第三章化學計量 1 第三章化學計量 3-1 化學式 化學式是以原子種類 ( 元素符號 ) 及原子個數來表示物質的組成, 分為 : 實驗式 分子式 結構式 示性式 路易斯結構式 ( 電子點式 ) 分子模型 一 實驗式 : 簡式 1. 實驗式只能顯示出物質粒子所含的原子種類及原子個數比, 但不知真正組成的原子數 (1) 由元素分析找出各成分元素的原子數比 ( 最簡單整數比 ), 可寫出實驗式 2. 不是以分子狀態存在的物質, 均以實驗式表示即可 (1) 金屬元素以實驗式表示 例 : 銅 Cu 鐵 Fe 鉀 K (2) 離子化合物 ( 金屬或銨根與非金屬結合 ) 以實驗式表示 例 : NaCl NH 4 Cl Na 2 CO 3 (3) 網狀晶體以實驗式表示 例 : 矽 Si 二氧化矽 SiO 2 金剛石 C 石墨 C 3. 實驗式的各原子量總和稱為式量, 可求各成分元素所佔重量百分組成 註 : 若實驗式相同, 其重量百分組成必相同, 但物質不一定相同 例 : 醋酸 CH 3 COOH 葡萄糖 C 6 H 12 O 6 的實驗式均為 CH 2 O, C 重佔 24/60 = 72/180 = 12/30 = 40% 二 分子式 : 分子物質的實驗式無法顯示其組成, 必需以分子式表示 1. 分子式可顯示分子物質所含原子種類及原子個數, 但不知原子結合排列方式及物質性質 2. 分子化合物 ( 非金屬與非金屬結合的 C 6 H 12 O 6 ) 及非金屬元素分子 (O 2 ) 需以分子式表示 3. 分子式為實驗式的整數 n 倍, 分子量 = ( 式量 ) n 註 :n 為 1 的整數三 結構式 : 1. 結構式以鍵結 - 顯示原子間相對結合排列的方式, 但不知其真正的空間位置及形狀 2. 同分異構物 : 分子式相同 ( 原子種類數目均同 ), 結構式不同 ( 原子結合排列方式不同 ) 例 : 四 示性式 : 大多用於有機化合物 1. 示性式以特定的原子團 ( 官能基 ) 來顯示有機物的化學特性 例 : 乙醇 C 2 H 5 OH, 醋酸 CH 3 COOH 例 : 醋酸的結構式示性式 CH 3 COOH 分子式 C 2 H 4 O 2 簡式 CH 2 O Cl O H 五 路易斯結構式 : 電子點式 1. 路易斯結構式以價電子來表示原子鍵結的情形, 鍵結的共用電子對以 - 表示, 未共用電子對 ( 孤對電子 lp) 以 : 表示, 通常符合八隅體規則 ( 但 H:2) 六 分子模型 : 球棍模型及填充模型 例 : 甲烷 CH 4 的結構式及分子模型
實驗式求法 : 通常先由元素分析找出所含各成分元素的質量, 代質量 / 原子量 第三章化學計量 2 = 原子 mol 數比 = 原子數比, 求出最簡單整數比來寫出實驗式例 1 碳氫氧化物中重 %:C 40%,H 6.67% 已知分子量為 60, 其實驗式為? 分子式? ans: 設共重 100 克,C 重 40 克,H 重 6.67 克,O 重 =100-40-6.67 =53.3 克 C:H:O 原子數比 = 原子 mol 比 = 重 / 原子量 = 40/12:6.67/1:53.3/16 = 3.33:6.67:3.33 = 1:2:1 實驗式 = CH 2 O, 式量 = 30 而分子量 60 為式量的 2 倍, 故分子式 = C 2 H 4 O 2 CH 2 O C 2 H 4 O 2 例 2 鐵的氧化物 2.00 克, 以焦煤還原可得 1.45 克鐵, 求此氧化物的化學式? (Fe 原子量 56amu) ans: ** 離子化合物只以實驗式表示 Fe 3 O 4 例 3 碳氫氧化物 0.31 克燃燒的產物, 先經 CaCl 2 再經 NaOH, 前管增重 0.27 克, 後管增重 0.44 克 又經由氣體擴散實驗測得分子量為 61, 求其 (1) 實驗式? (2) 分子式? ans:** 需先經由乾燥劑 CaCl 2 吸走水蒸氣重 0.27g, 才再經由 NaOH 吸走 CO 2 重 0.44g ** 有機物的元素分析 : 由燃燒所生 CO 2 重 x 12/44 得碳重, 由水重 x 2/18 得氫重 ( 但氧重需另求 O 可能來自空氣, 不一定來自有機物 ) 再由 C 重 /12 H 重 /1 求實驗式, 與分子量比較得分子式 C 重 = 0.44 12/44 = 0.12, H 重 = 0.27 2/18 = 0.03, O 重 = 0.31 0.12 0.03 = 0.16 C:H:O 原子數比 = 原子 mol 比 = 重 / 原子量 = 0.12/12:0.03/1:0.16/16 = 1:3:1 實驗式 = CH 3 O, 式量 = 31 而分子量 61( 測量值必有誤差 ) 約為式量的 2 倍, 故分子式 = C 2 H 6 O 2 CH 3 O C 2 H 6 O 2 題型 : 由化學式求原子量 例 4 金屬的 3 價氧化物 X 克, 還原得 Y 克金屬, 求金屬原子量?(O=16) (A)8Y/(X-Y) (B)16(X-Y)/Y (C)(X-Y)/16X (D)(X-Y)/24Y (E)24Y/(X-Y) 93 指 E << 學測類題 >> 01. 下列有關化學式的敘述, 哪些正確?(A) 結構式可以表示化合物中原子間的排列情形 (B) 網狀固體因為沒有分子的單位, 所以無法以結構式表示 (C) 使用示性式的主要目的是補足分子式未能表示的官能基結構特性 (D) 從分子式可以得知分子中組成原子的種類 數目與原子連結順序 (E) 分子化合物的簡式 ( 實驗式 ) 可以從其元素分析數據及組成原子的原子量求得 98 指 ACE
第三章化學計量 3 02. 下列哪一個正確? (A) 實驗式可知分子內所含原子種類及原子數目 (B) 分子式可知所含原子種類 原子數目及排列方式 (C) 結構式可知其原子種類 原子數目及排列方式, 也知其真正的空間位置及形狀 (D)KF 為分子式 (E)HNO 3 是硝酸的實驗式也是分子式 E 03. 哪些不是分子式?(A)CH 4 (B)NaCl (C)C 60 (D)H 2 SO 4 (E)SiO 2 85 夜 BE 04. 哪一個為同分異構物?(A)CH 4 O C 2 H 6 O (B)C 2 H 2 C 6 H 6 (C)C 2 H 5 COOH CH 3 COOCH 3 (D)O 2 O 3 (E) 1 H 2 1 1 H C 05. 丁二酸俗稱琥珀酸, 其結構式如下所示, 請寫出其 :(1) 實驗式 (2) 分子式 (3) 示性式 H H O O H C C C C H O O H H C 2 H 3 O 2 C 4 H 6 O 4 C 2 H 4 (COOH) 2 06. 金屬氧化物 M 2 O 3 有 1.6 克, 高溫分解得金屬 1.12 克, 求金屬原子量? (A)28 (B)42 (C)56 (D)70 (E)84 92 學 C 07. 化合物中重 %:C 為 39.97%,H 為 6.73%,O 為 53.3% 已知分子量為 90, 其實驗式為哪一個? (A)C 5 H 14 O (B)C 2 H 5 O (C)C 4 H 10 O 2 (D)C 3 H 6 O 3 (E)CH 2 O 101 指研 E 08. 求 ABCD 化學式?XYZ 重?(Si=28) 74 日 H 2 O N 2 O 3 CH 4 SiO 2 14/3 3 7 09. 元素 X 與 Y 的原子量比 2:1, 而某一化合物中 X 與 Y 的質量比 1:1, 則下列哪一項可能是該化合物的分子式?(A)XY (B)XY 2 (C)XY 4 (D)X 4 Y (E)X 2 Y 104 學 B 10. 碳酸鈉晶體 Na 2 CO 3.XH 2 O 有 0.572 克, 加熱去結晶水可得 0.212 克無水碳酸鈉, 求 X? (A)2(B)3(C)8(D)10(E)12 (Na=23) 72 日 87 學 D 11. 道耳頓認為水的分子式為 HO, 氧的原子量為 8 有鈾的氧化物 11 克中含鈾 10 克, 根據道耳頓理論, 有關鈾的氧化物化學式及原子量哪一個正確? (A)UO 80 (B)UO 2 240 (C)U 2 O 3 240 (D)U 3 O 8 80 92 學 A 12. 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哪一 個?(A)CH 4 (B)C 2 H 6 (C)C 2 H 4 (D)C 3 H 8 (E)C 4 H 10 95 指 D 13. 6.51mg 的有機物完全燃燒得 20.46mg 的 CO 2 8.37mg 水, 此物可能是哪一個?(A)C 6 H 12 O 6 (B)C 6 H 14 (C)C 4 H 10 O 4 (D)C 5 H 10 80 日 D
