第四章 化學計量 4-1 原子與分子 4-2 亞佛加厥數 4-3 原子量、分子量、莫耳數與莫耳 濃度 4-4 重量百分組成 第四章 化學計量 4-1 原子與分子 4-2 亞佛加厥數 4-3 原子量、分子量、莫耳數與莫耳 濃度 4-4 重量百分組成 4-5 化學式的種數 4-6 化學反應方程式 4-7 化學計劃
4-1 原子與分子
4-3 原子量、分子量、莫耳數與莫耳濃度
莫耳數 1：原子質量以碳原子質量為基準。 2：12克的碳所含原子數(61023 個碳原子) 稱為亞佛加厥數 (一莫耳)。 3：SI制的縮寫符號以mol表示。
4：原子質量以克為單位時，此時原子 的數目稱為一莫耳 (mole) 。 此數值又稱為亞佛加厥常數 。
1 mol表示： 1：以克表示的原子量⇒克原子量 。 ⇒莫耳質量。 2： 1 mol的任何元素 含6×1023個原子(亞佛加厥數)
看得見的莫耳---一莫耳的氣體體積有多大？ 藥品和器材 1. 碳酸氫鈉（小蘇打，NaHCO3，分子量為 84.0），秤取 1 mole 的量，84.0 克。 2. 稀鹽酸，1 M，準備約 100 mL。 3. 大的錐形瓶一個。 4. 薊頭漏斗一支。 5. 橡膠塞一個。 6. 橡皮管，長度約 1.5 m，連接 排水集氣裝置與塑膠桶。 7. 大塑膠盆，放置倒置的塑膠桶。 8. 大塑膠桶，建議體積 30 L，桶身為透明或半透明以利觀察。 9. 食用色素或廣用試劑，呈色之用以利觀察。
NaHCO3 (s) + HCl(aq) → CO2(g) + NaCl(aq) + H2O(l)
4-3-1 化合物的莫耳質量 A：分子是由原子組成的，分子的質量為各組成原子的質量總和。 4-3-1 化合物的莫耳質量 A：分子是由原子組成的，分子的質量為各組成原子的質量總和。 B：分子量(molecular weight)以MW表示。 C：化合物的分子量由組成元素的原子量及原子數決定。
化合物的類型 分子化合物 離子化合物
分子化合物 A：分子式表示一個獨立的分子單位。 B：克分子量可用莫耳質量表示。
離子化合物 A：實驗式表示其組成離子的比率。 B：以實驗式的式量表示分子量。
例題 6 計算CO2分子的莫耳質量(MW)為何？ MW=【C】+2【O】 =12+2(16) =44(g/mol)
例題 7 計算Fe2(SO4)3的莫耳 質量為何？ Fe2(SO4)3為離子化合物 克式量= 2【Fe】+3【S】+12【O】 = 2 (55.85) + 3 (32) + 12 (16) = 399.9 (g/mol)
化合物的莫耳的定義 A：1 mol化合物所含的分子數有 6.022x1023個。 B：一莫耳的質量稱為莫耳質量 ⇒克分子量或克式量。 C：不同化合物的莫耳質量不同，但其分子數均相同 。
莫耳質量 1：原子量：一莫耳原子的質量總和。 例：Na=23g、O=16g、Al=27g、Cl=35.5g 2：分子量：含一 莫耳分子的質量總和。 例：Na2CO3=2(23)+12+3(16)=106g Al2(CO3)3=2(27)+3【12+3(16)】=234 g
例題 8 莫耳數換算質量及單位離子數 (a) 0.345 mol Al2（CO3）3的質量為多少？ (b) 此質量共有幾個單位離子數？ 例題 8 莫耳數換算質量及單位離子數 (a) 0.345 mol Al2（CO3）3的質量為多少？ (b) 此質量共有幾個單位離子數？ MW = 2 【Al】 + 3【C】+ 9【O】 = 2 (26.98) + 3 (12) + 9 (16) = 234 (g/mol) W = 0.345 × 234 = 80.7 (g) (b) 數目= 0.345 × 6.02 × 1023 = 1.39 × 1023 (個)
MW = 2 【N】 + 5【O】 = 2 (14) + 5 (16) = 108 (g/mol) 例題 9 質量換算分子數 25.0 g N2O5共含幾個分子數？ MW = 2 【N】 + 5【O】 = 2 (14) + 5 (16) = 108 (g/mol) n = 25÷108 = 0.23 (mol) 分子數目= 0.23 × 6.02 × 1023 = 1.39× 1023 (個)
