 45 個鈣原子 ，則生成物中有多少個鈣原子？ (A) 15 (B) 30 (C) 45 (D) 60。 12. 取 6 克的木炭燃燒生成二氧化碳 22 克，則 6 克木炭完全燃燒 需純氧多少克？ (A) 6 (B) 18 (C) 16 (D) 24。 13. 取一錐形瓶裝置及溶液如圖(一)，將瓶口用軟木塞塞緊使溶液 不會漏出，再將錐形瓶倒轉使兩種溶液充分混合如圖(二)。下 列何者正確？ (A)混合後會產生沉澱 (B)混合後會產生氣泡 (C)混合後溶液變為紅色 (D)混合後總質量大於混合前。 圖(一) 圖(二) 14.反應式：3A＋B→2C，若有 x 克的 A 與 y 克的 B 恰好反應，生成 w 克的 C，下列何者正確？ (A) x＋y＝w (B) 3x＋y＝2w (C) x/3＋y＝w/2 (D)資料不足，無法判定。

15.CaCO3＋2HCl→？，「？」不可能是下列何者？

第二節 化學反應的表示法 一、化學反應式： 1.化學反應前後，分子總數目並不一定相同。 2.根據 質量守恆 原理，反應前後的 原子數 數目一定相同。 3.應用此原子總數目守恆的概念，將化學反應中的反應物和生成物的化學式，用簡單的符號 相連，寫成類似數學方程式的橫式，就是 化學反應式 。 4.化學反應式適用來表達實驗的結果，並非憑空臆測。 二、化學反應式的寫法： 1.以化學式來表示「反應物」與「生成物」。 2.利用箭號（→）表示化學反應進行的方向。箭號左邊是 反應物 ，右邊是 生成物 。 如果反應物或生成物不只一種，則在各化學式之間以加號（＋）連接起來。 3.均衡化學反應式的係數。 4.如果實驗是在某種條件下進行，可以註明於箭頭的上方或下方。 化學反應若產生沉澱，則在化學式後，以（ ↓ ）表示； 生成的是氣體，則在其化學式後，以（ ↑ ）表示。 5.化學反應式表達實驗結果，而這結果是根據反應物參與反應測定出來的，不能憑空杜撰。 6.以「鎂的燃燒」做為例子： (1)用化學式來表示反應物和生成物。 例：鎂燃燒時，與空氣中的氧反應生成氧化鎂。 其中鎂(Mg)和氧分子(O2)是反應物，氧化鎂(MgO)是生成物。 (2)用箭號（→）表示化學反應進行的方向。箭號左邊是反應物，右邊是生成物。 如果反應物或生成物不只一種，一律以加號（＋）連接起來。 例：Mg ＋ O2 → MgO （反應物） 箭號 （生成物） (3)均衡化學反應式，使化學反應式能符合質量守恆定律。 均衡方法：在化學式前加上係數，使箭號左右兩邊的 原子 數目總和相等。 例： 2 Mg ＋ O2 → 2 MgO 2 個鎂原子 2 個氧原子 2 個鎂原子與 2 個氧原子 (4)化學反應式中各化學式前面的阿拉伯數字，簡稱為係數，若係數是 1，則可省略不寫。 (5)如果實驗在某種條件下進行，可在箭頭的上方或下方加以註明。 例：雙氧水分解成水與氧，以二氧化錳(MnO2)為催化劑，可使反應速率加快。 MnO2可寫在箭頭的上方或下方。 2 H2O2 2 HMnO2 2O ＋ O2 例一：鎂與鹽酸反應生成氫氣與氯化鎂。 例二：雙氧水分解成水和氧，用二氧化錳作為催化劑加速反應。

