第一章
緒論
一.日常生活與化學： 化學與生活是息息相關，舉凡國防、工業、人類食衣住行等等莫不與化學有關，同 時對於自然界中各種現象之解釋與各項生活品質的提昇都可以見到化學的身影。如： 1.人體的組織器官及所攝取的食物均是由化學物質組成 ，而食物在人體內經一連 串的反應後，產生新物質，這些物質，有的轉變成人體組織器官的一部分，有 的排出體外，反應過程所產生的能量，提供我們活動之所需。 2.自然界充滿化學物質，空氣、水、土壤和各種食物均為化學物質，如果沒有這些 化學物質，人類就無法生存。 3.自然界中進行各種化學反應 ，光合作用是綠色植物將太陽的輻射能儲存在化學 物質中，提供了人類和其他動物賴以維生的食物。 4.日常生活的食、衣、住、行、育、樂與保健，無一不與化學有密切的關連，而纖維、 染料、塑膠、橡膠、醫藥、燃料、香料、調味品、化妝品，清潔劑等化學物質與我們 生活息息相關。 5.化學物質雖使人類生活更加舒適 ，但使用或處置不當，就會造成災害，環境污 染問題是大家關切的課題。 6.造成資源枯竭與生態破壞。 7.造成各項污染。如：空氣污染、水污染、土壤的污染等等。 二.化學是一門很實用的基礎科學： 1.學習化學，可以使我們對自身和周遭的物質環境有深入的瞭解。 2.可以讓我們明瞭如何正確，有效的使用物質，親近物質，進而培育我們愛惜物 質，關心環境的情操，以增進生活的幸福。 3.化學家有了一個新的想法或假設 ，就必須先設計實驗，以進行觀察並歸納出結 果，並提出假說解釋，假說必須能夠預測一些現象，所以下個步驟是設計類似 實驗加以驗證，若結果與預測不符，則需修正或推翻原假說，並提出新假說， 直到獲得實驗結果的支持，假說就成為理論，但仍須再進一步實驗以考驗正確 性。 4.實驗和解釋現象是化學研究工作的重心，當化學家提出任何新發現或理論時， 必須發表在科學期刊上，一方面供同儕檢驗，一方面也藉以激發更多的想法， 促使化學的進步發展，誠實是極受重視的科學倫理，科學家一旦被發現造假， 將永遠遭人唾棄。 1.下列各項敘述中，錯誤的是 (A)化學反應可以使一種物質變成另一種物質 (B)光合 作用將太陽能儲存在化學物質中 (C)化學物質給人類帶來舒適的生活，也帶來某 些災害 (D)化學物質間的變化與能量無關。2.下列何項不是化學物質? (A)光 (B)聲 (C)石油 (D)空氣 (E)電。 3.科學方法包括下列那些步驟? (A)觀察現象 (B)歸納出規律性 (C)解釋規律性 (D)實 驗驗證 (E)提出定律。 1-1 物質科學中的化學 化學是探討物質的性質及其變化的科學，可分為四大部分： 1.物質的狀態。 2.物質的性質。 3.物質的變化。 4.物質的構造。 一.物質的分類：化學家依物質的性質，將所有的物質分為兩大類，即純物質與混合 物。 1.純物質：具有一定組成、性質的物質；依其成分可分為元素與化合物。
(1)元素：由單種原子所組成的純物質，無法用一般化學方法，分離出更簡單的物 質。目前已知的元素共有112 種，其中 88 種存於自然界。如，氧氣(O2)、氮氣 ) (N2 、黃金( Au)等等。 (2)化合物：由兩種或兩種以上原子，依一定比例所組成的純物質，可用一般的化 學方法，分離出更簡單的物質。如，二氧化碳(CO2)、氨氣(NH3)等等。化合 物具有其特性，但不具有成分元素的性質。 2.混合物：由兩種或兩種以上的純物質以任意比例混合而成。其中所含的純物質仍 保有原化學性質，可用物理方法，分離出所含純物質。又可分為均勻混合物(溶 液)和不均勻混合物。 (1)均勻混合物：即溶液，如糖水、黃銅及空氣等。此等混合物在巨觀上無法分辨 其組成成分。