意義：以元素符號來表示純物質組成或結構的式子
實驗式：表示物質內部組成元素種類及各種原子間的個數比。非分 子物質常用的化學式，如 Na、NaCl、SiO2…等
分子式：表示一分子實際所含有的原子數，常為非金屬元素形成物 質的化學式表示法，如 C6H12O6、C6H6、H2O2…等
異構物：如甲醚與乙醇
結構式：表示物質內部原子間的排列及鍵結 情形，如醋酸（如右圖）
示性式：將分子內部代表分子特性的原子團排列 出來，如乙醇的示性式為 C2H5OH 分子模型：利用小球代表原子，棒棍代表原子間
的鍵結所呈現近似分子形狀的模型，
如丙醛（C2H5CHO，如右圖）
定性分析：分析化合物所含元素種類，及其相關物性、化性等 求碳重：利用 NaOH 吸收 CO2，
由 CO2重×得碳重
求氫重：利用 Mg(ClO4)2吸收 H2O，
由 H2O 重×得氫重
求氧重：由化合物重－碳重－氫重＝氧重
（定比定律）→→實驗式測分子量分子式
＝（簡式）n，n＝
元素百分組成：元素％＝ ×100 ％＝ ×100 ％（由化學式計算）
原子數 原子量
式量或分子量
醋酸
丙醛
乘 n 倍
同 不同
簡化
種類
定量分析
（C、H、O 化合物）
求法 3-1
化 學 式
第 3 章 化學方程式與化學計量 65
1. 認識化學式的種類及其求法，並學習化學 方程式的表示法與化學計量的關係。
2. 了解化學反應熱的意義及種類，並利用赫 斯定律來求未知的反應熱。
第 3 章 化學方程式與化學計量
燃燒法
求化 學式
年度 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 題數 1 2 0 2 2 1 0 2 3 2 2
意義：描述化學變化前後物質化學式、狀態及反應條件的式子
寫法
反應物：寫在「 ─→ 」左側，彼此以「＋」相連 生成物：寫在「 ─→ 」右側，彼此以「＋」相連
狀態：標記在化學式右下方，如氣態：（ g ）、液態：（）、固態
：（ s ）、水溶液：（ aq ）
條件：如反應溫度、壓力或催化劑寫在「 ─→ 」上方或下方 觀察法：先平衡兩邊只出現一次的原子⇒再以原子不滅、電
荷守恆，平衡其他原子⇒化簡係數成最簡單整數比 代數法：將無法再觀察得的物種係數設為未知數⇒用原子不 滅、電荷守恆，列出聯立方程式⇒解聯立並代入方 程式中⇒化簡係數成最簡單整數比
利用方程式係數比＝莫耳數比＝同狀況下氣體的體積比 可推得原子使用效率（％）＝ ×100 ％
寫出完整反 應方程式 係數平衡
轉換已知數量：將已知數量（如質量、個數、體積…等）換成莫耳數 找限量試劑：完全用盡的反應物為限量試劑⇒值最小者
求出未知物的莫耳數：由限量試劑與未知物莫耳數比＝係數比求得
產率：若有實際產量，則可計算產率⇒ yd ％＝ ×100 ％，（理論產量可由限量 試劑計算得知）
3-2
化學方程式
3-3
化 學 計 量
反應熱
（ H生－ H反
）
吸熱反應：生成物的能量大於反應物的能量，故 ΔH ＞ 0 放熱反應：生成物的能量小於反應物的能量，故 ΔH ＜ 0 測定：可用卡計來測定，由 ΔH ＝ m ·s ·ΔT 來計算
熱化學方程式：表示物質變化過程及反應熱，在 1 atm 、定溫下（常以 25℃ ），
測得物質的 ΔH ，稱標準反應熱（ ΔH° ）
影響因素
反應量： ΔH 與反應物莫耳數或生成物莫耳數成正比 狀態：不同狀態下，所得 ΔH 也不相同，如 H2(g)與 O
2()生成 H2O
()
和生成 H
2O(g)之 ΔH 就不同
反應條件：不同溫度、壓力下測得的 ΔH 也不同
種類
莫耳生成熱： 1 莫耳化合物由其成分元素生成的反應熱 莫耳燃燒熱： 1 莫耳可燃物完全燃燒的反應熱， ΔH ＜ 0 莫耳溶解熱： 1 莫耳溶質溶於大量溶劑中的能量變化 莫耳中和熱：酸鹼中和生成 1 莫耳水的反應熱， ΔH ＜ 0 赫斯定律： ΔH 具加成性，與反應途徑無關⇒ ΔH ＝ ΣΔHi 代公式： ΔH ＝生生－反生＝反燃－生燃
畫能量圖：比較不同狀態下的反應熱，可畫能量圖來解題 求法
3-4
化學反應中 的能量變化
（計量的依據）
第 3 章 化學方程式與化學計量 67
化 學 式
學習概念
1. 化學式的意義：以元素符號等來表示純物質組成或結構的式子，稱為化學式。常見化學式 有實驗式、分子式、結構式及示性式等。
▼為醋酸的化學式
實驗式 分子式 結構式 示性式
CH2O C2H4O2 CH3COOH
註：電子點式可將分子內的價電子分布情形表示出來，如醋酸電子點式為
2. 化學式的種類：
(1) 實驗式（又稱簡式）：
表示純物質組成的最簡單化學式，稱為實驗式；它僅能表明物質內所含原子種類與不 同原子間的最簡整數比，又稱簡式。而實驗式中各元素原子量的總和，稱為式量。
例 ：葡萄糖的實驗式為CH2O，表示其含有三種原子且原子間的個數比為 1：2：1
；又C、H 及 O 的原子量分別為 12、1 和 16，故葡萄糖的式量為 12×1＋1