14. XYZ 為常見的氮氧化物如圖, 求 XYZ 實驗式? 第三章化學計量 4 102 指 N 2 O NO NO 2 15. 乙炔 C 2 H 2 苯 C 6 H 6 哪些正確?(A) 是同分異構物 (B) 實驗式相同 (C) 等重時有相同的分子數 (D) 等重時有相同的原子數 (E) 重量百分組成相同 (F) 各 1 莫耳燃燒所需的氧重相同 (G) 各 1g 燃燒所需的氧重相同 BDEG << 指考類題 >> 適用於自然組 16. A 2 B 中重 %:60%A 40%B, 則化合物 AB 2 中 A 重 % 約?(A)27(B)33(C)40(D)50 88 日 A 17. 元素 R 的氧化物 1.00 克中含有 0.40 克的 R 參考試題本封面的週期表(1) 求出 R 的原子量, 並寫出元素符號 (2) 寫出該氧化物的分子式 98 指 32 S; SO 3 18. 同一種金屬的 2 種不同氧化物中, 金屬重各佔 75% 50% 求金屬原子量可能為哪一個? (A)8(B)16(C)24(D)32 C 19. 稱取含有結晶水的草酸鎂 MgC 2 O 4 nh 2 O 樣品 ( 代號 A)1.00 克後, 由 25 徐徐加熱至 700 在加熱的過程中, 不斷通入一大氣壓的乾燥氬氣, 結果當溫度為 25 170 230 400 450 700 時,A 的質量為 1.00 0.88 0.76 0.76 0.27 0.27 克 已知 A 在 100 以上才會逐漸失去結晶水, 並約在 230 時完全失去結晶水 (1)Mg 原子量為 24.0,MgC 2 O 4 分子量為 112, 列式計算樣品 A 中的 n, 並寫出 A 的化學式 (2) 以完整的化學反應式 ( 包括物質的狀態 ), 表示在 400 至 450 間所發生的化學變化 99 指 MgC 2 O 4 2H 2 O MgC 2 O 4(s) MgO (s) +CO 2(g) +CO (g)
第三章化學計量 5 一 化學反應式 : 反應物 3-2 化學反應式 催化劑 生成物, 又稱化學方程式 1. 反應式的平衡係數比 = 用掉與生成的個數比 (mol 數比 ) 即莫耳數變化量的比 例 : N 2 + 3H 2 2NH 3 用掉與生成的分子數比 = mol 數比 = 係數比 1:3:2 2. 由反應式無法判斷中間過程 反應快慢及平衡時產量 範例已知反應式 :X+ 3Y + X 3+ +3Y 現於 Y + 的水溶液中逐漸加入 X 的過程中, 各物質存在量的 比較, 哪一項正確?(A)Y + 莫耳數恆為 X 的 3 倍 (B)Y 莫耳數恆為 X 3+ 的 3 倍 (C)Y 的質量恆 為 X 3+ 的 3 倍 (D)X 3+ 莫耳數恆等於 X B 二 化學反應式的寫法 : 先寫出各反應物及產物的化學式, 再寫出最簡單整數比的平衡係數 1. 觀察法 : 利用原子不滅及電荷不滅, 先平衡出現處數少的原子, 再平衡出現處數多的原子, 依次找出平衡 ( 均衡 ) 係數, 須為最簡單整數比 範例 CaCO 3 + HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O, C 3 H 7 OH+ O 2 CO 2 + H 2 O Al + H + Al 3+ + H 2 範例 (1) 鈉燃燒 (2) 乙烷 C 2 H 6 燃燒 1,2,1,1,1 2,9,6,8 2,6,2,3 96 指 2,1,2 4Na +O 2 2Na 2 O 2C 2 H 6 +7O 2 4CO 2 +6H 2 O 2. 代數法 : 先以觀察法平衡至無法進行時, 係數仍未定者就再設 abc 利用原子不滅及電荷不滅列出聯立方程式範例 Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O 1,4,1,2,2
( ) 第三章化學計量 6 例 1 木柴燃燒生二氧化碳及水, 可知木柴含? (A)H O 原子 (B) C O 原子 (C)C H 原子 (D) C H O 原子 (E)C 原子 水分子 ans: ** 反應的係數未知時, 只能以原子種類不滅來解題 例 2 同溫壓下 2L 氣體 X 2 與 1L 氣體 Y 2 完全反應生 2L 甲氣體, 則甲的化學式? C 104 指 X 2 Y 例 3 在固定體積的密閉容器內, 有 X Y Z 氣體如圖, 下列哪一項可表示此化學反應式? (A) X + Y Z (B) X + 2 Y Z (C) 2 X + Y Z (D) X + Y 2 Z (E) X + 2 Y 2 Z ans: ** 係數比 = 用掉與生成 mol 比 同體積時, 莫耳濃度 M 莫耳數 濃度 M X Y Z 時間 ( 秒 ) << 學測類題 >> 95 學 B 01. 平衡 MnO 2 +HCl MnCl 2 +Cl 2 +H 2 O (1,4,1,1,2) 02. 平衡 Ca(OH) 2 +H 3 PO 4 Ca 3 (PO 4 ) 2 +H 2 O (3,2,1,6) 03. 平衡 C m H n +O 2 CO 2 +H 2 O (1, 4m n n,m, ) 4 2 04. 登月小艇脫離月球返回地球時所用的動力來源為四氧化二氮與甲聯胺 CH 3 NHNH 2 反應生成 水 氮氣與二氧化碳 試問此平衡化學反應式中, 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 A 05. x K 2 Cr 2 O 7 + y H 2 SO 4 +3CH 3 CH 2 OH 2Cr 2 (SO 4 ) 3 +z K 2 SO 4 +3CH 3 COOH+11H 2 O,x y z=? 94 學 2 8 2 06. 1L 甲氣與 3L 乙氣反應生 2L 丙氣, 已知甲分子式 A 3 則乙分子式可能為哪一個?(A)AB (B)AB 2 (C)AB 3 (D)A 2 B 07. a ClO 4 - + b Br - + ch + d ClO - +e Br 2 +3H 2 O, 求 a b c d e? 08. 哪一個為右圖反應?(A)X 2 +Y 2 X 2 Y (B)2X 2 +Y 2 2X 2 Y (C)3X 2 +6Y 2 6X 2 Y (D)12X+6Y 6X 2 Y 91 學 B 83 學 B 88 學研 1 6 6 1 3