例三：木炭完全燃燒生成二氧化碳。 例四：木炭不完全燃燒生成一氧化碳。 例五：將氧化銅粉末和碳粉充分混合後進行加熱，產生紅色的金屬銅與二氧化碳氣體。 例六：將碳酸氫鈉粉末加熱時，則產生二氧化碳氣體與碳酸鈉固體及水。 例七：碘化鉀溶液與硝酸鉛溶液混合反應時，產生碘化鉛與硝酸鉀。 例八：氯化鈣溶液與碳酸鈉溶液混合生成白色碳酸鈣沉澱。 例九：鎂帶燃燒生成氧化鎂。 ◎自我評量 1.利用雙氧水與二氧化錳製備氧氣的裝置如右圖，其化學反應式為： 2 2O 2H  →MnO2 _{2H O} 2 ＋O2，試回答下列問題： (1)製備氧氣的過程中，何者為「反應物」？ (A) H2O2 (B) H2O (C) O2 (D) MnO2 。 (2)在製備氧氣的過程中，屬於「生成物」的物質總共有幾個？ (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4。 (3)化學反應式為： ＋ ，其左右兩端的哪一數值必須相等？ (A)各分子的分子數總和 (B)各原子的原子數總和 (C)能量守恆 (D)反應進行的方向。 2 2O 2H MnO →2 _{2H O} 2 O2 (4)化學反應式為： ＋ ，其中 O 即為 1 ：1、2 分別為 (A)前者代表 1 個氧分子 (B)後者代表 2 個氧分子 (C)前者代表 1 個氧原子 (D)後者代表 的氧原子。 2 2O 2H MnO→2 _{2H O} 2 O2 2H 2 O2 2 2O (5)此反應的含意，下列何者正確？（複選） (A) 2 公克的雙氧水反應生成 2 公克的水和 1 公克的氧 (B) 2 分子的雙氧水反應生成 2 分子的水和 1 分子的氧 (C) 2 莫耳的雙氧水反應生成 2 莫耳的水和 1 莫耳的氧 (D) 2 莫耳的雙氧水和 1 莫耳二氧化錳反應生成 2 莫耳的水和 1 莫耳的氧。 (6)此反應可藉由觀察發生何種變化，而確定是進行化學變化？ (A)發光發熱 (B)生成沉澱 (C)產生氣泡 (D)顏色改變。 (7)下列何者是雙氧水製備氧氣的化學反應式可以成立的理由？ (A)理論推測 (B)憑空臆測 (C)根據實驗的事實 (D)書本所言，不可懷疑。 2.在下列化學反應方程式中：鎂＋鹽酸→氫氣分子＋氯化鎂；若反應物中有 60 個氯原子，則生成 物中有多少個氯原子？ (A) 15 (B) 30 (C) 45 (D) 60。

3.平衡下列化學反應式： (1) C3H8 ＋ O2 → CO2 ＋ H2O (2) HCl ＋ Ca(OH)2 → CaCl2 ＋ H2O (3) H2 ＋ O2 → H2O。 (4) Al ＋ HCl → H2 ＋ AlC13。 (5) CaCO3 ＋ HCl → CaCl2 ＋ H2O ＋ CO2。 (6) C2H5OH ＋ O2 → CO2 ＋ H2O。 (7) NaOH ＋ H2SO4 → Na2SO4 ＋ H2O。 (8) S ＋ O2 → SO2。 (9)鎂＋氧→氧化鎂 ___________ _________________ _____________ (10)氧化銅＋碳→銅＋二氧化碳 ___________ _________________ ___________ __ (11)碳酸氫鈉→二氧化碳＋碳酸鈉＋水 __________ __________________ _____________ (12)碘化鉀＋硝酸鉛→碘化鉛＋硝酸鉀 __________ __________________ _________ ____ 4.有關化學反應式的敘述，下列何者錯誤？ (A)化學反應式左、右兩邊的原子數目必須相等 (B)用「→」表示化學反應的方向 (C)化學反應式即化學式 (D)化學反應式表示實際發生的化學反應，不能憑空杜撰。 5.化學變化發生前後： (A)原子總數不變，分子總數不變 (B)原子總數會變，分子總數不變 (C)原子總數不變，分子總數可能改變 (D)原子總數和分子總數均可能改變。