×2＋16×1＝30。
常以實驗式表示的非分子物質：
a. 金屬元素：如鈉（Na）、銅（Cu）等。
b. 網狀固體：如金剛石（C）、矽（Si）、金剛砂（SiC）、二氧化矽（SiO2）等。
c. 離子化合物：如食鹽（NaCl）、氫氧化鈉（NaOH）、硝酸鉀（KNO3）等。
說明：
(a) 網狀物質是由原子相互堆積結合而延伸成一度、二度或三度空間的巨大結構，因 此無分子存在其中。
(b) 分子物質多由非金屬元素構成，其化學式較不適合用簡式表示。
例 ：過氧化氫（由非金屬元素H、O 組成）化學式為 H2O2，此為分子式而簡 式是HO。
相同實驗式的不同物質，具有相同重量百分組成的元素。
例 ：乙酸（CH3COOH）與葡萄糖（C6H12O6），實驗式同為CH2O。
a. 乙酸：
b. 葡萄糖：
(2) 分子式：
表示純物質內一分子所含原子的種類與數目的化學式，稱為分子式。分子式中各元
化學式 （南一版 p.85）
1
素的原子量總和，稱為分子量。
由非金屬元素組成的物質，多為分子物質，可用分子式表示。
a. 常態下的氣體：
(a) 元素：氫氣（H2）、氧氣（O2）、氮氣（N2）、氟氣（F2）、氯氣（Cl2）及鈍氣
（又稱惰性氣體，如He、Ne、Ar …）等。
(b) 化合物：CO、CO2、NO、NO2、SO2、SO3、CH4、C2H6…等。
b. 一些非金屬元素：
芙（C60）、黃磷（P4）、硫磺（S8）、溴（Br2）、碘（I2）…等。
c. 常見的酸及有機物：
(a) 無機含氧酸（HmXOn）：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2CO3…等。
(b)形成氫某酸的某化氫：如 HCl、HBr、H2S、HCN…等。
(c) 有機物：如 C6H12O6、C2H5OH、CH3COOH…等。
分子式與實驗式的關係：
分子式為實驗式的正整數倍，可表示如下：
分子式＝（實驗式）n，其中 n＝
例 ：苯的分子式為C6H6，而簡式為CH，故分子式為實驗式的 6 倍，且分子量也 為式量的6 倍。
(3) 結構式：（又稱為構造式）
結構式除能傳達分子式所含的訊息外，還能表示分子中各原子的排列及鍵結情況。
例 ：丙醛與丙酮結構式如下所示：
丙醛 丙酮
第 3 章 化學方程式與化學計量 69
結構式未必能表達分子真正形狀。
例 ：氯仿（CHCl3）結構式為 ，連接C 的 4 個原子並非在同一平面上；
而氯仿真正形狀為四面體形。
▲ 氯仿的分子模型（左）經光線投射所形成的簡單結構
分子模型可用來表示分子立體結構，使我們對分子形狀有更正確的認知。
例 ：球棍模型使用小球來代表原子，並在兩小球間以一支或數支棒棍連結，作為原 子和原子間結合的化學鍵數。
▲ 乙醇的球棍模型
同分異構物：同一分子式的不同化合物，其化性、物性可能有所不同。
例 ：乙醇（可飲用）與甲醚（不可飲用，有毒性）分子式同為C2H6O；丙醛與丙酮 分子式同為C3H6O。
乙醇結構式 甲醚結構式
(4) 示性式：
除了表示分子所含原子的種類與數目外，還能將代表分子特性的原子團（即官能基）
排列出來的式子，稱為示性式。這是有機化合物最常用的化學式。
例 ：酒精分子式為C2H6O，示性式為 C2H5OH；
常見的官能基：
例 ：有機酸含－COOH（羧基）；醇類含－OH（羥基）；胺類含－NH2（胺基）等。
示性式也可由刪除結構式中的鍵結簡化得到。
例 ：醋酸結構式： ，簡化得示性式CH3COOH。
範例 化學式 ★★ 《基礎題》
下列有關各物質化學式的敘述，何者正確？
(A)分子式可表達化合物所含原子種類及部分化性 (B)二氧化矽的分子式為 SiO2，而食鹽的 化學式為NaCl (C)丙酮與丙醛有相同分子式，稱為同分異構物，但仍具有不同的物性
(D)由甲烷的結構式 ，顯示其為一平面分子 (E) C2H5OH 為酒精的示性式，而非
分子式 [答案] ＣＥ
[解析] (A)分子式無法表示部分化性；
(B)二氧化矽為網狀物質，故無分子式，SiO2為簡式；
(D)結構式未必為分子真正結構；甲烷為正四面體。
[類題] 下列何項物質的化學式是以示性式表示？
(A)乙酸（C2H4O2） (B)丙酮（CH3COCH3） (C)食鹽（NaCl）
(D)乙醇斷
█： Ｂ 。
範例 同實驗式的化合物 ★★★★ 《進階題》
下列關於醋酸（CH3COOH）和葡萄糖（C6H12O6）兩化合物的比較敘述，何者正確？
(A)兩者分子式相同 (B)等重時，兩者所含的分子數相同 (C)兩者所含元素的重量百分組成 相同 (D)等重時，兩者所含的原子數不相同
[答案] Ｃ
[解析] (A)醋酸分子式為 C2H4O2；
(B)因分子量不同，故同重時所含分子數不同；
(D)因元素百分組成相同，故等重時，各元素重量相同，所以原子數相同。
[類題] 關於在乙炔（C2H2）及苯（C6H6）兩種化合物，下列敘述何者錯誤？
