3
化學反應 重要性 ★★★★★
歷年考題分析 91
年度
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
大考題數（學測＋指考） 0＋3 3＋1 2＋3 2＋1 3＋3 2＋3 0＋3 4＋5 3＋6 3＋2 2＋0
觀念瞭望臺 元素分析 ：有機物
燃燒法
實驗式
分子量
分子式
價鍵理論
可能的結構式
化性、物性
示性式
實驗式（簡式）：原子數以簡單整數比表示，而金屬、離子化合物、網狀固體僅具實驗式 化學式
分子量 式量 結構式：以短線（化學鍵）連接原子可畫出分子結構，但並非真實形狀 示性式：將官能基列出，如：醇的 OH 基、醛的 CHO 基、羧酸的 COOH 基
分子式：由實驗式和分子量可求得，分子式 ＝（實驗式）n，n ＝
平衡化學反應式
需滿足原子不滅、電荷不滅、氧化數不滅 以平衡係數 詳見高三課程 觀察法技巧：將元素種類最多，且原子個數最多之化合物的係數定為 1 再解題
重量 粒子數 氣體體積 ＝ ＝溶液莫耳濃度 CM× 體積 (L) 23 ＝ 分子量 6.02×10 莫耳體積 氣體的莫耳體積：標準狀況 STP ( 0℃、1atm)：22.4 升 / 莫耳 正常狀況 NTP ( 25℃、1atm)：24.5 升 / 莫耳 反應式的係數比＝莫耳數變化量比＝分子數變化量比＝定溫定壓下氣體體積變化量比
莫耳數 (mol) ＝
化學計量
限量試劑
莫耳數 最小的反應物為限量試劑，但其莫耳數不一定是最小者 係數 實際產量 由限量試劑推求理論產量，配合實際產量 ⇒ 估算產率＝ ×100% 理論產量
以
意義：反應熱 Δ H ＝ ∑ 生成物熱含量 － ∑ 反應物熱含量 分類：若 Δ H ＞ 0 為吸熱反應，如硝酸鉀溶於水 若 Δ H ＜ 0 為放熱反應，如酸鹼中和 變因：物質本性、物質狀態、溫度、壓力及莫耳數 生成
能量變化 反應熱 (Δ H )
生成熱：在 25℃、1atm 下，由安定的成分元素 1 莫耳物質所產生的熱量變化元素之 生成熱定為 0；若具同素異形體則以最穩定或含量多者為 0 燃燒熱：在 25℃、1atm 下，1 莫耳物質
完全燃燒
放出的熱量
三大定律
方程式 ×n ⇒Δ H × n 方程式逆寫 ⇒Δ H ×( － 1) 反應熱具加成性 ⇒ 赫斯定律
赫斯定律
反應熱的大小與反應的起始狀態和最終狀態有關，與反應進行的途徑無關 一反應式能以數個反應式的代數和表示時，其 ΔH 亦等於此數個 ΔH 的代數和
計算：ΔH ＝產物總生成熱－反應物總生成熱＝反應物總燃燒熱－產物總燃燒熱
42
第 3 單元 化學反應
重點
1
化學式
1. 化學式的種類：包括五大類，以醋酸為例：
醋酸
實驗式（簡式）
分子式
CH2O
C 2H 4O 2
結構式
示性式
電子點式
CH3COOH
「電子點式」詳述於第 5 單元之重點 1。
2. 實驗式（簡式） (1) 意義：表示物質組成的最簡化學式，僅可表明化合物中原子的種類和最簡單整數比。 (2) 式量：實驗式中各組成原子的原子量總和。 (3) 無限延伸的巨大結構多以實驗式表示，包括以下三大類： 金屬元素
結構
離子化合物
網狀固體
Au Na＋
Au 晶體 【例】 Fe、Al、Cu、Ag、Au
Cl－
NaCl 晶體
SiO2（石英）
NaCl、KNO3、CuSO4
C（石墨、金剛石）、SiO2（石英）
(4) 性質 泝 不 同的化合物，也可能具有相同的實驗式。 【例】葡萄糖 (C6H12O6)、醋酸 (CH3COOH)、甲酸甲酯（HCOOCH3）、甲醛 (HCHO) 的實 驗式均為 CH2O。 沴 相 同實驗式，代表具有相同的元素組成百分比 (C%)。 X 原子量 × X 原子個數 × 100%。 分子量 (5) 求法（元素分析法） 【例】X% ＝
WA 或 A% WB 或 B% WC 或 C% ： ： A 原子量 B 原子量 C 原子量 (6) 有機化合物 CxHyOz 的實驗式（燃燒分析法） 以 AxByCz 為例，x：y：z ＝
泝 有 機物經完全燃燒，與 O2 充分反應，生成 H2O 及 CO2，利用無水過氯酸鎂 Mg(ClO4)2 吸 收 H2O（可改用 CaCl2），NaOH 吸收 CO2（可改用 KOH），進而推算出 C、H、O 的重 量百分組成，而得到實驗式（簡式）。
第 3 單元 化學反應
43
沴 裝置：
兩 U 形管位置不可互調，因 NaOH 會吸收 H2O 和 CO2。 12 44 W C WH WO 2 ：n ：n ＝ ： ： （化為最簡比值） n C H O 含 H 重 WH ＝ WH2O× 12 1 16 18 含 O 重 WO ＝ W 總重 － (WC ＋ WH)
沊 運算方式：含 C 重 WC ＝ WCO2×
3. 分子式 (1) 意義：表示分子中所含的原子種類和實際個數之化學式。 (2) 分子量：各組成原子的原子量總和。 (3) 求法：由物質的式量和分子量可求得。 分子式＝（實驗式）n，n ＝
分子量 ，n 必為正整數。 式量
4. 結構式 (1) 意義：表示分子內各原子間的結合情形，能表明原子的種類、數目及排列方式。 (2) 寫法：利用短線（化學鍵）連結兩原子。 【例】甲烷 (CH4) 之結構式為
，其中 4 個 H 原
愛注意 結構式不能表示真正的分子形狀
子與 C 相連結，但並非在同一平面上 （甲烷分子的實際形狀為正四面體）。 (3) 分子的實際形狀需用球棍模型、空間填充模型來表示，如下所示： 名稱
甲烷
氨
水
分子式
CH4
NH3
H2O
結構式
球棍模型
空間填充模型
44
第 3 單元 化學反應
(4) 同分異構物：分子式相同但結構式不同的化合物，具有不同的性質，如下所示： 分子式
分子式
結構式
結構式
C2H4O2
C2H6O 二甲醚
乙酸
乙醇
甲酸甲酯
5. 示性式 (1) 意義：表示分子內含有官能基或原子團的化學式。 (2) 性質：為簡化的結構式，多用於有機化合物。 (3) 常見的官能基（官能基指可表示物質特性的原子或原子團）。 有機物
醇
醚
醛
酮
羧酸
酯
示性式
ROH
ROR′
RCHO
RCOR′
RCOOH
RCOOR′
常見 實例
C2H5OH 乙醇
C2H5OC2H5 乙醚
HCHO 甲醛
CH3COCH3 丙酮
CH3COOH 乙酸
CH3COOC2H5 乙酸乙酯