第三章化學計量 7 09. 反應式 X+2O 2 CO 2 +H 2 O ( 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?(A)H 2 (B)CO (C)CH 4 (D)CH 3 OH (E)C 2 H 5 OH 95 指 C 10. 未平衡的反應式 NO 2 +G N 2 +H 2 O+nX, n 是係數, 但也可以為 0, 而 X 必須為無害的物質 下列哪些化合物可以滿足上述反應式中的 G? (A)NH 3 (B)CO 2 (C)SO 2 (D)H 2 O 2 (E)C 2 H 5 OH 99 指 ADE 11. 硝酸銅受熱分解, 可用下列反應式表示 :2Cu(NO 3 ) 2 2CuO+ nx +O 2 式中 n 為係數 試推出 X 是哪一個化合物?(A)NO (B)NO 2 (C)N 2 O (D)N 2 O 3 (E)N 2 O 5 99 學 B 12. 四種鈉化合物甲 乙 丙 丁, 已知 Na 2 O 2 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 (a) 甲 乙 +CO 2 +H 2 O, (b) 丙 +H 2 O 丁 +O 2, (c) 乙 +Ca(OH) 2 丁 +CaCO 3, (d) 丙 +CO 2 乙 +O 2,(1) 下列哪一個是丙的化學式? (A) Na 2 O (B) Na 2 O 2 (C) NaOH (D) NaHCO 3 (E) Na 2 CO 3 (2) 下列哪一個是丁的化學式? (A) NaCl (B) Na 2 O (C) Na 2 O 2 (D) NaOH (E) NaHCO 3 100 學 B D 13. 將下列反應式平衡後所得平衡係數皆為最簡單整數, 哪些反應式的左邊係數總和比右邊係數總和少 2? (A)NH 3 N 2 +H 2 (B)Fe 2 O 3 +CO Fe+CO 2 (C)C 6 H 4 (OH) 2 +H 2 O 2 C 6 H 4 O 2 +H 2 O (D)Ca(HCO 3 ) 2 +HCl CaCl 2 +CO 2 +H 2 O (E)HC CH+Ag(NH 3 ) 2 NO 3 AgC CAg+NH 4 NO 3 +NH 3 103 學 ADE 14. Al (s) +OH - - (aq)+h 2 O (l) Al(OH) 4 (aq) +H 2(g), 若平衡後 Al(OH) 4 -(aq) 之係數為 2, 所有係數各為? 2 2 6 2 3 15. 定溫壓下, 氣態碳氫氮化物 8ml 完全燃燒生 16ml 的 CO 2, 水蒸氣 28ml, 氮氣 4ml, 求分子式? C 2 H 7 N 16. Cu+HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 +NO+H 2 O 3,8,3,2,4
第三章化學計量 8 3-3 化學計量 一 化學計量 : 寫出反應式, 求某一用掉或生成的 mol 數, 代係數比求其他用掉生成的 mol 數例 1 有乙烷 3 克但只燃燒了 80%, 可生成? 克水及? 個 CO 2 分子, 用掉常溫常壓 NTP 下的氧? 升 (NTP 是 25 1atm, 任何氣體 1 莫耳體積 = 24.5 升 ) ans: ** 烷 C n H 2n+2 乙烷 C 2 H 6 一莫耳的質量 = 分子量 = 12 2+1 6=30 克 4.32,9.6x10 22,6.86 例 2 未平衡式 Pb(NO 3 ) 2 +KI PbI 2 +KNO 3, 生黃色沉澱 46.1g, 需用 0.4M KI?ml (Pb=207,I=127) 1. 限量試劑 : 反應中完全用完的反應物, 其莫耳數決定生成物的產量例 3 碳酸鈣 20g 與 2M 鹽酸 150ml, 在標準狀態 STP 下可生成 CO 2?L, 限量試劑為? (STP 是 0 1atm, 任何氣體 1 莫耳體積 = 22.4 升 ) (Ca=40) 500 3.36 HCl 不完全反應型 (1) 分解百分率 = 反應物分解掉的量反應物原有的量 x100% (2) 產率 = 生成物實際產量理論上完全反應產量 x100% 例 : 反應物 5mol,(1) 若分解 4mol, 分解 %=(4/5) 100%=80% (2) 若分解 %=70%, 用掉 5 70%=3.5mol 例 : 先求出完全產量 50,(1) 若實際產量 30, 產率 =30/50 =60% (2) 若產率 =70%, 實際產量 =50 70%=35
第三章化學計量 9 例 4 在體積可變的密閉容器內裝入氨氣 3 升 若溫度與壓力不變下使氨分解成氮氣 氫氣, (1) 若分解 % 為 80%, 混合氣體總體積? (2) 若混合氣體總體積 4.8L, 求氨的分解 %? ans: ** 同溫壓下, 氣體 V 比 = mol 比 (1) 原 3L, 用 3 80%=2.4 (2) 原 3L 2NH 3 N 2 + 3H 2, 2NH 3 N 2 + 3H 2, 3-2X+X+3X= 4.8,X=0.9 用 2.4 生 1.2 3.6 用 2X 生 X 3X 分解 %= 用掉 / 原有 後 0.6 1.2 3.6, 0.6+1.2+3.6= 5.4(L) 後 3-2X X 3X =[(2 0.9)/3] 100%=60% 98 指 5.4 60% 例 5 碳酸鈣 20g 在無蓋坩堝中加熱進行 CaCO 3(s) CaO (s) +CO 2(g) 後, 堝中固體總重 17.8 克, 則碳酸鈣的分解 %?(Ca=40) ans: **20 克 CaCO 3 並未完全用完,17.8 克 =( 生成的 CaO+ 所剩的 CaCO 3 ) 重, 均無法求得用掉或生成的 mol 減輕的重 = 所生氣體 CO 2 重散失 = 20-17.8 = 2.2, CO 2 = 44, mol= 2.2/44 =0.05 CaCO 3 =100 CaCO 3(s) CaO (S) +CO 2(g), 分解 %= 分解用掉 / 原有 = [(0.05 100)/20] 100% = 25% 用 0.05 生 0.05mol 25% 例 6 冰醋酸 CH 3 COOH 15 克與丙醇 C 3 H 7 OH 12 克與 2 克濃硫酸共熱, 哪些正確? (A) 限量試劑為 冰醋酸 (B) 若產率為 80%, 則生成乙酸丙酯 16 克 (C) 若生乙酸丙酯 5 克, 則產率 20% (D) 硫酸為催化劑 (E) 水是副產物不影響反應平衡 ans: ** 硫酸為催化劑, 不影響平衡及產量 醇 C n H 2n+1 OH, 有機酸 C m H 2m+1 COOH CH 3 COOH 莫耳質量 =60, mol= 質量 / 莫耳質量 =15/60 = 0.25 而 C 3 H 7 OH=60,mol= 12/60 = 0.2 (A) 若完全反應時, 丙醇 C 3 H 7 OH 會用完, 故為限量試劑 (B) CH 3 COOH + C 3 H 7 OH CH 3 COOC 3 H 7 + H 2 O, CH 3 COOC 3 H 7 = C 5 H 10 O 2 = 102g 若完全用 0.2 0.2 生 0.2mol 完全產量 = 102 0.2 = 20.4 (g) 實際產量 = 20.4 80% = 16.32 (g) (C) 產率 = 實際產量 / 完全產量 = ( 5 / 20.4) 100%= 24.5% (E) 會影響平衡 74 日 90 指研 BD 指 7 煉鐵產率 80%:Fe 2 O 3 +3CO 2Fe+3CO 2 若要得 28Kg 鐵, 需放入 Fe 2 O 3?Kg (Fe=56) ans: ** 質量 ( 克 ) / 莫耳質量 ( 克 ) = mol, 質量 ( 千克 ) / 莫耳質量 ( 克 ) = 千 mol Fe 2 O 3 + 3CO 2Fe+3CO 2, Fe 2 O 3 = 160, 設放 X 千克, mol =X/160( 千 mol) 完全反應 X/160 X/80( 千 mol) Fe=56, 實際產量 = (X/80) 80% = 28/56, X = 50( 千克 ) 或 Fe=56, 設完全反應會生成鐵 Y 千 mol, 實際生 Y 80% =28/56, Y = 5/8( 千 mol) Fe 2 O 3 + 3CO 2Fe+3CO 2, Fe 2 O 3 = 160,160 5/16 = 50( 千克 ) 完全反應 5/16 千 mol 5/8 50Kg
