第一節 反應質量

平衡的化學反應式能顯示出,在化學反應中,消耗的反應物的摩爾數與得到的生成物的摩爾數之間的比例關係。由於物質的質量與摩爾數可通過摩爾質量進行換算,因此,根據反應物與生成物的摩爾比,我們可以由一種物質的質量,計算出另一種物質的質量。其一般步驟如下:

  1. 寫出平衡的化學反應式。

  2. 根據已知物質的質量,計算出已知物質的摩爾數;

  3. 根據反應式中兩種物質的系數比,由已知物質的摩爾數計算所求物質的摩爾數;

  4. 將所求物質的摩爾數,換算成質量。

例題

用一氧化碳還原氧化鐵(III)的反應如下:

\[\ce{Fe2O3(s) + 3CO(g) -> 2Fe(s) + 3CO2(g)}\]

若要製備 \(1.50 \text{ g}\) 鐵,至少要提供多少摩爾氧化鐵(III)?


  1. 寫出平衡的反應式。 \[\ce{Fe2O3(s) + 3CO(g) -> 2Fe(s) + 3CO2(g)}\]
  1. 由鐵的質量,計算鐵的摩爾數。 \[\begin{align} n(\ce{Fe}) & = \frac{1.50 \text{ g}}{55.8 \text{g mol}^{-1}} \\ & = 0.0269 \text{ mol} \end{align}\]
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  1. 由鐵的摩爾數,計算氧化鐵(III)的摩爾數。

    由平衡的化學反應式可知,\(n(\ce{Fe2O3}) : n(\ce{Fe}) = 1:2 \),因此,

    \[\begin{align} n(\ce{Fe2O3}) &= \frac{1}{2} \times n(\ce{Fe})\\ &= \frac{1}{2} \times 0.0269 \text{ mol} \\ & = 0.0135 \text{ mol} \end{align}\]
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  1. 由氧化鐵(III)的摩爾數,計算氧化鐵(III)的質量。 \[\begin{align} M(\ce{Fe2O3})&= (2 \times 55.8 + 3 \times 16.0)\text{ g mol}^{-1}\\ &= 159.6 \text{ g mol}^{-1}\\\\ m(\ce{Fe2O3}) &= n(\ce{Fe2O3}) \times M(\ce{Fe2O3})\\ &= 0.0135 \text{ mol} \times 159.6 \text{ g mol}^{-1} \\ & = 2.15 \text{ g} \end{align}\]

    因此,至少需要提供 \(2.15 \text{ g}\) 氧化鐵(III)。

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