【SUPER】高中基礎化學(一)全課堂講義第三章

全文

(1)

1. 知道實驗式、分子式、結構式、示性式等化學式的寫法及意義。 2. 能寫出一個反應的化學反應式並平衡之。 3. 了解化學反應式係數與各物質質量的關係、並知道限量試劑及產率的意義。 4. 明白熱化學方程式的寫法及生成熱、分解熱、燃燒熱等各種反應熱意義;並認識赫斯定律且能運用 計算反應熱。 化學式的意義:化學式(chemical formula)是以元素符號和阿拉伯數字來表示物質組成的式 子。常見的化學式表示法有實驗式、分子式、結構式及示性式。 1. 意義:表示物質組成的最簡化學式(故又稱簡式),能表明物質中所含的原子種類和原子個 數的最簡單整數比。 2. 式量(formula weight):實驗式中各組成原子的原子量總和。例如: 葡萄糖分子中碳、氫、氧的原子數比為1:2:1,實驗式為 CH2O,式量為 12 + 12 + 16 = 30(g/mol)。 3. 需以實驗式表示之物質 編號 物質 舉例 (1) 金屬元素 Al、Fe、Cu、Au、Na、Hg…… (2) 離子化合物 NaCl、KNO3、CuSO4…… (3) 網狀固體元素 C(石墨、金剛石)、Si…… 網狀固體化合物 SiO2(石英)……  註:以上三類物質由極大數目之原子或離子堆積而成的巨大結構,無法確定其組成原子的個數。 4. 性質 (1)不同的化合物也可能具有相同的實驗式。例如: 葡萄糖(C6H12O6)與醋酸(CH3COOH)的實驗式均為 CH2O。 (2)實驗式相同的化合物,其元素的組成百分比(X%)也會完全相同。 (3)元素組成百分比公式:X% = 元素質量X  化合物總質量 100%         =元素原子量 每分子含 原子個數X  X  化合物分子量(或式量) 100%

化學反應

3

化學式

3-1

實驗式

(empirical formula)

1

(2)

一些常見物質的化學式寫法 (1)常見的陽離子及陰離子

陽離子

帶一電荷 H+、IA(鹼金族)、NH

4+(銨根)、Ag+(銀)、Cu+(亞銅)

帶二電荷 IIA2+(鹼土金族)、Pb2+(鉛)、Zn2+(鋅)、Ni2+(鎳(Ⅱ))、Cu2+(銅)、Hg2+ (汞)、Fe2+(亞鐵)、Sn2+(亞錫) 帶三電荷 Al3+(鋁)、Fe3+(鐵)、Au3+(金)、Cr3+(鉻(Ⅲ)) 陰離子 帶一電荷 X-(鹵素)、OH(氫氧根)、NO 3-(硝酸根)、NO2-(亞硝酸根)、

CH3COO-(醋酸根)、MnO4-(過錳酸根)、ClO3-(氯酸根)、ClO4-(過氯酸

根) 帶二電荷 O2(氧)、S2(硫)、CO 32(碳酸根)、SO32(亞硫酸根)、SO42(硫酸 根)、CrO42(鉻酸根)、Cr2O72(二鉻酸根)、C2O42(草酸根)、MnO42(錳酸 根) 帶三電荷 N3-(氮)、P3-(磷)、PO 43-(磷酸根) (2)利用以上陰陽離子組合成一物質化學式時須讓物質遵守電中性。例如: ① 氯化鈉(NaCl)、氯化鎂(MgCl2)、氯化鋁(AlCl3)。 ② 氧化鈉(Na2O)、氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)。

③ 磷酸鈉(Na3PO4)、磷酸鎂(Mg3(PO4)2)、磷酸鋁(AlPO4)。

5. 求法(元素分析法):步驟如下 (1)先分析試樣中所含元素種類。 (2)求元素的組成百分比(X%)。 (3)將各元素的組成百分比÷原子量,求各元素的莫耳數比。 (4)將各元素的莫耳數比化成最簡整數比,即可得實驗式。 ◎ 舉例:測定碳氫氧化合物組成的裝置及測法 ① 將試樣於純氧氣中燃燒後,產生水蒸氣及二氧化碳,使之通過甲、乙二管。 2 甲管裝過氯酸鎂以吸收產生的水蒸氣,乙管裝氫氧化鈉以吸收產生的二氧化碳。 注意:(兩管位置不可對調,因NaOH 會吸水和 CO2。) ③ 此有機物中 C CO2 12 44 WW         H H O2 2 18 WW        WOW試樣WCWH 4 C:H:O C 12 W : H 1 W : O 16 W (化為最簡整數比即得其實驗式) 5 試樣中各成分元素重量百分組成 70 

(3)

C% WC 100% W   試樣   H% WH 100% W   試樣   O% WO 100% W   試樣 寫出下列物質的化學式。 (1)硫酸銅 (2)錳酸 (3)氮化鎂 (4)磷酸鈣 (5)草酸鈉 知道一些常見物質的化學式寫法。 (1)硫酸銅:CuSO4 (2)錳酸:H2MnO4 (3)氮化鎂:Mg3N2 (4)磷酸鈣:Ca3(PO4)2 (5)草酸鈉:Na2C2O4 寫出下列物質的中文名稱。 (1)H2CO3 (2)K2Cr2O7 (3)AgNO3 (4)BaO (5)Hg2Cl2 :(1)碳酸 (2)二鉻酸鉀 (3)硝酸銀 (4)氧化鋇 (5)氯化亞汞或氯化汞(I) 食品中的蛋白質含量可藉測定其氮元素含量來間接推算,不肖廠商 在奶粉中添加三聚氰胺(C3H6N6)(右圖)以造成蛋白質含量較高的 假象。試問 (1)三聚氰胺的實驗式為何? (2)並計算三聚氰胺中氮元素的組成百分比。(C = 12.0,H = 1.0, N = 14.0)      【龍騰版課本例題3-1】 能知道組成化合物中各元素的組成百分比求法。 (1)CH2N2 (2)66.7% C3H6N6中各元素的原子個數比為C:H:N = 3:6:6 = 1:2:2,所以實驗式為 CH2N2。 C3H6N6的分子量為12.03 + 1.06 + 14.06 = 126.0 14.0 6 126.0   100% = 66.7%

下列何者含鐵的重量百分率最高?(S = 32,Fe = 56.0) (A)FeO (B)Fe2O3 (C)Fe3O4  (D)FeS2 (E)Fe(C2H3O2)2。 :(A) 老師講解1 學生演練1 老師講解2 學生演練2

(4)

金屬錫1.000 g 在空氣中燃燒生成氧化錫 1.270 g,求氧化錫實驗式。(Sn = 118.7) 能知道實驗式的求法。 SnO2 Sn:O 莫耳數比 =1.000 118.7: 1.270 1.000 16  = 0.0084:0.0169 ≒ 1:2 氧化錫實驗式 = SnO2 某金屬M 的氧化物 3.40 g,以氫氣還原後得到 1.80 g 的金屬 M。則該金屬氧化物的實驗式為 何?(金屬M 的原子量 27.0) :M2O3 6.51 mg 的某有機化合物完全燃燒以後,得到 20.47 mg 的二氧化碳及 8.36 mg 的水。試求此 有機化合物的實驗式及式量為何? 有機化合物C:H:O =C 12 質量 H 1 質量O 16 質量 (1)實驗式為 CH2 (2)式量為 14 g/mol CO2中C 含量百分比 = 12 44;故此有機物中WC = 20.47 12 44  = 5.582 (mg) H2O 中 H 含量百分比 = 2 18;故此有機物中WH = 8.36 2 18  = 0.929 (mg) ∴此有機化合物 WO = 6.51  5.582  0.929 = 0(不含 O) ∴ C:H = C 12 W : H 1 W 5.582 12  :0.929 1 = 0.465:0.929 ≒ 1:2 ∴實驗式 = CH2;式量 = 12 + 2 = 14 3 g 的某有機化合物完全燃燒以後,得到 4.4 g 的二氧化碳及 1.8 g 的水。試求此有機化合物 的實驗式及式量為何? :(1)實驗式為 CH2O (2)式量為 30 g/mol 1. 意義:能表明一個共價分子中所含的原子種類和原子實際個數之化學式。 2. 分子量:各組成原子的原子量總和。例如: 水的分子式為H2O,表示一個水分子是由兩個氫原子及一個氧原子所組成,分子量為 1.02 + 16.01 = 18.0 (g/mol) 3. 以分子式表示之物質:由非金屬元素組成的元素單質(網狀共價分子除外)或化合物。 72  老師講解3 學生演練3 老師講解4 學生演練4

分子式

(molecular formula)

(5)

4. 求法:由化合物的實驗式和分子量可求得該化合物的分子式。 (1)先求出未知物的實驗式及式量。 (2)求未知物的分子量。 (3)分子量為式量的整數倍,求 n。 分子量 = 式量n (4)將 n 乘以實驗式即得分子式。 分子式 = (實驗式)n 一有機酸化合物,若已求得該物的實驗式為CH2O,又由其他方法求得該物質的分子量為 60,則該物的分子式為何? 分子量 = 式量n;分子式 =(實驗式)n C2H4O2 此有機酸實驗式 = CH2O  式量 = 12 + 2 + 16 = 30 ∵分子量 = 式量n ∴60 = 30n n = 2 ∵分子式 = (實驗式)n ∴分子式 = (CH2O)2 = C2H4O2 實驗式為C2H3Cl,若其分子量為 190,則其分子式為何?(Cl = 35.5) :C6H9Cl3 燃燒維生素C 試樣 1.76 mg,得二氧化碳 2.64 mg 和水 0.72 mg。 (1)維生素 C 的實驗式為何? (2)若由另一實驗測得其分子量為 180,則維生素 C 分子式及分子量為何? 知道有機化合物的實驗式、分子式及精確分子量求法。 (1)C3H4O3 (2)分子式 C6H8O6;精確分子量176 C 12 2.64 0.72 44 W    (mg) H 2 0.72 0.08 18 W    (mg) O 1.76 0.72 0.08 0.96 W     (mg) ∴ C:H:O = C 12 W : H 1 W : O 16 W 0.72 12  :0.08 1 : 0.96 16  0.06:0.08:0.06 = 3:4:3 ∴實驗式 = C3H4O3  式量 = 36 + 4 + 48 = 88 ∵分子量 = 式量n ∴ 180 = 88n n ≒ 2 ∵分子式 =(實驗式)n ∴分子式 = (C3H4O3)2 = C6H8O6精確分子量 = 882 = 176 老師講解5 學生演練5 老師講解6