(A)實驗式相同 (B)重量百分組成相同 (C)等重量時，兩者含有原子的總數相同 (D)等 重量時，C6H6含有6.02×1023個分子，則C2H2含有×6.02×1023個分子 (E)等重量時
，燃燒所需氧重相同
█： Ｄ 。
（(A) C2H4O2為分子式；(C) NaCl 為簡式；(D)此為乙醇的結構式。）
（(D)等重時，分子數與分子量成反比，故分子數 C6H6：C2H2為 1：3。）
1
2
第 3 章 化學方程式與化學計量 71
學習概念
1. 利用化學式可以計算化合物中各成分元素的重量百分組成。
(1) 定義：某元素百分組成＝×100％
例 ：12 克的碳完全燃燒可得二氧化碳 44 克，則二氧化碳中，碳元素的組成為：
C％＝×100％＝27.3％
(2) 公式：W％＝×100％
A：某元素的原子量；n：化學式中某原子的個數；M：化合物的式量或分子量。
例 ：三聚氰胺（C3H6N6）中，氮的含量為：
N％＝×100％＝66.7％
註：三聚氰胺為毒奶事件中奶粉的添加物，其具有較高的氮元素含量。
範例 元素的百分組成 ★★★★ 《基礎題》
金黴素是一種抗生素，其分子量為474，含碳元素的含量百分率為 55.1％，試求：
(1) 1 克金黴素試料中，含碳的原子數有多少個？
(A) 2.76×1019 (B) 2.76×1020 (C) 2.76×1021 (D) 2.76×1022 (2) 金黴素分子中，含有幾個碳原子？
[答案] (1) Ｄ；(2) 22
[解析] (1) C 重為 1×55.1％＝0.551 克，故 C 的莫耳數為 mol，
所以 C 原子數為×6.02×1023＝2.76×1022。 (2) 由 W％＝×100％，得 n＝ n＝＝21.8，
但 n 為整數，故取 22。
[類題] 食品中的蛋白質含量，可由測定其氮元素的含量來間接推算。臺灣在 97 年 9 月間發生的「
毒奶」風波，係不肖廠商在奶粉中添加三聚氰胺（分子式C3H6N6，分子量126 g／mol），
以造成蛋白質含量較高的假象所導致。假設正常奶粉中的蛋白質，其平均含氮量約
16.6％，則三聚氰胺的含氮量為正常奶粉中蛋白質平均含氮量的幾倍？ 【98.學測】
(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 (E) 6
█： Ｃ 。
（分子式 C3H6N6中，N％＝×100％＝66.7％，故為蛋白 質含氮量的≒4 倍。）
化學式與元素的重量百分組成 （南一版 p.88）
2
3
學習概念
假設化合物含有碳、氫及氧三種元素。
1. 由燃燒分析法（如下圖）來求各元素的重量組成。
▲ 碳及氫之定量測定
(1) 將已稱重過之試樣放入鉑盤中。
(2) 通氧加熱，則化合物中的 C 轉成 CO2，H 轉成 H2O。
(3) CuO 可用來將燃燒未完全的 C、CO 及 H2氧化成CO2和H2O。
(4) 所生成的 H2O 會被乾燥管（內裝 Mg(ClO4)2或無水CaCl2）中的乾燥劑吸收；而CO2會被 含NaOH 管所吸收。
(5) 稱量二管所增加的重量，即可得 H2O 和 CO2的重量，進而求出試樣中 C、H 含量。
碳重＝二氧化碳重 × 氫重＝水重 ×
(6) 化合物中的氧量，則以「化合物總重－其他元素重」得氧重。
2. 將各元素的重量組成或百分組成除以原子量，可得各元素的原子數比，即可得實驗式及式量。
（結合1-2 的定比定律）
說明：原子數比 ⇒ C：H：O＝：：
＝：：
＝x：y：z（最簡單整數比）
則實驗式為 CxHyOz，式量為12x＋y＋16z 3. 若可測得化合物的分子量，即可再求得分子式。
說明：由分子式＝（實驗式）n，而n＝（）代入，即可得分子式。
註：分子量的求法：
(1) 氣體或易揮發的液體的分子量：
分子量＝氣體或蒸氣密度（g／L）× 其莫耳體積（L／mol）
標準狀況下（S.T.P.，即 1 atm，0 ℃）氣體莫耳體積為 22.4 L／mol。
正常狀況下（N.T.P.，即 1 atm，25 ℃）氣體莫耳體積為 24.5 L／mol。
(2) 利用亞佛加厥定律：同溫同壓下的氣體的分子量正比於氣體的密度。
＝
範例 燃燒法求實驗式及分子式 ★★★★★ 《基礎題》
已知某含有碳、氫等元素的化合物0.78 克，完全燃燒得 2.64 克的 CO2及0.54 克水。已知 此化合物的蒸氣密度為同狀況下氧氣密度之2.44 倍。試求其實驗式及分子式各為何？
[答案] CH，C6H6
實驗式與分子式的求法 （南一版 p.89）
3
4
第 3 章 化學方程式與化學計量 73
[解析] (1) 該化合物的 WC＝2.64 × ＝0.72 克，WH＝0.54 × ＝0.06 克，
因 WH＋WC＝Wt，故已不含其他元素。C：H＝：＝1：1，
故實驗式為 CH。
(2) 同狀況下，氣體密度比＝氣體分子量比，故＝，所以 M＝78.08。
又分子式＝（CH）n，而n＝≒6 分子式為 C6H6。