在微觀上，這些成分仍保有各自的性質，可用物理方法分離。 (2)不均勻混合物：如砂石等。 3.物質的分類的原則是依據物質的性質予以系統化，因此也可將元素分成金屬與非金 屬；而化合物亦可分為有機化合物與無機化合物兩種。 二.物質的狀態：純物質可以三種狀態存在，即氣態(g)、液態(l)、固態(s)。 1.氣態物質：沒有固定體積與形狀，可充滿整個容器，其體積與形狀隨容器而變。 氣體粒子間的距離較遠，且能自由運動。 2.液態物質：有固定體積，但沒有固定形狀。液體粒子相距較近，可移動或轉動。 3.固態物質：一般情況下，有固定的體積與形狀。固體粒子距離最近，只能在固定 位置振動。 4.物質的三態變化：一般而言，影響物質三態變化的主要因素是溫度與壓力。 (1)熔化：當物質由固態(s)變成液態(l)時的現象，即是。此時的溫度，稱之為熔點 ) (mp 。 (2)汽化：當物質由液態(l)變成氣態(g)時的現象，即是。此時的溫度，稱之為沸點 ) (bp 。 (3)昇華：當物質由固態(s)直接變成氣態(g)時的現象，即是。常溫(25oC)、常壓 下( atm1 )，會發生昇華現象的物質有乾冰(固態的二氧化碳、CO2 s( ))、樟腦丸 (萘丸、C10H8)與碘(I2 s( ))。 (4)凝結(液化)：當物質由氣態(g)變成液態(l)時的現象，即是。 (5)凝固：當物質由液態(l)變成固態(s)時的現象，即是。此時的溫度，稱之為凝固 點( fp)。 (6)凝華(昇華)：當物質由氣態(g)變成固態(s)時的現象，即是。 4.影響物質的三態變化的外在因素是 (A)物質的顏色 (B)溫度 (C)壓力 (D)容器的形狀 (E)物質的種類。
5.在高山上水較易沸騰，原因是在高山上 (A)壓力小，沸點低 (B)壓力大，沸點低 (C)溫度較低，沸點低 (D)粒子間的作用力減小。 6.下列何種狀態中，粒子間的距離最大 (A)固態 (B)液態 (C)氣態 (D)三者距離相同。 7.下列何項物質沒有一定的形狀，但有一定的體積 (A)氨氣 (B)酒精 (C)砂糖 (D)玻璃。 三.物質的性質： 在日常生活中，我們處理的對象，往往是由為數極多的分子所組成的物體，而 非分子本身，而化學所要探討的是分子層次的物質性質，所觀察的則是所有分子整 體的性質，即所謂的巨觀現象。化學家研究物質，是為了瞭解其性質，進而加以應用 所謂的物質是占有空間，具有質量，且具有其固定的性質。而物質的性質通常可分為 物理性質與化學性質： 1.物理性質：物質在不發生化學變化下(只發生物理變化)，能由感官辨認或用儀器 量度的性質稱為物理性質，如顏色、沸點、熔點、密度、溶解度及延展性等。 2.化學性質：物質發生化學變化時，所表現的特性，稱為化學性質，如可燃性、助 燃性、酸鹼性、氧化力及還原力等。 8.化合物與元素的不同點是 (A)前者含多種原子，後者僅含一種原子 (B)前者含多個 原子，而後者僅含一個原子 (C)前者性質不一定，後者性質固定 (D)前者可利用 化學方法分解成其他物質，後者不能再分解成其他物質 (E)前者是純物質，後者 是混合物。
9.下列有關化合物與混合物的敘述中，錯誤的是 (A)化合物有一定的熔點，而混合物 無一定熔點 (B)化合物經由化學反應生成，混合物則經由物理變化生成 (C)化合物 的組成固定，混合物則不固定 (D)化合物與混合物均可藉物理方法分離。 10.我們討論物質的性質，其對象是 (A)分子與分子間的性質 (B)原子與原子間的性質 (C)電子與電子間的性質 (D)原子核與電子間的性質。 11.下列各項敘述中，錯誤的是 (A)水中含氫或氧的重量百分組成是一定的 (B)糖水有 糖及水的性質 (C)氯化鈉含氯及鈉，故氯化鈉具有氯及鈉的性質 (D)糖水的性質 隨糖的濃度而異 (E)食鹽水有一固定的沸點。 