第三章化學計量 10 雙反應式: 第一式產物用於第二式中, 但不同的反應式, 其係數不能互比 例 8 煉鐵 : 2C+O 2 2CO, Fe 2 O 3 +3CO 2Fe+3CO 2 若要得 56 公斤鐵, 需氧? 公斤 (Fe=56) ans: Fe=56,mol= 56( 千克 ) /56( 克 ) = 1( 千 mol) Fe 2 O 3 +3CO 2Fe+3CO 2, 2C + O 2 2CO, O 2 =32, 32 0.75 = 24( 千克 ) 1.5 1 0.75 1.5 69 日 24 雙反應式: 共同生成或用掉同一物質, 但彼此不反應, 需分開寫出各自的反應式 例 9 丙烷 丁烷混合氣體燃燒得 CO 2 重 3.74g, 水 1.98 克則丙烷 : 丁烷 mol=? (A)1:1 (B)1:2 (C)3:2 (D)2:1 69 日 C ans: 設丙烷 X 莫耳, 丁烷 Y 莫耳, CO 2 = 44, H 2 O = 18, C 3 H 8 +5O 2 3CO 2 + 4H 2 O, C 4 H 10 + 13/2 O 2 4CO 2 + 5H 2 O, X 3X 4X Y 4Y 5Y 解聯立方程式 3X+4Y=3.74/44 = 0.085, 可得 X=0.015, 4X+5Y=1.98/18 = 0.11, Y=0.01, X:Y= 0.15:0.1 = 3:2 指 10 已知 Cr 2 O 7 2- + 6Fe 2+ +14H + 6Fe 3+ + 2Cr 3+ +7H 2 O, MnO 4 - +5Fe 2+ +8H + 5Fe 3+ +Mn 2+ + 4H 2 O 在 2M 亞鐵離子溶液 100ml 中加入 1M 二鉻酸根 10ml, 反應後需再加過錳酸根 20ml 才能用 完 Fe 2+, 求所用 [MnO 4 - ]=?M ans: Fe 2+ 2- 莫耳 =MV (L) =2x0.1= 0.2, Cr 2 O 7 莫耳 = 1x0.01 = 0.01, Cr 2 O 7 2- + 6Fe 2+ + 14H + 6Fe 3+ + 2Cr 3+ + 7H 2 O, MnO 4-0.01 0.06 0.028 0.2-0.06=0.14 M = mol /V (L) = 0.028/0.02 = 1.4(M) + 5Fe 2+ + 8H + 5Fe 3+ +Mn 2+ + 4H 2 O 或設 [MnO - 4 ]=X M, 莫耳 = Xx0.02 = 0.02X Fe 2+ 2- 莫耳 =2x0.1= 0.2, Cr 2 O 7 莫耳 =1x0.01= 0.01, Cr 2 O 7 2- + 6Fe 2+ + 14H + 6Fe 3+ + 2Cr 3+ + 7H 2 O, 0.01 0.06 0.02X 0.1X 0.06+0.1X = 0.2, X= 1.4(M) MnO 4 - + 5Fe 2+ +8H + 5Fe 3+ +Mn 2+ + 4H 2 O 1.4M << 學測類題 >> 01. 安全氣囊內含粒狀疊氮化鈉, 碰撞時 NaN 3 Na+N 2 ( 未平衡 ), 常溫常壓下要生 73.5 升氮氣需幾克 NaN 3?(A)6.5(B)65(C)130(D)260 (Na=23) (1atm,25 氣體 1mol 體積 =24.5 升 ) 92 學 C 02. 1 個 C 6 H 10 O 5 分子經由微生物完全轉化為 CO 2 及水, 需要幾個氧分子?(A)1(B)2(C)3(D)4(E)5(F)6 93 學 F 03. 等莫耳數的哪一個物質的化學需氧量最大?(A)C 5 H 12 (B)C 5 H 11 OH (C)C 4 H 9 CHO (D)C 4 H 9 COOH 92 學 A 04. 氫氧混合氣體 12mol, 點火爆炸威力最強時之氫 氧莫耳數?(A)12,0 (B)10,2 (C)8,4 (D)6,6 (E)4,8 (F)2,10 88 日 C
05. 實心為 A 原子, 空心為 B 原子, 反應如圖哪一個正確? 第三章化學計量 11 (A) 限量試劑為 A 2 (B) 反應式 A 2 +3B 2 2AB 3 (C)1 莫耳 A 2 可生 4 莫耳產物 (D) 吸熱反應 96 學研 B 06. 由氨與 CO 2 反應可得尿素 (NH 2 ) 2 CO 和水, 現有 34 克氨與 66 克 CO 2 完全反應, 下列哪三個選 項正確? (A) 平衡反應式 NH 3 + CO 2 (NH 2 ) 2 CO + H 2 O (B) 剩 8.5 克氨 (C) 剩 22 克 CO 2 (D) 生 60 克尿素 (E) 生 18 克水 95 學 CDE 07. 要提供一個人淋浴所需熱水, 天然氣的供氣速率約需每分鐘 30 升 若天然氣為純甲烷且能完 全燃燒, 則消耗 540 升氧氣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 B 08. 假若超市賣的烤肉用木炭, 其含碳量為 90%, 則一包 10 公斤的木炭完全燃燒後會產生幾公斤 的 CO 2?(A)44(B)33(C)22(D)11(E)5.5 98 學 B 09. 蔗糖分子量 342g/mol, 水溶液發酵反應 C 12 H 22 O 11 + H 2 O 4C 2 H 5 OH + 4CO 2, 今取蔗糖 3.42 克 溶水後加酵母使其發酵 假設蔗糖的發酵只完成 50%, 則所產生的二氧化碳總共有幾毫升?( 在 標準狀態 STP) (A)112 (B)224 (C)336 (D)448 (E)896 10. 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 11. 在同溫同壓, 使同體積的 C 3 H 8 與 CH 4 完全燃燒, 則所需空氣量的比值 =? 98 學 D 99 指 D 98 指 2.5 12. 氣體燃燒時非常劇烈, 若控制不當常引致爆炸, 稱為氣爆 下列 (A) 至 (E) 選項中數字比值分別 代表五支試管中混合均勻的天然氣與空氣的體積比 若將混合氣體點火, 試問哪一個混合比的 爆炸最劇烈?(A) 1:1 (B) 1:2 (C) 1:10 (D) 1:15 (E) 1:20 99 指 C 13. 2C 7 H 6 O 3 + C 4 H 6 O 3 2C 9 H 8 O 4 +2H 2 O, 取 13.8 克柳酸 C 7 H 6 O 3 與 10.2 克醋酸酐 C 4 H 6 O 3 反應, 最 後可得 7.2 克的阿斯匹靈 C 9 H 8 O 4 時, 產率為? 97 指研 40% 14. 某金屬 M 的碳酸鹽 MCO 3 與稀鹽酸作用如下 :MCO 3(s) +2HCl (aq) MCl 2(aq) +CO 2(g) +H 2 O (l) 0.84 克的 MCO 3 與稀鹽酸完全作用所生氣體, 換算成標準狀態的乾燥二氧化碳, 恰為 224 毫升 金屬 M 應為下列哪一種? 原子量 :(A)Be=9 (B)Mg=24 (C)Ca=40 (D)Zn=65 (E)Ba =137 100 學 B 15. 尿素 (NH 2 ) 2 CO 加熱加壓 6(NH 2 ) 2 CO C 3 H 6 O 6 +6NH 3 + 3CO 2 合成三聚氰胺 C 3 H 6 N 6 ( 分子量 126) (1) 由尿素合成 126 公噸的三聚氰胺, 可生成幾公噸的氨? (A)17 (B)21 (C)102 (D)126 (2) 每公斤物品中含三聚氰胺超過 2.5 10-3 克就須銷毀, 則 4 公斤食物中含三聚氰胺超過 Y 10-5 莫耳須銷毀,Y=? (A)1.3 (B)2.0 (C)4.0 (D)7.9 101 學研 C D
