小數蛙和狐狸貓決定明天去山上郊遊 想提前準備一些食物當作午餐 他們買了一包吐司、火腿和起司 每個種類都有10片 打算來做三明治 買完後他們回到小數蛙家 在廚房做了5份三明治 吐司用完了 但是火腿和起司都還有剩 狐狸貓覺得很困惑 我不是明明都各買一包了 怎麼吐司用完了 火腿和起司還有剩呢？ 小數蛙說 因為做一份三明治 需要2片吐司、1片起司和1片火腿 既然三種材料各有10片 一次需要用2片的吐司 當然最快用完 這次做三明治的配方 就像一個化學反應式 我們可以把吐司、火腿和起司 看成是反應物 三明治則是生成物 之前學到的化學計量 是從化學反應式 推算反應物與生成物之間 質量和分子數量的關係 小數蛙說 在我們利用化學反應式 表達反應物和生成物的關係之前 我來考考你 是否真的還記得化學反應式的表示方法 螢幕前的你 也跟狐狸貓一起動動腦吧 狐狸貓說：我知道！ 平衡化學反應式時 要先從生成物的組成原子開始 但是生成物有三個原子 我們要從哪一個開始呢？ 小數蛙說別怕 以這題為例 我們可以從碳原子開始平衡 反應物和生成物的碳原子　皆有1個 因此　甲烷和二氧化碳的係數為1 接著看氫原子 生成物有2個 反應物有4個 所以水的係數為2 最後來看氧原子 生成物總共有2+1個氧原子 反應物則有2個 而先前 已經將二氧化碳的係數保持在1 水的係數為2 所以將氧氣的係數乘以2 整個反應式便達到平衡 隔天　他們郊遊回來後 決定要來好好探討化學計量 於是便跑去實驗室 做一個燃燒鎂帶的實驗 他們準備了實驗器材 有鎂帶、酒精燈、坩堝鉗和電子秤 先秤取2.4公克的鎂帶 在空氣中完全燃燒 注意不要直視 鎂帶燃燒的白光 然後再將生成物秤重 發現生成物的質量為4公克 小數蛙寫出反應式 並告訴狐狸貓 鎂的原子量是24 氧的原子量是16 其實只要知道燃燒前的鎂的質量有多少 就可以推算出燃燒後 產生的氧化鎂的質量喔！ 狐狸貓說： 沒有辦法吧！ 這個實驗中 不知道反應物的氧氣有多少公克啊？ 小數蛙回答： 在空氣中具有充足的氧氣 可以讓鎂完全反應、燃燒 所以我們可以假設鎂完全反應後 運用反應的係數 和莫耳數的關係來推論 狐狸貓 你可以幫忙算一下反應前的鎂 有多少莫耳嗎？ 狐狸貓說： 這個簡單！ 可以利用質量除以原子量　算出莫耳數 所以反應前的鎂 是2.4÷24=0.1莫耳 小數蛙把鎂的莫耳數 寫在反應式的下方 並說明0.1莫耳的鎂完全反應 需要0.05莫耳的氧氣 空氣中可以提供需要的量 依照反應式的係數比 可以推論 反應後　會產生0.1莫耳的氧化鎂 氧化鎂的分子量為40 所以可以得到4公克氧化鎂 所以只要確定 會完全反應完的反應物質量 就可以推算出生成物的質量 但狐狸貓覺得這只是湊巧 小數蛙對狐狸貓說 不然我們再繼續多做幾次實驗看看 於是小數蛙和狐狸貓 分別又取了3.6公克、4.8公克、6公克的鎂帶 接著 小數蛙將鎂的質量記錄在表格中 並將推論出可以生成的氧化鎂質量 也記錄在表格中 然後進行鎂帶燃燒實驗 並將反應後產生的氧化鎂秤重 並記錄下來 實驗後 小數蛙將推論可以生成氧化鎂的質量 和實際生成的氧化鎂質量 畫成圖 狐狸貓發現 推論的氧化鎂質量 和實際得到的氧化鎂質量 幾乎一樣！ 雖不致於完全相同 但十分接近了 狐狸貓驚呼： 原來真的可以透過化學反應式 和完全反應完的反應物質量 推算出生成物的質量 小數蛙說： 是啊　我們來練習一下吧！ 小數蛙說： 我們先寫出這個實驗的化學反應式 並加以平衡 狐狸貓搶著說： 平衡的部分　讓我來！ 反應式平衡後 應該是 2 H₂O₂ 產生 2 H₂O 和 1 O₂ 小數蛙讚美狐狸貓做得好 平衡反應式的同時 我們也知道了係數比和莫耳數比 接著小數蛙問狐狸貓 從題目裡可以知道 32公克的氧氣等於多少莫耳呢？ 狐狸貓說： 氧氣的分子量是32 所以32公克的氧氣　等於1莫耳 然後可以從從反應方程式的係數比得知 要產生1莫耳的氧氣 需要2莫耳的雙氧水 小數蛙說：狐狸貓真厲害！ 雙氧水的分子量是1×2+16×2=34 2莫耳的雙氧水質量是…… 小數蛙還沒說完 狐狸貓就急著說： 我知道答案了！ 產生32公克的氧氣 至少需要68公克的H₂O₂ 狐狸貓將今天學到的知識　進行整理： 藉由化學反應式 可推算反應物與生成物間 莫耳數與質量的關係 化學計量是藉由化學反應式的係數 和已知的反應物或生成物的量 可推算出此反應中其他物質 譬如其他反應物的消耗量 或是其他生成物的產量 最後　和狐狸貓一起腦力激盪吧！ 炎炎夏日 總讓人想來一杯冰涼的飲料 你知道嗎？ 其實每杯好喝的飲料 都是有固定配方 並依照比例調製而成 你是否也想嘗試著調配一杯完美比例的飲料呢？ 請試著將你的配方 用化學反應方程式的樣子呈現 並在下方留言區和我們分享