[類題] 分析某醣類分子，得其中部分元素的百分組成為 C：40％、H：6.67％，又其分子量為 180。試求：其分子式為何？
█：。
範例 結晶水物的化學式 ★★★ 《進階題》
帶有結晶水的某化合物1.26 克，經加熱除去所有結晶水後，其重量為 0.90 克。如無水物的 分子量為90，則在一莫耳的該化合物中，結晶水的莫耳數應為多少？
[答案] 2
[解析] 設化合物為 ．n H2O，含水重為 1.26－0.90＝0.36 克；
無水物重：結晶水重＝1×90：n×18＝0.90：0.36 n＝2
[類題] 某硫酸銅結晶加熱失去結晶水，得無水硫酸銅 CuSO4，其重量約為原重之，則該結晶所含 結晶水數為多少？
(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5
█： Ｃ 。
（CuSO4．nH2O＝1×160：n×18＝：，n＝3.0。）
（醣類含 C、H 及 O 三元素 O％＝100％－40％－6.67％＝53.33％，
C：H：O＝：：＝3.33：6.67：3.33＝1：2：1，
分子式：（CH2O）n，n＝＝6，所以分子式為 C6H12O6。）
5
一、基礎題 （*多重選擇題）
( Ｂ ) 1. 僅含有C、H、O 之某兩物實驗結果其元素的重量百分組成相同，同狀況下的蒸氣密 度亦相同，但熔點、沸點有顯著差異，則可判斷此兩物何者不同？
(A)同重時，燃燒所需氧重 (B)結構式 (C)實驗式 (D)分子式
( Ｃ ) 2. 某化合物之化學式為CnH2n＋2O，經完全燃燒後，得 CO2及H2O 之重量比為 11：6，則 其分子式是：
(A) CH4O (B) C2H6O (C) C3H8O (D) C4HO (E) C5HO ( Ｂ ) 3. 下列有關化學式的敘述，何者錯誤？
(A)實驗式表明分子所含的原子種類和原子數比 (B)分子式表示分子內原子的種類和 數目，但不能表示該分子的組成和分子量 (C)結構式表示分子內部原子的結合情形，
但不能表示分子的真實立體形狀 (D)示性式表示分子的特性是由結構式簡化而成的 ( Ｄ ) 4. 某種抗生素其組成元素除C、H、O 外，每分子中尚有 1 個 Ca 與 3 個氮原子，分析
40.0 g 之抗生素中含氮 2.1 g，則此抗生素分子量為多少？（原子量：N＝14，Ca＝
40）
(A) 200 (B) 360 (C) 600 (D) 800 (E) 960
( Ｄ ) 5. 哺乳動物的紅血球中，血紅素約含重0.33％的鐵，Fe 之原子量為 56，如果血紅素的 分子量約為68000，則一分子的血紅素中含幾個鐵原子？
(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4
( Ｃ ) 6. 某金屬硫化物被還原為金屬時，重量減少48％。設此金屬 M 之原子量為 52 時，則 原硫化物之化學式為下列哪一項？（原子量：S＝32）
(A) MS (B) MS2 (C) M2S3 (D) M2S5
( Ａ ) 7. 已知甲醛（HCHO）、乙酸（CH3COOH）、葡萄糖（C6H12O6）含有相同的原子數。
下列相關敘述，何者正確？
(A)所含氧的重量百分組成均相等 (B)分子數最多者為葡萄糖 (C)完全燃燒時，消耗 氧量最多者為甲醛 (D)完全燃燒時，生成二氧化碳量最多者為乙酸
( Ｃ ) 8. 設鐵鏽成分為Fe2O3 ·n H2O。今發現 1.0 克鐵完全生鏽後重量增加 0.9 克。每莫耳鐵 鏽含有若干莫耳H2O？（原子量 Fe＝56）
(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5
( Ｄ ) 9. 某碳氫化合物2.2 克，經完全燃燒後產生 6.6 克二氧化碳，則此化合物最可能之分子
式為何？ 【95.指考】
(A) CH4 (B) C2H6 (C) C2H4 (D) C3H8 (E) C4H10
( Ｄ )10. 下列有關化學式的敘述，何者正確？
(A) CH3COOH 為乙酸的分子式 (B)甲烷（CH4）的結構式為 ，表示4 個氫原子 在同一平面上 (C) SiO2為二氧化矽的分子式，表示分子中含有1 個矽原子和 2 個氧 原子 (D) HNO3為硝酸的實驗式，且為分子式
3-1 課後練習
（ 1. 重量百分組成相同表示簡式亦同；密度相同表示分子量亦相同；
熔沸點不同表示為不同物質。綜合找同分異構物。）
（ 2. C mole：H mole＝：×2，∴ n：（2 n＋2）＝3：8，∴ n＝3。）
（3. (B)分子式可表示分子內原子的種類、數目及分子量。）
（ 4. N 的百分組成＝＝。）
（ 5. Fe 的百分組成＝0.33％＝。）
（ 6. 設化學式為 MSx，取 MSx W 克，M 占 0.52 W 克；S 占 0.48 W 克，：
＝1：x，x＝，∴ MS3／2 M2S3。）