1 老師講解 含有碳、氫、氧的化合物進行元素分析時，須先將分析物完全氧化後，再以不同的吸收管吸收 所生成的二氧化碳及水蒸氣。下列有關元素分析實驗的敘述，哪些是正確的？ (A) 可用含水 的過氯酸鎂吸收水蒸氣 (B) 可用氫氧化鈉吸收二氧化碳 (C) 化合物的含氧量，可由所生成的 水蒸氣及二氧化碳中的含氧量，相加求得 (D) 由元素分析實驗，可直接求得化合物的分子式 (E) 若以無水氯化亞鈷試紙檢驗實驗中所產生的水蒸氣，則試紙呈粉紅色。 Key
【97 指考】
以燃燒分析法求得有機化合物 CxHyOz 的實驗式（文字描述題型）。 (B)(E) (A) 必須使用無水的過氯酸鎂。 (B) 使用氫氧化鈉吸收二氧化碳。 12 2 ；含 H 重 WH ＝ WH2O× ；含 O 重 WO ＝ W 總重－ 44 18 (WC ＋ WH)；若由所生成的水蒸氣及二氧化碳中的含氧量相加求得，將誤把從外界吸收的
(C) 元素定量分析：含 C 重 WC ＝ WCO2× 氧氣計算進去。
(D) 元素分析實驗只能求得實驗式，無法直接求得化合物的分子式。 (E) 藍色無水氯化亞鈷試紙吸收水蒸氣之後，呈粉紅色。 [CoCl4]2－＋ 6H2O → [Co(H2O)6]2＋＋ 4Cl － 藍色 粉紅色
第 3 單元 化學反應
45
學生練習 右圖是分析碳氫化合物組成的 裝置。將試樣置於純氧中燃燒 後，產生水蒸氣及二氧化碳， 使之通過甲、乙二管。下列關 於甲管的敘述，何者正確？ (A) 甲管裝氫氧化鈉以吸收產生的水蒸氣 (B) 甲管裝氫氧化鈉以吸收產生的二氧化碳 (C) 甲管裝 過氯酸鎂以吸收產生的水蒸氣 (D) 甲管裝過氯酸鎂以吸收產生的二氧化碳。 答
【聯招】
(C)
2 老師講解
對某一含 C、H、O 的液態未知物，分別進行下列實驗：將此未知物 7.40 毫克置於純氧中使其 完全燃燒後，產物先通過含無水過氯酸鎂之吸收管，再經氫氧化鈉吸收管，結果過氯酸鎂吸收 管重量增加了 5.40 毫克，氫氧化鈉吸收管重量增加了 13.2 毫克，則此未知物的實驗式為何？ （原子量：H ＝ 1.0，C ＝ 12.0，O ＝ 16.0） Key
【聯招】
以燃燒分析法求得有機化合物 CxHyOz 的實驗式（化學計量題型）。 C3H6O2 12 2 ＝ 3.6；WH ＝ 5.4× ＝ 0.6；WO ＝ 7.4 － 3.6 － 0.6 ＝ 3.2 44 18 3.6 0.6 3.2 C：H：O ＝ ： ： ＝ 3：6：2；故其實驗式為 C3H6O2 12 1 16
WC ＝ 13.2×
學生練習 6.51 毫克的某有機物完全燃燒以後，得到 20.47 毫克的 CO2 及 8.36 毫克的 H2O，則此有機化合物 最可能是下列何物質？ (A) C6H14 (B) C6H12O6 (C) C4H10O4 (D) C5H10。 答
(D)
【聯招】
46
第 3 單元 化學反應
3 老師講解 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 指考】 Key
四種化學式的意義、特性與區別。
答案
(A)(C)(E)
解析
(B) 網狀固體多以實驗式（簡式）表示，但若欲呈現出各原子的鍵結情形，則需以結構表示， 例如：金剛石與石墨，簡式寫法均為 C，無法予以區別，加註結構如下圖，將能清楚區 分兩者性質的差異。
金剛石的結構
石墨的結構
(D) 分子式無法得知分子中各組成原子間的連結順序，以 C2H6O 為例，可能有兩種結構： CH3－CH2－OH 及 CH3－O－CH3，亦即 O 原子可能接於 C、H 之間，亦可能接於 C、C 之間。
學生練習 下列有關化學式的敘述，何者正確？ (A) CH3COOH 與 C6H12O6 等重時兩者含有原子的總數相同 (B) CH3CH2CHO 與 CH3COCH3 互為同分異構物 (C) NH4Cl 是氯化銨的分子式 (D) 分子式的原子 總數可能多於或等於實驗式的原子總數 (E) 結構式既可表示化合物中之原子種類、原子數目，又 可表示其形狀。 答
(A)(B)(D)
第 3 單元 化學反應
重點
2
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化學反應式與平衡
1. 化學反應表示法 (1) 意義：以化學式及符號表示化學反應的式子，稱為化學反應式，是化學領域的通用語言。 (2) 原則：寫化學反應式時，必須有反應的事實，不可憑空臆測。 (3) 寫法： 泝 反 應物寫在左邊，生成物寫在右邊，中間用「→」連接，反應的條件標示於箭號上下方。 【例】加熱 ( △ )、溫度、壓力、催化劑、通電等。 沴 化學式右下標為物質三態。【例】固態 (s)、液態 (l)、氣態 (g)、水溶液 (aq)。 沊 反應後若有氣體產生，可標上「↑」的符號，若有沉澱產生，可標上「↓」的符號。
2. 化學反應式的平衡 (1) 原則：根據原子不滅、電荷不滅、氧化數不滅 ，以平衡係數。
氧化數不滅詳見高三課程。
(2) 方法： 泝 觀 察法：簡單的反應式以左右對照，根據原子不 愛注意
滅、電荷不滅平衡係數。 沴 代 數法：複雜的反應式需假設未知數 ( x、y、z、a、 b )，再依原子不滅、電荷不滅解聯立方程式。
先將元素種類最多 ，且原子個數 最多之化合物的係數定為 1 再解 題。
4 老師講解 酒醉駕車是造成台灣嚴重交通事故的主因。交通警察利用酒精（乙醇）吹氣濃度試驗，檢測駕 駛者體內酒精含量。其所依據的化學原理是乙醇在酸性條件下被氧化成乙酸，同時，二鉻酸根 離子 (Cr 2O72－ ) 的顏色由橘黃色變成鉻離子的綠色，藉由顏色的變化檢測酒精含量。其反應式 如下（係數未平衡）： xK2Cr2O7＋ yH2SO4＋ 3CH3CH2OH → 2Cr2(SO4)3＋ zK2SO4＋ 3CH3COOH ＋ 11H2O 下列有關平衡係數 x、y、z 之間的關係，何者正確？ (A) z ＞ y (B) y ＞ x ＋ z (C) x ＋ y ＝ 12 (D) y ＋ z ＝ 6 (E) x ＋ y ＋ z ＝ 15 Key
利用原子不滅平衡化學反應式。 (B) 先由 Cr 原子不滅代入 2x ＝ 2×2 得 x ＝ 2 再由 K 原子不滅代入 2x ＝ 2z 得 z ＝ 2 最後利用 S 原子不滅代入 y ＝ 3×2 ＋ 1×z 得 y ＝ 8 選項中僅 (B) y ＞ x ＋ z 正確
【94 學測】
48