第三章化學計量 12 16. 定溫定壓下, 未知體積的氧氣與 40 升的 CO 反應後得的 CO 2 及氧氣共 70 升, 氧氣在反應前 反應後的體積分別是? 升 (A)60 20 (B)50 30 (C)40 40 (D)30 50 (E)20 60 103 學 B 17. 將 0.4M 的 HCl 溶液 100ml 加於 4.24 克的碳酸鈉 ( 式量 106), 會生氣泡 若反應完全, 下列哪一個正確?(A) 反應式 Na 2 CO 3 +HCl 2NaCl+CO 2 +H 2 O (B) 可生 0.88 克 CO 2 (C) 剩 0.01 莫耳 Na 2 CO 3 (D) 限量試劑為 HCl (E) 此為沉澱反應 103 學 BD 18. 若反應前後的溫度和壓力都維持不變, 在一密閉容器中裝入 1.0 升的二氧化氮氣體, 當反應 2NO 2 2NO+O 2 達到平衡, 體積變為 1.25 升, 則下列哪一數值是二氧化氮的分解百分率? (A)75.0 (B)50.0 (C)37.5 (D)25.0 (E)15.0 103 指 B 19. 密閉容器中含甲烷 1.6 克與氧氣 8.0 克, 完全燃燒後, 容器中所含的分子總莫耳數為?(A)0.2 (B)0.25 (C)0.3 (D)0.35 (E)1.4 104 學 D << 指考類題 >> 適用於自然組 20. M 金屬 a 克可與酸生氫氣 b 莫耳及 M 3+ 離子, 此金屬原子量為?(A)2a/3b (B)2b/(a+b) (C)3b/(a-b) (D)3a/2b 72 日 D 21. 鐵片放入硫酸銅溶液中, 再取出洗淨烘乾秤重, 得知其重量增加 1g 則在鐵片上所生銅重?g (Fe=56,Cu=64)( 提示 :Fe+CuSO 4 Cu+FeSO 4 Fe 先變 Fe 2+ ) 71 日 8 22. 定溫壓下氧氣 1000ml, 經放電產生臭氧後, 總體積變為 900ml, 求臭氧所佔體積?ml 200 23. 氯酸鉀 4.9 克部分分解 2KClO 3(s) 2KCl (s) +3O 2(g), 固體重量減少 0.768 克, 求其分解 %?( K=39 Cl=35.5) 40% 24. 汽機車廢氣中的氮氧化物可用氨及催化劑還原成氮氣及水, 現有 NO 及 NO 2 混合氣體 3 升恰與同溫壓 3 升氨完全反應成氮氣及水, 則莫耳數 NO:NO 2? (A)1:1(B)1:2(C)1:3(D)3:1(E)2:1 92 指 A
第三章化學計量 13 3-4 反應熱 ΔH 一 反應熱 ΔH: 物質變化時, 所伴隨之能量變化, 而 ΔH 的正 負代表吸 放熱 1. 反應熱 ΔH = 生成物總能量 ( 熱含量 )- 反應物總能量 ( 熱含量 ) 圖 : 吸熱是由低能量的反應物變成高能量的生成物圖 : 放熱是由高能量的反應物變成低能量的生成物 (1) 吸熱反應 : 能量較低的反應物吸收能量而反應成能量較高的生成物, 使周圍溫度下降例 : 光合作用 電解 熔化 (s l) 汽化(l g) 為吸熱反應, ΔH > 0 (2) 放熱反應 : 能量較高的反應物釋放能量而反應成能量較低的生成物, 使周圍溫度上升例 : 燃燒 中和 電池 凝固 (l s) 凝結(g l) 為放熱反應, ΔH< 0 2. 反應熱 ΔH 只與溫度 壓力 莫耳數 最初最末狀態有關, 與中間路徑過程無關 二 熱化學反應式 : 需註明狀態及 ΔH, 以 25 1atm ( 常溫常壓 ) 為標準 1. 吸熱反應的能量加在左側或以 ΔH= 正值 > 0 表示例 : H 2 O (l) + 50KJ H 2 O (g) 或 H 2 O (l) H 2 O (g) ΔH = +50KJ > 0 2. 放熱反應的能量加在右側或以 ΔH= 負值 < 0 表示例 : 2H 2(g) + O 2(g) 2H 2 O (l) + 572KJ 或 2H 2(g) + O 2(g) 2H 2 O (l) ΔH = -572KJ < 0 例 1 哪些為吸熱反應? (A)X+Y+40KJ Z (B)X+Y Z+40KJ (C)X+Y -40KJ Z (D)X+Y Z-40KJ (E) X+Y Z ΔH=+40KJ (F) X+Y Z ΔH= -40KJ 例 2 Y Z ΔH= -50KJ, 可知?(A)Y 能量比 Z 多 50 KJ/mol (B)Y 能量比 Z 低 50 KJ/mol (C)Y 能量比 Z 多 50 KJ/g (D)Y 能量比 Z 低 50 KJ/g (E)Y 能量比 Z 多 50 KJ/ 個 ADE A 例 3 能量變化 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 最大為? 最小為? (** 自然組學生請排出大小順序 ) C 2 H 5 OH (l) +3O 2(g) 2CO 2(g) +3H 2 O (l) +Q 1, C 2 H 5 OH (l) +3O 2(g) 2CO 2(g) +3H 2 O (g) +Q 2, C 2 H 5 OH (g) +3O 2(g) 2CO 2(g) +3H 2 O (l) +Q 3, C 2 H 5 OH (g) +3O 2(g) 2CO 2(g) +3H 2 O (g) +Q 4 ans: 燃燒放熱 C 2 H 5 OH (g) +3O 2(g) 氣態能量 > 液態, 酒精較易 ( 高能變低能 ) C 2 H 5 OH (l) +3O 2(g) 蒸發, 氣液態能差小 1 2CO 2(g) +3H 2 O (g) 水較難蒸發, 氣液態能差大 3 2CO 2(g) +3H 2 O (l) 73 日 Q 3 Q 2 ( Q 3 >Q 1 >Q 4 >Q 2 )
三 常見的反應熱種類 1. 常見的放熱反應 : 燃燒熱 中和熱 氣體溶解熱 酸鹼溶水 2. 常見的吸熱反應 : 熔化熱 汽化熱 鍵解離能 ( 破壞鍵 ) 大多的固體溶解熱例 4 哪些 ΔH<0? (A)C (s) +O 2(g) CO 2(g) (B)H 2 O (l) H 2 O (g) (C)NaCl (s) NaCl (aq) 第三章化學計量 14 (D)NH 3(g) NH 3(aq) (E)HCl (aq) +NaOH (aq) NaCl (aq) +H 2 O (l) (F)N 2 O 4(g) 2NO 2(g) 例 5 2Mg (s) +O 2(g) 2MgO (s) ΔH= -1200KJ,( Mg:24) 則 (1) 生成 1g 的 MgO 放熱?KJ (2) 若要放熱 200KJ, 則要燃燒?g 鎂 ans: ** 先求出 1 莫耳的熱量變化 ADE 15,8 實驗 3 中和熱的測量 例 6 濃鹽酸 氫氧化鈉 硝酸鉀固體分別加於水中, 水溫變化哪些正確? 實驗題 (A) 加氫氧化鈉的溫度降低 (B) 加硝酸鉀的溫度降低 (C) 有 2 杯溫度上升 (D) 此 2 杯混合溫度會再升高 (E) 溫度升高, 硝酸鉀溶解度增加 67 日 BCDE 例 7 20 的 1M 鹽酸 200ml 與 1M 氫氧化鈉 300ml 中和, 所得溶液末溫 30, 設體積可加成, 溶液比重 1, 比熱 1 卡 / 克, 求莫耳中和熱? 實驗題 ans: 設一莫耳中和放熱 X 卡 中和後的溶液重 =DV (ml) = 1 (200+300) = 500(g) H = msδt (m: 質量 g, s: 比熱, 水 =1 卡 / 克, ΔT: 溫度變化, H: 熱量變化 cal) -25Kcal 四 常考的反應熱之熱化學反應式寫法 1. 標準莫耳燃燒熱 : 25 1atm, 1 莫耳可燃物完全燃燒所放出的能量,ΔH < 0 例 : 碳 ( 石墨 ) 的莫耳燃燒熱 -394KJ/mol, 反應式 1 C (s) +O 2(g) CO 2(g) ΔH= -394 KJ/mol 例 :1CH 3 OH (l) + 3/2 O 2(g) 2CO 2(g) +2H 2 O (l) ΔH= -200Kcal = C 2 H 5 OH (l) 的莫耳燃燒熱註 : 不可燃者的莫耳燃燒熱定義為 0, 如 H 2 O CO 2 O 2 N 2 範例乙醇 C 2 H 5 OH (l) 的莫耳燃燒熱 -300Kcal, 寫出乙醇莫耳燃燒熱的熱化學反應式?