12.下列關於鈉金屬(Na)的敘述中，屬於化學性質的是 (A)鈉於889oC時沸騰 (B)鈉 的密度是0.971 3 cm g (C)鈉原子的半徑是0.816nm (D)將鈉投入水中會產生氫氣。 四.物質的變化：可分為物理變化與化學變化兩種。 1.物理變化：未產生新物質的變化；物質狀態改變而其本質不變者，稱為物理變化； 此種變化不會產生新物質，當變化的因素消失時，就恢復原狀。 (1)物理變化時，分子的種類、數目及結構不變，但分子的位置、排列及分子間的距 離可能改變。 (2)相變、形變及運動狀態的改變均屬物理變化。
(3)物理變化的能量不超過
100
kJ
mol
。 (4)例如，水的三態變化、乾冰昇華、酒精揮發等。 2.化學變化：有新物質產生的變化；物質的本質改變者稱為化學變化；此種變化是 物質中原子重新排列，產生新物質，若變化因素消失也不會恢復原狀。 (1)化學反應有三個特點： a.反應前後各種原子的數目不變。 b.反應前後分子的種類不同。 c.反應伴隨著能量的變化。 (2)化學反應的能量在100
~
1000
kJ
mol
之間。 (3)化學反應的形式可分為化合、分解、置換及複分解。 (4)例如，米煮成飯、燃燒、水電解、水泥凝固、消化及光合作用。 (5)如何簡單判斷是否發生化學反應？ a.顏色改變。 b.氣體生成。 c.沉澱物產生。 d.pH 改變。 e.導電度的改變。 3. 核 變 化 ： 原 子 核 發 生 變 化 ， 如 核 分 裂 、 核 融 合 ； 整 個 過 程 的 能 量 變 化 大 於mol
kJ
810
。 五.質量守恆定律：於密閉容器中的一般化學反應，其反應前(所有反應物)總質量等於 反應後(所有生成物加剩下反應物)總質量，此一規律性稱為質量守恆定律，化學反 應遵守質量守恆定律，原因是化學反應只是物質間的原子重新排列結合，反應前 後的各種原子數目不變，且原子具有一定的質量，所以反應前後質量不會改變。 六.能量守恆定律：能的形式雖可轉換，但不會增加，也不會減少，亦即能量不能創 造，也不會毀滅，此一規律性稱為能量守恆定律。在物質的變化中，無論是物理 變化或化學變化，都會涉及能量的轉移，能量有各種不同的形式，如化學能、輻 射能、熱、位能、動能、電能、光能，這些不同形式的能量，都可以直接或間接地相 互轉換。 13.物質發生物理變化時，下列何項會改變 ? (A)分子的種類 (B)分子的數目 (C)分子 的排列 (D)原子的種類。14.下列各種變化中，何者是物理變化 ? (A)光合作用 (B)消化作用 (C)石蕊試紙遇醋 酸變紅 (D)色布經水洗褪色。 15.下列何者會發生化學變化? (A)真空中加熱銅絲 (B)在真空中加熱灰石 (C)在雙氧 水中加入二氧化錳 (D)在硝酸銀溶液中加入氯化鈉 (E)升高液態空氣的溫度。 16.若有反應ABCD，今有 A 物質12.0g， B 物質20.0g及C 物質8.0g 混合 加熱後，經分析得 A 物質6.0g、B 物15.0g、C 物質11.0g，則可得 D 物質多 少克? (A)8 (B)11 (C)16 (D)22。 17.下列有關物質變化的敘述中，錯誤的是 (A)物質的變化都涉及能量的變化 (B)化學 變化中能量的變化大於物理變化 (C)物理變化涉及分子內部原子間的改變 (D)物 理變化不會導致化學性質的改變。 18.下列反應中，何者遵守質量守恆? (A)煤氣燃燒 (B)水汽化 (C)U 235的核分裂 (D)鐵生銹 (E)H2的核融合。 七.物質的構造 1.原子的組成：組成物質的最小粒子是原子，物質的性質則是視分子種類而定。原 子是由原子核與環繞在原子核周遭高速運動的電子所構成。 (1)原子極為微小，直徑約為1010公尺，此為電子運動的空間。