第 3 單元 化學反應
學生練習 為達到環境保護及永續經營的目的，化學反應中，反應物的原子儘可能全部轉化為產物中的原子。 若要使下列反應：
（式中的係數 x、y、z 均為整數）
符合環境保護及永續經營的要求，則 (x ＋ y ＋ z) 的最小數值為何？ (A) 4 (B) 5 (C) 6 (D) 7 (E) 8。 答
【96 指考】
(B)
5 老師講解
硝酸銅受熱分解，可用下列反應式表示：2Cu(NO3)2(s)
△
2CuO(s) ＋ nX(g) ＋ O2(g) 式中 n 為係數。
試推出 X 是什麼化合物？ (A) NO (B) NO2 (C) N2O (D) N2O3 (E) N2O5。 Key
【99 學測】
利用原子不滅平衡，以找出反應的未知物。 (B) 根 據 原 子 不 滅 可 得 nX 應 為 4 個 N 原 子 與 8 個 O 原 子 的 組 合， 因 此 nX 可 能 為 4NO2 或 2N2O4，故選 (B)。
學生練習 物質 X 燃燒時的化學反應式為 X＋2O2→CO2＋H2O（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) H2 (B) CO (C) CH4 (D) CH3OH (E) C2H5OH。 【95 指考】 答
(C)
6 老師講解 以大球與小球分別代表兩種不同的原子，下列的方程 式，何者最適合描述右圖中的反應？ (A) A2 ＋ B2 → A2B (B) 2A2 ＋ B2 → 2A2B (C) 3A2＋ 6B2 → 6A2B (D) 12A ＋ 6B → 6A2B (E) 6A2 ＋ 3B2 → 6AB2 【91 學測補】 Key
圖示反應的變化。 (B) 若大球代表 A 原子，小球代表 B 原子，則圖中的反應式可推得 3A2 ＋ 6B2 → 6AB2，經化簡 為 A2 ＋ 2B2 → 2AB2；反之若大球代表 B 原子，小球代表 A 原子，則圖中的反應式可推得 3B2 ＋ 6A2 → 6A2B，經化簡為 2A2 ＋ B2 → 2A2B，故選 (B)。
學生練習 火箭中的燃料是 N2H4（ ，音ㄐㄧㄥ ˇ，或稱聯胺），與氧化劑 N2O4 反應後，可生成氮氣及水蒸氣， 試寫出其化學反應式並平衡之。 答
2N2H4(g) ＋ N2O4(g) → 3N2(g) ＋ 4H2O(g)
第 3 單元 化學反應
重點
3
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化學計量
1. 化學反應中的質量關係 (1) 化學計量：利用化學反應式的係數與莫耳數相關性，計算出反應物及生成物間的定量關係。 (2) 在平衡的化學反應式中，各物質的： 係數比＝莫耳數的變化量比＝分子數的變化量比＝定溫定壓下氣體體積的變化量比 以氫氣燃燒反應式為例，說明各物種的定量關係： 反應式
2H2(g)
莫耳數 變化量
2 mol
＋
O2(g)
2H2O(l)
→
1 mol
2 mol
分子數 變化量 質量 變化量
2g×2 ＝ 4g ( 4
＋
32g×1 ＝ 32g 32
＝
18g×2 ＝ 36g 36 ) 質量守恆
氣體體積 (25℃、1atm) 24.5×2 ＝ 49 L
24.5 L
液體約 0.036 L
產生的 H2O 回到 25℃、1 atm 下，呈現液態，因此其體積不可由係數決定。 (3) 解題步驟：以莫耳數為計量標準
2. 限量試劑 (1) 意義：在化學反應中若有兩種（以上）的反應物，其 中完全被用盡的反應物稱為限量試劑；可用以決定生 成物的產量。
愛注意 限量試劑不一定是莫耳數最少者
莫耳數 最小者為限量試劑。 係數 實際產量 (3) 產量百分率（產率）＝ ×100% 理論產量 泝 理論產量：若限量試劑完全耗盡時，所能得到產物的最大量。
(2) 技巧：需找出各反應物的
沴 實 際產量：反應不完全或產物不易分離等因素，造成實際產量會小於理論產量。
50
第 3 單元 化學反應
7 老師講解
尿素 (NH2)2CO（分子量 ＝ 60）是工業上重要的化學原料，也可作為農作物的肥料成分。由氨 與二氧化碳反應可得尿素和水，若在高壓反應容器內加入 34 克氨（分子量 ＝ 17）與 66 克二氧 化碳（分子量 ＝ 44），假設氨與二氧化碳完全反應後，則下列有關此反應化學計量的敘述， 哪幾項是正確的？（應選 3 項） (A) 平衡的化學反應式是 NH3(g) ＋ CO2(g) → (NH2)2CO(aq) ＋ H2O(l) (B) 剩餘 8.5 克的氨未反應 (C) 剩餘 22 克的二氧化碳未反應 (D) 生成 60 克的尿素 (E) 生成 18 克的水。 Key
【95 學測】
化學計量，反應式的係數比＝莫耳數的變化量比。 (C)(D)(E) (A) 根據原子不滅，已平衡的化學反應式為 2NH3(g)＋ CO2(g)→ (NH2)2CO(aq)＋ H2O(l) 34 66 ＝ 2 mol CO2 莫耳數： ＝ 1.5 mol 17 44 2 1.5 限量試劑為 NH3（因 ＜ ） 2 1
今有 NH3 莫耳數：
2NH3(g)＋ CO2(g)→ (NH2)2CO(aq)＋ H2O(l) 初： 2 1.5 0 0 反應：－ 2 －1 ＋1 ＋ 1 （係數比） 末： 0 0.5 1 1 (B) NH3 為限量試劑，全部用完，沒有剩餘 (C) 剩餘 CO2 0.5 mol 未反應，相當於 44×0.5 ＝ 22 (g) (D) 生成尿素 1 mol，相當於 60×1 ＝ 60 (g) (E) 生成水 1 mol，相當於 18×1 ＝ 18 (g)
學生練習 汽 車 的 安 全 氣 囊 在 汽 車 發 生 車 禍 時， 會 利 用 疊 氮 化 鈉 的 高 溫 分 解 反 應， 迅 速 產 生 氮 氣 (2NaN3(s) → 2Na(s) ＋ 3N2(g))，以達到保護駕駛的目的。若在常溫常壓下，要產生 73.5 升的氮氣，則 需完全分解多少克的 NaN3 ？ （NaN3 的分子量為 65.0 克 / 莫耳，常溫常壓下理想氣體的莫耳體積是 24.5 升 / 莫耳） (A) 6.5 (B) 65.0 (C) 130 (D) 260。 答
(C)
【92 學測】
第 3 單元 化學反應
51
8 老師講解
