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🔬 · 第 6 堂

化學鍵與反應計量 — 鍵結+計量雙核心破解

⏱ 約 30 分鐘📝 12 題深度測驗
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📖 一、核心解析:鍵結與計量,其實是同一個守恆故事

🔗 離子鍵:陽離子與陰離子間靠庫侖靜電力結合;典型如 NaCl、CaO。熔點高,熔融或水溶液狀態下可導電。
⚛️ 共價鍵:原子間共享電子對;可分為非極性共價鍵與極性共價鍵。典型如 H₂、CO₂、H₂O。
🧲 金屬鍵:金屬正離子沉浸於「游離電子海」中,電子可自由移動,因此金屬具導電性、導熱性與延展性。
⚖️ 莫耳計量:莫耳數 = 質量 ÷ 莫耳質量;標準狀態下 1 莫耳氣體體積為 22.4 升。
🧾 平衡方程式:反應式係數比 = 莫耳數比;若要判斷限量試劑,必須用「莫耳數 ÷ 係數」來比較。
🔬 分子量與原子量:平均原子量是同位素質量的加權平均;分子量則為組成原子量的總和。
💧 溶液計量:體積莫耳濃度 C = n / V;稀釋時溶質莫耳數不變:C₁V₁ = C₂V₂。
🔥 經典實例:CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O;燃燒 0.5 mol 甲烷可生成 0.5 mol CO₂,即標準狀態 11.2 L。
💡 解題鐵律:先配平、再換莫耳、最後比限量。
⚠️ 常見迷思:NaCl 固態不能導電,熔融或水溶液才能導電。
為什麼有些共價鍵有極性,有些沒有?

若兩原子電負度相同,電子對均分,形成非極性共價鍵;若電負度不同,電子對會偏向電負度較大的原子,產生部分正電荷與部分負電荷,就是極性共價鍵。

判斷限量試劑的標準步驟是什麼?

先把所有反應物質量換成莫耳數,再各自除以方程式係數。得到的數值最小者就是限量試劑;產量以限量試劑為基準計算。

「莫耳」與「粒子數」如何換算?

1 莫耳 = 6.02×10²³ 個粒子。因此粒子數 = 莫耳數 × 亞佛加厥常數。若為氣體,在標準狀態下還可用 22.4 L/mol 換算體積。

🔤 二、重點表:鍵結 vs 計量 必背對照

主題核心概念常見陷阱解題關鍵
離子鍵陽離子+陰離子靜電吸引力誤以為固態就能導電熔融或水溶液才導電
共價鍵原子間共享電子對NaCl 被誤判為共價化合物金屬+非金屬多為離子化合物
金屬鍵陽離子沉浸於游離電子海誤以為金屬易脆游離電子使金屬具延展性
電負度原子吸引鍵結電子的能力只背數值不背趨勢F 最大,週期表右上角偏高
莫耳數n = m / M分子量單位混淆質量用 g,M 用 g/mol
氣體體積標準狀態 1 mol = 22.4 L非標準狀態也套用 22.4看到 STP 才可直接套用
反應式平衡原子守恆且電荷守恆未配平就開始算莫耳比先配平,再算係數比
限量試劑莫耳數 ÷ 係數最小者只比莫耳數,沒除以係數必須換算成「每份消耗」再比較
產率計算實際產量 ÷ 理論產量 × 100%把產率當作莫耳數使用先求理論產量,再乘產率
溶液稀釋C₁V₁ = C₂V₂忽略溶液總體積變化溶質莫耳數不變
同位素原子量質量加權平均把豐度誤當整數百分比用百分率或小數加權計算

🎯 三、SOP:五步破解鍵結+計量混合題

STEP 1|判斷鍵結類型

從元素類別與電負度差判斷:金屬+非金屬傾向離子鍵;非金屬+非金屬為共價鍵;金屬單質為金屬鍵。

STEP 2|寫出正確化學式

離子化合物利用電價中性;共價分子以中文命名與常見價數寫出分子式,務必讓化合物整體電中性。

STEP 3|配平化學方程式

先平衡不容易改變的元素,最後再平衡 H 與 O;確認兩邊原子種類與個數完全相等。

STEP 4|找出限量試劑

把所有反應物質量換成莫耳數,再各自除以方程式係數,所得數值最小者即為限量試劑。

STEP 5|計算產量與濃度

以限量試劑為基準,按係數比求理論產量;若題目有給產率,再乘產率;濃度則用 n / V。

📝 四、實戰演練

範例 1|丙烷燃燒與產量計算

題目:已知反應 C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O。若點燃 4.4 g 丙烷(M = 44)與 32 g 氧氣(M = 32),在標準狀態下可生成多少升 CO₂?

解析:

n(C₃H₈) = 4.4 / 44 = 0.1 mol;n(O₂) = 32 / 32 = 1.0 mol。

0.1 mol 丙烷需要 O₂ = 0.1 × 5 = 0.5 mol,氧氣充足,因此丙烷為限量試劑。

n(CO₂) = 0.1 × 3 = 0.3 mol;V = 0.3 × 22.4 = 6.72 L

範例 2|鍵結判斷:離子鍵與共價鍵同時存在

題目:下列哪一個化合物同時含有離子鍵與共價鍵?

  • A. CaCl₂
  • B. NaOH
  • C. H₂O₂
  • D. CH₄

解析:NaOH 中 Na⁺ 與 OH⁻ 之間是離子鍵;OH⁻ 內部 O 與 H 之間是共價鍵。CaCl₂ 只有離子鍵,H₂O₂ 與 CH₄ 都是純共價化合物。

📝 深度測驗(12題)