(6)

在氧氣下燃燒3.42 g 只含有氮和氫的化合物,可獲得 9.82 g NO2和3.85 g 水,若由另一實驗 測得此氮氫化合物的分子量為32,則此化合物的分子式為何?(N = 14) :N2H4 1. 意義:表示原子和原子結合情形的化學式。 2. 寫法(簡易的鍵結法則) (1)結構式中連結兩原子的短線稱為化學鍵。 (2)一般而言,元素形成化合物時,每個原子的化學鍵結數如下。 原子 H C N O S X(鹵素) 化學鍵結數 1 4 3 2 2 1 (3)舉例 化合物 結構式 化學鍵結數 水(H2O) O(2 個鍵)、H(1 個鍵) 甲烷(CH4) C(4 個鍵)、H(1 個鍵) 氨(NH3) N(3 個鍵)、H(1 個鍵) 3. 性質 (1)結構式只表示原子間的鍵結情形,並不表示分子的實際形狀。利用球-棍模型(ball-and-stick model)、空間填充模型(space-filling model)等分子模型,可以顯示出分子在三度空間 的形狀。 名稱 水 氨 甲烷 分子式 H2O NH3 CH4 結構式 球-棍模型 空間填充模型 74  學生演練6

結構式

(structural formula)

3

(7)

(2)分子式相同;但是結構式不同的化合物稱為同分異構物。 分子式 結構式 C2H6O 二甲醚 乙醇 分子式 結構式 C2H4O2 乙酸 甲酸甲酯 圖為三種有機化合物的原子結構示意圖。若以  、  和   分別代表氫原子、碳原子和氧原 子,則有關此三種有機化合物,下列何者正確? (A)甲為乙醇,乙為乙酸,丙為丁烷 (B)甲為乙酸,乙為乙醇,丙為丙烷 (C)甲為乙醇,乙為乙酸,丙為丙烷 (D)乙與丙為同 分異構物 (E)甲與乙為同分異構物。 (甲)  (乙)  (丙) 能由一物質的球-棍模型寫出其結構式及知道何謂同分異構物。 (C) (A)(B)(C)甲為乙醇(分子式 C2H6O),乙為乙酸(分子式 C2H4O2),丙為丙烷(分 子式C3H8)。 (D)(E)此三者分子式不同,皆非同分異構物。 下列敘述何者正確? (A)分子式相同,但是結構式不同的化合物稱為同分異構物  (B)氧氣與臭氧互為同分異構物 (C)甲烷和乙烷互為同分異構物 (D)乙醚和乙醇互為同分 異構物 (E)乙酸和甲酸甲酯互為同分異構物。 :(A)(E) 1. 意義:表示分子內含有官能基或原子團的化學式,為簡化之結構式。 2. 以示性式表示之物質:多用於有機化合物。 3. 常見的官能基(官能基可表示物質特性的原子或原子團) 類別 醇 醚 羧酸 酯 官能基 羥基 醚鏈 羧基 酯基

原子團 R-OH R-O-R' RCOOH RCOOR'

最簡分子化學式 CH3OH (甲醇) CH3OCH3 (二甲醚) HCOOH (甲酸) HCOOCH3 (甲酸甲酯) 老師講解7 學生演練7

示性式

(rational formula)

(8)

決定某一未知純物質之正確化學式的步驟 乙酸的分子模型如右,試寫出其 (1)實驗式 (2)分子式 (3)結構式 (4)示性式        【龍騰版課本例題3-3】 能由化合物的分子模型寫出其實驗式、分子式、結構式、示性式。 (1) CH2O (2) C2H4O2 (3)  (4) CH3COOH 乙醇的分子模型如右,試寫出其 (1)實驗式 (2)分子式 (3)結構式 (4)示性式 :(1) C2H6O (2) C2H6O (3)   (4) C2H5OH

基礎題

*( ABCE ) 1. 下列何種物質之化學式必須以實驗式來表示? (A)銅 Cu (B)金剛石 C (C)石英 SiO2 (D)蔗糖 C12H22O11 (E)氧化鎂 MgO。

老師講解8

學生演練8

(9)

( C ) 2. 下圖是分析碳氫化合物組成的裝置。將試樣於純氧氣中燃燒後,產生水蒸氣及二氧化 碳,使之通過甲、乙二管。下列關於甲管的敘述,何者正確?  (A)甲管裝氫氧化鈉以吸收產生的水蒸氣 (B)甲管裝氫氧化鈉以吸收產生的二氧化碳 (C)甲管裝過氯酸鎂以吸收產生的水蒸氣 (D)甲管裝過氯酸鎂以吸收產生的二氧化碳 (E)甲管裝氫氧化鈉以吸收產生的水蒸氣及二氧化碳。 ( D ) 3. 哺乳動物的紅血球中,血紅素約含 0.33% 的鐵,如果血紅素的分子量約為 68000,則 一分子血紅素中含幾個鐵原子(Fe = 56)? (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 (E)5。

*( ACDE ) 4. 試選出各元素重量百分組成相同者。 (A)C6H12O6 (B)CH3CHO (C)CH3COOH

(D)HCOOCH3 (E)HCHO。 【龍騰版課本練習3-1】 5. 碳酸氫鈉(NaHCO3)俗稱小蘇打或焙用鹼,可用於中和過量的胃酸及製作發粉等,工業用途很廣。 (Na = 23.0,H = 1.0,C = 12.0,O = 16.0) (1)試計算碳酸氫鈉中鈉、氫、碳及氧的組成百分比。  Na = 27.4% , H = 12% , O = 57.1%   (2)求出 168 g 的碳酸氫鈉中含鈉若干克?   46.0 g    *( BD ) 6. 某有機物分析結果知含氮的重量百分比為 18.9%,則該有機物分子量可能為多少?(N = 14) (A)37 (B)74 (C)135 (D)222 (E)263。 ( N2H4 ) 7. 某種液態氮氫化合物可做為運送太空船之火箭的燃料,已知該化合物中氫元素的組成 百分比為12.5%,該化合物的分子量為 32 amu,試求該化合物的分子式。(N = 14.0,H = 1.0) 【龍騰版課本練習3-2】 8.甲酸甲酯的結構式為 ,試寫出其 (1)實驗式: CH O2  (2)分子式: C H O2 4 2  (3)示性式: HCOOCH3

( C ) 9. 下 列 敘 述 , 何 者 錯 誤 ?   (A)CH3COOH 與 C6H12O6的 簡 式 相 同  (B)CH3OCH3與

C2H5OH 的分子式相同 (C)H2O2是過氧化氫的簡式 (D)分子式的原子總數可能多於 或等於實驗式的原子總數 (E)結構式既可表示化合物中之原子種類、原子數目,又可 表示部分化性。

進階題

10. 化合物甲經元素分析,得 C:54.50%,H:9.18%,其餘為氧;又甲 0.33 g 汽化後,在 200℃及 1 大氣壓下之體積為 145 mL;在同溫同壓下 145 mL 的氧氣重 0.12 g。試求化合物甲之 (1)實驗式: C H O2 4  (2)分子量: 88  (3)分子式: C H O4 8 2

*( ABCE ) 11. 在甲醛(HCHO)及乙酸(CH3COOH)兩化合物中,下列各項敘述,何者正確? (A)實驗

式相同 (B)各元素重量百分組成相同 (C)等重時兩者含有原子的總數相同 (D)等重 時兩者分子數相同 (E)等重時兩物質燃燒所消耗的氧重相同。

大考題

( D ) 12. 某碳氫化合物 2.2 g,經完全燃燒後產生 6.6 g 二氧化碳,則此化合物最可能之分子式 為何? (A)CH4 (B)C2H6 (C)C2H4 (D)C3H8 (E)C4H10。 【95 指考】

(10)

1. 意義:是以化學式及符號表示化學反應的式子,是化學界的通用語言。 2. 目的:用來扼要表明反應進行時所引起物質組成的改變,及參與反應各物質的對應質量關係。 3. 寫法 (1)反應物和生成物的化學式分別寫在箭號的左右兩邊,箭號表示反應進行的方向。 (2)反應物或生成物不只一種時,用加號(+)連結。 (3)在反應物與生成物右下角註明它們的狀態。例如:固態(s)、液態(l)、氣態(g)、水溶液(aq)。 (4)反應後有氣體產生,可在氣體生成物的化學式右邊加上「↑」的符號,若生成物有沉澱產 生時,可在沉澱物的化學式右邊加上「↓」的符號。 (5)平衡係數請參見本節重點 2。 (6)把反應的條件如加熱(△)、溫度、壓力、催化劑、電解等,加註於箭號的上方或下方。  注意:寫化學反應式時,必須有反應的事實,不可憑空臆測。 某化學反應式用分子模型表示如下,試寫出其化學反應式。 能由分子模型知道並寫出正確的化學式。 2H2 + O2 → 2H2O 工業上採用哈柏法(Haber process)製備氨氣時,其反應條件為 350 大氣壓、500°C,以鐵粉為 催化劑,使1 分子氮氣與 3 分子氫氣反應生成 2 分子氨氣,試寫出其化學反應式。 :N2( )g 3H2( )g 350atm 500 CFe( )s 2NH3( )g

化學反應式與平衡

3-2

化學反應表示法

1

老師講解1 學生演練1

(11)