4-3-2 化合物的組成 1 個二氧化碳(CO2)分子的組成 1 個碳原子+ 2 個氧原子 1 mol 二氧化碳(CO2)分子的組成 4-3-2 化合物的組成 1 個二氧化碳(CO2)分子的組成 1 個碳原子+ 2 個氧原子 1 mol 二氧化碳(CO2)分子的組成 含有 1 mol 碳原子與 2 mol 氧原子
二氧化碳(CO2)分子的組成 分子數 組成原子數 1個 CO2 1個 C+2個O 10個 CO2 10個 C+20個O
4-3-3 化合物的組成 化合物的組成，可以下列方式來表示： (A)以莫耳數表示 (B)以質量表示 (C)以百分率表示
化合物的組成(A)以莫耳數表示
1 mol H2SO4分子的組成 原子數 原子莫耳數 原子質量 1.201×1024個 H 原子 ← 2 mol H → 2.0 g H 原子數 原子莫耳數 原子質量 1.201×1024個 H 原子 ← 2 mol H → 2.0 g H 6.02×1023個 S 原子 ← 1 mol S → 32.07 g S 2.409×1024個 O 原子 ← 4 mol O → 64 g O 計4.215×1024個原子 7 mol 原子 6.02×1023個H2SO4 分子 ← 1 mol 分子 98.09 g
※化合物的組成(A)以莫耳數表示 例題8－10化合物 0.345 mol的Al2（CO3）3 A：組成原子各有幾莫耳？ Al 的莫耳數=2×0.345=0.69(mol) C 的莫耳數=3×0.345=1.04(mol) O 的莫耳數=9×0.345=3.11(mol) B：總原子數為幾莫耳？ 總原子莫耳數=0.69+1.04+3.11=4.84(mol) C：所含分子數目為多少個？ 1 mol所含的個數為 6×1023個。 分子數目=0.345 × 6 × 1023 = 2.07×1023(個分子) D：總原子數目為多少個？ 1個分子含有個2個Al、3個C、9個氧，共14個原子。 故總原子數目=14×2.07×1023 = 2.9×1024 (個原子)
※化合物的組成(B)以質量表示 由莫耳數計算化合物中，各組成元素的質量。
0.345 mol 碳酸鋁Al2(CO3 )3的組成原子各有多少？總原子數為幾莫耳？(Ca=40、C=12、O=16) P210 例題8－10 0.345 mol 碳酸鋁Al2(CO3 )3的組成原子各有多少？總原子數為幾莫耳？(Ca=40、C=12、O=16) P210 1莫耳 Al2(CO3 )3 含2莫耳Al、3莫耳C、9莫耳O 0.345莫耳 Al2(CO3 )3 含 Al莫耳數=2×0.345=0.69(mol) C莫耳數= 3×0.345=1.04(mol) O莫耳數= 9×0.345=3.11(mol) 總原子數= Al莫耳數+C莫耳數+O莫耳數 =0.69+ 1.04+ 3.11=4.84(mol)
P211 例題8－11 解：1mol CaCO3含 1 mol Ca、1mol C、3 mol O 計算2.36 mol 石灰石（CaCO3 )中各元素的組成質量？(Ca=40、C=12、O=16) 解：1mol CaCO3含 1 mol Ca、1mol C、3 mol O 所以 2.36 mol 石灰石（CaCO3 )中， 含 Ca=2.36(mol)、 C =2.36(mol) 、 O= 2.36 ×3=7.08(mol) Ca重=2.36 × 40 =94.6(g) C 重=2.36 × 12 = 28.3 (g) O 重=7.08× 16 = 113 (g)
4-4 重量百分組成
4-5 化學式的種類
實驗式的計算
分子式的計算
結構式 同分異構物
示性式
4-6 化學反應方程式 噴泉實驗---氨氣溶於水 1. 氯化氨與氫氧化鈉的反應式如下： 4-6 化學反應方程式 噴泉實驗---氨氣溶於水 1. 氯化氨與氫氧化鈉的反應式如下： NH4Cl(aq) ＋ NaOH(s) → NH3(aq) ＋ NaCl(aq) ＋ H2O(l) 2. 本實驗的噴泉效果是由於氨氣易溶於水(1 mL 水可以溶解 700 mL 的氨氣)而造成萃取瓶內的壓力降低，導致水如噴泉般在萃取瓶中噴出。 3. 因為氨氣溶於水呈鹼性，所以當燒杯內的水加廣用指示劑噴到萃取瓶中，廣用試劑遇鹼變成紫色，所以在萃取瓶中的水為紫色。
4-6 化學反應方程式
4-7 化學計量