（ 8. Fe%＝＝
n＝3。）
（ 9. 設該碳氫化合物為 CxHy，CO2 6.6 g C 重＝6.6×＝1.8 g，H 重＝2.2
－1.8＝0.4 g，∴ x：y＝：＝3：8。）
化合物 重量（克） 含X 的重量百分比（％）
甲 60 80
乙 44 82
丙 44 27
丁 30 80
戊 16 75
第 3 章 化學方程式與化學計量 75
( Ｃ )11. 右圖是分析碳氫化合物組成的裝置。
將試樣置於純氧氣中燃燒後，產生 水蒸氣及二氧化碳，使之通過甲、
乙兩管。下列關於甲管敘述，何者
正確？ 【82.日大】
(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
*( ＡＤ )12. 下列有關分子式相同之化合物，何者敘述正確？
Ｃ (A)實驗式必相同 (B)示性式必相同 (C)相同莫耳數時所含之原子數相同 (D)各成 分元素之重量百分組成必相同 (E)分子所含之熱量必相同
*( ＣＤ )13. 下列化學式哪些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？
Ｅ (A)分子式 (B)實驗式 (C)示性式 (D)結構式 (E)電子點式
*( ＢＤ )14. 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何？
(A) 37 (B) 74 (C) 135 (D) 222 (E) 263
15. 某烴（C、H 化合物）1 莫耳完全燃燒需氧氣 2.5 莫耳，求其分子式。
█：C2H2
16. 某氣體化合物之組成為含碳 46.2％、氮 53.8％，在 0 ℃，1 atm 狀況下，5.6 升的該氣體之重量 為13 克。寫出其分子式。
█：C2N2
二、進階題
( Ｄ ) 1. 某化合物含r 個結晶水，該水合物 1.00 克加熱完全除去結晶水後，重量變為 0.64 克
，則該水合物之式量為下列何者？
(A) 64 r (B) 2.8 r (C) (D) 50 r (E) 34（1－r）
( Ｃ ) 2. 在STP 下，2.24 升 CnH2n氣體完全燃燒後，生成物氣體通入澄清石灰水中，產生40 克白色沉澱。則下列何者為原氣體之分子式？（原子量：Ca＝40）
(A) C2H4 (B) C3H6 (C) C4H8 (D) C5H10
*( ＡＢ ) 3. 某元素 X 所形成的五種氣體化 合
Ｄ 物，在常溫常壓時，每24.5 升 的重量及其中所含X 的重量百 分比如下表。基於原子學說的 模型及本實驗的結果，X 的原 子量有多種可能。試問：X 的
原子量可能為何？ 【91.指考】
(A) 3 (B) 6 (C) 8 (D) 12 (E) 16
4. 同溫同壓下，某氣體化合物僅含碳、氫、氮三元素，將此化合物與恰能使其完全燃燒所需之氧 混合，此混合氣體9 體積燃燒後生成 4 體積的 CO2、6 體積的水蒸氣及 2 體積的氮，則其分子 式為何？
（ 1. 設化合物為 M．r H2O，式量＝x，
＝，x＝50 r。）
（14. 由 W％＝ 18.9％＝（n N），∴ M＝，M 為 74 的倍數。）
（ 3. CnH2n ＋ O2 －→ n CO2＋ n H2O
＝ 0.1 mol Ca(OH)2(aq)
CaCO3（ 40 ／ 100 ＝ 0.4 mol ），故 n ＝ 0.4 ／ 10 ＝ 4 。）
（10. (B)因結構式不一定相同，∴示性式不一定相 同；(E)分子的熱量和狀態、結構有關。）
（ 4. a CxHyNz＋（ 9 － a ） O2─→ 4 CO2＋ 6 H2O ＋ 2 N2， ， a ＝ 2 ， x ＝ z ＝ 2 ， y ＝ 6 C2H6N2。）
ax ＝ 4 、 ay ＝ 12 az ＝ 4 、（ 9 － a ）＝
7
（13. (A)分子式無法表示化性；(B)實驗 式無法表示化性與原子數目。）
（15. 設該烴為 CxHy（x、y N），CxHy＋（x＋）O2 ─→ x CO2＋H2O，x＋＝2.5，
x＝1，y＝6 … 不合理 CH6不存在；x＝2，y＝2 … 合理 C2H2；x＝3，y＜0 … 不合理。）
（16. C：N＝：＝1：1，∴簡式為 CN，＝，M＝52，
∴(CN)x＝52，x＝2，故分子式為 C2N2。）
（11. 先吸收水 氣，再吸 CO2。 (A)(B)甲 管使用 Mg(ClO4)
2吸收水蒸
氣。）
（ 3. 由表知常溫常壓下每 24.5 升重，即分子量，又 W％＝；A＝∴甲＝＝；乙＝；丙
＝；丁＝；戊＝，找 12 的因數。）
█：C2H6N2
第 3 章 化學方程式與化學計量 77
化 學 方 程 式
學習概念
1. 化學方程式的定義：化學方程式是以化學式及簡單的數學符號，來記述一個化學變化最初反 應物及最終產物的式子。由化學方程式也可獲得物質相互轉變間所對應質量關係。
2. 化學方程式表示法：依據反應事實，不可憑空臆測，並用以下規則完成反應式。