第三章化學計量 15 2. 標準莫耳生成熱 : 25 1atm, 由成分元素的正常狀態化合成 1 莫耳生成物的能量變化例 : 液態水的莫耳生成熱 -286KJ/mol: H 2(g) +1/2 O 2(g) 1 H 2 O (l) ΔH= -286KJ 例 :N 2(s) + 3/2 H 2(g) 1NH 3(g) ΔH= +30 KJ/mol = NH 3(g) 的莫耳生成熱註 : 元素在正常狀態的莫耳生成熱定義為 0, 如石墨 Cu (s) O 2(g) Hg (l) 範例乙醇的莫耳生成熱 +50Kcal, 寫出乙醇莫耳生成熱的熱化學反應式? 練習寫出熱化學反應式?(1)CO 的莫耳燃燒熱 -110KJ (3) 乙烷的莫耳燃燒熱放 300Kcal (4) 乙烷的莫耳生成熱 -60Kcal (2)CO 的莫耳生成熱 +20KJ (1)CO (g) + 1/2O 2(g) CO 2(g) ΔH= -110KJ (2)C (s) +1/2 O 2(g) CO (g) ΔH=+20KJ (3)C 2 H 6(g) +7/2 O 2(g) 2CO 2(g) +3H 2 O (l) ΔH=-300Kcal (4)2C (s) +3H 2(g) C 2 H 6(g) ΔH=-60Kcal 例 8 25 1atm 哪些莫耳生成熱 =0?(A)H 2(g) (B)Cl (g) (C)He (g) (D)I 2(g) (E)Cu (S) (F)Hg (l) (G)O 3(g) (H)H 2 O (l) (I) 鑽石 (J) 石墨 ans: 元素且正常態的生成熱 =0 (B)Cl 2 (g) (D)I 2(s) (G)O 2(g) (I) 鑽石並非 C 的正常態, 石墨才是 (H)H 2 O (l) 化合物必不為 0 ACEFJ 例 9 填反應熱種類 :(1) CO (g) +1/2 O 2(g) CO 2(g) ΔH= CO 的莫耳燃燒熱 (2)1/2 N 2(g) +3/2 H 2(g) NH 3(g) ΔH= 氨的莫耳生成熱 (3)H 2(g) +1/2 O 2(g) H 2 O (l) ΔH= 氫的莫耳燃燒熱或水的莫耳生成熱 (4)2C 2 H 6(g) + 7O 2(g) 4CO 2(g) +6H 2 O (l) ΔH= 乙烷的 2 莫耳燃燒熱 ** 常考特例 石墨 C (s) 莫耳燃燒熱 = CO 2(g) 莫耳生成熱, H 2(g) 莫耳燃燒熱 = H 2 O (l) 莫耳生成熱 五 赫斯定律 : 反應熱與溫度 壓力 莫耳數 最初最末狀態有關, 與中間路徑過程無關 1. 反應式反向,ΔH 等值異號 例 :H + (aq) + OH - (aq) H 2 O (l) ΔH= -56KJ 則 H 2 O (l) H + (aq) + OH - (aq) ΔH= +56KJ 2. 反應式 n 倍,ΔH 也 n 倍 例 :H 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2 O (l) ΔH= -286KJ 則 2H 2(g) + O 2(g) 2H 2 O (l) ΔH= -572KJ 3. 反應式相加減,ΔH 也相加減 例 : C + 1/2 O 2 CO ΔH = -110KJ +) CO + 1/2 O 2 CO 2 ΔH = -284KJ 則 C + O 2 CO 2 ΔH=(-110)+(-284)=-394KJ
第三章化學計量 16 例 10 有關化學反應的反應熱, 哪一個正確? (A) 正 逆反應之 ΔH 大小相等, 符號相反 (B)ΔH 為正值, 是吸熱反應, 該反應不可能自然發生 (C) 反應加成 ( 赫士 ) 定律 :ΔH 與起始 最終狀態以及變化途徑有關 (D)ΔH 為分子動能變化的表現 74 日 A 例 11 (1)2NO (g) +O 2(g) 2NO 2(g) ΔH = X (2)NO (g) + 1/2 Cl 2(g) NOCl (g) ΔH = Y 則 2NO 2(g) + Cl 2(g) 2NOCl (g) + O 2(g) 的反應熱為? ans: ** 位置對的加, 位置錯的減, 乘某倍數得所求反應式, 同一反應式不可重複使用 並列式驗證 2Y- X 例 12 已知 (1) 2H 2(g) +O 2(g) 2H 2 O (l)+572kj (2)1/2 N 2(g) +O 2(g) +34KJ NO 2(g) (3) 3H 2(g) +N 2(g) 2NH 3 (g) +92KJ 求 NH 3(g) +7/4 O 2(g) NO 2(g) +3/2 H 2 O (l) ΔH=? ans: 所求反應式 = [-(3) 1/2] + (2) + [(1) 3/4] 驗證 : NH 3 (g) +46KJ 3/2H 2(g) + 1/2N 2(g) 1/2 N 2(g) + O 2(g) +34KJ NO 2(g) +) 3/2H 2(g) + 3/4O 2(g) 3/2H 2 O (l)+429kj NH 3(g) +7/4 O 2(g) NO 2(g) +3/2H 2 O (l)+394kj 但放熱的 ΔH= -349KJ -349KJ 例 13 (1)CO (g) +3Fe 2 O 3(g) 2Fe 3 O 4(s) +CO 2(g) ΔH= -48.5KJ (2)Fe (s) +CO 2(g) FeO (s) +CO (g) ΔH= -11KJ (3)Fe 3 O 4(s) +CO (g) 3FeO (s) +CO 2(g) ΔH= 22KJ, 試求 3CO (g) +Fe 2 O 3(s) 2Fe (s) +3CO 2(g) ΔH=? 104 學 20.5 六 簡化赫斯定律 : 先寫出某反應式, 則其 ΔH 求法如下 1. 若知反應式中各物質莫耳生成熱,ΔH= 生成物總生成熱 反應物總生成熱 ( 生生 - 反生 ) 2. 補充不考 已知各物質莫耳燃燒熱,ΔH= 反應物總燃燒熱 生成物總燃燒熱 ( 反燃 - 生燃 ) 3. 補充不考 已知各物質結構式及鍵能,ΔH= 反應物總鍵能 生成物總鍵能 ( 反鍵 - 生鍵 )