1. 平衡時須遵守原則 (1)原子守恆:反應前後原子的種類與數目相同。 (2)電荷守恆:反應前後總電荷數相等。 2. 平衡方法:觀察法、代數法、氧化數法(氧化數法高二詳述) (1)觀察法:以辛烷(C8H18,汽油的成分之一)與氧氣反應生成二氧化碳和水蒸氣為例。 ① 根據實驗結果寫出反應物與生成物的化學式。 C8H18(l) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) ② 將元素種類最多,且原子個數最多之化合物的係數定為 1。 1C8H18(l) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) ③ 平衡 C、H 原子 1C8H18(l) + O2(g) → 8CO2(g) + 9H2O(g) ④ 平衡 O 原子 1C8H18(l) + 25 2 O2(g) → 8CO2(g) + 9H2O(g) ⑤ 係數有分數時,可將其通分得到最簡單整數比。 2C8H18(l) + 25O2(g) → 16CO2(g) + 18H2O(g) (2)代數法:平衡 NH3(g) + O2(g) → NO(g) + H2O(l) 為例。 ① 將元素種類最多,且原子個數最多之化合物的係數定為 1(也可將反應式箭號兩方出現 次數最少的元素之係數定為1),其餘係數設為 a、b、c……。 1NH3(g) + aO2(g)bNO(g) + cH2O(l) ② 依照原子守恆、電荷守恆法可列出聯立方程式並解出代數之值。 原子守恆定律 N:1 = b……式甲 H:3 = 2c……式乙 O:2a = b + c……式丙 由式甲、乙解 得 b = 1;c = 3 2 代入式丙 解得a = 5 4 ③ 解得之數據代入 1NH3(g) + 5 4O2(g) → 1NO(g) + 3 2H2O(l) ④ 係數有分數時,可將其通分得到最簡單整數比。 4NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(l)

平衡化學反應式

2

(12)

火箭中的燃料是 N2H4(肼,音ㄐㄧㄥ ˇ,或稱聯胺),與氧化劑 N2O4反應後,可生成氮氣 及水蒸氣,試寫出其化學反應式並平衡之。 能依照原子守恆、電荷守恆以觀察法平衡化學反應式。 2N2H4(g) + N2O4(g) → 3N2(g) + 4H2O(g) (1)寫出反應物與生成物的化學式並以箭號連之 N2H4(g) + N2O4(g) → N2(g) + H2O(g) (2)將 N2O4 的係數定為 1 N2H4(g) + 1N2O4(g) → N2(g) + H2O(g) (3)平衡 O N2H4(g) + 1N2O4(g) → N2(g) + 4H2O(g) (4)平衡 H 2N2H4(g) + 1N2O4(g) → N2(g) + 4H2O(g) (5)平衡 N 2N2H4(g) + 1N2O4(g) → 3N2(g) + 4H2O(g) 試寫出氯化磷(Ⅲ)溶於水之化學反應式並平衡之。   PCl3(l) +   H2O(l) →   H3PO3(aq) +   HCl(aq) :1 PCl3(l) + 3 H2O (l) → 1 H3PO3(aq) + 3 HCl(aq) 寫出銅與濃硝酸反應生成藍色溶液及紅棕色氣體之化學反應式。

  Cu(s) +   H+(aq) +   NO3-(aq) →   Cu2+(aq) +   NO2(g) +   H2O(l) 能依照原子守恆、電荷守恆定律以代數法平衡化學反應式。

1 Cu(s) + 4 H+(aq) + 2 NO3-(aq) → 1 Cu2+(aq) + 2 NO2(g) + 2 H2O(l)

(1)將 Cu(s)的係數定為1(生成物 Cu2+係數也為1),其餘係數設為 a、b、c、d。

1 Cu(s) + a H(aq) + b NO3-(aq) → 1 Cu2+(aq) + c NO2(g) + d H2O(l)

(2)原子守恆定律 N:b = c……① H:a = 2d……② O:3b = 2c + d……③ 電荷守恆定律 2 a b  ……④ 解聯立方程式得a = 4;b = c = d = 2 解得之數據代入

1 Cu(s) + 4 H+(aq) + 2 NO3-(aq) → 1 Cu2+(aq) + 2 NO2(g) + 2 H2O(l)

寫出銅與稀硝酸反應生成藍色溶液及無色氣體之反應。

  Cu(s) +   HNO3(aq) →   Cu(NO3)2(aq) +   NO(g) +   H2O(l) :3 Cu(s) + 8 HNO3(aq) → 3 Cu(NO3)2(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l)

老師講解2

學生演練2

老師講解3

(13)

基礎題

( E ) 1. 以大黑球與小白球分別代表 B、A 兩種不同的原子,下列的反應式,何者最適合描述 右圖的反應? (A)3A + 6B → 3AB2 (B)3A2 +

6B → 6 AB   (C)12A + 6B → 6A2B   (D)6A2 + 3B2 → 6AB2 (E)2A2 + B2 → 2A2B。 ( D ) 2. 甲、乙、丙三種分子的分子量分別為 2、28、17,甲 和乙反應生成丙,則其可能的均衡化學反應式為 (A)甲 + 乙 → 丙 (B)甲 + 2 乙 → 2 丙 (C)2 甲 + 乙 → 2 丙 (D)3 甲 + 乙 → 2 丙 (E)甲 + 3 乙 → 2 丙。 ( C ) 3. 化學反應式 PCl5 + H2O → H3PO4 + HCl 完成平衡後,其係數最簡整數之和為 (A)9 (B)10 (C)11 (D)12 (E)13。 4. 試平衡下列化學反應式。 (1)  2   Na(s) +   2   H2O(l) →   2   NaOH(aq) +   1   H2(g) (2)  2   NH3(g) +   3   CuO(s) → 1    N2(g) +   3   Cu(s) +   3   H2O(l)

(3)  1   Cu(s) +   4   H+(aq) + 2    NO3-(aq) →   1   Cu2+(aq) +   2   NO2(g) +   2   H2O(l)

5. 試平衡下列化學反應式。 (1)硫酸溶解磷酸鈣製造肥料

   1   Ca3(PO4)2(s) +   3   H2SO4(aq) →   2   H3PO4(aq) +   3   CaSO4(s)

(2)氧化磷(V)溶於水    1   P4O10(s) +   6   H2O(l) →   4   H3PO4(aq)

(3)電石與水反應    1   CaC2(s) +   2   H2O(l) →   1   Ca(OH)2(aq) +   1   C2H2(g)

(4)火山爆發反應:橘紅色二鉻酸銨分解生成綠色氧化鉻(Ⅲ)    1   (NH4)2Cr2O7(s) △   1   Cr2O3(s) + 1    N2(g) +   4   H2O(g) (5)太空梭用鋁粉與過氯酸銨(NH4ClO4(s))的混合物作為「固體燃料」:先將鋁粉加熱使其氧化並釋 放大量的熱,以促使過氯酸銨分解而產生巨大的推力。試寫出過氯酸銨受熱分解的化學反應式 (已知過氯酸銨分解時,其產物為氮氣、氯氣、氧氣以及水蒸氣。) 4 4( ) 2( ) 2( ) 2( ) 2 ( ) 2NH ClO s △ N g Cl g 2O g 4H Og

進階題

*( AC ) 6. xCa3 (PO4)2 + yC + zSiO2 → uCaSiO3 + vCO + wP4 則 (A) x + y + z = u + v + 2w (B) x + y + 2z = u + v + w (C) 3x + y + z = u + v + 6w (D) x + 2w + y = u + v 

(E) x + y + z = u + v + w。

*( BCDE ) 7. 反應 aMnO4- + bH2S + cH+ → dMn2+ + eS + f H2O(a、b、c、d、e、f 皆為最簡整數),完

成平衡後係數間之關係,下列何者正確?  (A) 2 5 b a   (B) 2 5 a b   (C) 2 5 a e   (D) 4 3 f c   (E) 3 1 c d  。

大考題

( B ) 8. 硝酸銅受熱分解,可用下列反應式表示: 2Cu(NO3)2(s)△ 2CuO(s) + nX(g) + O2(g)。式中 n 為係數。試推出 X 是什麼化合物?

(A) NO (B) NO2 (C) N2O (D) N2O3 (E) N2O5。 【99 學測】

3-2

基礎觀念掃描

化學計量

3-3

化學反應中的質量關係

物質的分離與純化

1

(14)

1. 化學計量(stoichiometry):利用化學反應式計算出反應物及生成物間的定量關係。 2. 化學反應式代表的意義:在平衡的化學反應式中,各物質的 係數比 = 分子數的變化量比 = 莫耳數變化量比 = 體積變化量比 (  同溫同壓下,各物質以氣態存在時。) 3. 甲烷的燃燒反應中,各物種間的定量關係。 物質     甲烷    +    氧氣    →  二氧化碳   +    水 反應式     CH4(g)   +    2 O2(g)   →    CO2(g)   +   2 H2O(l) 分子數 變化量 莫耳數

變化量 1 mol 2 mol 1 mol 2 mol

質量 變化量 16 g1 = 16 g 質量守恆( 16 g 32 g2 = 64 g + 64 g 44 g1 = 44 g = 44 g 18 g2 = 36 g + 36 g ) 氣體體積 (0°C,1 atm) 4. 化學計量的步驟 (1)寫出平衡的化學反應式。 (2)將已知量(如質量、粒子數、體積、體積莫耳濃度等)轉換成莫耳數。  化學計量以莫耳為計量標準 莫耳數(n) 23 (STP) 6.02 10 22.4     重量 粒子數氣體體積 分子量(或原子量)   

 

= 體積莫耳濃度(M)體積(L) (3)利用反應式的係數比 = 莫耳數變化量比,推算待求的莫耳數。 (4)將求出的莫耳數轉換成所欲求的量,下圖為化學計量的流程圖。 老師講解1

(15)

