4
【單元一：化學計量】
壹. 化學方程式&化學計量： 一. 化學式： 1. 定義：用元素符號來表示物質的組成的式子稱之。 2. 種類：分為實驗式(簡式)、分子式、結構式、示性式、電子式共五種。 3. 以乙酸為例： 實驗式 分子式 結構式 示性式 電子點式 CH2O C2H4O2 CH3COOH 原子種類 原子最簡整數比 原子種類 原子確實數目 原子種類 原子確實數目 原子結合方式 原子種類 原子確實數目 官能基特性 原子種類 原子確實數目 電子分布情形 二. 化學方程式： 用化學式扼要表明化學反應進行時所引起的物質組成的改變及參與反應各物質的對應質量。 從其中可以看出參與反應之物質的組成、相對量、狀態、及反應條件。 平衡化學方程式步驟 書寫順序 1.寫出反應物與生成物及其相態 CH4(g) ＋ O2(g) → H2O(l) ＋ CO2(g) 2.平衡各化學式之係數 CH4(g) ＋ 2O2(g) → 2H2O(l) ＋ CO2(g) 3.註明反應條件 CH4(g) ＋ 2O2(g) → 2H2O(l) ＋CO2(g) 4.若有需要表示為熱化學反應方程式， 則需加入反應熱 CH4(g) ＋ 2O2(g) → 2H2O(l) ＋CO2(g) △H＝－890.7 kJ 三. 化學計量：研究化學反應中之定量關係稱為化學計量。 1. 寫出化學反應方程式並且平衡係數。 2. 將已知量(質量、粒子數、體積)換算成莫耳數。 3. 依方程式係數求出待求物質的莫耳數。 4. 將求得莫耳數換算成所求的量(質量、粒子數、體積)。 註：係數比 ＝ 莫耳數變化量比 （≠ 莫耳數比 ≠ 重量比） 未知氣 體體積 C H H H C O O H C C O : .. : .. : : H H .. ..H H O: : .. ..5 貳. 反應熱 一. 反應熱種類： 1. 莫耳生成熱：25℃、1 atm 下，1 莫耳化合物由其成分元素化合而成之能量變化。 如：H2(g)＋1/2O2(g) → H2O(l) △H =－286 kJ a.標準狀態(25℃、1 atm)下，元素之莫耳生成熱訂為 0。 b.以最常見或最重要的同素異形體莫耳生成熱訂為零 例如：碳：石墨，硫：斜方硫，磷：白磷(黃磷)，氧：O2 ※C(S)(石墨) → C(S)(金剛石) △H =＋1.88 kJ/mol ≠ 0 c.莫耳生成熱可能為吸熱或放熱 2. 莫耳分解熱：25℃、1atm 下，1 莫耳化合物分解為其成分元素時之熱量變化。 如：H2O(l)→H2(g)+ 1/2O2(g) △H =＋286 kJ NaCl(s)→Na(s)+1/2Cl2(g) △H = +411 kJ ※同一種化合物的莫耳分解熱與莫耳生成熱同值異號 3. 莫耳燃燒熱：25℃、1 atm 下，1 莫耳純物質完全燃燒所放出的熱量。 如：H2(g)＋1/2O2(g) → H2O(l) △H =－286 kJ a.燃燒熱必為放熱反應，即△H＜0 b.H2的莫耳燃燒熱正好是H2O 的莫耳生成熱 c.C 的莫耳燃燒熱正好是 CO2的莫耳生成熱(非 CO) d.CO2、H2O、O2之燃燒熱為0 二. 反應熱三大定律： 1. 反應熱的大小和反應物的莫耳數成正比，故方程式之∆H 隨方程式的係數而變， 係數變為n 倍，∆H 值亦變為 n 倍。 例：H2(g) ＋1/2O2(g) → H2O(l) △H=－285.8 kJ 2H2(g)＋ O2(g) → 2H2O(l) △H=－285.8×2 kJ 2. 反應以反方向進行時，∆H 值大小不變，為同值異號。 例：HgO(s) → Hg(l)＋1/2O2(g) △H = ＋90.7 kJ Hg(l)＋1/2O2(g) → HgO(s) △H = －90.7 kJ 3. 赫士定律：若一反應能以數個其他反應的代數和表示時，此反應之反應熱等於數個相對應方 程式反應熱的代數和。亦即反應熱與變化所經途徑無關，只與變化的最初與最終狀態有關。 例：已知 Sn(s) ＋ Cl2(g) → SnCl2(s) △H＝－349.9 kJ SnCl2(s) ＋ Cl2(g) → SnCl4(l) △H＝－195.4 kJ 則 Sn(s) ＋ 2Cl2(g) → SnCl4(l) △H＝(－349.9 kJ)＋(－195.4 kJ) 三. 反應熱計算法： 1. 利用赫士定律：利用已知之方程式拼湊出未知反應之代數和。 再利用已知之反應熱的代數和計算未知方程式的反應熱。 2. 利用化合物之莫耳生成熱求方程式之反應熱 △H ＝（生成物的生成熱總和）－（反應物的生成熱總和） 3. 利用化合物之莫耳燃燒熱求方程式之反應熱 △H ＝（反應物的燃燒熱總和）－（生成物的燃燒熱總和） 4. 利用化合物之鍵能求方程式之反應熱(補充) △H ＝（反應物的鍵能總和）－（生成物的鍵能總和） 口訣： ∆H＝生生－反生 ∆H＝反燃－生燃