小華進行了一個簡單的實驗，以測定金屬 M 之原子量。他將該金屬之氧化物（化學式 M2O3）1.6 克在高溫下分解，剩下的金屬質量為 1.12 克，則 M 之原子量為多少？ (A) 28 (B) 42 (C) 56 (D) 70 (E) 84。 Key
【92 學測】
化學計量，反應式的係數比＝莫耳數的變化量比。 (C) 2M2O3 W 1.6g
△
4M ＋ 3O2 1.12g (1.6 － 1.12)g
利用反應式的係數比＝莫耳數變化量比 1.12 1.6 － 1.12 ： ＝ 4：3 32 m 得 m ＝ 56 M：O2 ＝
學生練習 某金屬之原子量為 w，若取該三價金屬之氧化物 x 克，將其完全還原後，可得 y 克金屬。試問該 金屬的原子量 w 可以用下列的哪一式子表示？ (A) 24y 。 x － y 答 (E)
8y 16(x － y) x － y x － y (B) (C) (D) 16x 24y x － y y
(E)
【93 指考】
9 老師講解
近年來，大氣中 CO2 的濃度上升已成為全球性的問題，因而興起節能減碳運動，國內的環保團 體也宣導「中秋節不烤肉」。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 CO2 ？ (A) 44 (B) 33 (C) 22 (D) 11 (E) 5.5。 【98 學測】 Key
化學計量生活應用題。 (B) 木炭完全燃燒反應式：C ＋ O2 3
△
CO2，木炭的莫耳數＝生成 CO2 的莫耳數
10×10 ×90% x ＝ 得 x ＝ 33×103g ＝ 33 kg 12 44
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第 3 單元 化學反應
學生練習 已知蔗糖的分子量為 342 g/mol，而其水溶液的發酵可用下列反應式表示： C12H22O11 ＋ H2O → 4C2H5OH ＋ 4CO2 今取蔗糖 3.42 克，溶於水後，加酵母使其發酵。假設只考 慮蔗糖變為酒精的發酵，且蔗糖的發酵只完成 50%，則在此發酵過程中，所產生的二氧化碳總共 有幾毫升（在標準狀態）？ (A) 112 (B) 224 (C) 336 (D) 448 (E) 896。 答
【98 學測】
(D)
重點
4
化學反應中的能量變化
1. 反應熱與熱化學反應式 (1) 熱含量（焓 H）：各物質生成時，儲存於其中的能量；與外在的溫度、壓力及其狀態有關， 因此熱含量無絕對值，僅能藉由反應前後測得焓的變化值（反應熱 Δ H）。 (2) 反應熱 (Δ H ) 泝 意義：定壓下，化學反應中生成物與反應物的熱含量差異值。 Δ H ＝ ΣH 生成物－ ΣH 反應物 沴 分類：吸熱反應與放熱反應 吸熱反應
放熱反應
圖示
表示法
aA ＋ bB → cC ＋ dD ΔH ＞ 0 或 aA ＋ bB ＋ Q → cC ＋ dD (Q ＞ 0)
【例】
aA ＋ bB → cC ＋ dD ΔH ＜ 0 或 aA ＋ bB → cC ＋ dD ＋ Q (Q ＞ 0)
氧化汞受熱分解，硝酸鉀溶於水
酒精點火燃燒，酸鹼中和
沊 變因：物質本性、物質狀態、溫度、壓力及莫耳數。 (3) 熱化學反應式 泝 意義：附有物質狀態 (s、l、g、aq) 及反應熱 (Δ H) 之化學反應式。 沴 標準狀態：25℃、1 atm【與氣體的標準溫壓 (STP：0℃、1 atm) 不同】。 沊 【例】1 mol 氫氣與 0.5 mol 氧氣反應生成 1 mol 液態水時，放熱 285.8 kJ。 1 1 O2(g) → H2O(l) Δ H ＝－ 285.8 kJ 或 H2(g) ＋ O2(g) → H2O(l)＋ 285.8 kJ 2 2 但若反應生成水蒸氣時，放熱將不再是 285.8 kJ，乃因反應熱與物質的狀態有關
H2(g) ＋
H2(g) ＋
1 O → H2O(g) Δ H ＝－ 241.8 kJ 2 2(g)
第 3 單元 化學反應
53
2. 生成熱與燃燒熱 (1) 莫耳生成熱 (Δ Hf) 生成 1 莫耳物質所產生的熱量變化。 泝 意義：在 25℃、1atm 下，由穩定的成分元素 沴 【例】A. 二氧化碳的莫耳生成熱為－393.9 kJ ⇒ C(s) ＋ O2(g) → CO2(g) Δ H °f ＝－393.9 kJ
1 B. 水的莫耳生成熱為－ 285.8 kJ ⇒ H2(g) ＋ O2(g) → H2O(l) Δ H °f ＝－285.8 kJ 2 沊 標準狀態下，各元素之莫耳生成熱定為零，如 O2(g)、N2(g)、H2(g)、C(s) 的莫耳生成熱為零。 沝 若 有同素異形體，則以最常見或最穩定者的莫耳生成熱為零。 【例】碳以石墨 (C)、硫以斜方硫 (S8)、氧以氧氣 (O2)、磷以白磷 (P4) 的生成熱為零。 (2) 莫耳燃燒熱 (Δ Hc) 完全燃燒 放出的熱量。 泝 意義：在 25℃、1atm 下，1 莫耳物質 沴 【例】A. 石墨的莫耳燃燒熱也是二氧化碳的莫耳生成熱 ⇒ C(s) ＋ O2(g) → CO2(g)
Δ H °c ＝－393.9 kJ 1 B. 氫氣的莫耳燃燒熱也是水的莫耳生成熱 ⇒ H2(g) ＋ O2(g) → H2O(l) 2 Δ H °c ＝－285.8 kJ 沊 助燃物 O2 及非可燃物 N2、CO2、H2O、He 的燃燒熱為零。
3. 反應熱的三大定律 (1) 反應熱與反應物之莫耳數成正比 ⇒ 方程式 ×n ⇒ Δ H×n
1 【例】H2(g) ＋ O2(g) → H2O(l) 2 ⇒ 2H2(g) ＋ O2(g) → 2H2O(l)
Δ H ＝－ 285.8 kJ
Δ H ＝－ 285.8×2 kJ (2) 反應以反向進行時，反應熱同值異號 ⇒ Δ H×( － 1) 1 【例】H2(g) ＋ O2(g) → H2O(l) Δ H ＝－ 285.8 kJ 2 1 H2O(l) → H2(g) ＋ O2(g) Δ H ＝ 285.8 kJ 2 (3) 反應熱的加成性定律（赫斯定律 Hess's law） 泝 內容：反應熱的大小與反應的起始狀態和最終狀態有關，與反應進行的途徑無關。也可敘 述為一反應的反應式能以數個其他反應式的代數和表示時，其反應熱亦等於此數個反應式 之反應熱的代數和。 沴 【例】若一反應 A → C 有下列兩條路徑 路徑 I： A → B 反應熱＝ Δ H1 B → C 反應熱＝ Δ H2 路徑 II： A → C 反應熱＝ Δ H3 路徑 I 與路徑 II 雖然反應過程不同，但是反應的最 初和最終狀態相同，故反應熱也同，與反應進行的 途徑無關。如右圖，依能量守恆可知 Δ H1 ＋ Δ H2 ＝ Δ H3。