實驗室中常藉加熱氯酸鉀(KClO3)來製造氧氣,其化 學 反 應 式 為 KClO3(s)MnO2( )s KCl(s) + O2(g)( 未 平 衡)。今將 24.5 g 的氯酸鉀與 5 g 的二氧化錳混合均 勻後放入試管中,加熱至氯酸鉀完全分解,試回答下 列問題。 (1)寫出平衡的化學反應式。 (2)可產生多少克的氯化鉀? (3)生成的氧氣在 STP(0°C、1 大氣壓)下的體積為 若干升?(式量 KClO3 = 122.5,KCl = 74.5) 【 龍 騰 版課本例題 3-5】 知道化學計量時係數比 = 莫耳數變化量比 (1)2 KClO3(s) MnO2 2 KCl(s) + 3 O2(g) (2)14.9 g (3)6.72 L (2)KClO3 的莫耳數為 24.5g 122.5g/mol = 0.200 mol 設生成的 KCl 與 O2 莫耳數分別為 x 莫耳、y 莫耳       2KClO3(s) MnO2 2KCl(s) + 3 O2(g) 係數比    2    :    2  : 3 莫耳數比  0.200 

:    x  : y 2 2 3 0.200 x y    係數比 莫耳數比 x = 0.200 (mol),y = 0.300 (mol) KCl 的莫耳數為 0.200 mol KCl 的質量為 0.200 mol74.5 g/mol = 14.9 g (3)O2的莫耳數為0.300 mol O2的體積(STP)為 0.300 mol22.4 L/mol = 6.72 L 電解水的反應式為2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g),如欲使36 g 的水完全電解,可得到多少克的氫 氣及氧氣? :氫氣4 g 及氧氣 32 g 1. 限量試劑(limiting reagent):化學反應中若有兩種或兩種以上的反應物,完全被用盡的反應物 稱為限量試劑,可決定生成物的產量。 (1)尋找限量試劑方法:以各反應物的初始莫耳數 係數 ,所得比值最小者即為限量試劑。 舉例:2 mol 的 H2與 2 mol 的 O2反應生成 H2O      2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g)    比值:2 2 < 2 1   H2 的比值較小,所以 H2為限量試劑。 2. 產量百分率(產率)= 實際產量 理論產量 100% 老師講解2 學生演練1

限量試劑

3

(16)

肼(N2H4)4.00 g 與四氧化二氮 2.3 g 若完全反應生成氮氣及水,求 (1)何者為限量試劑? (2)產生氮氣多少莫耳? (3)若未完全反應,僅產生了 1.2 g 的水,則此反應的產率為多少%?(N = 14) 能知道一個反應的限量試劑,並會求反應的產率。 (1) N2O4 (2)0.075 mol (3)66.7% 寫出化學反應式並平衡之 2N2H4(g) + N2O4(g)    3N2(g) + 4H2O(l) (1)肼與四氧化二氮的初始莫耳數係數 依序為 4 1 32 ( ) 2 16 、 2.3 1 92 ( ) 1  40 , 四氧化二氮的比值較小,故N2O4為限量試劑 (2)化學計量        2N2H4 + N2O4 3N2 + 4H2O 反應前 4 32= 0.125 mol 2.3 92 = 0.025 mol

反應時 0.05 mol 0.025 mol + 0.075 mol + 0.1 mol 反應後 0.075 mol 0(限量試劑) + 0.075 mol + 0.1 mol 故產生氮氣 = 0.075 mol (3)H2O 理論產量0.1 18 1.8  g 產率(%) = 實際產量 理論產量 100% = 1.2 1.8 100% = 66.7% 取氮氣14 g 和氫氣 6 g 充分反應後,共得到 10.2 g 的 NH3,則此反應的限量試劑及產率為何? (N = 14) :限量試劑:N2;產率 = 60%

基礎題

( D ) 1. 10 g 物質 X 與 5 g 物質 Y,兩者反應產生 Z,剩下 4 g 的 X、2 g 的 Y,試問該反應之反 應式為何?(莫耳質量 X = 30、Y = 60、Z = 90) (A)2 X + Y → Z (B)2 X + Y → 3 Z (C)X + 2 Y → 3 Z (D)4 X + Y → 2 Z (E)4 X + Y → Z。 ( B ) 2. 硫酸銅晶體(CuSO4.xH2O)含結晶水 36.0%,今取此物 5 g 加熱至 250°C 得 3.56 g 的

CuSO4.yH2O,則 y = ?(Cu = 64,S = 32,O = 16,H = 1) (A)0 (B)1 (C)2 (D)3

(E)4。

( 0.72 g ) 3. 食品保鮮劑可防止食品腐敗,並維持食品的營養與味道。脫氧保鮮劑的主要成分為

活性鐵粉,因鐵可與氧氣、水反應生成氫氧化鐵,藉此吸收包裝袋中的氧氣,從而

學生演練2

(17)

延長食品保存期限,其主要化學反應式為4 Fe(s) + 3 O2(g) + 6 H2O(l) → 4 Fe(OH)3(s)。 已知某脫氧保鮮劑中活性鐵粉的質量為1.68 g,則該脫氧保鮮劑最多能夠吸收氧氣若 干克?(Fe = 56.0,O = 16.0) 【龍騰版課本練習3-5】 4. 乙炔焰可達 3000°C 的高溫,常用於金屬的焊接與切割,其反應式如下: 2 C2H2(g) + 5 O2(g) → 4 CO2(g) + 2 H2O(g) 若乙炔(C2H2)和氧氣皆為 208 g,兩者發生上述反應,則 (1)哪一物質為限量試劑?O2( )g (2)二氧化碳的理論產量為若干克?   228.8 g    (3)若實際上生成密度為 1.85 g/L 的二氧化碳 80.0 L,則在此溫度和壓力下的產率為若干?    64.7%    【龍騰版課本練習3-6】 *( DE ) 5. 銀器在硫化氫存在的空氣中發生右列反應:Ag + H2S + O2 → Ag2S + H2O(未平衡), 則取10.8 g 的銀、3.4 g 的硫化氫和 3.2 g 的氧之混合物完全反應,下列敘述何項正確? (S = 32,Ag = 108) (A)O2 為限量試劑 (B)H2S 為限量試劑 (C)可得 0.1 mol 之 Ag2S

(D)產生 0.05 mol 的 H2O (E)殘留 0.05 mol 的 H2S。

進階題

( C ) 6. 有鋅、銅合金 10.0 g 與過量稀鹽酸作用,STP 下得氫氣 1.12 L,則原合金中鋅所占重量 百分率為多少?(Zn = 65.4) (A)8.18 (B)16.35 (C)32.7 (D)65.4 (E)73.6 %。 ( C ) 7. 將鐵片放入硫酸銅溶液中,等鐵片表面附有一層金屬銅後取出,洗淨、乾燥,然後稱 量時,得知其重量增加1.0 g。試問在鐵片上析出的銅重量約為多少克?(Cu = 64,Fe = 56) (A)1.0 (B)4.0 (C)8.0 (D)16.0 (E)20。 ( B ) 8. 反應 aM + bN → cR,已知分子量 M = 30、N = 60,欲生成 100 g R 需 N 若干克? (A) 100 4 b ab (B) 200 2 b ab (C) 200a c  (D) 200 3 b ab (E) 30a 60b c  。 ( A ) 9. 某氣態烴 CxHy 10 mL 與過量氧氣 80 mL 混合(25°C、1atm 下),經點火完全燃燒後, 再冷卻至原室溫時氣體體積為60 mL,再通過 KOH 溶液冷卻後氣體體積為 30 mL, 則此烴為下列何者? (A)C3H8 (B)C2H6 (C)C6H6 (D)C3H6 (E)C4H8。 ( 16% ) 10. 某混合氣體 5.00 g 試樣中僅含有乙烯(C2H4) 和甲烷(CH4)。將此混合氣體和過量的氧完 全燃燒得15.4 g 二氧化碳。試求此氣體試樣含甲烷的重量百分率。

大考題

( E ) 11. 某金屬之原子量為 w,若取該三價金屬之氧化物 x 克,將其完全還原後,可得 y 克金 屬。試問該金屬的原子量 w 可以用下列的哪一式子表示? (A) 8y x y  (B) 16(x y) y  (C) 16 x y x   (D) 24 x y y   (E) 24 y x y 。      【93 指考】 ( A ) 12. 有一反應,由 X 與 Y 化合生成 Z。其反應如下: 2X + 3Y → 2Z,而反應物 X 與生成物 Z 的質量關係如圖。 試問當有 4 g 的 Z 生成時,需要多少克的 Y?  (A)1 (B)3 2 (C)2 (D)3 (E) 3 24。    【93 學測】

(18)

1. 熱含量;焓(H) (1)意義:各物質生成時,儲存其中之能量。 (2)焓的值與溫度、壓力及狀態(相)有關係。 (3)我們僅能測得焓的變化值(ΔH;反應熱),不能測得其絕對值。 舉例:我們知道1 g 水溫度上升 1°C 需吸收 1 卡(4.18 J)熱量,但是我們不能測知 1 g 水,    在1°C 時有多少熱含量。  註:由原子重新排列組合觀點來看,化學反應時,必伴隨能量的變化。 2. 反應熱(ΔH) (1)意義:定壓下,化學反應中生成物與反應物熱含量的差異值。 ΔH = 生成物反應物H  H ((生成物的熱含量總和) (反應物的熱含量總和)) (2)吸熱反應:ΔH > 0(生成物反應物H   H ),例如:氧化汞的分解反應。 (3)放熱反應:ΔH < 0 (生成物反應物H   H ),例如:乙醇的燃燒反應。 3. 熱化學方程式(thermochemical equation) (1)意義:含反應熱的化學反應式。 (2)舉例:1 mol 的硫粉與氧氣完全反應生成二氧化硫,放出 297 kJ 的熱量。其熱化學方程式 有以下兩種表示方式。   S8(s) + 8 O2(g) → 8 SO2(g) + 297 kJS8(s) + 8 O2(g) → 8 SO2(g) ΔH = 297 kJ  註:熱化學方程式一定要標明物質的狀態。 4. 影響反應熱大小的因素 (1)參與反應之反應物莫耳數多寡 ① 舉例:1 莫耳氫氣燃燒生成水,放熱 285.8 kJ; ② 舉例:2 莫耳氫氣燃燒生成水,放熱 571.6 kJ。 (2)反應物及生成物的狀態 ① 舉例:H2(g) + 1 2O2(g) → H2O (g) + 241.8 kJ; ② 舉例:H2(g) + 1 2O2(g) → H2O (l) + 285.8 kJ。