6.已知氯化鈣水溶液與硫酸鈉水溶液的反應式如右：CaCl2＋Na2 SO4 → CaSO4＋NaCl（係數未平

衡），則係數平衡後其係數總和為： (A) 4 (B) 5 (C) 6 (D)7。

7.依據道耳吞的原子說，我們若將 NaHCO3加熱，絕不可能產生下列哪一種生成物？

(A) Na2CO3 (B) CO2 (C) H2O (D) SO2。

8. 將雙氧水由薊頭漏斗加入錐形瓶產生氣泡的反應，以下列何種方程式來表示最適宜？ (A) 2H2O2MnO2→2H2＋2O2 (B) 2H2O＋MnO2H →2O2

→2

2H2＋2O2＋Mn

(C) 2H2O2＋MnO2 → 2H2O＋2O2＋Mn (D) 2H2O2MnO 2H2O＋O2。

9. C3H8 ＋ xO2 → yCO2 ＋ zH2O，則 x＋y＋z＝？

(A) 10 (B) 12 (C) 14 (D) 16。

10.燃燒反應：C3H8＋x O2→ y CO2＋z H2O，則 y＋z－x＝？

(A) 5 (B) 4 (C) 3 (D) 2

11.請選出木炭在氧氣不足時，無法完全燃燒的化學反應式：

(A) C ＋ O2 → CO2 (B) 2C ＋ O2 → 2CO (C) C ＋ O → CO (D) C2 ＋ O2 → 2CO。

12.將 CaCl2 ＋ Na2SO4 → CaSO4 ＋ NaCl 反應式平衡後，所有平衡係數之總和為：

(A) 4 (B) 5 (C) 6 (D) 7。

13. wMgCl2 ＋ xAgNO3 → yAgCl ＋ zMg(NO3)2反應方程式中，w、x、y、z 均表示平衡係數，則：

(A) x＝w (B) z＝w (C) y＝2x (D) w＝2z。

14.設 X、Y、Z 分別代表三種不同元素，若 XY2＋2Z→2 甲＋X 為已均衡之化學反應式，則甲的化

第三節 原子量與莫耳 一、原子量：1.原子和分子都是極微小的粒子，質量很小，很難直接測得一個原子或分子的實際質 量。因此，通常以各元素原子的質量相互比較之數值，來表示原子質量，稱為 原子量 。 2.因原子量是比較的數值，故必須選擇一種元素的原子做為比較的標準。 1961 年後，國際上公認的標準元素，選定為碳元素，定其原子的原子量為 12 ， 並稱為碳－12。 例：一個氧原子與一個碳原子的質量比為 4：3，已知碳原子量為12，則氧的原子 量為多少？ 3.原子量是個比較的量，所以 沒有 單位。 二、分子量：分子是由原子組成，因此分子式中所有元素的原子量總和，即為該物質的分子量。 1.分子量 ＝分子式中各原子的原子量總和。 2.分子量是根據原子量計算而來的，也是分子質量的比較數值，故分子量也沒有單位。 例：計算下列分子量：（原子量：H＝1；C＝12；O＝16；N＝14；S＝32） 化學式 分子量 化學式 分子量 H2O CO H2 H2SO4 O2 NH3 CO2 C6H12O6 三、莫耳：1.莫耳（mole）：科學上用來表示物質所含粒子(例：電子、原子或分子)數量的單位。 2.一莫耳約含粒子 6×1023 個。 3.莫耳是在計算極小的原子或分子的數目時的適用單位， 例：1 莫耳原子、2 莫耳電子、1.5 莫耳分子等。 4. 1 莫耳純物質的質量，即為該物質的原子量(或分子量)的值加上公克的單位。 例：水的分子式為 H2O，H 的原子量為 1，O 的原子量為 16。 故水的分子量 ＝（1 × 2）＋16 ＝ 18 1 莫耳水分子質量為 18 公克。 例：完成下表： 物質（化學式） 原子量或分子量 一莫耳質量 一莫耳所含粒子種類及個數 氧（ O2 ） 32 32g 含氧分子 6×1023 個 含氧原子 2×6×1023 個 二氧化碳（ CO2 ） 44 44g 含二氧化碳分子 6×1023 個 含碳原子 6×1023 個 含氧原子 2×6×1023 個 共含原子 3×6×1023 個 鋅（ Zn ） 65.4 65.4g 含鋅原子 6×1023 個