(2)原子核內含有質子與中子 ，質子帶正電 ，中子不帶電 。而原子核直徑僅約 15 14 ~10 10 公尺，原子核占有原子的大部分質量。 (3)原子核的帶電量為一個電子電量的整數倍，此一倍數即為原子序。 (4)電子帶負電，質量約為質子質量的 1840 1 。 (5)質子的帶電量與電子帶電量相等，就一個中性原子而言，其質子數與電子數是 相等的。 (6)原子核內質子與中子數的和，稱之為質量數。 (7)除此之外尚有其他種類粒子存在，但在化學研究上，質子 、中子及電子這三種 基本粒子對物質的構造已足以給予相當圓滿的解釋。 粒子 質量(公克) 電荷(庫侖) 發現先後 電子 9.111028(1) 1.61019 最早(1897) 質子 1.67251024(1840) 1.61019 第二(1911) 中子 1.67481024(1840) 0 最後(1932) 表1：原子內三種基本粒子的特性比較 2.物質的組成：物質可由分子、原子或離子組成。 (1)物質可由原子直接堆積而成。如金屬、網狀固體(如，石英、石墨)等。 (2)原子可互相結合構成分子，再由分子組成物質。如氣體分子、有機化合物等。 (3)原子可經由電子得失所形成的離子，再由離子構成物質，如離子化合物等。 19.西元 1994 年 12 月科學家發一種新元素，它的原子核內有 161 個中子，質量數為 272。則該元素的原子序為 (A)433 (B)272 (C)161 (D)111。 20.下列各項敘述中，正確的有 (A)氯化鈉是離子化合物，它是由離子所組成 (B)惰性 氣體是由一個原子所組成的分子 (C)二氧化碳是由分子組成，所以沒有原子 (D) 金屬是由分子所組成 (E)硫磺不能導電，是原子中沒有電子。 21.氯的原子序為 17，原子核中有 18 個中子，則 (1)氯的質量數為 (A)1 (B)17 (C)18 (D)35。 (D) (2)氯原子(Cl)獲得一個電子後變成氯離子(Cl)，則一個氯離子有幾個電子？
(A)1 (B)18 (C)19 (D)36。 22.汽油燃燒後，下列何者保持不變？ (A)分子種類 (B)分子數目 (C)原子排列(D)原子 種類 (E)原子數目。 23.下列各組物質中，均是由一個純物質與一個混合物所組成，(甲)氯化鉀水溶液與 純水。(乙)空氣與純的氮氣。(丙)金銅合金與純金。(丁)柴油與純己烷。假設要在一 般的高中實驗室，利用實驗來區別純物質與混合物，則 (1)在50 ~ 120oC間，測其沸點可以區別的為何？ (2)用硝酸銀水溶液，就可立刻區別的的有哪些？ <Homework 1-1> 1.物質可以三種狀態存在，這三態間主要的差異是 (A)組成物質不同 (B)組成物質的 形狀不同 (C)粒子大小不同 (D)粒子間的距離不同。(D) 2.下列那些物質於常溫常壓下，具有一定的體積與形狀 (A)銅絲 (B)氮氣 (C)汞 (D)水 晶 (E)糖水。(AD) 3.下列那些不是物質？ (A)水 (B)光 (C)聲音 (D)空氣 (E)二氧化碳。(BCD) 4.下列那些是純物質？ (A)水銀 (B)糖水 (C)鈉 (D)葡萄糖 (E)空氣。(ACD) 5.醬油、牛奶、乙醇、空氣、金剛石及水銀。在這六種物質中，屬於純物質的共有 (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 種。(C) 6.下列那些是混合物的性質？ (A)組成可以改變 (B)不具組成物質的性質(C)性質隨組 成而異 (D)可用物理方法分離 (E)都是非均勻狀態。(ABCD) 7.下列有關元素及原子的概念，那一項敘述是正確的 (A)純物質甲受熱分解產生純物 質乙及氣體丙，則物質甲不可能是元素 (B)具有物質特性的最小單元是原子 (C)由 兩種相同元素組成的多種化合物，性質必相同 (D)乾淨的空氣是純化合物。(A)