化學反應中的能量變化

3-4

化學反應熱與熱化學方程式

1

(19)

(3)溫度及壓力:反應熱的大小會因反應時的溫度、壓力等因素而改變。熱化學的標準狀況定 為25°C、1 atm〔與氣體的標準溫壓(STP (0°C、1 atm))不同〕,在此條件下測得的反應熱 稱為標準反應熱(ΔH°)。  註:近年來IUPAC 已將標準壓力改為 1 巴(bar),但此改變對反應熱的影響很小,故本書的標準反 應熱仍沿用1 atm 下的數據。目前 1 巴(= 0.987 大氣壓)及 1 大氣壓這兩種標準壓力均被廣泛使 用。 鎂在空氣中的燃燒作用可以下列的熱化學方程式表示: 2 Mg(s) + O2(g) → 2 MgO(s) ΔH = 1204 kJ (1)此反應為吸熱反應還是放熱反應? (2)畫出此反應的能量變化示意圖。 (3)試計算生成 10.0 g MgO(s)的反應熱為若干千焦?   (Mg = 24.0,O = 16.0) 【龍騰版課本例題3-7】 知道熱化學方程式的寫法及反應熱求法。 (1)ΔH < 0 為放熱反應 (2)  (3) 151 kJ (3)設生成 10.0 g MgO 時放熱 x kJ 反應熱與MgO 的莫耳數成正比 MgO 的莫耳數為 10.0 40.0 = 0.250 (mol) 1204 kJ 2 mol = kJ 0.250 xx = 151 (kJ) 反應熱(ΔH)為 151 kJ。 在25°C、1 atm 時,若由 C(s)、H2(g)、O2(g) 生成葡萄糖之莫耳反應熱為1260 kJ, (1)寫出其熱化學方程式。 (2)若欲由其 C(s)、H2(g)、O2(g) 反應生成 360 g 葡萄糖,需要吸收或放出多少熱量? :(1)6C(s) + 6H2(g) + 3O2(g) → C6H12O6(s) + 1260 kJ 或 6C(s) + 6H2(g) + 3O2(g) → C6H12O6(s) ΔH = 1260 kJ (2) 放熱 2520 kJ 老師講解1 學生演練1

(20)

1. 反應熱的種類

(1)莫耳生成熱(ΔHf)(molar heat of formation)

① 意義:成分元素 生成 1 mol 化合物所吸收或放出的熱量。(標準狀態下莫耳生成熱 稱為標準莫耳生成熱(ΔHf°)) ② 舉例:A. 二氧化碳的標準莫耳生成熱為 393.5kJ      C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔHf° = 393.5 kJ    B. 水的標準莫耳生成熱為 285.8 kJ      H2(g) + 1 2 O2(g) → H2O(l) ΔHf° = 285.8 kJ    C. 乙炔的標準莫耳生成熱為 226.7 kJ      2C(s) + H2(g) → C2H2(g) ΔHf° = 226.7 kJ ③ 標準狀態下,各元素之莫耳生成熱為零。如 H2(g)、Br2(l)、Na(s) 的莫耳生成熱為零。 ④ 元素若有同素異形體,一般訂定最穩定或標準晶型之同素異形體莫耳生成熱為零。例如 訂定碳同素異形體之石墨(C)、硫同素異形體之斜方硫(S8)、氧同素異形體之氧氣(O2)、磷 同素異形體之白磷(P4)的 ΔHf 為零。

(2)莫耳燃燒熱(ΔHc)(molar heat of combustion) ① 意義:1 mol 物質 完全燃燒 放出的熱量。 舉例:氫的標準莫耳燃燒熱為285.8 kJ  H2(g) + 1 2 O2(g) → H2O (l)    ΔHc° = 285.8 kJ。也等於水(H2O (l))的莫耳生成熱。 ②ΔHc < 0(燃燒必放熱)。 ③O2(g)、CO2(g)、H2O(l)不可燃,ΔHc = 0。

莫耳分解熱 (molar heat of decomposition)

(1)意義:1 mol 化合物分解 成分元素所吸收或放出的熱量。 (2)舉例  ①二氧化碳的莫耳分解熱為393.5 kJ   CO2(g) → C(s) + O2(g) ΔH = 393.5 kJ  ②水的莫耳分解熱為285.8 kJ   H2O(l) → H2(g) + 1 2O2(g) ΔH = 285.8 kJ (3)與莫耳生成熱(ΔHf)同值異號。 2. 一些常見物質在 25°C 1atm 下的莫耳生成熱與莫耳燃燒熱 純物質 C(s)石墨 C(s)鑽石 H2(g) NO2(g) H2O(l) CO2(g) CO(g) CH4(g) C2H5OH(l) 生成熱 (kJ/mol) 0 + 1.9 0 33.9 285.8 393.5 110.5 74.9 277.7 燃燒熱 (kJ/mol) 393.5 395.4 285.8    283.0 890.2 1367.7 老師講解2

生成熱與燃燒熱

2

(21)

下列有關反應熱敘述,何者正確? (A)H2(g)之莫耳燃燒熱與 H2O(l)之莫耳生成熱為同值異 號 (B)石墨的生成熱是零 (C)C(s) + 1 2O2(g) → CO(g) ΔH = 110.4 kJ,該反應熱可稱為 C(s) 之 莫 耳 燃 燒 熱   (D)NO(g) + 1 2O2(g) → NO2(g) 該 反 應 之 ΔH 可 稱 為 NO2(g)的 莫 耳 生 成 熱 (E)CO2(g)的莫耳生成熱為零。 了解莫耳生成熱、莫耳燃燒熱的定義。 (B) (A)H2(g)之莫耳燃燒熱 = H2O(l)之莫耳生成熱皆可寫為 H2(g) + 1 2O2(g)→ H2O(l) ΔH = 285.8 kJ (C)題目為 CO 之莫耳生成熱,C 的完全燃燒產物為 CO2。 莫耳燃燒熱方程式應寫為:C(s) + O2(g) → CO2(g) (D)NO2 的莫耳生成熱方程式為 1 2N2(g) + O2(g) → NO2(g) (E)CO2(g) 的莫耳燃燒熱為零 已知2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) ΔH = 570 kJ,下列何者正確? (A)水的莫耳生成熱570 kJ (B)氫氣的莫耳燃燒熱為 570 kJ (C)氫燃燒放熱 (D)氫的熱含量比水低 (E)同溫下, 水的熱含量比水蒸氣低。 :(C)(E) 1. 反應熱三種重要定律 (1)反應熱與反應物莫耳數成正比 ①ΔH 與熱化學方程式中之係數有關。 ② 熱化學方程式n ΔHn ③ 舉例:H2(g) + 1 2O2(g) →H2O(l) + 285.8 kJ   則 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) + 571.6 kJ (2)反應以反向進行時,反應熱變號。 ① 熱化學方程式逆寫  ΔH(1) ② 舉例:水的莫耳生成熱為:H2(g) + 1 2O2(g) → H2O(l) ΔH = 285.8 kJ     水的莫耳分解熱為:H2O(l) → H2(g) + 1 2O2(g) ΔH = 285.8 kJ (3)反應熱加成性定律(赫斯定律(Hess's law)): ① 提出者:俄國科學家赫斯(G. H. Hess, 1802~1850),於 1840 年提出「反應熱的大小與反應 的起始狀態和最終狀態有關,與反應進行的途徑無關」。也可敘述為「一反應的反應式能 以數個其他反應式的代數和表示時,其反應熱亦等於此數個反應式之反應熱的代數和」, 此敘述稱為「赫斯定律」,又稱為「反應熱加成性定律」(the law of additivity of reaction heats)。

學生演練2

赫斯定律與能量守恆

3

(22)

② 舉例:若一反應 A → C 有下列兩條路徑  路徑I: A → B 反應熱 = ΔH1       B → C 反應熱 = ΔH2  路徑II: A → C 反應熱 = ΔH3  路徑I 與路徑 II 雖然反應過程不同,但是反應 的最初和最終狀態相同,故反應熱也同,與反 應進行的途徑無關。如右圖,依能量守恆知 ΔH1 + ΔH2 = ΔH3。 2. 反應熱的計算法 (1)利用赫斯定律 反應熱加成性,求反應熱 ① 先寫出題目欲求之反應式並平衡之。 ② 在已知方程式中,找出與所求方程式相同物種(儘可能只出現一次者)。再使此物與所 求方程式比較。移到箭號同側,並使係數也相同(依反應熱三大重要定律規則,方程式 逆寫時,ΔH 變號;方程式n,ΔHn)。 ③ 將處理好的方程式一一列出相加後,即得欲求之反應式。 (2)利用生成熱,求反應熱:ΔH = 生成物反應物生成物反應物H   H   生成熱生成熱  (生生  反生) (3)利用燃燒熱,求反應熱:ΔH =反應物生成物 燃燒熱燃燒熱  (反燃  生燃) (4)反應熱大小比較:利用赫斯定律或物系位能高低圖形可以比較反應熱大小。 (1)丙烷生成熱為 a kJ/mol (2)二氧化碳生成熱為 b kJ/mol (3)H2O(l)生成熱為c kJ/mol 依上述條件,求丙烷燃燒的反應熱為多少kJ/mol?(以 a、b、c 代號回答) 知道利用赫斯定律 反應熱加成性,求反應熱;或能利用生成熱 ΔH =生成物反應物 生成熱生成熱  (生生 反生),求反應熱。 3 4 a b c    解法 I:利用赫斯定律反應熱加成性,求反應熱     丙烷生成熱  3C(s) + 4H2(g)  → C3H8(g) ΔH1 = a kJ  (1)     CO2 生成熱  C(s) + O2(g)   → CO2(g)  ΔH2 = b kJ  (+ 3)     水生成熱   H2(g) + 1 2O2(g) → H2O(l)  ΔH3 = c kJ (+ 4)     丙烷燃燒熱(所求)  C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l)  ΔH4 = ?     將“□”物質(只出現一次者)與所求方程式物質比較。移到箭號同側,    並使係數也相同。     每項反應熱須同乘一數字(如上),故 ΔH4 = a 3b4c 解法 II:利用生成熱,求反應熱(ΔH = 生生  反生)     先寫出題目所欲求:丙烷燃燒熱  C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) 老師講解3