第三章化學計量 17 例 14 已知 CO 2(g) H 2 O (l) C 2 H 6(g) 莫耳生成熱為 -90KJ -70KJ -20KJ, 求乙烷莫耳燃燒熱? ans: 先寫出乙烷的莫耳燃燒熱反應式 1C 2 H 6(g) + 7/2 O 2(g) 2CO 2(g) +3H 2 O (l), 元素正常態的生成熱 =0-20 0 7/2-90 2-70 3 ( 各生成熱 ) 其 ΔH= 生生 - 反生 = [(-90 2)+(-70 3)] [(-20)+(0 7/2)] = -370(KJ) -370KJ 例 15 氨在氧中燃燒生氮及水,(1) 請寫出反應式? (2) 而其 1 莫耳燃燒熱 -91.4 千卡, 已知水莫耳生成熱 -68.3 千卡, 求氨的莫耳生成熱? ans: (1) 反應式 4NH 3 + 3O 2 2N 2 + 6H 2 O (2) 4 NH 3(g) + 3O 2(g) 2N 2(g) + 6 H 2 O (l) ΔH= -91.4 4 = -365.6 X 4 0 3 0 2-68.3 6 ( 各生成熱 ) ΔH= 生生 - 反生 = [(0 2)+(-68.3 6)] [(X 4)+(0 3)] = -365.6, X = -11.05(Kcal) 72 日 -11 千卡 指 16 液態水莫耳生成熱 -285.8KJ,2 莫耳液態過氧化氫分解成氧氣與水時放出 196.4KJ, 下列何者不正確?(A)1 克液態過氧化氫分解時放出 2.89KJ (B) 液態過氧化氫莫耳生成熱 -187.6KJ (C)2 莫耳氫氣燃燒放出 285.8KJ (D) 液態過氧化氫分解成氧氣與水的 ΔH<0 ans: (A)1 莫耳放 196.4 /2 = 98.2, H 2 O 2 =34, mol= 1/34, 放熱 = 98.2 1/34 = 2.89 (B)2H 2 O 2(l) O 2(g) + 2H 2 O (l) ΔH = -196.4KJ( 放熱 ), 而元素 O 2 生成熱 =0, 設 H 2 O 2(l) 莫耳生成熱 =X ΔH = 生生 反生 = [ 0 + (-285.8 2)] [X 2] = -196.4, X= -187.6 (C) 氫的莫耳燃燒熱 = 水的莫耳生成熱 = -285.8KJ,2 莫耳放 285.8 2 (D) 放熱 ΔH <0 86 日 C 指 17 (1)4Fe (s) +3O 2(g) 2Fe 2 O 3(S) +1648KJ (2)2CO (g) +O 2(g) 2CO 2(g) +566KJ, 而 CO 莫耳生成熱 -110KJ, 何者正確? (A)CO 莫耳燃燒熱 -566 (B)CO 2 莫耳生成熱 -393 (C)Fe 2 O 3 莫耳生成熱 -824 (D)C 莫耳燃燒熱 -393 (E)Fe 2 O 3(S) +3CO (g) 2Fe+3CO 2(g) 之反應熱為 -25KJ ans: 熱量加在箭頭右方為放熱,ΔH <0 (A) -566 /2 = -283 (C) -1648 /2 = -824 (B) 2CO (g) +O 2(g) 2CO 2(g) ΔH = -566KJ, 而元素 O 2 生成熱 =0, 設 CO 2(l) 莫耳生成熱 =X, ΔH = 生生 反生 = [X 2] - [ (-110 2) + 0] = -566, X= -393 (D) 碳的莫耳燃燒熱 = CO 2 的莫耳生成熱 = -393KJ (E) Fe 2 O 3(g) +3CO (g) 2Fe (s) +3CO 2(g), 元素 Fe 生成熱 =0, ΔH = 生生 反生 = [(0 2)+(-393 3)] - [(-824)+ (-110 3)] = -25 或 ΔH = -(1) 1/2 + (2) 3/2 =[-(-1648) 1/2]+[(-566) 3/2] =-25 90 指研 BCDE 補充已知 C 2 H 5 OH (l) C (S) H 2(g) 莫耳燃燒熱 -1380-393 -242, 求 C 2 H 5 OH (l) 莫耳生成熱? ans: 先寫出乙醇的莫耳生成熱反應式 2C (s) + 3H 2(g) + 1/2O 2(g) C 2 H 5 OH (l) ΔH= 反燃 生燃 = [(-393x2)+(-242x3)+(0x1/2)] [-1380] = -132-132 不考
第三章化學計量 18 << 學測類題 >> 01. 三氮化鈉分解放熱 21.7 KJ/mol, 哪一個正確? (A) 三氮化鈉分解的反應熱 ΔH= 21.7KJ (B)2NaN 3 2Na+3N 2 +21.7KJ (C) 2NaN 3 +21.7KJ 2Na+3N 2 (D) 2NaN 3 2Na+3N 2 +43.4KJ 91 學 D 02. (1) 下雨前悶熱, 雨後較涼爽是因為? (2) 熱包是鐵與空氣中的反應而熱 下雨前水蒸氣凝結成水放出熱, 下雨後水蒸發成水蒸氣吸走熱 85 學 氧 放 03. 下列哪些反應過程中會使水溫下降? (A)CO 2 溶於水 (B) 氯化銨溶於水 (C) 石灰水中加鹽酸 (D) 硫酸滴入水中 (E) 水蒸發 BE 04. 能量變化最大為? 最小為? (A)2H 2 (l) +O 2(g) 2H 2 O (l) (B)2H 2 (l) +O 2(g) 2H 2 O (g) (C)2H 2 (g) +O 2(g) 2H 2 O (l) (D)2H 2 (g) +O 2(g) 2H 2 O (g) C B 05. 人體内每一莫耳葡萄糖經代謝後, 可生熱量 670 千卡 某人手術後僅能靠注射 5% 葡萄糖水補充能量 假使維持身體的能量每小時是 100 千卡, 則至少需要每小時注射葡萄糖水溶液多少公克?(A) 33.8 (B) 67.5 (C) 135 (D) 270 (E) 540 95 學 E 06. 下列哪些氣體與空氣混合, 在密閉容器中點火可能會爆炸? (A) 甲烷 (B) 氫氣 (C)CO (D)CO 2 (E)NO 2 98 學 ABC 07. 下列有關反應熱及物質能量轉換的敘述, 哪一個正確?(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 D 08. 哪些化學反應不正確? (A) 吸熱或放熱反應取決於生成物與反應物之總能量差異 (B) 除了生成新物質外, 還伴隨能量變化 (C) 須加熱的反應都是吸熱反應 (D) 放熱反應都不須加熱即可發生 99 學研 CD 09. 被 100 水蒸氣燙傷會比 100 沸水嚴重, 是因為哪一個?(A) 蒸氣導熱性 > 水 (B) 蒸氣密度 < 水 (C) 蒸氣分子 > 水分子 (D) 蒸氣比熱 > 水 (E) 蒸氣凝結時會放出大量的凝結熱 91 學 E 10. 已知 :2H 2(g) +O 2(g) 2H 2 O (g),δh= -484KJ, 下列有關此熱化學反應式的敘述, 何者正確? ( 應選 3 項 ) (A) 生成 1 莫耳的 H 2 O (g) 會放熱 242 kj (B) 此反應的能量變化可使周遭溫度上升 (C)2H 2 O (g) 所含的能量比 2H 2(g) +O 2(g) 所含的能量高出 484 kj (D) 若此一反應的產物是 H 2 O (l), 則反應的能量變化大於 484 kj (E) 使 1 莫耳 H 2(g) 與 2 莫耳 O 2(g) 的混合物反應, 則能量的變化為 484 kj 99 學 ABD 11. 下列敘述, 哪些正確? (A) 水蒸發是吸熱 (B) 汽油燃燒是放熱 (C)ΔH 正值為放熱反應 (D) 反應熱大小與反應物及生成物的狀態無關 (E)ΔH 為負值時, 反應進行系統的溫度會上升 100 學 ABE