8.下列有關常見物質的分類的敘述，何者正確？ (A)純水可經由電解生成氫氣及氧氣， 所以不是純物質 (B)食鹽由氯化鈉組成，所以是純物質 (C)糖水為純糖溶於純水所 組成，所以是純物質 (D)不鏽鋼不易生鏽，所以是純物質。(B) 9.下列各項為小毛在觀察蠟燭燃燒的實驗時，所得的記錄，何項為化學性質的描述 ？ (A)蠟燭為圓柱形 (B)加熱時熔化為液體 (C)產生的二氧化碳可使廣用指示劑呈黃 色 (D)產生的水可使白色硫酸銅粉末變藍色 (E)燭心為三股棉線組成。(CD) 10.對於中性原子而言，下列敘述何項錯誤？ (A)原子核內的質子數與核外的電子數 相等 (B)核內的質子數與中子數相等 (C)質子的質量約與中子相等 (D)中子的帶電 量與電子帶電量相等。(BD) 11.原子半徑約為原子核半徑的幾倍 (A)104 (B)108 (C)1012 (D)1015。(A) 12.下列有關原子的敘述，何者錯誤？ (A)任何原子都含有質子、中子及電子(B)原子 核帶正電 (C)電子在原子核外，作繞核運動 (D)原子核中的中子數與質子數必相 等 (E)原子的質量約與原子核的質量相等。(AD) 13.下列各組物質中，屬於同素異形體的有 (A)石墨與鑽石 (B)水與重水(C)一氧化碳 與二氧化碳 (D)白磷與赤磷 (E)鈾 235 與鈾 238。(AD) 14.下列關於水的各項敘述中，正確的有 (A)一個水分子共有 8 個電子(B)水可與蔗糖 形成氫鍵 (C)水可與鉀金屬反應生成氫氣 (D)水可與乙醇以任何比例互溶 (E)重水 分子中每個氘原子有2 個中子。(BCD) 15.水力發電的過程中，涉及那些能的型式？ (A)熱能 (B)位能 (C)光能 (D)動能 (E)化 學能。(ABD) 16.下列各種形式能量的改變，何者錯誤？ (A)植物的光合作用：光能→熱能 (B)照相 底片感光：光能→化學能 (C)煤氣燃燒：化學能→熱能 (D)手電筒中的電池發光： 化學能→電能→光能。(A) 17.一密閉容器內，裝有鋅金屬(Zn)與氧氣總共重 21.45 公克，經一段時間後，則容 器內的總質量變成多少公克？(21.45g) 18.已知反應2AB 3C，今有4.50 公克的 A 與 3.60 公克的 B 反應一段時間後， A 完全用完而 B 則剩下 1.10 公克，則可生成C多少公克？(7.0g) 19.下列那些性質與化學變化有關？ (A)沸點 (B)活潑性 (C)密度 (D)可燃性 (E)溶解。 (BD) 20.下列何項物質是由離子所構成的？ (A)氧氣 (B)石墨 (C)氯化鈉 (D)銅。(C) 21.下列物質中，何者由分子所組成？ (A)二氧化碳 (B)黃金 (C)石英 (D)鐵。(A) 22.下列四個選項中，小白球代表氦原子、大灰球代表氮原子，則哪一個選項可代表 於STP下，氦氣與氮氣的混合氣？(A) 23. 有 下 列 三 個 反 應 ， ( 甲 )H O2 ( )l H O2 ( )g 。( 乙 ) 2 ( ) 2( ) 2( ) 1 2 l g g H O H O 。( 丙 )
