化學原理啟迪35

限量反應物的計算（三）

1.     【範例】製造「氮」氣的方法，在高溫下讓「氨氣」通過固體的「氧化銅CuO」，這個反應的其他產物是固體「銅」和「水蒸氣」。假設18.1g的「氨」氣和90.4g的「CuO」起化學反應，哪一個是「限量反應物」？會形成多少g的「氮」氣？

2.     【解決】根據這個問題的描述，我們可以得到以下的方程式：

2NH3(g)+ 3CuO(s)→N2(g)+3Cu(s)+3H2O(g)

3.     接著，我們必須計算NH3和CuO的莫耳數

18.1gNH3 × (1molNH3/17.0gNH3)=1.06mol NH3

90.4gCuO × (1molCuO/79.5gCuO)=1.14mol CuO

4.     用CuO和NH3的莫耳比例判斷誰是「限量反應物」

1.06mol NH3 × (3mol CuO / 2mol NH3)=1.59mol CuO

1.06mol的氨NH3，需要1.59mol 的氧化銅CuO。

5.     因為事實上只有1.14mol的「氧化銅CuO」，所以，「氧化銅」的數量是限制整個反應的因素。

6.     我們可以用另一種方法解決這個問題，也會得到一樣的結論；比較化學反應式CuO和NH3的莫耳比例：

molCuO/molNH3 = 3/2 = 1.5

7.     而實際上的CuO和NH3的莫耳比例：

molCuO/molNH3 = 1.14/1.06 = 1.08

8.     因為實際上的比例小於反應式的比例，所以，CuO是限量反應物。

9.     因為CuO是限量反應物，我們必須使用CuO既有的分量，來計算反應後會產生的N2數量：

1.14molCuO ×（1molN2/3molCuO） = 0.380molN2

10.  利用N2的「莫耳質量」，我們可計算出反應會製造出來的N2質量：

0.380molN2 （× 28.0gN2/1molN2）=10.6gN2

11.  在「限量反應物」完全消耗光之後，應該產生的產物數量，稱為產物的「理論產量theoretical yield」。前面例子所求得的10.6gN2就是「理論產量」。這是現有的反應物數量製造「氮氣N2」的「最大值maximum amount」。

12.  實際上，「理論產量」預測將會得到的產物數量，是不可能辦到的，因為總是有周邊反應(有些反應物參與其他種類的反應)與其他複雜因素干擾。

13.  實際製造出來的產物數量，通常只是理論產量的部分而已，所佔的比例，用「百分比%」表示，稱為「實際產率percent yield」：

實際產量/理論產量 × 100% = 實際產率percent yield

14.  例如，如果前面例子中，實驗上實際製造出6.63g的「氮氣N2」，而不是計算預測的10.6g「氮氣N2」，氮的「實際產率」

（6.63gN2/10.6gN2） × 100% = 62.5%

15.  【摘要】寫下化學反應式並平衡它。

(1)  把已知物質的「質量」轉換成「莫耳數」。

(2)  反應式中「需要的反應物莫耳比例」，拿來跟現「實際有的反應物莫耳比例」，加以比較，判斷哪一個反應物是有限的(限量反應物)。

(3)  利用「限量反應物」的數量，以及反應式中「反應物」與「產物」的「莫耳比例」，計算出我們想知道的那個產物的「數量」。

(4)  利用「莫耳質量」，把「莫耳數」轉換成「公克」。

 (翻譯編寫Steven S. Zumdahl 的《化學原理Chemical Principles》)

研析心得：

1.         《發展心理學》的皮亞傑認為，兒童在經過不斷的學習之後，其認知會逐漸變得比較不自我為中心，也就是他愈來愈能分辨什麼是自我，什麼是他人。

2.         對哈柏瑪斯來說，人能在這個階段上溝通，就能提供社會問題的解答，他稱之為「後常規的道德」，也就是透過「理性對話」所建立的廣泛共識，才能夠建立普遍的社會規範與權力運用；其溝通的過程必定是需要理性的，以排除個人狹隘的偏好。

3.         但是，在二蔣獨裁統治時期，溝通的過程是不理性的。學校教育的目的並不是在培養五育均衡並重的學生，而是訓練崇拜獨裁者的奴才，限制人民發展理性，製造白色恐怖懲罰有獨立思考能力的人。結果使得社會大眾的知識水準低落，限制國家發展。

4.         道德，可以被規劃為一個學習的過程，要做到這一點必須先充分理解，社會演化的文化面向。而唯有透過社會的自由化、民主化、正義化的發展，理性的溝通才可能出現。

5.         哈柏瑪斯同意韋伯所說的，現代社會的發展動力，在於「理性化」的潛力發揮。

6.         理性的發展，可以有很多不同的形式，社會理性化的過程有二個基本模式：一、工具理性的成長。二、價值理性的發展，又稱為「溝通理性」。這二個模式支撐了現代社會的進步，缺一不可。

7.         工具理性的成長，促進了經濟與科技在現代社會中的進步；溝通理性(價值理性)的成長，則讓社會在道德與政治的成熟度上，達到更高層次，使社會成為一個開放、正義、公平的共同體。

8.         工具理性的發展，使社會系統，包括經濟與行政組織效率的提升；溝通理性或價值理性的涵養，則促使「生活世界」發展，包括教育、媒體和家庭生活的穩定與正常。因此，生活世界的豐富，必須在文化的多元與交流方面有快速的進步。

9.         根據帕森思之見，現代社會中的社會系統，包含四個交互關聯的次系統，這些次系統的出現乃是透過社會的分化，每個次系統都有特定的專責功能，包括：

10.     一、經濟系統。二、政治系統。三、家庭和教育的社會化。四、傳統文化的維持。這四種次系統必須均衡發展、理性溝通，如果偏一邊發展，都會帶來災難性後果。

11.     次系統彼此之間，是透過「媒介」來交流控制，媒介負責「溝通」，媒體的知識不足，或被威權資本家操控，將導致這四個系統的混亂、崩潰，造成社會不安、價值觀錯亂、責任歸屬混淆不清，最後社會淪為權貴所掌控。

12.     換言之，媒體的不成熟，將成為社會動盪的亂源。在媒體上發表沒有知識水準的言論的意見領袖，正是導致社會無法進步改變的限量反應物。