(23)

    ΔH = 生生  反生 = 3b + 4c  a1 =  a 3b4c

氨氣的莫耳燃燒熱為92 kcal (ΔH = 92 kcal),而水的莫耳生成熱為 ΔHf = 68 kcal。請問氨 氣的莫耳生成熱(ΔHf)為若干?(已知氨氣燃燒生成氮與水)

:10 kcal

若C(s)、H2(g)及C2H2(g)之莫耳燃燒熱分別為a、b、c kJ/mol,則 C2H2(g)之莫耳生成熱為  (A)2b + 2c  a (B)2a + b c (C)a + b  2c (D)c  2a + 2b (E) 2a  b + c。

能利用ΔH = 反燃  生燃,計算反應熱大小 (B) ΔH =反應物 燃燒熱生成物 燃燒熱(反燃  生燃) C2H2(g)之莫耳生成熱方程式:2C(s) + H2(g) → C2H2(g) ΔH = 2a + b c 已知CO(g)及HCOOH(l)的莫耳燃燒熱依次為282.6 kJ、262.5 kJ,H2O(l) 的莫耳生成熱為285.5 kJ。則 CO(g) + H2O(l) → HCOOH(l)的反應熱為若干? (A) 20.1 kJ (B) + 20.1 kJ (C) 545.5 kJ (D) + 545.5 kJ (E) 568.1 kJ。 :(A) 試比較下列各反應方程式熱量,Q1,Q2,Q3,Q4 大小關係? (1)CH3OH(l) + 3 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) + Q1 (2)CH3OH(l) + 3 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + Q2 (3)CH3OH(g) + 3 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) + Q3 (4)CH3OH(g) + 3 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + Q4 (已知水莫耳汽化熱比甲醇大) 能利用物系位能高低圖形比較反應熱大小。 Q3 > Q1 > Q4 > Q2 學生演練3 老師講解4 學生演練4 老師講解5

(24)

由右圖判斷下列關係錯誤者。 (A)A → F ΔH = ΔH6 (B)A → F ΔH = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ΔH4 + ΔH5 (C)ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ΔH4 + ΔH5 + ΔH6 = 1 (D)C → F,|ΔH| = |ΔH1 + ΔH2 + ΔH6| (E)|ΔH1 + ΔH2 + ΔH3| = |ΔH4 + ΔH5 + ΔH6|。 :(C)

基礎題

1. 燃燒 4.60 g 乙醇(C2H5OH(l)),產生 CO2(g) 及 H2O(l),並放出 136.5 kJ 之熱量。請寫出 1 mol C2H5OH(l) 燃燒的熱化學方程式。(C = 12,H = 1,O = 16) 2 5 ( ) 2( ) 2( ) 2 ( ) C H OHl 3O g 2CO g 3H OΔl H1365 kJ  ( D ) 2. 下表為一些常見燃料的莫耳燃燒熱,下列何種燃料最適合用來當作火箭推進的燃料? (單位重量所放出的熱量最大,最適合用來當作火箭推進的燃料) (A)乙醇 (B)丙 烷 (C)甲烷 (D)液態氫 (E)一氧化碳。 燃料 氫氣 甲烷 丙烷 乙醇 CO 分子量(g/mol) 2 16 44 46 28 莫耳燃燒熱 (kcal/mol) 68 208 526 328 67 3. 某火箭推進器使用的燃料為液態聯胺(N2H4)和液態過氧化氫(H2O2),當 64.0 g 液態聯胺與液態過 氧化氫完全反應時,產生兩種不會汙染環境的氣體物質──氮氣與水蒸氣,並釋放出1284 kJ 的 熱量,試寫出該反應的熱化學方程式。 N H2 4( )l 2H O2 2( )l N2( )g 4H OΔ2 ( )g H642 kJ/mol       【龍騰版課本練習 3-7】 *( AC ) 4. 依生成熱的意義,下列哪些物質的生成熱為零?  (A)斜方硫 (B)臭氧 (C)石墨 (D)鑽石 (E)赤磷。 學生演練5

3-4

基礎觀念掃描

(25)

( C ) 5. 4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s) ΔH = 400 kcal

C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔH = 100 kcal

煉鐵時,當以碳還原1 mol 的 Fe2O3後,碳生成CO2其反應熱約為 (A)100 (B) 100

(C)50 (D) 50 (E)200 kcal。

*( AC ) 6. 已知 CO2(g)與H2O(l) 的莫耳生成熱分別為 94 kcal、 68 kcal,則下列敘述何者正確?

(A)C(s) 的莫耳燃燒熱為 94 kcal (B)H2O(l) → H2(g) + O(g) ΔH = 68 kcal (C)22 g 的

CO2(g)生成時,放熱47 kcal (D)2 mol 的 H2O(l)生成時,吸熱136 kcal (E)H2O(g)的莫耳

(26)

7.利用以下熱化學方程式: H2O(l) → H2(g) + 1 2O2(g) ΔH1 C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔH2 C(s) + 2 H2(g) → CH4(g) ΔH3 求CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l) 的反應熱 ΔH。(請以 ΔH1、ΔH2、ΔH3表示) 2 1 3 ΔH ΔH 2ΔH ΔH 8. 葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一。已知下列幾種物質的生成熱,則試回答下列問題。(葡 萄糖(C6H12O6):1260 kJ/mol,水(H2O):285.8 kJ/mol,二氧化碳(CO2):393.5 kJ/mol)

(1)1 kg 葡萄糖在人體內經酵素催化,完全被氧化生成二氧化碳氣體和液態水可提供的熱量最多 為若干千焦? 1.564 10 kJ 4 (2)若 1 kg 葡萄糖在相同狀況下,不經酵素催化而在空氣中直接燃燒生成二氧化碳氣體和液態水, 可提供的熱量最多為若干千焦? 1.564 10 4   【龍騰版課本練習 3-8】

進階題

( D ) 9. 在 STP 時,有甲烷和乙烷的混合氣體 11.2 L,且其平均分子量為 27.2。若甲烷和乙烷 的莫耳燃燒熱分別為a kJ、b kJ,則當此混合氣體完全燃燒時,將放出熱量約為若干 kJ? (A)0.3a + 0.2b (B)0.25a + 0.25b (C)0.2a + 0.3b (D)0.1a + 0.4b (E)0.4a + 0.1b。 ( E ) 10. 已知 CO(g)、H2(g)、CH3OH(l) 的莫耳生成熱分別為 x、 y、 z kJ;莫耳燃燒熱分別為 a、 b、 c kJ;又知 CO(g) + 2H2(g) → CH3OH(l)。則下列關係何者正確? (A) x + y = a + 2b + c (B) x + z = b + 2c  a (C) y + z = b + 2c  a (D) z  x = a + b  c (E) z  x = a + 2b  c。

大考題

*( ABE ) 11. 化學反應的反應熱(ΔH)與生成物及反應物的熱含量有關,而物理變化也常伴隨著熱量 的變化。下列有關物理變化的熱量改變或反應熱的敘述,哪些正確? (A)水的蒸發是 吸熱過程 (B)汽油的燃燒是放熱反應 (C)化學反應的 ΔH 為正值時,為一放熱反應 (D)反應熱的大小與反應物及生成物的狀態無關 (E)化學反應的 ΔH 為負值時,反應 進行系統的溫度會上升。 【100 學測】 *( ABD ) 12. 已知:2H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) ΔH = 484 kJ。下列有關此熱化學反應式的敘述,何者 正確? (A)生成 1 mol 的 H2O(g) 會放熱 242 kJ (B)此反應的能量變化可使周遭的溫度 上升 (C) 2 H2O(g)所含的能量比( 2H2(g) + O2(g) ) 所含的能量高出 484 kJ (D)若此一反

應的產物是H2O(l),則反應的能量變化大於484 kJ (E)使 1 mol H2(g) 與 2 mol O2(g)的混

(27)

實驗 目的 使用保麗龍杯子自製簡單的卡計測量反應熱。 【Part I】測量鹽酸與氫氧化鈉溶液中和之熱量變化。 【Part II】測量硝酸鉀溶於水之熱量變化。 實驗 原理 假設卡計本身所吸收的熱量與散失於外界之熱量均忽略不計: (1)依據能量守恆定律,反應時所放出(或吸收)之熱量(ΔH1) = 卡計內水溶液所吸收(或放出) 之熱量(ΔH2)。 (2)測量卡計內水溶液溫度的變化,即可算出水溶液的熱量變化(ΔH2),進而求得反應熱。  ΔH2 (J) = 質量(g)比熱 (J/g°C)溫度差(°C) (3)該熱量變化在定壓下測得,故反應熱 ΔH = ΔH1 = ΔH2。 實驗 流程 【Part I】測量鹽酸與氫氧化鈉溶液中和反應的反應熱 【Part II】硝酸鉀溶於水的熱量變化 注意 事項 〈說明〉 (1)溫度計須固定好位置,不可搖晃傾斜,否則會導致玻棒的攪拌效果降低,甚至撞破溫度計。 (2)溫度計在每次測溫前,須先用水沖洗乾淨。 (3)酸鹼中和的反應率很快,所以溫度很快即可達到平衡。 (4)若兩次測量的終止溫度相差太大,應再做第三次,最後取相近的兩次數據計算並求出平均值。 (5)每次更換溶液時須將保麗龍杯洗淨並擦乾,以免殘留物影響實驗的測定。