(1) 查明反應物與生成物的化學式。
(2) 將反應物寫在左邊，生成物寫在右邊，中間以「─→」相連；反應條件亦可依需要，寫於 箭號上方或下方。若反應物或生成物不只一種，則以「＋」連接。
(3) 再依原子不滅與電荷守恆定律，平衡左右兩邊的物種係數。
(4) 若須註明物質的狀態，以代號寫於化學式右下方。
例 ：固態：以（s）表示；液態：以（）表示；氣態：以（g）表示；水溶液狀態：
以（aq）表示。
說明：C、H 化合物完全燃燒可得產物水及二氧化碳。若以甲烷燃燒為例，反應物為甲 烷及空氣中的氧，生成物則為前面所述的水及二氧化碳，故反應表示如下：
CH4(g)＋2 O2(g) 1 atm，25℃ 2 H2O()＋CO2(g)
3. 平衡化學方程式：
(1) 觀察法：先由僅在反應式兩邊的物種中，只出現一次且原子數不相等的元素平衡起；若含 有多個只出現一次元素的物種，則先任意訂定其係數（通常為1），再依據
原子不滅及電荷不滅，比較左右兩邊物種中的元素，使其原子數相等，電荷平衡；最後 再將反應方程式係數化為最簡整數比即可。
例如：二鉻酸銨（(NH4)2Cr2O7）加熱反應的反應方程式係數平衡。
(NH4)2Cr2O7 △ N2＋Cr2O3＋H2O
先N： 1 1
Cr： 1 1
H： 1 4
∴ (NH4)2Cr2O7 △ N2＋Cr2O3＋4 H2O
(2) 代數法：用來處理不易由觀察法完成係數的方程式。
例 ：銅線加入濃硝酸中，產生二氧化氮及硝酸銅溶液的反應式。
Cu＋HNO3(濃) ─→ Cu(NO3)2＋NO2＋H2O
化學方程式 （南一版 p.94）
1
先以觀察法將可以求得的係數求出，其餘再以未知數表示。
1 Cu＋2a HNO3(濃) ─→ 1 Cu(NO3)2＋b NO2＋a H2O
Cu： 1 1
H： 2a a
註：此法可避免假設太多的未知數，以致不好解數學聯立方程式。
比較左右兩邊的原子數、電荷數，遵守原子不滅及電荷守恆定律，列出未知數的數學聯立 方程式。
由
⇒ ⇒
代入未知，再將反應方程式係數約成最簡整數比。
代入a、b ⇒ 1 Cu＋4 HNO3(濃) ─→ 1 Cu(NO3)2＋2 NO2＋2 H2O
範例 以觀察法平衡係數 ★★★ 《基礎題》
試平衡出下列各反應方程式的係數：
(1) K2Cr2O7＋HCl ─→ Cl2＋CrCl2＋KCl＋H2O (2) Ca3(PO4)2＋SiO2＋C ─→ CaSiO3＋P4＋CO
(3) KHCO3．MgCO3．4 H2O＋MgO ─→ MgCO3．3 H2O＋K＋＋CO32－
(4) Al＋OH－＋H2O ─→ Al(OH)4－＋H2
[答案] (1) K2Cr2O7＋14 HCl ─→ 4 Cl2＋2 CrCl2＋2 KCl＋7 H2O (2) 2 Ca3(PO4)2＋6 SiO2＋10 C ─→ 6 CaSiO3＋P4＋10 CO
(3) 2 KHCO3．MgCO3．4 H2O＋MgO ─→ 3 MgCO3．3 H2O＋2 K＋＋CO32－
(4) 2 Al＋2 OH－＋6 H2O ─→ 2 Al(OH)4－＋3 H2
[解析] (1) 先 Cr → K → O → H → Cl (2) 先 P → Ca → Si → O → C (3) 先 K → 電荷平衡 → H → Mg (4) 先 Al → 電荷平衡 → O → H
[類題] 下列有關平衡係數 x、y、z 之間的關係，何者正確？ 【94.學測】
x K2Cr2O7＋y H2SO4＋3 CH3CH2OH ─→ 2 Cr2(SO4)3＋z K2SO4＋3 CH3COOH＋11 H2O (A) z＞y (B) y＞x＋z (C) x＋y＝12 (D) y＋z＝6 (E) x＋y＋z＝15
█： Ｂ 。
範例 以代數法平衡係數 ★★★ 《基礎題》
試平衡下列各反應式的係數：
（ x K2Cr2O7＋y H2SO4＋3 CH3CH2OH ─→ 2 Cr2(SO4)3＋z K2SO4＋3 CH3COOH＋11 H2O
Cr： 2 2
K： 2 2
S： 8 2 2
x＝2，y＝8，z＝2
∴ 2 K2Cr2O7＋8 H2SO4＋3 CH3CH2OH ─→ 2 Cr2(SO4)3＋2 K2SO4＋3 CH3COOH＋11 H2O）
1
2
第 3 章 化學方程式與化學計量 79
(1) ClO3－＋OH－＋MnO2 ─→ Cl－＋MnO42－＋H2O (2) Cu＋HNO3 ─→ Cu(NO3)2＋NO＋H2O
(3) MnO4－＋H＋＋C2O42－─→ Mn2＋＋CO2＋H2O
[答案] (1) ClO3－＋6 OH－＋3 MnO2 ─→ Cl－＋3 MnO42－＋3 H2O；
(2) 3 Cu＋8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2＋2 NO＋4 H2O；
