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
化學反應式
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
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
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
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
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
O H
O
H
25
210
210
『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
:氫
+氧
→水
+
O H
O
H
2 2 22
2
12
10 個氫分子 5 個氧分 子
10 個水分子
O H
O
H
2 22
22
『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:
H2OO H
O
H 2 2 2 2 2
O H
mol molO
H
mol
21
22
22
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
21 32
22 18
22
2
(分子量: H
2= 2 , O
2= 32 , H
2O
= 18 )
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 O MnO 2 H O O O
H O
H2 2 2 2 2
3 2
2 2
3H N NH
2
2 CO
O
C
CO O
C 2
2 2
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 2 2 2 2 2
2HgO Hg O
10. CH
4+ O
2 CO
2+ H
2O
11. C
3H
6+ O
2 CO
2+ H
2O
12. CH
3OH + O
2 CO
2+ H
2O
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
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
2Na H O NaOH H
3 2
2 Fe O
O
Fe
2 2
3
3 2
2 2
3
4Fe O Fe O
O H
CaCO CO
OH
Ca( )2 2 3 2
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
220. 碳酸氫鈉的受熱分解
NaCl MgCO
CO Na
MgCl2 2 3 3 2
NaCl CaCO
CO Na
CaCl2 2 3 3 2
2
2HCl ZnCl2 H
Zn
O H
CO CO
Na
NaHCO3 2 3 2 2
2
化學計量
O8
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
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
如何
進行化學反應
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
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
2O
3 水分子 2 mol × 2 1 mol × 32 2 mol × 184g + 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 22
22
Z 9 Y
8 X
1
Z 2 Y
1 X
2
或
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)
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
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
個
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
個
1.2 × 1025
20 340
10
6 × 1024 280
17 28
3 2
NH N 題型 A :由一推其
他
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。
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
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
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
甲
同溫同壓下:
氣體體積比=莫耳數比
4 16 CH
8 44
3H
C
12 : 11
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
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
∥ ∥
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 46gg L V
D M 0 . 88
100 88 100
46
42
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
2B
2AB
22 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
34
18
B
A
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
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
2H O O Y X
1 2
34
2
100 600 3.4
9.6 題型 A :由一推其
他
2 34
2O H
6
2. 9 32
3 . 0 3
.
0 mol g O
Y
2 32 O
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
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
218 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 4420 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
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
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