(28)

1. 酸鹼中和時的反應熱計算方法

若取1.0 M HCl(aq) 50.0 mL 與 1.0 M NaOH(aq)50.0 mL 反應,反應前後溶液溫度由 26.5°C 上升至33°C。則水溶液的熱量變化 = 2.72 (kJ),酸鹼中和時的反應熱 =  54.4 (kJ/mol) (假設水溶液混合體積具加成性,溶液的密度為1.0 g/mL、比熱為 4.18 J/g °C) 【方法】 ① 酸鹼中和後的溶液質量共 100 g ② 水溶液的熱量變化 = 水溶液重4.18Δt103 (kJ)           = 1004.18(33  26.5)103 = 2.72 (kJ) ③ HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

  10.05   10.05   0.05   0.05   + 0.05  + 0.05         + 0.05 mol  生成水的莫耳數 = 0.05 (mol) ④ΔH = 2.72 0.05  = 54.4 (kJ/mol) 2. 硝酸鉀溶於水的反應熱計算方法 若取4.00 g KNO3(式量為101.1)溶於 50.0 mL 的蒸餾水中,溶解前後溶液溫度由 27°C 下降至21°C。則水溶液的熱量變化 = 1.354 (kJ),硝酸鉀溶於水時的反應熱 = 34.19 (kJ/mol)。(假設其水溶液的密度為 1.0 g/mL,比熱為 4.18 J/g°C) 【方法】 ① 水溶液的熱量變化 = 水溶液重4.18Δt103 (kJ)           = 544.18(6)103 = 1.354 (kJ) ②KNO3的莫耳數 = 4 101.1 = 0.0396 (mol) ③KNO3的反應熱(kJ/mol):ΔH = 1.354 0.0396 = 34.19 (kJ/mol) 一 般 化 學 實 驗 室 常 用 的 簡 易 型 咖 啡 杯 式 的 卡 計 (coffee-cup calorimeter),是由兩個保麗龍杯子套疊放入燒杯中,將其加蓋密封, 並插入溫度計及玻棒所組成。 今以此卡計進行以下有關反應熱的實驗,(假設卡計本身所吸收的熱 量忽略不計,混合溶液的體積具加成性,且所有水溶液之密度及比熱 均與水相同,分別為1.0 g/mL 及 4.18 J/g °C),試回答下列各題。 (1)使用保麗龍杯而不用燒杯作為卡計的主要原因為何? (2)若卡計內原有 100 mL 蒸餾水,當加入 0.05 mol 的硫酸鎂固體後,測得溫度上升了 11.0°C,試計算硫酸鎂的莫耳溶解熱(kJ/mol)。 老師講解1

(29)

(3)若卡計內原有 50 mL 的 0.50 M 鹽酸,在同溫下加入 50 mL 的 0.50 M 氨水溶液,待溶液 完全混合後測得溫度上升了3.1°C,試計算鹽酸與氨水溶液的莫耳中和熱(kJ/mol)。 (4)若將 0.50 M 氨水改用 0.50 M 的氫氧化鈉溶液,而其他條件不變時,則其中和時所放出 的熱量經計算為56.0 kJ/mol。試問為何會有此差異?試估算氨水在水中解離熱為多少? (5)承上題,如果保麗龍杯子上面不加蓋子,則求得的莫耳中和熱的數值會偏大、偏小或無 影響? 了解反應熱的實驗測量方法與如何計算求得反應熱。 (1)因保麗龍為良好的絕熱體,能避免反應系統與外界進行熱的交換 (2) 97.48 kJ/mol (3) 51.83 kJ/mol (4)中和時放出的熱量較少,4.17 kJ/mol (5)偏小 (2)水溶液的熱量變化 = 1064.1811.0103 = 4.874 (kJ) ∴硫酸鎂的莫耳溶解熱 ΔH = 4.874 0.05  = 97.48 (kJ/mol) (3)水溶液的熱量變化 = 1004.183.1103 = 1.296 (kJ) 酸鹼中和所生成水的莫耳數 = 0.50.05 = 0.025 (mol) ∴鹽酸與氨水溶液的莫耳中和熱 ΔH = 1.296 0.025  = 51.83 (kJ/mol) (4)因氨水為弱鹼,其解離時須吸收一些熱量,故中和時所放出的熱量較少 氨水莫耳解離熱為:51.83  (56) = + 4.17 (kJ/mol) (5)若保麗龍杯不加蓋,則中和時所放出的熱量較容易散失,造成莫耳中和熱的數值 偏小。 有一暖暖包內含100 mL 的水,暖暖包中另有一塑膠袋子,內裝有 40 g 氯化鈣。使用時稍微 用力敲打暖暖包,使其中之塑膠袋破裂,讓水與氯化鈣混合。已知氯化鈣的溶解熱為 82.8 kJ/mol,而水的比熱為 4.20 Jg1 K1。假設氯化鈣的比熱甚小可以忽略,而氯化鈣溶解所釋出 的熱量,完全由100 mL 的水所吸收。若在阿里山上,取出一個 5°C 的暖暖包打開使用,試 問該暖暖包的溫度最高可升到幾°C?(CaCl2 = 111) 【91 指考】 :76°C 學生演練1

(30)

( D ) 1. 已知一定質量的無水乙醇(C2H5OH)完全燃燒時,放出的熱量為 Q,而其所產生的 CO2 用過量的澄清石灰水完全吸收,可得0.10 莫耳的 CaCO3沉澱。若1.0 莫耳無水乙醇完 全 燃 燒 時 , 放 出 的 熱 量 最 接 近 下 列 哪 一 選 項 ?  (A)Q (B)5Q (C)10Q (D)20Q (E)50Q。 【101 學測】 ( B ) 2. 圖 1 及 圖 2 分 別 代 表 H2O(g)和 NO(g)的生成反應過程中, 反應 物與生成物的能量變化, 則 下 列 敘 述 何 者 正 確 ?  (A)H2O(g) 的 生 成 反 應 為 吸 熱 反 應 (B)NO(g)的生成反應為吸熱反應 (C)H2(g)燃 燒 產 生 水 蒸 氣 的 反 應 為吸熱反應 (D)NO(g)分解為氮氣和氧氣的反應為吸熱反應 (E)H2O(g)分解為氫氣與 氧氣的反應為放熱反應。 【101 學測】 ◎ 甲、乙、丙為三種不同濃度的鹽酸溶液,將不同體積的甲、乙、丙溶液分別和過量的強鹼水溶液混 合,反應後之總體積皆為 10毫升。在反應完全後,所測得溶液之溫度變化(ΔT)如圖所示。試回 答 3~4 題: 【101學測】 ( C ) 3. 下列有關上述反應的敘述,何者錯誤?  (A)反應 後,水溶液的溫度都升高 (B)反應後,水溶液的 pH 值都大於 7.0 (C)由反應可推知,此過量的強 鹼水溶液為氫氧化鈉水溶液 (D)反應前,甲、乙與 丙三種鹽酸溶液的濃度大小順序為: 甲>乙>丙 (E)反應前,若甲溶液的體積為 4 毫升,則反應後 溫度約可增高4℃。 ( C ) 4. 根據圖中,約多少毫升的甲溶液與過量的強鹼水溶液反應後,其所產生之溫度變化, 相當於5 毫升的乙溶液與過量的強鹼水溶液反應,所產生的溫度變化? (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 (E)5。 ( B ) 5. 黑火藥爆炸的反應式(係數未平衡)如下: KNO3(s) + C(s) + S(s) K2S(s) + N2(g) + 3X(g)     式(1) 試問下列哪一化合物是式 (1) 中的 X? 

(31)

6. 在室溫 20℃時,用燒杯稱取氫氧化鈉固體 2.0 克,然後在燒杯沒有加以絕熱的情況下,加入 20℃的水 50 克,使氫氧化鈉溶解,並測定溫度(假設在實驗的過程中,熱量的散失速率一定)。 每隔60 秒所測定的溶液溫度,其變化如下表所示: 【100 指考】 時間(s) 0 60 120 180 240 300 360 480 溫度(℃) 20.0 25.3 28.0 28.8 28.6 28.0 27.4 26.2 (1) 試以時間為X坐標(橫軸),溫度為Y坐標,在答案卷上方的方格上以適當的大小,將實驗結 果繪製成圖。 (2) 如果此實驗在絕熱條件下進行,則氫氧化鈉在溶解過程中,溫度共升高幾度? (3) 已知此溶液的比熱為 4.2(J/g.℃),而攪拌所導致的熱量變化可以忽視。試求氫氧化鈉在溶 解過程中所放出的熱量(單位 kJ)。 :(1)詳見解析附圖 (2)11.0°C (3)2.4kJ ( B ) 7. 某金屬 (M) 的碳酸鹽 (MCO3) 與稀鹽酸作用,產生二氧化碳的反應式如下: 3( ) MCO s 2HCl(aq)MCl2(aq)CO2( )g H O2 ( )l 若0.84 克的 MCO3與稀鹽酸完全作用,所產生的氣體,換算成標準狀態的乾燥二氧化 碳,恰為224 毫升。M 應為下列哪一種金屬?(原子量:Be=9、Mg=24、Ca=40、Zn =65、Ba=137) (A)Be (B)Mg (C)Ca (D)Zn (E)Ba。 【100 學測】 ( D ) 8. 開發能源與維護環境是現代科技所面臨的兩大挑戰。若能利用太陽能來電解水,產生 氫氣與氧氣以供氫氧燃料電池使用,就可以獲得有用的能量與非常乾淨的水,這樣就 不會造成環境的問題。試問90 公斤的水,完全電解可產生幾公斤的氫? (A) 0.5 (B) 1 (C) 5 (D) 10 (E) 20。 【99 指考】 ( D ) 9. 氧的元素符號是 O,水的分子式是 H2O。下列哪一個是雙氧水(過氧化氫)的分子式?