(3) 2 MnO4－＋16 H＋＋5 C2O42－─→ 2 Mn2＋＋10 CO2＋8 H2O [解析] (1) 1 ClO3－＋2a OH－＋b MnO2 ─→ 1 Cl－＋b MnO42－＋a H2O
由 a＝b＝3
(2) 1 Cu＋2a HNO3 ─→ 1 Cu(NO3)2＋b NO＋a H2O 由
(3) 1 MnO4－＋2a H＋＋b C2O42－─→ 1 Mn2＋＋2b CO2＋a H2O
[類題] 過氯酸（HClO4）為強氧化劑，可用以氧化鹵化物來製造鹵素。如下列化學方程式所示：
a ClO4－＋b Br－＋c H＋─→ d ClO－＋e Br2(aq)＋3 H2O
則下列各種反應物及產物的係數a、b、c、d、e 之關係，何者正確？
(A) a＝2d (B) b＝2e (C) a＋b＝10 (D) a＝6 (E) c＝1
█： Ｂ 。
一、基礎題
( Ｃ ) 1. 物質X 燃燒時的化學反應式為 X＋2 O2 ─→ CO2＋H2O（注意：只有產物的係數尚 未平衡）試問：下列選項的哪一個，最有可能是X？ 【95.指考】
(A) H2 (B) CO (C) CH4 (D) CH3OH (E) C2H5OH
( Ｂ ) 2. 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，應盡可能全部轉 化為產物中的原子。若要使下列反應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？ 【96.指考】
（式中的係數x，y，z 均為整數）
(A) 4 (B) 5 (C) 6 (D) 7 (E) 8
（ 1. 平衡 X＋2 O2 → a CO2＋b H2O，（a、b N）
∴ 2 a＋b＝4，a＝1，b＝2（合理）；a＝2，b＝0（不合理）
∴ X 中的 C 為 1 個；H 為 4 個。）
（a ClO4－＋b Br－＋c H＋─→ d ClO－＋e Br2(aq)＋3 H2O 由，
由電荷守恆：－a－b＋c＝－d，
∴，
ClO4－＋6 Br－＋6 H＋─→ ClO－＋3 Br2＋3 H2O。）
（ 2. 依原子不滅平衡，係數：C x＝z；O 2 y＝z；H x＝z，
x＋y＋z 要最小，∴ y＝1；z＝2；x＝2 x＋y＋z＝5。）
3-2 課後練習
( Ｂ ) 3. 硝酸銅受熱分解，可用下列反應式表示：2 Cu(NO3)2(s) △ 2 CuO(s)＋n X(g)＋O2(g)
式中n 為係數。試推出 X 是什麼化合物？ 【99.學測】
(A) NO (B) NO2 (C) N2O (D) N2O3 (E) N2O5
( Ａ ) 4. 在一密閉容器內，等莫耳的 X2 和 Y2 進行下列反應：X2(g) ＋ 3 Y2(g)2 XY3(g)，達成 平衡。下列哪一個圖最能代表此過程中，X2 和 XY3 的濃度隨時間變化的情形？
（ 4. Δ[X2]：Δ[XY3]＝1：2。）【92.學測補考】
?酏 ?釕 ?釢 ?釚
*( ＡＢ ) 5. w H2IO5－ ＋ x I－ ＋ y H＋ ─→ a I3－ ＋ b H2O 平衡後，以最簡整係數表示時，下列何者 正確？
(A) w ＋ x ＋ y ＋ a ＋ b＝29 (B) w ＋ y＝a＋b (C) a＝3 (D) w＋x＋y＝a＋b (E) x ＋ y＝a ＋ b
*( ＤＥ ) 6. 下列對化學方程式的敘述，何者正確？
(A)化學方程式中，各平衡係數比為物種的重量比 (B)化學方程式中，各平衡係數無 法表示平衡時各濃度的關係 (C)在化學方程式中，平衡係數愈小，反應速率愈快 (D)方程式中催化劑不列入反應物或生成物，常寫在的上方或下方 (E)方程式中的可 表示反應方向，且有等量的關係 （ 6. (C)平衡係數的大小與反應速率無關。）
◎ 7.～11.題，試平衡下列各反應式的係數：
7. H2S＋MnO4－＋H＋─→ S＋Mn2＋＋H2O
█：5 H2S＋2 MnO4－＋6 H＋─→ 5 S＋2 Mn2＋＋8 H2O 8. CuFeS2＋O2 ─→ Cu2S＋Fe2O3＋SO2
█：4 CuFeS2＋9 O2 ─→ 2 Cu2S＋2 Fe2O3＋6 SO2
9. CuO＋NH3 ─→ Cu＋H2O＋N2
█：3 CuO＋2 NH3 ─→ 3 Cu＋3 H2O＋N2
10. H2S＋MnO4－＋H＋─→ S＋Mn2＋＋H2O
█：5 H2S＋2 MnO4－＋6 H＋─→ 5 S＋2 Mn2＋＋8 H2O 11. I2＋S2O32－─→ I－＋S4O62－
█：I2＋2 S2O32－─→ 2 I－＋S4O62－
（ 3. 設 x=NaOb ＝。）
（ 5. 令 w＝1 原子不滅：
總電荷數不滅：( －1 ) － x ＋ y＝－a……
代入可得 y＝8，再將其代入得 x － a＝7……
解可得 a＝4，x＝11
(A) w ＋ x ＋ y ＋ a ＋ b＝1 ＋ 11 ＋ 8 ＋ 4 ＋ 5＝29；
