这时管带李和指挥的“福胜”号炮舰逼近到距离“孟春”仅有500米的位置，由“福胜”舰舰首140毫米口径后膛炮发射的一颗炮弹，又击中了“孟春”舰的飞桥甲板，代理舰长木村胜一面部和手腕负伤，被送入甲板下疗伤，舰长一职改由正在指挥舰首炮位的松本正男接替，舰首炮位则由炮长近藤多明指挥。此时小小的“孟春”似乎已经摆脱不了将被击沉的命运了。
尽管如此，困兽犹斗的“孟春”在12时30分用舰尾的70磅炮击中了“福胜”舰的前甲板。一声巨响之后，暗红色的火光腾起，弹片四散飞扬，正在操作140毫米主炮的4名中国炮手当场身亡，飞射的细小弹片甚至射入了司令塔的观察窗，管带李和的头部被弹片擦伤，双眼一度失明。“福胜”号上一时间硝烟弥漫。
尽管如此，“孟春”舰身后的四艘中国炮舰目睹猎物即将向远处遁逃，进一步加快了追击的速度，炮弹不断落在“孟春”周围，而“孟春”也在竭力发射尾炮抵御。
虽然李和受了轻伤，但他并未下去休息，而是坚持指挥战斗，在经历了短暂的失明之后，李和重新审视了战场，下令加速，“福胜”很快将航速提高到12节，发挥起快速炮舰的优势，这时接到领队舰的旗语信号之后，“建胜”舰管带许寿山也下令加速，急追“福胜”，“福星”、“建星”随即也加速跟上“建胜”，四艘中国快速炮舰的高航速对于老迈的“孟春”而言，几乎是无法超越脱离的，十几分钟后，中国炮舰队领队舰“福胜”已经从“孟春”的左后方逼近，在1300至2000米的距离上连续射击，并不断修正诸元，装备有新式后膛炮的“福胜”，在火炮射速上占有极大的优势。逼近到距离“孟春”不到1000米时，“福胜”开始猛烈射击，因为距离很近，这一时段的火炮命中率相当之高。
“‘福胜’于八百乃至一千五百米距离对倭舰进行试射，此后逼近至八百米距离开始痛击倭舰。”（《台海战史》）
从12时48分至13时8分的20分钟时间内，“孟春”舰遭到了仅次于与“东”号、“日进”号所遭受到的高烈度打击，而“孟春”的防护力毕竟不及真正的铁甲舰，很快，灾难发生了。在四艘中国炮舰的猛烈的炮击中，“孟春”的左舷舰体被接连击中，舰体立刻发生破裂，船壳板被撕裂，在“福胜”舰上的中国水兵甚至可以看到了“孟春”舰裸露出来的肋骨！很快中国炮舰射出的炮弹又在“孟春”的主甲板上造成了几处火灾，全舰被大火围困，浓烟滚滚，海水从水线处的裂口大量涌入“孟春”舰内，舰体无可挽回地向左发生着倾斜。“孟春”舰的官兵们纷纷冲到炮弹萃集的主甲板上打算跳海逃生，结果大都倒在横飞的弹片和大火之中。
眼看着势将不支，“孟春”舰的代理舰长松本正男下达了投降的命令，这对日本海军而言无疑是破天荒的。看到“孟春”舰上升起了白旗，中国炮舰停止了射击，但这时不知是哪几个日本愤青炮手不服从命令，又向“福胜”号开了一炮，中国炮舰立刻重新对“孟春”开炮，早已成了熊熊火海的“孟春”舰不断地向左倾斜，军官没有人指挥御敌或指挥救火，而是纷纷跳向了大海。很快，连续遭受饱和炮击的“孟春”再也无法支撑，舰体向左侧不断倾斜，右侧舰底的螺旋桨渐渐露出了水面，军舰的侧倾逐渐到达可怕的90度，而中国军舰的炮火还在不断地倾注到“孟春”上，舰首部位燃起了更大的火灾。2分钟后，“孟春”向左侧翻转，倾覆到了海中。日本海军此战又损失了一艘军舰。
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