第1章　化學反應 1-1　質量守恆 1-2　化學式與化學反應 1-3　化學反應與質量的關係 1-4　化學反應與能量的關係

1-1　質量守恆 ．拉瓦節提出「質量守恆定律」 ．化學反應前、後總質量並沒有產生改變 圖1-1　拉瓦節畫像

(a)反應前 (b)反應後 圖1-2　離子沉澱反應前、後的總質量皆維持80.0克

圖1-3　硝酸銀與氯化鈉反應示意圖

1-2　化學式與化學反應 利用化學式、化學反應方程式，可以深入了解反應時各物質相對莫耳數的關係及反應進行時所涉及的能量變化

1-2-1 化學式 一、實驗式(簡式)：原子數最簡比例 二、分子式：明確表示原子總數 三、結構式：表示出鍵結情形 四、示性式：表現出官能基 1-2-1　化學式 一、實驗式(簡式)：原子數最簡比例 二、分子式：明確表示原子總數 三、結構式：表示出鍵結情形 四、示性式：表現出官能基 表1-1　醋酸分子的各種化學式 CH3COOH C2H4O2 CH2O 醋　酸 示性式 結構式 分子式 實驗式 物　質

(a)過氧化氫 (b)乙烷 圖1-4　草酸的組成模型 圖1-5　過氧化氫、乙烷的組成模型 (a)乙醇 (b)甲醚 (a)甲酸 (b)甲醇 圖1-6　乙醇、甲醚的結構式 圖1-7　甲酸、甲醇的組成模型

1-2-2 百分組成 ．化合物中各成分元素的重量百分比 ．各元素重量百分組成總和為100% ．獲得重量百分組成→實驗式 1-2-2　百分組成 ．化合物中各成分元素的重量百分比 ．各元素重量百分組成總和為100% ．獲得重量百分組成→實驗式 　物質分子量已知→分子式 表1-2　某化合物的元素百分組成 53.3 O 6.70 H 40.0 C 百分組成(%) 元素

1-2-3　化學方程式 用以表明化學反應進行時，各物質的組成變化及反應前後各物質的莫耳數變化 物質狀態 反應物 生成物

反應式的平衡 1.寫出反應物及生成物 圖1-8　聯胺與四氧化二氮可作為火箭推進的燃料

2.選定一個物質，將其係數設為1 3.氫原子H守恆 1 × 4 ＝ 2 × 2

4.氧原子O守恆 5.氮原子N守恆 1/2 × 4 ＝ 2 × 1 1 × 2 + 1/2 × 2 ＝ 3/2 × 2

6.以最簡整數表達方程式 (係數為1者，可省略不寫) × 2

1-3　化學反應與質量的關係 化學方程式可說明反應物與生成物的莫耳數關係，本節則說明化學反應與質量的關係

1-3-1 基本化學計量 哈柏法製氨 表1-3 氨生成的計量表示法 34克 → 6克 + 28克 2莫耳 3莫耳 1莫耳 1-3-1　基本化學計量 哈柏法製氨 表1-3　氨生成的計量表示法 34克 → 6克 + 28克 2莫耳 3莫耳 1莫耳 12.0×1023個分子 18.0×1023個分子 6.0×1023個分子 2個分子 3個分子 1個分子 2NH3(g) 3H2(g) N2(g)

圖1-9　乙炔焰的高溫足以使鉛熔化

1-3-2　限量試劑 化學反應進行時，完全用盡的反應物稱為限量試劑，可用來決定生成物的產量 圖1-10　限量試劑概念示意圖

圖1-11　由於FeS2的表面顏色類似黃金，故有「愚人金」之稱

1-4　化學反應與能量的關係 常見的能量單位為卡(cal)或焦耳(joule)，使1克的水升高1°C所需的熱量為1卡，相當於4.184焦耳

1-4-1 反應熱 化學反應中，生成物總能量與反應物總能量的差稱為反應熱(ΔH) ΔH > 0，表吸熱； ΔH < 0，表放熱 1-4-1　反應熱 化學反應中，生成物總能量與反應物總能量的差稱為反應熱(ΔH) 反應熱(ΔH) = 生成物總能量 ? 反應物總能量 ΔH > 0，表吸熱； ΔH < 0，表放熱

(a)吸熱反應 (b)放熱反應 圖1-12　吸熱反應與放熱反應的能量變化趨勢

能同時表示物質狀態與反應熱的化學式，稱為熱化學方程式，如：

(a)電解水 (b)金屬鈉和水反應 圖1-13　吸熱反應與放熱反應的能量變化實例

1-4-2 生成熱與燃燒熱 ．一莫耳物質由其成分元素化合生成時，所產生的熱量變化，稱為莫耳生成熱，可用符號ΔHf表示 1-4-2　生成熱與燃燒熱 ．一莫耳物質由其成分元素化合生成時，所產生的熱量變化，稱為莫耳生成熱，可用符號ΔHf表示 ．在標準狀態（即1 atm、25°C）下測得其反應熱，可用符號ΔHf°表示，稱為標準莫耳生成熱

表1-4　一些常見物質的生成熱(1大氣壓、25°C) ?393.5 C(s) + O2(g) → CO2(g) 二氧化碳 ?110.5 C(s) + O2(g) → CO(g) 一氧化碳 ?46.0 N2(g) + H2(g) → NH3(g) 氨 90.3 N2(g)+ O2(g) → NO(g) 一氧化氮 ?296.8 S(s)+O2(g) → SO2(g) 二氧化硫 ?285.8 H2(g) + O2(g) → H2O(l) 水 ?241.6 H2(g) + O2(g) → H2O(g) 水蒸氣 ΔHf° (kJ/mol) 化學反應 物　質

．元素如H2(g)、N2(g)、C(s)、Hg(l)等的標準莫耳生成熱(ΔHf°)為零 ．若元素具有同素異形體，則以標準狀態下最穩定存在者定為零，如碳元素中的石墨、硫元素中的斜方硫等

．一莫耳物質與氧完全反應所放出的熱量，稱為莫耳燃燒熱，可用符號ΔHc表示

表1-5 一些常見物質的燃燒熱(1大氣壓，25°C) ?285.8 H2(g) + O2(g) → H2O(l) 氫 ?283.0 CO(g) + O2(g) → CO2(g) 一氧化碳 ?3264.5 C6H6(l) + O2(g) → 6CO2(g) + 3H2O(l) 苯 ?1365.6 C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) 乙醇 ?1409.6 C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(l) 乙烯 ?2217.9 C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) 丙烷 ?1558.4 C2H6(g) + O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) 乙烷 ?889.5 CH4(g) + 2O2(g) → HCO2(g) + 2H2O(l) 甲烷 ?393.5 C(s) + O2(g) → CO2(g) 石墨 ΔHc° (kJ/mol) 化學反應 物　質

1-4-3　影響反應熱的因素 會影響反應熱ΔH大小的因素有 ．溫度 ．壓力 ．反應物用量 ．物質的狀態

赫斯定律 ．一個反應若能以二個(或多個)其他反應的代數和表示時，則反應熱ΔH為此二個(或多個)反應熱的代數和 ．反應熱與反應物的最初狀態與生成物的最終狀態有關，而與反應的途徑無關 圖1-14　赫斯定律示意圖一

A → B　ΔH1………① B → C　ΔH2………② ① + ② A → C　ΔH = ΔH1 + ΔH2 圖1-15　赫斯定律示意圖二