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 化學反應式 化學反應式

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Academic year: 2022

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全文

(1)

課程名稱:

化學反應式與化學計 量

課程名稱:

化學反應式與化學計 量

編授教師:

中興國中 楊秉鈞

(2)

 化學反應式

(3)

如何寫化學反應式

 寫化學反應式程序:表達實驗結果,不可憑空杜撰 ( 1 )寫出化學式:表示「反應物」與「生成物」

( 2 )標示箭號():表示反應進行的 。  箭號左邊是反應物,箭號右邊是生成物,

(反應物或生成物不只一種,以加號(+)連接)

 反應條件 :標示於箭號()的上、下方

  、 氣體、 沉澱  溫度、壓力、催化劑、 狀態… . 。

方向

加熱



2 2 2HgO Hg O

 

2 2

2

2 2

2H O MnO2 H O O

NaCl CaCO

CO Na

CaCl2 2 3 3

(4)

如何寫化學反應式

 寫化學反應式程序:表達實驗結果,不可憑空杜撰 ( 3 )加上均衡係數:

 化學反應需符合 定律

 加上 ,使左右相同種類的 相等  係數為 1 時,可省略

 係數常以簡單整數比表示,分數表示時亦可

 係數表示參與反應的粒子數( )關係

質量守恆

原子數目

分子數或莫耳數

2 2

2

2O H O O

H

係數

 

MnO2

2 2

氧 水

雙氧水

二氧化錳

(媒體: 1

2 2

2

2 2

2 HO1O

O

HMnO

2 2

2

2 2

2H O MnO 2 H O O

2 2

2

2 4 2

4H O MnO 2 H O O

2 2

2

2 8 4

8H O MnO 2 H O O

2 2

2

2 16 8

16H O MnO 2 H O O

……..

2

11

(5)

範例解說

1. 鎂帶燃燒,產生氧化鎂。

2. 雙氧水,以二氧化錳催化產生氧及水。

3. 鎂與鹽酸反應,產生氯化鎂及氫氣。

(媒體: 1

※ 步驟提示:

 寫化學式(反應物、生成物)

 加反應方向(→)及加號(+)

 加係數(由左右不同數目原子開始,使其原子數相等,化簡單整數)

 驗算

MgO O

Mg 2  2

2

O H O

O

H2 2 MnO 2 2 2 2

2 1

2

2 H

MgCl HCl

Mg 2

2

(6)

NaCl CaCO

CO Na

CaCl2 2 3 3

範例解說

(媒體: 1

※ 步驟提示:

 寫化學式(反應物、生成物)

 加反應方向(→)及加號(+)

 加係數(由左右不同數目原子開始,使其原子數相等,化簡單整數)

 驗算

2

2O NaOH H

H Na

4. 氯化鈣與碳酸鈉反應,產生碳酸鈣沉澱及氯化鈉。

 2

5. 鈉與水反應,產生氫氧化鈉及氫氣。

2

2 2 2 1

2

2O NaOH H

H

Na 2 2 2

(7)

化學反應式的係數意義

 化學反應式的係數意義

( 1 )均衡係數表示此反應進行的 。 ( 2 )實例討論:

 二片吐司及一個荷包蛋,可做成一個煎蛋三明治  係數比 ,就是反應的分子數比

煎蛋三明治 荷包蛋

吐司 1 1

2

2 : 1 : 1

分子數(或莫耳數)

 鎂帶燃燒成氧化鎂:係數比 。

 2 個鎂原子與 1 個氧分子,產生 2 個氧化鎂分子

MgO O

Mg 2

2 2

2 : 1 : 2

(8)

O H

O

H

2

5

2

10

2

10  

『粒子觀點』看化學反應式

以「氫氣在氧中燃燒會產生水」之反應為例

( 1 )

氫分子:

H2

氧分子:

O2

水分子:

H2O

( 2 )

反應式

+ 

O H

O

H

2 2 2

2

2

1

2

10 個氫分子 5 個氧分 子

10 個水分子

O H

O

H

2 2

2

2

2  

(9)

『質量守恆』看化學反應式

以「氫氣在氧中燃燒會產生水」之反應為例

( 1 )

氫分子:

H2

氧分子:

O2

水分子:

H2O

O H

O

H 2 2 2 2 2  

O H

mol molO

H

mol

2

1

2

2

2

2  

 係數=反應的分子數(或莫耳數)