(B) w ＋ y＝1 ＋ 8＝9，a ＋ b＝4 ＋ 5＝9 ∴ w ＋ y＝a ＋ b；
(C) a＝4；?(D) w ＋ x ＋ y＝1 ＋ 11 ＋ 8＝20，a ＋ b＝4 ＋ 5＝9 ∴ w ＋ x ＋ y ≠ a ＋ b；
(E) x ＋ y＝11 ＋ 8＝19，a ＋ b＝4 ＋ 5＝9 ∴ x ＋ y≠ a ＋ b）
第 3 章 化學方程式與化學計量 81
（ 2. 由題目已知 Na2O2與水作用產生氧丙為 Na2O2，2 Na2O2 ＋ 2 H2O ─→ 4 NaOH（丁）＋O2。）
（ 3. 由丙＋CO2 ─→ 乙＋ O2 乙為 Na2CO3，由甲→乙＋CO2 ＋ H2O 甲為 NaHCO3，丁由上題已知為 NaOH。）
二、進階題
( Ａ ) 1. 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？ 【98.指考】
(A) 4：3 (B) 3：4 (C) 3：2 (D) 3：1 (E) 1：3
◎ 鈉是鹼金屬，化性活潑可以構成許多化合物，例如
NaCl、Na2O、Na2O2、NaOH、NaHCO3、Na2CO3。其中的四種鈉化合物若以甲、乙、丙、丁 為代名，而已知Na2O2與水作用會產生氧，則由下列反應式（係數未平衡）可推出，式中甲、
乙、丙、丁的化學式，回答2.～3.題。
甲(s) △ 乙(s) ＋ CO2(g) ＋ H2O(l) 【100.學測】
丙(s) ＋ H2O(l) ─→ 丁(aq) ＋ O2(g)
乙(aq) ＋ Ca(OH)2(aq) ─→ 丁(aq) ＋ CaCO3(s)
丙(s) ＋ CO2(g) ─→ 乙(s) ＋ O2(g)
( Ｂ ) 2. 下列哪一個是丙的化學式？
(A) Na2O (B) Na2O2 (C) NaOH (D) NaHCO3 (E) Na2CO3
( Ｄ ) 3. 下列哪一個是丁的化學式？
(A) NaCl (B) Na2O (C) Na2O2 (D) NaOH (E) NaHCO3
( Ｄ ) 4. 有 25 克甲物質、5 克乙物質、10 克丙物質混合加熱，使它們部分發生化學反應，經分 析反應後，混合物中含10 克甲、21 克丙，還含有一種新物質丁。若甲、乙、丙、丁 的式量分別為30、20 、44 、18，並用 A、B、C、D 分別表示它們的化學式，則它們 之間所發生化學反應的方程式是：
(A) A ＋ B ─→ C ＋ D (B) A ＋ 2B ─→ 2C ＋ D (C) 2A ＋ B ─→ 2C ＋ D (D) 2A ＋ B ─→ C ＋ 2D 5. Cr2O72－ ＋ C2O42－ ＋ H＋ ─→ Cr3＋ ＋ CO2 ＋ H2O
█：Cr2O72－ ＋ 3 C2O42－ ＋ 14 H＋ ─→ 2 Cr3＋ ＋ 6 CO2 ＋ 7 H2O 6. MnO4－＋H＋＋C2O42－─→ Mn2＋＋CO2＋H2O
█：2 MnO4－＋16 H＋＋5 C2O42－─→ 2 Mn2＋＋10 CO2＋8 H2O
（ 1. N2O4＋CH3NHNH2─→ H2O＋N2＋CO2
C： 1 1
H： 1 3
O： 3 1
N： 1 H2O：N2＝3：＝4：3。）
第 3 章 化學方程式與化學計量 83
化 學 計 量
學習概念
1. 化學方程式與量的關係：由方程式係數可知各物種間生成或用去的分子數比、莫耳數比，甚 至於同狀況下氣體物種間反應的體積比。
例 ： N2(g) ＋3 H2(g) ─→ 2 NH3(g)
原有： 2 mol 5 mol 1 mol ─→ 係數比與原有莫耳數比無關
用去：－1 mol －3 mol ＋2 mol ─→ 係數比與參與反應的莫耳數成正比 剩下： 1 mol 2 mol 3 mol ─→ 係數比與最後莫耳數無關
▼ 氣體方程式中各種物理量間的關係
化學方程式 N2(g) ＋ 3 H2(g) ─→ 2NH3(g)
分子數的關係
＋
─→
1 分子 N2
（1×6.02×1023個） ＋ 3 分子 H2
（3×6.02×1023個） ─→ 2 分子 NH3
（2×6.02×1023個）
莫耳數的關係 1 mol 3 mol 2 mol
質量的關係 1×28 g
（N2分子量＝28）
3×2 g
（H2分子量＝2）
2×17 g
（NH2分子量＝17）
體積的關係
（0 ℃、1 atm）
N2 H2
─→
NH3
22.4 L 體積比 1
﹕
﹕
3×22.4 L 3
﹕
﹕
2×22.4 L 2
2. 化學計量處理原則：
(1) 寫出反應方程式，將已知數量轉成莫耳數，並找出限量試劑。
(2) 多步驟反應，以完整反應方程式推求物種間的係數關係。
(3) 由係數比＝莫耳數比，算出所求物種莫耳數。
(4) 將已求得的莫耳數換成題目所要的數量。
22.4 L
3×22.4 L 2×22.4 L
化學方程式與化學計量 （南一版 p.100）
1