54
第 3 單元 化學反應
4. 反應熱的計算 (1) 利用赫斯定律推求：將方程式進行四則運算，再以同樣 運算法求出反應熱。
愛注意
(2) 利用生成熱推求：Δ H ＝ ∑ 生成熱－ ∑ 生成熱 生成物
ΔH ＝生生－反生＝反燃－生燃
反應物
(3) 利用燃燒熱推求：Δ H ＝ ∑ 燃燒熱－ ∑ 燃燒熱 反應物
生成物
10 老師講解
已知：2H2(g) ＋ O2(g) → 2H2O(g) Δ H ＝－484 kJ。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 H2O(g) 會放熱 242 kJ (B) 此反應的能量變化可使周遭的溫度 上升 (C) 2H2O(g) 所含的能量比 (2H2(g) ＋ O2(g)) 所含的能量高出 484 kJ (D) 若此一反應的產物 是 H2O(l)，則反應的能量變化大於 484 kJ (E) 使 1 莫耳 H2(g) 與 2 莫耳 O2(g) 的混合物反應，則 能量的變化為 484 kJ。 Key
【99 學測】
熱化學反應式表示法。 (A)(B)(D) 484 ＝－ 242 kJ 2 (B) 放熱反應即將化學能轉成熱能釋出，可使周遭溫度上升 (A) 生成 1 莫耳 H2O(g) 的 ΔH ＝－
(C) 2H2O(g) 所含的能量比 (2H2(g) ＋ O2(g)) 所含的能量低 484 kJ (D) 由 H2O(g) 凝結成 H2O(l ) 為放熱反應，故全反應的放熱量必大於 484 kJ (E) 使 1 莫耳 H2(g) 與 2 莫耳 O2(g) 混合反應，只生成 1 莫耳 H2O(g) 時，能量的變化為 1 484 × ＝ 242 kJ 2
學生練習 在實驗室中可藉氯酸鉀分解反應製氧，藉碳酸鈣分解產生二氧化碳，汽車的安全氣囊則利用汽車 遭強力撞擊時，引發三氮化鈉 (NaN3) 瞬間分解，產生氮氣充滿氣囊，達到保護作用。三氮化鈉 的分解反應為 2NaN3(s) → 2Na(s) ＋ 3N2(g)，在常溫常壓下，三氮化鈉分解會放出 21.7 千焦 / 莫耳 的熱量，若此反應熱以 Δ H 表示，則下列敘述，何者正確？ (A) 三氮化鈉分解的熱化學反應式 為 2NaN3(s) → 2Na(s) ＋ 3N2(g) ＋ 43.4 千焦 (B) 三氮化鈉分解的熱化學反應式為 2NaN3(s) → 2Na(s) ＋ 3N2(g) ＋ 21.7 千焦 (C) 三氮化鈉分解的熱化學反應式為 2NaN3(s) ＋ 21.7 千焦→ 2Na(s) ＋ 3N2(g) (D) 三氮化鈉分解反應的反應熱 Δ H ＝ 21.7 千焦 / 莫耳。 答
(A)
【91 學測補】
第 3 單元 化學反應
55
11 老師講解
已知有關化合物 A2(g)、B2(g) 與 AB(g) 的熱化學反應式如下： A2(g) ＋ 36 kJ 2B(g)
2A(g)
B2(g) ＋ 86 kJ AB(g) ＋ 70 kJ
試問下列反應式中的 Q 值為何？ A2(g) ＋ B2(g)
A(g) ＋ B(g)
2AB(g) ＋ Q kJ
(A) 18 (B) 35 (C) 43 (D) －35 (E) －18。 Key
【96 指考】
反應熱計量（赫斯定律）。 (A) ＋
A2(g)
2A(g)…泝
B2(g)
2B(g)…沴
2A(g) ＋ 2B(g)
ΔH1 ＝ ＋ 36 kJ ΔH2 ＝ ＋ 86 kJ
2AB(g)…沊
將泝＋沴＋沊得 A2(g) ＋ B2(g)
2AB(g)
ΔH3 ＝ ( － 70)×2 kJ ΔH ＝ ΔH1 ＋ ΔH2 ＋ ΔH3 ＝－18
故 Q ＝ 18
學生練習 下列有關反應熱及物質能量轉換的敘述，何者正確？ (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。 答
【98 指考】
(D)
12 老師講解
已知 C3H8(g)、CO2(g) 和 H2O(l) 之標準莫耳生成熱分別為－ 23、－ 94 及－ 68 千卡，則下列敘述何 者正確？ (A) 每莫耳丙烷完全燃燒，需消耗 5 莫耳氧氣 (B) 石墨之標準莫耳燃燒熱為＋ 94 千卡 (C) 氫氣之標準莫耳燃燒熱為－ 34 千卡 (D) 丙烷之標準莫耳燃燒熱為－ 531 千卡 (E) 鑽石與石墨之莫耳燃燒熱相同。 Key
ΔH ＝生生－反生。 (A)(D) 丙烷燃燒的反應式如下： C3H8(g) ＋ 5O2(g) → 3CO2(g) ＋ 4H2O(l) 生成熱 － 23 0 － 94 － 68 利用 Δ H ＝生生－反生＝ 3( － 94) ＋ 4( － 68) － ( － 23) ＝－ 531 (B) 石墨之標準莫耳燃燒熱為－ 94 千卡 (C) 氫氣之標準莫耳燃燒熱為－ 68 千卡 (E) 鑽石與石墨互為同素異性體，其熱含量並不相同，莫耳燃燒熱亦不相同。
【91 指考】
56
第 3 單元 化學反應
學生練習 在標準狀況下，已知 CO2 之標準莫耳生成熱為 –393.6 kJ，且已知： 3C(s) ＋ 2Fe2O3(s) → 4Fe(s) ＋ 3CO2(g) ΔH ＝ 463.6 kJ 試問 Fe2O3 之標準莫耳生成熱應為多少？ (A) 70 kJ (B) － 70 kJ (C) － 822.2 kJ (D) － 857.2 kJ (E) － 1644.4 kJ。 答
【93 指考】
(C)
13 老師講解 下列各反應方程式： C2H5OH(l) ＋ 3O2(g) → 2CO2(g) ＋ 3H2O(l) ＋ Q1
C2H5OH(l) ＋ 3O2(g) → 2CO2(g) ＋ 3H2O(g) ＋ Q2
C2H5OH(g) ＋ 3O2(g) → 2CO2(g) ＋ 3H2O(l) ＋ Q3
C2H5OH(g) ＋ 3O2(g) → 2CO2(g) ＋ 3H2O(g) ＋ Q4
其中 Q1、Q2、Q3、Q4 為熱量，試問 Q1、Q2、Q3、Q4 的大小關係為何？ Key
答案
利用物系位能高低圖形比較反應熱的大小。 Q3 ＞ Q1 ＞ Q4 ＞ Q2
解析