 以「完全反應」下驗證質量守恆:

O H

g O

g H

g

2

1 32

2

2 18

2

2

2     

(分子量: H

2

= 2 , O

2

= 32 , H

2

O

= 18 )

(10)

1. 雙氧水以二氧化錳為催化劑,分解成水和氧

2. 氫和氧反應生成水

3. 氫和氮反應,生成氨氣

4. 碳+氧  二氧化碳

5. 碳+氧  一氧化碳

回家練習

 寫反應式程序  表列化學式  均衡係數  左右檢查

2 2

2

2 2

2H OMnO 2 H OO O

H O

H2 2 2 2 2  

3 2

2 2

3HNNH

2

2 CO

O

C  

CO O

C 2

2  2

(11)

6. 氫氧化鈉+硫酸  硫酸鈉+水

7. 硫在氧中燃燒生成二氧化硫

8. 大理石與鹽酸的反應

9. 氧化汞受熱分解為汞及氧氣

回家練習

O H

SO Na

SO H

NaOH 2 4 2 4 2 2

2   

2

2 SO

O

S  

O H

CO CaCl

HCl

CaCO3  2  222 2 2

2HgO  HgO

(12)

10. CH

4

+ O

2

 CO

2

+ H

2

O

11. C

3

H

6

+ O

2

 CO

2

+ H

2

O

12. CH

3

OH + O

2

 CO

2

+ H

2

O

回家練習

先 C 、 H

後平衡 O

O H CO

O

CH4 2 2 2  2 2

O H CO

O H

C3 6 2 3 2 3 2 2

9

O H

CO O

H

C3 6 9 2 6 2 6 2

2   

O H CO

O OH

CH3 2 2  2 2 2

3

O H

CO O

OH

CH3 3 2 2 2 4 2

2   

(13)

回家練習

13. 碳酸鈣加熱分解成氧化鈣及二氧化碳

14. 鈉丟入水中的反應

15. 氫氧化鈣+二氧化碳  碳酸鈣+水

(澄清石灰水檢驗反應)

16. 鋼絲絨氧化的反應

2

3 CaO CO

CaCO 

2

2 2

2

2NaH ONaOHH

3 2

2 Fe O

O

Fe

2 2

3

3 2

2 2

3

4FeOFe O

O H

CaCO CO

OH

Ca( )2232

(14)

回家練習

17. 氯化鎂+碳酸鈉  碳酸鎂+氯化鈉

18. 氯化鈣+碳酸鈉  碳酸鈣+氯化鈉

19. Zn + HCl  ZnCl

2

+ H

2

20. 碳酸氫鈉的受熱分解

NaCl MgCO

CO Na

MgCl22 33  2

NaCl CaCO

CO Na

CaCl22 33  2

2

2HCl ZnCl2 H

Zn   

O H

CO CO

Na

NaHCO3 2 3 2 2

2   

(15)

 化學計量

O8

(16)

理化廚房 食譜一

 食譜一

( 1 )食譜特徵:由一個材料去推求其他所需配合的數量,

依 計算。

( 2 )製作反應式:二片吐司及一個荷包蛋,做一個煎蛋三明治

( 3 )實例討論:若已有 10 片吐司,欲全部去做成煎蛋三明治:

 各材料的比例為 。  需 個荷包蛋。

 可做 個煎蛋三明治

2 : 1 : 1

5 Y

, 

 X 5

5 5

煎蛋三明治 荷包蛋

吐司 1 1

2  

煎蛋三明治 荷包蛋

吐司 1 1

2  

Y 1

X 1

10

2  

連比

(17)

3 Y

, 6 X

Y

1 3

1 X

2

理化廚房 食譜二

 食譜二

( 1 )食譜特徵:有兩種材料出現,需先判斷 , 再做連比計算

( 2 )製作反應式:二片吐司及一個荷包蛋,做一個煎蛋三明治

( 3 )實例討論:若已有 7 片吐司及 3 個荷包蛋,欲全部做煎蛋三明 治:

 各材料的比例為 。  可做 個煎蛋三明治

 會剩下 片(或個);荷包蛋會剩下 個。

2 : 1 : 3 1

1

煎蛋三明治 荷包蛋

吐司 1 1

2  

煎蛋三明治 荷包蛋

吐司 1 1

2  

吐司 0

何者用完或剩下

(18)

 如何

進行化學反應

(19)