2 3 4 1 1H1H 2He0n。其反應熱大小順序為何？(丙>乙>甲) 24.下列各項敘述中，屬於化學性質的有 (A)水的凝固點為0oC (B)鐵在潮濕的環境下 容易生鏽 (C)煤氣燃燒 (D)水的密度在4oC時最大 (E)非金屬氧化物溶於水呈酸性。 (BCE) 25.下列方程式中，最適合描述右圖中的反應是 (A)A2B2 A B2 。 (B)2A2B22A B2 。 (C)3A26B2 6A B2 。 (D)6A23B2 6AB2。 1-2 化學發展簡史 火的使用：是人類走向文明途徑的首件大事，當人類懂得控制、利用火之後，人 類有了明顯的改變。 1.擺脫了生食的原始習性。 2.知道取暖和照明，開始注意到熱和光所引起的物質變化。 3.掌握火力來提煉物質和鑄造器具的技巧，獲得了燒陶、煉銅、冶鐵等實用的化學工 藝。 一.化學發展的分期：大致可分成四個時期， 1.上古時代的工藝化學時期：此期的化學是從人類的實際生活經驗中開始萌芽 、發 展，主要是利用化學方法來加工製造有關人類生活和生產所需的用品。 2.中古時代的煉丹術與煉金術時期：此期的化學發展，一方面是繼續上古工藝化學 的研究，另一方面則對化學變化所產生的規律性開始歸納的工作，但仍脫離不了 製藥及冶金的工藝技術，尚無法形成一門獨立的科學。 3.近代化學萌芽時期：此期隨歐洲工業發展的興起而開始的，工業發展帶動化學領 域的快速成長，拉瓦節的化學元素論及道耳吞的原子論的提出使化學在理論基礎 的發展下，逐漸形成一門重要的獨立科學，而現代的物質科學就是建立在原子論 的基礎上。 4.現代化的發明時期：開始於二十世紀初，近半世紀以來，科學技術發生重大的變 化，使工業和農業的生產、交通運輸和通訊、醫藥保健、文化藝術以及教育都產生 了根本性的改變，從而深刻地影響人類的物質生活與精神生活。 二.科學發展的理論基礎： 1.中國古代的元素觀：古代國道家的陰陽五行學說：金、木、水、火、土。 2.古希臘的四元素論：以古希臘學者亞里斯多德為主的思想家認為所有的物質都是 由火、水、土及空氣等四種元素構成，不同的物質中，四種元素的組成比例不同。 3.煉金術：從西元前至十七世紀，歐洲的術士們夢想點石成金，從事煉金術，其目
的在將較便宜的鉛、鐵等金屬煉成較高貴的金和銀，另一目的在製造一種生命的 靈藥哲人石，以治療百病與防止死亡，雖然夢想並未實現，但人類也學會了實驗 的技巧和觀察事物變化的能力，也有能力製造硫酸及硝酸之類的物質。 4.煉丹術：中國帝王欲長生不老，委由術士提煉常生不老的丹丸。 5.燃素說：德人史塔耳提出，他認為可燃燒的物質均含有燃素，燃燒時，燃素就會 逃逸而出，剩下的灰，因缺乏燃素而不再燃燒，物質中含燃素愈多，愈容易燃燒。 6.氧化理論：西元 1774 年拉瓦節提出氧化理論，解釋燃燒是物質與氧結合的反應， 並於西元1777 年，由實驗證明空氣中含有氧及氮，並證實了氧化理論，推翻燃 素說，他利用天平的精密實驗提出質量守恆定律。其實驗裝置圖如圖1 1 。 加熱前 加熱後 汞的鍛燒實驗 加熱前 加熱後 氧化汞的加熱實驗 7.原子學說：1802 年由道耳吞提出，其內容如下： (1)一切物質均由原子組成，原子不能再分割。 (2)相同的元素原子具有相同的性質及質量；不同元素的原子，其質量、性質不相 同。 (3)不同元素的原子，能以簡單整數比結合成化合物。 (4)化學反應只是原子間的重新排列，反應前後原子種類與數目不變。換句話說，化 合物分解所得的原子與構成該化合物的原子性質相同。 8.量子力學：是利用數學方法來解釋原子或更小粒子之運動 ，藉量子力學帶動，使 物理、化學與生物的發展向前邁了一大步。 四.我國的科學發展：我國古代有許多精進的化學製造技術，對中華文化的貢獻良多， 如： 1.周朝製造的錫與鉛的用品。