C2H5OH(l) → C2H5OH(g) Δ H ＝ x kJ（乙醇的莫耳汽化熱） H2O(l) → H2O(g) Δ H ＝ y kJ（水的莫耳汽化熱） 因酒精較容易汽化（揮發），所以酒精的汽化熱比水來的小，亦即 y ＞ x 再由圖中放熱 Q 值線段長短，總結而得 Q3 ＞ Q1 ＞ Q4 ＞ Q2
學生練習 在 25℃下，以下兩反應所放出的熱量分別為 Q1 及 Q2： 1 H2(g) ＋ O2(g) → H2O(g) ＋ Q1 2H2(g) ＋ O2(g) → 2H2O(l) ＋ Q2 2 則 25℃水的莫耳汽化熱為何？（請以 Q1 及 Q2 表示） 答
Q2－ 2Q1 2
第 3 單元 化學反應
重點
5
57
化學反應熱的實驗
【Part I】測量鹽酸與氫氧化鈉溶液中和反應的反應熱
溫度計
(1) 利用保麗龍杯組裝成簡單的卡計，來測量反應的熱量變化（簡易型杯
玻棒
式的卡計，是由兩個保麗龍杯子套疊放入燒杯中，將其加蓋密封，並
杯蓋
插入溫度計及玻棒所組成，如圖所示） (2) 假設卡計為絕熱體，依能量守恆定律：反應所吸收（或放出）之熱量
保麗龍杯
＝卡計內水溶液所放出（或吸收）之熱量
燒杯
⇒ΔH ＝ m×s×Δt（反應熱＝物質質量 × 比熱 × 溫度變化） (3) 酸鹼中和為放熱反應，反應速率甚快，溫度很快即可達到平衡 溫度計 玻棒 1.0 M HCl(aq) 50 mL
1.0 M NaOH(aq) 50 mL
保麗龍杯 500 mL 燒杯 以量筒取 50 mL 的 1.0 M HCl(aq) 倒入卡計中，測量 並記錄其溫度。 再以另一量筒取 50 mL 的 1.0 M NaOH(aq) 迅速小心 倒入卡計中。
蓋回杯蓋，並攪動玻棒使溶液均 勻混合。每 10 秒記錄溫度一次， 直到溫度不再升高為止。
【Part II】硝酸鉀溶於水的熱量變化 硝酸鉀溶於水為吸熱反應
精確稱取4.00 g KNO3(s)，加 ，加入卡計 ，加入卡 加入卡 卡計 卡
0 mL水 mL水 倒入50
3∼ 靜置3∼5分鐘 靜置 靜 ∼5分鐘 記 錄溫 錄 溫度 記錄溫度
充分 分 拌 分攪拌 充分攪拌
蓋回杯蓋
3 每隔 每隔30秒 記錄一 次 記錄一次溫度
直到溫度不 再下降為止
58
第 3 單元 化學反應
14 老師講解 今以簡易型杯式卡計進行以下有關反應熱的實驗，假設卡計本身所吸收的熱量忽略不計，混合 溶液的體積具加成性，且所有水溶液之密度及比熱均與水相同，分別為 1.0 g/mL 及 4.2 J/g．℃， 試回答下列各題： (1) 使用保麗龍杯而不用燒杯作為卡計的主要原因為何？ (2) 若卡計內原有 1.0 M HCl(aq) 50.0 mL，在同溫下加入 1.0 M NaOH(aq) 50.0 mL 與之反應，待溶 液完全混合後測得溫度由 25℃上升至 32℃；則此水溶液的熱量變化為多少 kJ ？ (3) HCl(aq) 與 NaOH(aq) 進行酸鹼中和時的莫耳中和熱為多少 kJ/mol ？ (4) 如果保麗龍杯子上面不加蓋子，則求得的莫耳中和熱的數值會偏大、偏小或無影響？ Key
以卡計進行酸鹼中和放熱的反應熱計算。 (1) 因保麗龍為良好的絕熱體，能避免反應系統與外界進行熱的交流。 (2) 2.94 kJ (3) － 58.8 kJ/mol (4) 若保麗龍杯不加蓋，則酸鹼中和時放出的熱量較容易散失，造成莫耳中和熱的數值偏小。 (2) 酸鹼中和後的溶液質量共 50 ＋ 50 ＝ 100 g 代入 ΔH ＝m×s×Δt 公式，求出水溶液的熱量變化＝100×4.2×(32－25)＝2940 J＝2.94 kJ (3) HCl(aq) 1×0.05 － 0.05
＋
NaOH(aq) 1×0.05 － 0.05
→
NaCl(aq)
生成水 0.05 mol；故莫耳中和熱 ΔH ＝
＋ 0.05
＋
H2O(l) ＋ 0.05 ＋ 0.05 mol
－ 2.94 ＝ － 58.8 kJ/mol 0.05
學生練習 取 1.0 M HCl(aq) 50.0 mL 與 1.0 M NaOH(aq) 50.0 mL 反應，則酸鹼中和後的溶液溫度最多可由 25℃上 升至多少℃？（假設 HCl 與 NaOH 酸鹼中和熱為 56 kJ/mol，水溶液混合體積具加成性，溶液的密 度為 1.0 g/mL、比熱為 4.2 J/g．℃） 答
31.7℃
第 3 單元 化學反應
59
15 老師講解
若取 5.05 克 KNO3（式量為 101）溶於 100.0 毫升的蒸餾水中，溶解前後溶液的溫度由 25℃下 降至 21℃；假設其水溶液的密度為 1.0 g/mL，比熱為 4.2 J/g．℃；請依此敘述回答下列兩小題： (1) 此水溶液的熱量變化為多少 kJ ？ (2) 每莫耳硝酸鉀溶於水時的反應熱為多少 kJ/mol ？ Key
硝酸鉀溶於水吸熱的反應熱計算。 (1)1.765 kJ；(2)35.3 kJ/mol (1) 代入 ΔH ＝ m×s×Δt 公式求出水溶液的熱量變化 ＝ (100 ＋ 5.05)×4.2×(25 － 21) ＝ 1765 J ＝ 1.765 kJ (2) KNO3 的莫耳數 ＝
5.05 ＝ 0.05 mol 101
每莫耳 KNO3 溶於水的反應熱 ΔH ＝
1.765 ＝ 35.3 kJ/mol 0.05
學生練習 有一暖暖包內含 100 毫升的水，暖暖包中另有一塑膠袋子，內裝有 40 克氯化鈣。使用時稍微用力 敲打暖暖包，使其中之塑膠袋破裂，讓水與氯化鈣混合。已知氯化鈣的溶解熱為－ 82.8 kJ/mol，而 水的比熱為 4.2 J/g．K。假設氯化鈣的比熱甚小可以忽略，而氯化鈣溶解所釋出的熱量，完全由 100 毫升的水所吸收。若在阿里山上，取出一個 5℃的暖暖包打開使用，試問該暖暖包的溫度最高可升 到幾℃？ (Ca ＝ 40，Cl ＝ 35.5) (A) 36 (B) 51 (C) 76 (D) 91。 答
(C)
【91 指考】
60
第 3 單元 化學反應
牛刀小試 基礎題 (
題號前「＊」代表多選題
A ) 1. 金屬銀在硫化氫存在的空氣中，會反應生成硫化銀，其化學反應式為 Ag ＋ H2S ＋ O2 → Ag2S ＋ H2O（方程式的係數未平衡）。今取 21.6 克銀、6.8 克硫化氫、2.40 克氧 混合，使其在適當的條件下充分反應，試問何者是限量試劑？ (H ＝ 1，O ＝ 16，S ＝ 32，Ag ＝ 108) (A) Ag (B) H2S (C) O2 (D) Ag2S (E) H2O。
