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高中化學(選I)_1-2 化學反應式的平衡與化學計量

反應式的平衡　化學計量　反應式的平衡與化學計量

化學反應式與係數的平衡

化學反應式的基本意義與如何進行平衡，包含質量守恆及電荷守恆的原則。

一、化學反應式代表的意義

  1. 表示物質狀態及種類，例如：6NO(g) + 8NH3(g) → 7N2(g) + 12H2O(g)。
  2. 反應條件：需要標示條件（例如加熱、壓力、催化劑等），附加於箭號之上方或下方。
  3. 物質狀態符號：
    1. 固態：(s)
    2. 液態：(l)
    3. 氣態：(g)
    4. 水溶液：(aq)
  4. 生成物標示：反應式中生成氣體用「↑」，生成沉澱可以用「↓」。

二、化學反應式的平衡

  1. 基本原理：
    1. 質量守恆：反應前後的原子數目和種類不變。
    2. 電荷守恆：反應前後總電荷相等。
  2. 化學反應式的平衡
    1. 觀察法：
    2. 代數法：

化學計量

化學計量是根據化學反應式來計算反應物與生成物之間的量的關係，這些關係可以涉及莫耳數（mol）、質量（g）、體積（L）、濃度（M，mol/L）、粒子數（分子、原子、離子等）。

一、概念與意義

利用平衡的化學反應式來討論反應物與生成物的莫耳數、質量或體積的關係。這些計算基於化學反應守恆定律，確保反應前後的原子數保持相同。

二、化學計量計算步驟

  1. 列出並配平化學反應式：確保反應物與生成物的原子數相等。
  2. 確定已知與未知物質：分析題目提供的數據與要求的結果。
  3. 轉換已知量為莫耳數：
    1. 質量 → 莫耳數：n = 質量（g） / 摩爾質量（g/mol）
    2. 體積 → 莫耳數（對氣體而言）：n = 體積（L） / 標準莫耳體積（L/mol）
        註：標準莫耳體積
      • 標準條件（STP, 0°C, 1 atm）：22.4 L/mol
      • 常溫常壓（25°C, 1 atm）：24.5 L/mol
    3. 粒子數 → 莫耳數：n = 粒子數 / 6.02 × 1023
  4. 使用化學反應式的係數比例計算
    1. 利用已知物質的莫耳數與反應係數比例，計算未知物質的莫耳數。
  5. 轉換成所需的單位
    1. 質量（g）= 莫耳數（mol）× 摩爾質量（g/mol）
    2. 氣體體積（L）= 莫耳數（mol）× 標準莫耳體積（L/mol）
    3. 粒子數 = 莫耳數（mol）× 6.02 × 1023

三、常見化學計量計算類型

  1. 質量與質量的轉換
  2. 氣體體積與質量的轉換
  3. 氣體體積與質量的轉換
  4. 莫耳濃度的應用