 (A) O2 H2O (B) H2O3 (C) HO2 (D) H2O2 (E) H3O2。 【99 學測】

( B ) 10. 每人每天平均約需消耗 540 L 的氧氣以維持其生存與活動之所需,而若欲於冬天提供 一個人淋浴所需的熱水,則天然氣的供氣速率約需達每分鐘30 L。當供應的天然氣為 純甲烷,且能完全燃燒而消耗了540 L 的氧氣(每人一天生存與活動所需的氧)時, 約可維持一個人多少分鐘的淋浴時間? (A)4.5 (B)9 (C)18 (D)36 (E)72。【98 學測】 ( D ) 11. 已知蔗糖的分子量為 342 amu,而其水溶液的發酵可用下列反應式表示: C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2 今取蔗糖3.42 g,溶於水後,加酵母使其發酵。假設只考慮蔗糖變為酒精的發酵,且 蔗糖的發酵只完成50%,則在此發酵過程中,所產生的二氧化碳總共有幾毫升(在標 準狀態)? (A)112 (B)224 (C)336 (D)448 (E)896。 【98 學測】 ( B ) 12. 近年來,大氣中 CO2 的濃度上升已成為全球性的問題,因而興起節能減碳運動,國內 的環保團體也宣導「中秋節不烤肉」。假若超市賣的烤肉用木炭,其含碳量為90%,則 一包10 kg 的木炭完全燃燒後,會產生幾公斤的 CO2? (A)44 (B)33 (C)22 (D)11 (E)5.5。 【98 學測】

(32)

( D ) 13. 家用的瓦斯有天然氣(主成分 CH4)或液化石油氣(主成分 C3H8)。若在同溫同壓, 分別使同體積的 CH4 與 C3H8 完全燃燒,則 C3H8 所需空氣的量是 CH4的幾倍?  (A)11 5  (B) 7 3 (C)2 (D)2.5 (E)3。 【98 指考】 ( D ) 14. 下列有關反應熱及物質能量轉換的敘述,何者正確?  (A)一莫耳的純物質,由液體 汽化為氣體所需的熱量,少於其由氣體凝結為液體所放出的熱量 (B)有一化學反應, 其生成物的莫耳生成熱比反應物的莫耳生成熱小,則此反應為吸熱反應 (C)二氧化 碳溶於水的莫耳溶解熱等於二氧化碳的莫耳凝結熱  (D)二氧化碳的莫耳生成熱等於 石墨的莫耳燃燒熱 (E)二氧化碳的莫耳汽化熱等於乾冰的莫耳昇華熱。  【98 指考】 ( A ) 15. 四氧化二氮與甲聯胺(CH3NHNH2)的反應為登月小艇脫離月球返回地球時所用的動力 來源。此二化合物反應的生成物為水、氮氣與二氧化碳。試問此反應的平衡化學反應式 中,水與氮氣的係數比為何? (A)4:3 (B)3:4 (C)3:2 (D)3:1 (E)1:3。【98 指 考】 ( B ) 16. 為達到環境保護及永續經營的目的,化學反應中,反應物的原子,應儘可能全部轉化 為產物中的原子。若要使下列反應: (式中的係數 x,y,z 均為整數)符合環境保護及永續經營的要求,則(x + y + z)的最小數值為何? (A)4 (B)5 (C)6 (D)7 (E)8。 【96 指考】 ( A ) 17. 已知有關化合物 A2(g),B2(g)與AB(g) 的熱化學反應式如下: (1) 2 A(g) → A2(g) + 36 kJ (2) 2 B(g) → B2(g) + 86 kJ (3) AB(g) + 70 kJ → A(g) + B(g) 試問下列反應式中的Q 值為何?A2(g) + B2(g) → 2 AB(g) + Q kJ (A)18 (B)35 (C)43 (D) 35 (E) 18。 【96 指考】 *( CDE ) 18. 尿素[(NH2)2CO](分子量 = 60)是工業上重要的化學原料,也可作為農作物的肥料成 分。由氨與二氧化碳反應可得尿素和水,若在高壓反應容器內加入34 g 氨(分子量 = 17)與 66 g 二氧化碳(分子量 = 44),假設氨與二氧化碳完全反應後,則下列有關 此反應化學計量的敘述,哪幾項是正確的? (A)平衡的化學反應式是 NH3(g) + CO2(g) → (NH2)2 CO(aq) + H2O(l) (B)剩餘 8.5 g 的氨未反應 (C)剩餘 22 g 的二氧化碳未反應 (D)生成 60 g 的尿素 (E)生成 18 g 的水。 【95 學測】 ( E ) 19. 人體內每 1 mol 葡萄糖(C6H12O6;分子量 = 180)經代謝後,可以產生熱量 670 kcal。 某人手術後僅能依靠注射5%(重量百分濃度)葡萄糖水溶液補充能量。假使維持身體 的能量每小時是100 kcal,則至少需要每小時注射葡萄糖水溶液多少克?  (A)33.8 (B)67.5 (C)135 (D)270 (E)540。 【95 學測】 *( BCE ) 20. 於 25°C,將 0.1 mol 丁烷與過量的氧氣在定體積的容器內完全燃燒。燃燒後,溫度回 復至25°C,則下列有關此反應之敘述,哪些是正確的? (A)需消耗氧氣 0.9 mol (B)可產生 0.5 mol 的 H2O (C)可產生 0.4 mol 的 CO2 (D)燃燒前後,分子數目不變

(E)燃燒後,容器內的壓力會降低。 【94 指考】 ( D ) 21. 將 60 g 的葡萄糖(C6H12O6)完全燃燒後,可得到多少克的水? (A)9 (B)18 (C)27 (D)36 (E)45。 【94 學測】 ( B ) 22. 酒醉駕車是造成臺灣嚴重交通事故的主因。交通警察利用酒精(乙醇)吹氣濃度試驗 , 檢測駕駛者體內酒精含量。其所依據的化學原理是乙醇在酸性條件下被氧化成乙酸, 同時,二鉻酸根離子(Cr2O72)的顏色由橘黃色變成鉻離子的綠色,藉由顏色的變化檢 測酒精含量。其反應式如下(係數未平衡)。 xK2Cr2O7 + yH2SO4 + 3CH3CH2OH → 2Cr2(SO4)3 + zK2SO4 + 3CH3COOH + 11H2O

(33)

下列有關平衡係數x、y、z 之間的關係,何者正確? (A) z > y (B) y > x + z

(C) x + y = 12 (D) y + z = 6 (E) x + y + z = 15。 【94 學測】

( C ) 23. 在標準溫壓下,已知 CO2之標準莫耳生成熱為 393.6 kJ,且已知:

3C(s) + 2Fe2O3(s) → 4Fe(s) + 3CO2(g) ΔH = 463.6 kJ,試問 Fe2O3 之標準莫耳生成熱應為

多少kJ? (A)70 (B) 70 (C)822.2 (D) 857.2 (E) 1644.4。 【93 指考】 ( C ) 24. 小華進行了一個簡單的實驗,以測定金屬 M 之原子量。他將該金屬之氧化物(化學式 M2O3)1.6 g 在高溫下分解,剩下的金屬質量為 1.12 g,則 M 之原子量為多少? (A)28 (B)42 (C)56 (D)70 (E)84。 【92 學測】 *( AD ) 25. 甲烷(CH4)是家用天然瓦斯的主要成分,下列有關甲烷的敘述何者正確?  (A)在甲烷分子中,氫所占的質量百分比為 25% (B)甲烷具有臭味,因此瓦斯外洩時 容易被察覺 (C)每 1 mol 的甲烷完全燃燒須消耗 3 mol 的氧 (D)甲烷燃燒時,反應物 的能量比產物的能量高。 【92 學測】 *( AD ) 26. 已知 C3H8(g)、CO2(g)和H2O(l)之標準莫耳生成熱分別為 23、94 及 68 kcal,則下列敘述何 者正確? (A)每莫耳丙烷完全燃燒需消耗 5 mol 氧氣 (B)石墨之標準莫耳燃燒熱為 + 94 kcal (C)氫氣之標準莫耳燃燒熱為 34 kcal (D)丙烷之標準莫耳燃燒熱為 531 kcal (E)鑽石與石墨之莫耳燃燒熱相同。 【91 指考】 27.寫出下列各物質之化學式(依括弧內所要求)。 (1)氧化鐵(Ⅲ)[實驗式] Fe O2 3 (2)醋酸[示性式] CH COOH3 (3)乙醇[結構式]    (4)碳酸銨[簡式] (NH ) CO4 2 3 (5)硝酸鎂[實驗式] Mg(NO )3 2 【90 雄女】

實驗題

28.「測量鹽酸與氫氧化鈉溶液中和反應的反應熱」實驗中, (1)實驗中所使用的 1.0 M 氫氧化鈉與鹽酸溶液均改為 2.0 M,而其他條件不變時,則其中和時所 放出的熱量有何變化? (2)舉出你所知道的放熱反應與吸熱反應各三例?

(3)取 1.0 M HCl(aq) 50.0 mL 與 1.0 M NaOH(aq)50.0 mL 反應,則酸鹼中和後的溶液溫度最多可由 25

°C 上升至多少°C?(假設 HCl 與 NaOH 酸鹼中和熱為 56 kJ/mol,水溶液混合體積具加成性, 溶液的密度為1.0 g/mL、比熱為 4.18 J/g °C) :(1)因反應熱與莫耳數成正比,其所酸鹼中和放出的熱量亦會加倍。 (2)放熱反應:氫氣燃燒、鹽酸與氫氧化鈉溶液反應、濃硫酸稀釋。 吸熱反應:硝酸鉀溶於水、水的電解、碳酸鈣分解。 (3) 31.7°C

數據

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參考文獻

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