(
B ) 2. 工業上採用「奧士華法」來製造硝酸。奧士華法製造硝酸的三個步驟如下： Pt － Rh 4NO(g) ＋ 6H2O(g) 泝 4NH3(g) ＋ 5O2(g) 沴 2NO(g) ＋ O2(g) → 2NO2(g)
沊 3NO2(g) ＋ H2O(l) → 2HNO3(aq) ＋ NO(g) 試問至少需要多少克氨氣反應，才能獲得 10 莫耳的硝酸？ (H ＝ 1，N ＝ 14) (A) 85 (B) 170 (C) 225 (D) 340 (E) 425。 (
C ) 3. 某試管內盛 CaCO3，加熱時發生如下反應：CaCO3(s)
△
CaO(s) ＋ CO2(g)。若 CaCO3 完
全分解，加熱前試管連同 CaCO3 之重量為 25 克，反應完後共失重 4.40 克，則空試管的 重量為多少克？ (C ＝ 12，O ＝ 16，Ca ＝ 40) (A) 10 (B) 12 (C) 15 (D) 20 (E) 24。 (
B ) 4. 將 15 克冰醋酸 (CH3COOH) 和 12 克丙醇 (C3H7OH) 與少量的濃硫酸在燒瓶內混合共熱， 反應後製得有梨子香味的醋酸丙酯 (CH3COOC3H7)10.2 克，則本反應的產率為多少？ (A) 40% (B) 50% (C) 60% (D) 70% (E) 75%。
(
B ) 5. 已知火箭中的液態燃料聯胺 (N2H4) 與氧化劑四氧化二氮 (N2O4) 反應，會生成氮氣與水。 今取 48 克 N2H4 與 46 克 N2O4 充分反應，下列敘述何者正確？ (A) 以最簡整數係數平 衡化學方程式後，各項物質之係數總和為 8 (B) 限量試劑為 N2O4 (C) 由質量守恆定律 可得知，生成的氮氣與水共有 94 克 (D) 生成的氮氣在 STP 下的體積為 22.4 升 (E) 生 成水 18 克。
(
C ) 6. 根據下列表內的數據，計算在 25℃、1 atm 下，乙烯 (C2H4) 的莫耳燃燒熱為多少 kJ ？ (A) －1220 (B) －1308 (C) －1412 (D) －1443 (E) －1506。 化合物
標準莫耳生成熱 Δ H (kJ/mol)
H2O(g)
－242.0
C2H6(g)
－10.0
C2H4(g)
52.0
C2H2(g)
227.0
CO(g)
－110.0
H2O(l)
－286.0
CO2(g)
－394.0
第 3 單元 化學反應
(
61
1 C ) 7. 已知：H2(g) ＋ O2(g) → H2O(g) Δ H1 ＝ a kJ 2H2(g) ＋ O2(g) → 2H2O(g) Δ H2 ＝ b kJ 2 1 H2(g) ＋ O2(g) → H2O(l) Δ H3 ＝ c kJ 2H2(g) ＋ O2(g) → 2H2O(l) Δ H4 ＝ d kJ 2 則下列關係式中，何者正確？ (A) a ＜ c ＜ 0 (B) b ＞ d ＞ 0 (C) 2a ＝ b ＜ 0 (D) 2c ＝ d ＞ 0 (E) a ＝ c ＝ 0。
(
B ) 8. 氫氣、一氧化碳、辛烷、甲烷的熱化學方程式分別如下： 1 H2(g) ＋ O2(g) → H2O(l) 2 1 CO(g) ＋ O2(g) → CO2(g) 2 25 C8H18(l) ＋ O2(g) → 8CO2(g) ＋ 9H2O(l) 2 CH4(g) ＋ 2O2(g) → CO2(g) ＋ 2H2O(l)
Δ H ＝－ 285.8 kJ/mol Δ H ＝－ 283.0 kJ/mol Δ H ＝－ 5518 kJ/mol
Δ H ＝－ 893 kJ/mol 相同質量的氫氣、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃燒時，放出的熱量何者最少？ (A) H2(g) (B) CO(g) (C) C8H18(l) (D) CH4(g) (E) 無法估算。
◎ 9. ～ 10. 題為題組 在固定體積的密閉容器內，置入氣態物質後會反應生成產物，右圖表 示反應物和產物的莫耳數隨反應時間的變化關係。回答下列問題： (
E ) 9. 下列哪一項可表示該反應的化學方程式？ (A) 2A → 3B ＋ C (B) A → 2B ＋ 3C (C) 2B ＋ 3C → A (D) B ＋ C → A (E) 3B ＋ C → 2A。
(
B ) 10. 若 C 氣體的分子式為 X3（即三原子分子），且知 B 是由 X、Y 兩元素構成的化合物， 則 B 的分子式可能為下列何者？ (A) XY (B) XY2 (C) X2Y (D) XY3 (E) X3Y。
進階題 ＊(ABCE)11. 下列關於等重的甲醛 (HCHO)、乙酸 (CH3COOH) 和葡萄糖 (C6H12O6) 之敘述，何者正確？ (A) 三者有相同的原子數 (B) 分子數以甲醛最多 (C) 分別與足量的氧氣充分燃燒，可 生成等重的 CO2 (D) 分別與足量的氧氣充分燃燒，消耗氧氣最少者為甲醛 (E) 三者含 碳的重量百分率相等。 12. 取 2.3 克乙醇在一卡計中完全燃燒後，可使卡計所盛的 1200 g 水溫度由 23.2℃上升至 33.2℃。 回答下列問題：（分子量：C2H5OH ＝ 46） (1) 卡計內的水共吸收多少 kJ 的熱量？（水的比熱為 4.2 J/g．℃） (2) 寫出乙醇燃燒的熱化學方程式。 答
(1) 50.4 kJ (2) C2H5OH(l ) ＋ 3O2(g) → 2CO2(g) ＋ 3H2O(l) ΔH ＝ 1008 kJ
13. 每年由綠色植物吸收的太陽能約為 1.12×1019 kJ，這些能量如全部用於下列反應： 6CO2(g) ＋ 6H2O(g) → C6H12O6(s) ＋ 6O2(g)，Δ H ＝ 2800 kJ；則一年中可合成多少公斤的葡萄糖？ 答
7.2×1014 kg
62
第 3 單元 化學反應
歷屆大考題 ( D ) 1. 已知一定質量的無水乙醇 (C2H5OH) 完全燃燒時，放出的熱量為 Q，而其所產生的 CO2 用過量的澄清石灰水完全吸收，可得 0.10 莫耳的 CaCO3 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 學測】