硫酸（ H2SO4 ） 98 98g 含硫酸分子 6×1023 個 含氫原子 2×6×1023 個 含硫原子 6×1023 個 含氧原子 4×6×1023 個 共含原子 7×6×1023 個 ◎自我評量 1.原子量的單位為 (A)公斤 (B)公克 (C)毫克 (D)沒有單位。 2.甲元素的原子對乙元素原子的重量比為 4：3，而乙元素原子對碳的原子的重量比是 3：2，由此 可知乙元素的原子量為 ；而甲元素的原子量為 。 3.碳的原子量為 12，表示： (A) 1 個碳原子的質量為 12 公克 (B) 12 個碳原子的質量為 1 公克 (C) 6×1023 個碳原子的質量為 12 公克 (D) 1 公克的碳含有 6×1023 個碳原子。 4.原子量：Ca＝40，O＝16，S＝32，H＝l；求下列各分子的分子量： CaCO3 ＝ ； SO2 ＝ ； Ca（OH）2 ＝ 。 5.二氧化氮分子量為 46，下列敘述何者正確？ (A) 6×1023 克的二氧化氮等於 1 莫耳 (B) 6×1023 個二氧化氮分子的質量等於 46 克 (C) 1 個二氧化氮分子的質量等於 46 克 (D) 1 克的二氧化氮中含 6×1023 個二氧化氮分子。 6.莫耳是科學上計算物質所含粒子的單位，1 莫耳大約是多少個粒子？ (A) 6×1021 個 (B) 1023 個 (C) 6 個 (D) 6×1023 個。 7. 3 莫耳原子約等於 個原子；3×1024 個原子相當於 莫耳原子。 8.鎂的原子量為 24，則 24 克的鎂含有鎂原子多少個？ (A) 1 個 (B) 1 莫耳 (C) 24×（6×1023 ）個 (D)無法求得。 9.硫酸的分子式是 H2SO4，現有純硫酸 196 公克，試問為多少莫耳？（原子量：S＝32） (A) 0.5 (B) 1 (C) 2 (D) 3。 10.1 莫耳的氫氣約相當於多少個氫原子？ (A) 100 (B) 1000 (C) 1010 (D) 12×1023 。 11.二氧化碳氣體 22 克，下列何項正確？ (A)共有 6×1023 個分子 (B)含有 3×1023 個氧原子 (C)含有 6×1023 個碳原子 (D)共有 9×1023 個原子 12.下列物質各 1 莫耳，何者所含的原子總數最多？ (A) H2O (B) CH4 (C) O2 (D) CO2。 13.下列物質各 1 公克，何者所含的原子總數最多？ (A) H2O (B) CH4 (C) O2 (D) CO2。 14.酒精的化學式是 C2H5OH（原子量：H＝1，O＝16），試回答下列問題： (1)酒精的分子量是 。 (2) 1 個酒精分子中，有 個碳原子， 個氫原子， 個氧原子。 (3) 46 克的酒精中含有酒精分子 莫耳，酒精分子 個； 有 個碳原子， 個氫原子， 個氧原子。 (4) 23 克的酒精中含有酒精分子 莫耳，酒精分子 個； 有 個碳原子， 個氫原子， 個氧原子。 15.小明打完球後，由於口渴立刻將茶杯中 180 mL 的水一口氣喝完，試問小明大約喝下多少個水分 子？（原子量：H＝1，O＝16） (A) 10 個 (B) 180 個 (C) 180×1023 個 (D) 60×1023 個。