化學反應式的係數意義

 化學反應式的係數意義

( 1 )均衡係數表示此反應進行的 。  係數比= 比= 比

 同溫同壓下,當反應粒子均為 時:

 係數比=分子數比=莫耳數比= 比  係數比是莫耳數比,亦能轉換成質量比運算之 ( 2 )實例討論:

 二片吐司及一個荷包蛋,可做成一個煎蛋三明治  係數比 ,就是反應的分子數比

煎蛋三明治 荷包蛋

吐司 1 1

2

氣體 分子數

 鎂帶燃燒成氧化鎂:係數比 。

 2 個鎂原子與 1 個氧分子,產生 2 個氧化鎂分子

MgO O

Mg 2

2 2

2 : 1 : 2

體積

2 : 1 : 1

分子數 莫耳數

(20)

化學反應式的係數意義

 化學反應式的係數意義

( 2 )實例討論:

 質量守恆定律驗證:氫與氧燃燒,產生水蒸氣的反應

能得知:氫:氧:水質量比= 。

 mol 氫分子和 mol 氧分子反應,能得到 mol 水分 子

 個氫分子和 個的氧分子反應,能得到 個的水分子  克氫分子和 克氧分子反應,能得到 克水分子

 cm3 氫分子和 cm

2 H

32氧分子反應,能得到 cm

O

2

 2 H

2

O

3 水分子 2 mol × 2 1 mol × 32 2 mol × 18

4g + 32g = 36g

(分子量 H2 = 2 O2 = 32 H2O = 18 )

1 1

1 2

2 2

2 2

2

4 32 36

1 : 8 : 9

反應質量比

1 : 8 : 9

(21)

化學計量的列式程序

 列式程序:以氫與氧氣燃燒產生水為例

( 1 )程序一: (須完成平衡)

( 2 )程序二: 。  依莫耳數比列式:

直接由反應式係數,列連比式  依質量比列式:

題目只有質量比時(且沒有給反應式或各分子量時)

( 3 )程序三: 後解題  A 型:由一推求其他

 B 型:先要決定反應物何者用完,再推求其他

O H

O

H

2 2

2

2

2  

Z 9 Y

8 X

1

Z 2 Y

1 X

2

質量比 莫耳數比

寫反應式 連比列式

判斷題型

 莫耳數

由係數對應拉下

(參與反應者代入)

(22)

1. 已知碳( C )在空氣中完全燃燒會產生二氧化碳( CO2 ),則:

 試寫出碳燃燒的化學反應式? 。  若欲將 600 公克的碳完全燃燒,需要 公克的氧。

燃燒後會產生 公克的二氧化碳。

範例解說

2. 把 1.8 公斤的水電解,進行如下反應: 2H2O → 2H2 + O2 ,則:

 能產生 克氫。 能產生 莫耳氧。

2

2 CO

O

C

2

2 CO

O

C

32

44 2

2 O

CO

Y X

1 1

12 600

1 X 50mol O2 50321600g O2

2

2 50 44 2200

50mol CO g CO

Y

1600 2200

2 2

2 2

2 H O O H Y X

2 1

18 1800

2

2 32

18

2 2

2

H

O O

H X 50mol O2

g H mol Y

200 2

100

100 2

200 50

題型 A :由一推其 他

題型 A :由一推其 他

(23)

3. 氫氣 1.8 ×1025 個與足量的氮作用,若進行以下反應,則:

3H2 + N2 → 2NH3

 能產生 個氨分子。

 相當於 莫耳= 公克氨分子。

 需要 莫耳的氮。

 相當於 個氮分子。相當於 公克氮。

範例解說

3H2 + N2 → 2NH3

Y X

2 1

10 6

10 8

. 1

3

23 5

2

2 24

23

2 2

10 6

10 6

10

280 28

10 10

N N g N

mol X

3 5

2 23

3 3

H 10

1.2 10

6 0 2

H 340

17 20

H 0

2 Y

N N g N

mol

1.2 × 1025

20 340

10

6 × 1024 280

17 28

3 2

NH N 題型 A :由一推其

(24)

4. 氫氣 3 莫耳與 1 莫耳的氧氣燃燒,則:

 能產生 莫耳的水( 公克)

