Hemmalaget både öppnade och avslutade målskyttet i Venedig.
Men däremellan var det den 19-årige argentinarens fredagsföreställning.
Mastantuono blixtvände på matchen med två mål 97 sekunder i första halvlek, landsmannen Mateo Pellegrino stack emellan med ett efter paus – och sedan fullbordade Real Madrid-lånet sitt hattrick i slutminuterna.
Segern var Fiorentinas första på det fjärde försöket i årets Serie A.