補充 化學反應式的應用： 一、化學反應式的係數表示各反應物與生成物之間的 莫耳數比 關係。 ◎自我評量 1.化學反應式的係數，代表參加反應的反應物及生成物之間的： (A)分子數比 (B)原子數比 (C)質量比 (D)體積比。 2.均 衡 方 程 式 中 各 物 質 化 學 式 前 的 數 字 稱 為 均 衡 係 數 ， 可 代 表 物 質 反 應 時 的 莫 耳 數 比 ， 則 2H2O電解 → 2H2＋1O2可知 2 莫耳水（H2O）經電解後可得多少莫耳的氧氣（O2）？ (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 5。 3.已知碳和氧反應生成二氧化碳的化學反應式為：C＋O2→CO2，若將 2 莫耳的碳和 2 莫耳的氧反應 ，則可以產生多少莫耳的二氧化碳？ (A) 1 (B) 2 (C) 4 (D) 6。 4.已知碳和氧反應生成二氧化碳的化學反應式為：C＋O2→CO2，若將 2 莫耳的碳和 4 莫耳的氧反應 ，則可以產生多少莫耳的二氧化碳？ (A) 1 (B) 2 (C) 4 (D) 6。 5.鎂和氧反應可用 2Mg＋O→2MgO 表示。假設 2.4 克的鎂和氧完全反應，則可得氧化鎂多少克？（Mg ＝24，O＝16） (A) 2.8 (B) 4.0 (C) 5.6 (D) 8.0。 6.加熱 1 公斤的碳酸鈣（CaCO3）使其完全分解，可生成二氧化碳與氧化鈣，其化學反應式為：

CaCO3→CaO＋CO2，請回答下列問題：（原子量：Ca＝40）

(1)寫出均衡化學反應式 (2)1 公斤的碳酸鈣相當於 莫耳的碳酸鈣。 (3)(承上題)，可分解生成 莫耳的二氧化碳，換算可生成 公克的二氧化碳。 (4)(承上題)，可分解產生 莫耳的氧化鈣，換算產生 公克的氧化鈣。 7.汽車常裝有安全氣囊，當強烈碰撞時，瞬間引起下列反應：NaN3→Na＋N2（此反應式尚未平衡）， 所產生的氣體快速充滿氣囊，可達到保護車內人員安全的目的。試回答下列問題： (1)將 NaN3→Na＋N2平衡之後，此反應式係數的最簡單整數和為多少？ (A) 5 (B)6 (C)7 (D) 8。 (2)若安全氣囊中置入 65 克 NaN3，經完全反應之後，可產生多少莫耳氮氣？ (A) 1 (B) 1.5 (C) 2 (D) 2.5。（原子量：N＝14，Na＝23） (3)(承上題)，可產生鈉多少克？ (A) 11.5 (B) 23 (C) 34.5 (D) 46。 8.根據實驗，氨與鹽酸作用生成氯化銨之化學反應式如下：NH3＋HCl→NH4Cl （N＝14，Cl＝35.5） 。請問 1.5 莫耳氨與足量的鹽酸（HCl）反應，理論上可生成多少莫耳氯化氨？ (A) 1 (B) 2 (C) 0.5 (D) 1.5。 9.根據實驗，氨與鹽酸作用生成氯化銨之化學反應式如下：NH3 ＋HCl→NH4Cl（N＝14，Cl＝35.5） 。請問 0.5 莫耳氨與足量的鹽酸（HCl）完全作用可生成多少克氯化銨（NH4Cl）？ (A) 13.37 (B) 26.75 (C) 53.50 (D) 80.25。 10.A 與 B 反應產生 C 和 D，其反應式如右：2A＋3B→C＋3D，已知 A 的分子量等於 30，B 的分子 量等於 20，C 的分子量等於 15，則 D 的分子量等於多少？ (A) 25 (B) 35 (C) 45 (D)55。 11.在室溫時，體積為 100 升的真空密閉容器中，通入 28 克氮氣和 32 克氧氣，加熱反應產生 NO2 氣體，反應式如下：N2＋2O2→2NO2，若反應前後容器的體積及溫度不變，則反應後容器內氣體 的平均密度為多少克 升？ (A) 0.30 (B) 0.46 (C) 0.60 (D) 0.92。