 哪一個反應物會剩下? ; 剩下 莫耳。

5.X 、 Y 、 Z 表示三種不同之物質,其分子量分別為 10 、 18 、 24 , 若 X 和 Y 反應生成 Z ,則何者為其反應式? 。

( A ) X + Y→Z ( B ) X + 2Y→Z ( C ) 3X + Y→2Z ( D ) 2X

+ Y→2Z

範例解說

Y X

2 2

1

1

O H

H

O 2

 2

2

 2

2 X

2molH

2

消耗

O gH

O molH Y

2 2

36 2

2 36

H2 1

2O 18 H

 依質量守恆定律判斷

( C ) 3X + 1Y→2Z 3 ×10 + 1×18

2

×24

C

24 18

10 10 36 24 3018 48 2018 48

題型 B :先決定何者用完 1mol 3mol

反應物消耗;

生成物生成。

(25)

6. ( )碳酸鈉與氯化鈣反應會產生碳酸鈣沉澱:

反應式為  Na2CO3 + CaCl2→2NaCl + CaCO3

則 4M 、 500mL 的碳酸鈉溶液要完全反應變成碳酸鈣沉澱,

需混合 2M 的氯化鈣溶液多少 mL ?

( A ) 250 ( B ) 500 ( C ) 1000 ( D ) 2000 mL 。

範例解說

C

Na2CO3 + CaCl2 → 2NaCl + CaCO3

l

2

1 5

. 0 4

1

l

mol M

ml 1000

1

l 公升

b a

1 2

題型 A :由一推其 他

(26)

7. 某元素 X 與氧 O2 的反應式為 2X + O2 → 2XO :其質量關係如圖。

 今取 27 公克 X 與 O2 完全反應:

可生成 XO 公克;需氧 公克。

 今取 15 公克 X 與 3 克 O2 ,使之反應:

可生成 XO 公克; 會剩下 公克。

範例解說

9

2X + O2 → 2XO

反應質量比 3 1 4

Y X

4 1

27

3

36

36 9

Y

X

2X + O2 → 2XO

反應質量比 3 1 4

Y X

4 3

1

3 YX129

X 6 12

 無分子量資料

,不能用莫耳數比運算

15g 3g

(27)

8. 在 25℃ ,氣壓同為 1 atm 之甲、乙兩容器,其體積比為 3 : 1 。若 甲

、乙兩容器內的氣體分別為 CH4 和 C3H8 ,且碳的原子量為 12 ,氫 的原子量為 1 ,則甲、乙兩容器內氣體的重量比=

範例解說

11 12 44

1

6 1 3

1 3

8 3

4

 

H C

CH

m m mol

mol V

V

乙 甲 乙

 同溫同壓下:

氣體體積比=莫耳數比

4  16 CH

8 44

3H

C

12 11

(28)

範例解說

9. ( )在室溫時,體積為 100 升的真空密閉容器中,通入 56 克氮 氣和 32 克氧氣,加熱反應產生 NO2 氣體,

反應式如下: N2 + 2 O2 → 2 NO2 ,若反應前後容器體積 及溫度不變,則反應後容器內氣體平均密度為多少克/升?

(A) 0.32  (B) 0.88  (C) 0.56  (D) 0.95 克/升。

g L V

D M 0 . 88

100 88 100

32

56   

B

 想法  :質量守恆定律

 反應前總質量=反應後總質量

(29)

範例解說

9. ( )在室溫時,體積為 100 升的真空密閉容器中,通入 56 克氮氣 和

32 克氧氣,加熱反應產生 NO2 氣體,反應式如下: N2 + 2 O2

→ 2 NO2 ,若反應前後容器體積及溫度不變,則反應後容器 內氣體平均密度為多少克/升?

(A) 0.32  (B) 0.88  (C) 0.56  (D) 0.95 克/升。

B

 想法  :化學計量

2 2

2

2 O 2 NO

N  

56g 32g

Y X

2 1

2

1  

2

 28

N O2 32 mol

2 1

mol

題型 B :

先決定何者用完

2 2

42 5

. 1 5 . 0

gN mol

molN X

剩下

消耗

2 2

46 1

gNO molNO Y

生成

2 46 NO

(30)

範例解說

9. ( )在室溫時,體積為 100 升的真空密閉容器中,通入 56 克氮氣 和

32 克氧氣,加熱反應產生 NO2 氣體,反應式如下: N2 + 2 O2

→ 2 NO2 ,若反應前後容器體積及溫度不變,則反應後容器 內氣體平均密度為多少克/升?