第三章化學計量 19 12. 圖為 H 2 O (g) 和 NO (g) 的生成反應過程中反應物與生成物的能量變化, 則下列敘述哪一個正確? (A) H 2 O (g) 的生成為吸熱反應 (B) NO (g) 的生成為吸熱反應 (C) H 2(g) 燃燒產生水蒸氣為吸熱反應 (D) NO (g) 分解為氮氣和氧氣為吸熱反應 (E) H 2 O (g) 分解為氫氣與氧氣為放熱反應 101 學 B 13. 每莫耳石墨與鑽石與氧反應, 各放熱 393.5 及 395.4KJ, 下列敘述哪些正確? (A) 兩 ΔH 均正值 (B)0.5 莫耳鑽石燃燒放熱 197.7KJ (C) 均是由碳原子組成且有相同結構 (D) 每莫耳石墨變鑽石吸熱 1.9KJ (E) 石墨變鑽石的熱量變化小, 故容易發生 100 學研 BD 14. 石墨與鑽石的莫耳燃燒熱為 -394KJ 及 -396KJ, 下列敘述哪些正確? (A) 石墨不導電不導熱 (B) 鑽石是碳元素最穩定的結構 (C) 石墨變鑽石是放熱反應 (D) 石墨變鑽石反應熱 +2KJ/mol (E) 石墨 C (s) 莫耳燃燒熱相當於 CO 2(g) 莫耳生成熱 102 指 DE 15. 已知一定質量的無水乙醇 C 2 H 5 OH 完全燃燒時, 放出的熱量為 Q, 而其所產生的 CO 2 用過量的澄清石灰水完全吸收, 可得 0.10 莫耳的 CaCO 3 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 D 16. 2LiOH (s) +CO 2(g) Li 2 CO 3(s), C 6 H 12 O 6(g) +6O 2(g) 6CO 2(g) +6H 2 O (l) ΔH= -2800KJ, 若太空人每天消耗能量 3000 大卡, 是由氧化體內葡萄糖所提供, 則一位太空人 5 天內所釋出的 CO 2, 至少需以? 公斤的 LiOH ( 式量 23.9) 才能清除完畢? 已知 1 大卡 =4.2KJ (A)0.108 (B)0.538 (C)3.20 (D)6.50 (E)32.0 103 學 D 17. 下列哪一個容器較適合用來測量酸鹼中和之反應熱?(A) 玻璃燒杯 (B) 紙杯 (C) 瓷杯 (D) 保麗龍杯 (E) 不鏽鋼杯 104 學 D 18. 2HCl (aq) +Ba(OH) 2(aq) BaCl 2(aq) +2H 2 O (l) ΔH= -28Kcal,25 時將 100 毫升 0.5M 的 HCl 與 300 毫升 0.2M 的 Ba(OH) 2 混合, 平衡時溶液溫度為? ( 混合溶液密度 1g/cm 3, 比熱 1cal/g ) (A)25 (B)26.75 (C)28.5 (D)30 (E)31.25 101 指研 B 19. (1)2H 2(g) +O 2(g) 2H 2 O (l) ΔH= -572KJ (2)H 2 O (l) H 2 O (g) ΔH= +44KJ (3)C (S)+2H 2(g) CH 4 (g) ΔH= -75KJ (4)C (s) +O 2(g) CO 2(g) ΔH= -394KJ 則 1 莫耳甲烷完全氧化生 CO 2 及水蒸氣的 ΔH?(A)-561(B)-605(C)-803(D)-891 87 日 C 20. (1)2 A (g) A 2 (g) +36 kj (2)2 B (g) B 2(g) +86 kj (3)AB (g) + 70 kj A (g) +B (g) 試問反應式 A 2(g)+B 2(g) 2 AB (g)+q kj 中的 Q 值為何? (A) 18 (B) 35 (C) 43 (D)-35 (E)-18 96 指 A 21. 已知 C 3 H 8 CO 2 H 2 O 莫耳生成熱為 -23-94 -68 仟卡哪些正確?(A)1 莫耳丙烷燃燒消耗 5 莫耳氧 (B) 石墨莫耳燃燒熱 +94 仟卡 (C) 氫氣莫耳燃燒熱 -34 仟卡 (D) 丙烷莫耳燃燒熱 -531 仟卡 (E) 鑽石與石墨的莫耳燃燒熱相同 91 指 AD
第三章化學計量 20 << 指考類題 >> 適用於自然組 22. 暖暖包中有 100 毫升水及 40 克氯化鈣 ( 溶解熱 -82.8KJ/mol) 分隔儲存, 已知水比熱 4.2Jg -1 K -1, 氯化鈣的比熱甚小可忽略, 則 5 的暖暖包使水與氯化鈣混合後可升高至幾? (A)36(B)51(C)76(D)91 (Ca=40 Cl=35.5) 91 指 C 23. 假設汽油主要成分為正辛烷 C 8 H 18 ( 密度 0.70g/ml, 燃燒熱 -5430KJ/mol), 則 448 公升汽油燃燒可使多少質量的 0 冰 ( 熔化熱 6.0 KJ/mol) 熔化成 0 水? (A)224 公噸 (B)44.8 公噸 (C)2.24 公噸 (D)448 公斤 (E)22.4 公斤 97 指 B 24. 標準狀況下,CO 2 莫耳生成熱為 -393.6KJ, 2Fe 2 O 3(S) +3C (s) 4Fe (s) +3CO 2(g) ΔH= 463.6 KJ 求 Fe 2 O 3 莫耳生成熱? (A)70 (B)-70 (C)-822.2 (D)-857.2 (E)-1644.4 93 指 C 25. (1) C 2 H 6(g) C 2 H 2 (g) +2H 2(g) ΔH= 302KJ (2) C 2 H 2(g) 2C (s) +H 2(g) ΔH= -227KJ (3) 2H 2(g) +O 2(g) 2H 2 O (l) ΔH= -572KJ (4)C (s) +O 2(g) CO 2(g) ΔH= -394KJ (a) 求乙烷及乙炔的莫耳燃燒熱? (b) 某乙烷及乙炔混合氣體的莫耳燃燒熱 -1409KJ, 則乙烷所佔百分比? 93 指研 -1571-1301 40% 26. 酒精不慎遭甲醇污染, 取此樣品 100 克完全燃燒生 180 克 CO 2 及 116 克水 甲醇 乙醇 CO 2 水的莫耳生成熱為 -238-278 -394-286KJ (1) 混合物中甲醇的質量百分比? (2) 混合物 100 克燃燒產生熱量?KJ 97 指研 20% 2824KJ 27. 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, 其變化如表所示 :(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) 表 : 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 26.2 100 指 (2)11.0 (3)2.4KJ