＊( BE ) 2. 下列各組物質中，哪些互為同分異構物？（應選 2 項） (A) 氧與臭氧 (B) 葡萄糖與 果糖 (C) 金剛石與碳六十 (D) 蛋白質與耐綸 (E) 蔗糖與麥芽糖。 【101 學測】 ( D ) 3. 開發能源與維護環境是現代科技所面臨的兩大挑戰。若能利用太陽能來電解水，產生氫 氣與氧氣以供氫氧燃料電池使用，就可以獲得有用的能量與非常乾淨的水，這樣就不會 造成環境的問題。試問 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。 (
【99 指考】
B ) 4. 每人每天平均約需消耗 540 升的氧氣以維持其生存與活動之所需，而若欲於冬天提供一 個人淋浴所需的熱水，則天然氣的供氣速率約需達每分鐘 30 升。當供應的天然氣為純 甲烷，且能完全燃燒而消耗了 540 升的氧氣（每人一天生存與活動所需的氧）時，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 學測】
( D ) 5. 家用的瓦斯有天然氣（主成分 CH4）或液化石油氣（主成分 C3H8）。若在同溫同壓，分 別使同體積的 CH4 與 C3H8 完全燃燒，則 C3H8 所需空氣的量是 CH4 的幾倍？ (A) 7 (B) (C) 2 (D) 2.5 (E) 3。 3 (
11 5
【98 指考】
B ) 6. 統計資料顯示：國人去年平均每人消耗汽油 448 升。假設汽油的主要成分為正辛烷（分 子式為 C8H18，密度為 0.70 g/mL，燃燒熱為－ 5430 kJ/mol），且所使用的汽油完全燃燒 成水與二氧化碳，試問 448 升的汽油完全燃燒所釋放出的熱量約可使多少質量的 0℃冰塊 （熔化熱為 6.0 kJ/mol）融化成 0℃的水？ (A) 224 公噸 (B) 44.8 公噸 (C) 2.24 公噸 (D) 448 公斤 (E) 22.4 公斤。
【97 指考】
( D ) 7. 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 為何？ (A) CH4 (B) C2H6 (C) C2H4 (D) C3H8 (E) C4H10。 (
【95 指考】
E ) 8. 人體內每一莫耳葡萄糖（C6H12O6；分子量＝ 180）經代謝後，可以產生熱量 670 千卡。 某人手術後僅能依靠注射 5%（重量百分濃度）葡萄糖水溶液補充能量。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克？ (A) 33.8 (B) 67.5 (C) 135 (D) 270 (E) 540。
(
【95 學測】
B ) 9. 在固定體積的密閉容器內，置入 X 和 Y 兩種氣體反應物 後，會生成一種 Z 氣體產物，右圖表示反應物和產物的 濃度隨反應時間的變化關係。則下列哪一項可表示 X 和 Y 的化學反應式？ (A) X ＋ Y → Z (B) X ＋ 2Y → Z (C) 2X ＋ Y → Z (D) X ＋ Y → 2Z (E) X ＋ 2Y → 2Z。 【95 學測】
第 3 單元 化學反應
63
( D ) 10. 將 60 克的葡萄糖 (C6H12O6) 完全燃燒後，可得到多少克的水？ (A) 9 (B) 18 (C) 27 (D) 36 (E) 45。
【94 學測】
＊( BCE ) 11. 於 25℃，將 0.1 莫耳丁烷與過量的氧氣在定體積的容器內完全燃燒。燃燒後，溫度回 復至 25℃，則下列有關此反應之敘述，哪些是正確的？ (A) 需消耗氧氣 0.9 莫耳 (B) 可產生 0.5 莫耳的 H2O (C) 可產生 0.4 莫耳的 CO2 (D) 燃燒前後，分子數目不變 (E) 燃燒後，容器內的壓力會降低。
【94 指考】
＊( AD ) 12. 甲烷 (CH4) 是家用天然瓦斯的主要成分，下列有關甲烷的敘述何者正確？（應選 2 項） (A) 在甲烷分子中，氫所占的質量百分比為 25% (B) 甲烷具有臭味，因此瓦斯外洩時 容易被察覺 (C) 每 1 莫耳的甲烷完全燃燒須消耗 3 莫耳的氧 (D) 甲烷燃燒時，反應 物的能量比產物的能量高。
筆記欄
【92 學測】
64
第 3 單元 化學反應
科學鮮知 ◎ 1. ～ 2. 題為題組 2011 年 3 月 11 日日本東北大地震及所引發的海嘯，導致日本福島核能發電廠的災變，甚至發 生氫爆與核輻射物質的外洩，探討原因如下： (1) 首先因停電導致核電廠機組冷卻系統故障，而使冷卻水汽化成水蒸氣，因冷卻水的水量減少無 法淹蓋爐心的燃料棒，使燃料棒的溫度快速上升。 (2) 當燃料棒溫度高於攝氏 1100℃時，燃料棒外殼中的鋯 (Zr) 金屬將與水發生化學反應，產生氫氣 與熱量。反應式如下：Zr(s) ＋ 2H2O(g)
≥ 1100℃
ZrO2(s) ＋ 2H2(g) ＋熱量。
(3) 當氫氣的濃度大於 6% 且氧氣濃度大於 5% 時，氫氣和氧氣即會反應而產生爆炸，也就是氫爆。 反應式如下：2H2(g) ＋ O2(g) → 2H2O(g) ＋熱量。 (4) 產生氫爆後，反應爐最外圍的圍阻體被炸毀，因而失去阻止輻射外洩的功能，引發嚴重的輻射 外洩事件。 請根據以上敘述，回答下列 1. ～ 2. 題： 1. 取 18.2 克金屬鋯 (Zr) 在 1500℃高溫下與足量的水蒸氣反應，生成某氣體後，收集並降溫減壓至 0℃、1atm，試問此氣體的體積為若干升？ (Zr ＝ 91) 答
8.96 L
2. 承 1.，同條件下，若將此氣體分離純化後，在空氣中點火燃燒，則需要多少體積的空氣？ 答
22.4 L
＊(ACDE) 3. 台灣在 97 年 9 月間發生的毒奶粉事件與非法添加三聚氰胺（分子 式 C3H6N6）有關，其結構如附圖。工業上合成三聚氰胺主要使用 尿素為原料，在加熱和一定壓力條件下，依下式分解生成三聚氰胺： (NH2)2CO → C3H6N6 ＋ NH3 ＋ CO2（未平衡） 若在高壓反應容器內加入 60 克尿素（分子量＝ 60），假設尿素依上式完全反應後，則 下列有關此反應化學計量的敘述，哪幾項是正確的？ (A) 平衡化學反應式後，化成最 簡單的整數比，則係數總和為 16 (B) 產生三聚氰胺 30 克 (C) 產生 NH3 17 克 (D) 生 成 22 克的 CO2 (E) 三聚氰胺的所有鍵結均為共價鍵。