(A) 0.32  (B) 0.88  (C) 0.56  (D) 0.95 克/升。

B

 想法  :化學計量

2 2

2

2 O 2 NO

N  

反應前: 56g 32g 0 反應後:

42g 0 46g

g L V

D M 0 . 88

100 88 100

46

42   

(31)

10. 下圖為甲、乙、丙三種分子的結構示意圖,甲、乙兩種分子可 反應生成丙分子,若要生成 24 個丙分子,則:

至少需要 個甲分子和 個乙分子。

範例解說

12

B

A

2

B

2

AB

2

2 2

2

B B AB

A  

24 4 3

2  

乙 甲

甲= 12 乙= 18 題型 A :

由一推其他

2

2

2 3

3

4

18

  B

  A

(32)

g Y

Y

173 5

168

12 14

5

11. 一平衡化學反應式 2A + B → 3C 。若分子量 A 為 28 , B 為 4 , C 為 X 。將 Y 公克的 A 與 12 公克的 B 反應,當 B 完全用完後,

還剩

下 5 公克的 A , 生成 Z 莫耳的 C 。則:

 X = 。  Y = ; Z = 。

範例解說

C B

A 3

2  

20

3 4

28 2

X

X

C B

A 3

2  

20 60 2

1 4 56

Z

5 -

Y

質量比

20

 依質量守恆

mol Z

Z 9

15 12

20

14 1 15

173 9

(33)

12. 濃度 3.4 %的雙氧水溶液 600 克和 10 克的二氧化錳混合後,若雙氧 水完全分解後,會產生氧氣 公克。

範例解說

2 2

2

2

2

2 H O

MnO

  

2

H OO Y X

1 2

34

2  

 100 600 3.4

9.6 題型 A :由一推其

2 34

2O H

6

2

. 9 32

3 . 0 3

.

0 mol g O

Y    

2 32 O

(34)

13. 大理石 160 公斤,其主成分為碳酸鈣。若將此大理石加熱分解,可產生 44 公斤二氧化碳,則此大理石中含有碳酸鈣的重量百分率為

%。

( CaCO3 = 100 ) (碳酸鈣分解反應: CaCO3 → CaO + CO2

範例解說

2

3

CaO CO

CaCO  

44 10 44

1 X

1

100

100 10 P

160

1

3    3

62.5

題型 A :由一推其 他

假設百分率為 P %

44 10 44

100

100 10 P

160 3 3

 

 P  62 . 5

2 44 CO

(35)

14. 已知丙烷( C3H8 )在空氣中完全燃燒會產生二氧化碳( CO2 ) 與水( H2O ),則:

 試寫出化學反應式? 。  若欲將 20 公斤的丙烷完全燃燒,需要 公斤的氧,

燃燒後會產生 公斤的二氧化碳。

範例解說

72.7

O H

CO O

H

C

3 8

2

2

2

18 4

44 3

32 5

20 44

1       Y

X

題型 A :一推其他

 可以質量比計算

72.7 44

20 32

5

X

Kg

3 4

5

O H CO

O H

C3 8 5 2 3 2 4 2

60

44

20 44

3

Y

Kg

60

(36)

15. 康康依進行實驗:氧化銅+硫酸→硫酸銅+水,已知硫酸濃度為 定值,五次實驗的結果如下表所示,則 :

 第 1 次實驗中反應物 消耗完、 過量  每公克氧化銅完全反應,可生成硫酸銅 公克。

 第 3 次實驗中反應物 消耗完、 過量  每 100 毫升硫酸完全反應,可生成硫酸銅 公克。

範例解說

氧化銅

2 2

硫酸

gCuSO gCuO 2 41

硫酸銅質量應不變 若硫酸用完,

2

5 .

1 1.5

硫酸 氧化銅

10

4 2

4100

10gCuSO mlH SO

(37)

15.  第 4 次實驗中「 X 」值為 公克。

 1 公克氧化銅與 毫升硫酸完全反應可生成 克硫酸銅。

 第 次實驗中,反應物氧化銅消耗完、硫酸過量  第 次實驗中,反應物硫酸消耗完、氧化銅過量

範例解說

g g CuO

CuSO

1

4 2

ml g ml

g SO

H

CuSO

20 2 100

10

4 2

4

ml g SO

H

CuO

20 1

4 2

用完

g X 14

- 80ml

- 7.5 g 14

1 、 2 、 3 、 54

20 2

- 40ml

140ml

- 5 g 用完

(38)

課程結束

參考文獻