2.春秋時代的銅器。 3.東漢的蔡倫發明造紙的方法。 4.元朝火藥的使用。 5.其他如，釀造、染色等許多重要技術。 五.我國的科學教育：古代的化學著重於應用與技藝兩方面，靠師徒或家族傳習。並 沒有學校教育的傳承制度來廣為流傳，更缺乏從事統整物質變化原理的人才，以 致化學研究的進展相當緩慢。現代化學不但注重技藝，更講求系統、原理的建立。 經由學校課程的傳授，使化學有長足的進步。五十年代以來，我國積極發展科學家 教育已培育出不少化學人才。李遠哲博士在分子束儀器應用於化學反應之氣體分子 碰撞研究上的卓越獻，在民國七十五年榮獲諾貝爾化學獎，就是一個明證。 六.傑出科學家對科學發展的貢獻： 1.西元 1774 年法 人拉瓦節提出燃燒的氧化學說，並且利用這理論以實驗證明了質 量不滅定律，為現代化學奠下相當重要的基礎，後人稱他為化學之父。 2.西元 1803 年英人道耳吞提出原子學說，合理解釋元素和化合物的特性和變化。 3.西元 1869 年，俄人門得列夫提出第一張比較有意義且可應用的週期表，對化學 作更有系統的研究。 4.西元 1887 年，瑞典人阿瑞尼士首先提出電解質在水溶液中游離成離子的學說。 5.西元 1897 年，英人物理學家湯木生從陰極射線中發現電子。 6.西元 1911 年，英國物理學家拉塞福從 α 粒子散射實驗中，發現質子，確立原子核 理論。 7.西元 1913 年，英國物理學家莫士勒在陰極射線管中，以電子撞擊金屬元素，研 究各元素放出的X 射線光譜波長，於是依次序由長至短排列，因而建立原子序的 概念。 8.西元 1932 年英國物理學家查兌克以 α 粒子撞擊鈹原子，發現中子。 1.請將下列各學說或發現依其出現的年代先後排列 (1)量子力學 (2)道耳吞原子說 (3) 燃素說 (4)拉瓦節的新燃燒理論 (5)氧的發現 (6)拉塞福發現質子。 2.下列各學說的提出人，何者錯誤？ (A)四元素論亞里斯多德 (B)質量守恆定律 拉瓦節 (C)電解質的游離說阿瑞尼士 (D)燃素說史塔耳 (E)氧化理論 亞佛加厥。
3.現代的物質科學是建立在何種基礎上？ (A)我國方士的煉丹術 (B)西方的金術 (C) 道耳吞的原子論 (D)拉瓦節的質量不滅定律。 4.關於科學發展的敘述，下列何項正確？ (A)道耳吞提出原子說 (B)拉塞福建立有核 原子模型 (C)門得列夫整理出元素週期表 (D)拉瓦節提出質量守恆定律 (E)史塔耳 推翻燃素說。 5.下列有關化學之父的貢獻之敘述中，正確的是 (A)推翻燃素說 (B)測定電子電量(C) 創立量子力學 (D)提出質量守恆定律 (E)提出週期表。 6.下列有關道耳吞原子說內容的敘述中，在目前看來需要修正的有 (A)原子間以不同 比例結合成化合物 (B)原子無法再被分割 (C)相同原子的質量與性質皆相同 (D)原 子物質是最小單位 (E)組成化合物之原子質量固定。 7.配合題：(甲)查兌克(乙)拉瓦節(丙)拉塞福(丁)湯木生(戊)波耳(己)道耳吞(庚)莫士勒 (辛)門得列夫(壬)阿瑞尼斯。則 (1)以實驗方法證實質量守恆定律。 (2)提出原子說。 (3)提出第一張元素週期表。 (4)提出電解質的解離說。 (5)利用陰極射線實驗，發現電子。 (6)提出原子行星模型。
(7)建立原子序的概念。 (8)發現中子。 1-3 化學與生活 人類從利用化學現象改善生活到追究原因，探索化學原理。最後應用化學原理，促 進工業發展，大幅提昇了生活品質，化學與生活是息息相關的。 一.化學在人類歷史上總是扮演下列角色： 1.提供較美好生活： (1)合成染料的發明與合成纖維的發展，使全人類都能享受華麗絢爛的衣著生活。 (2)抗癌藥物紫杉醇(taxol)的化學結構的確定，其合成方法的研究大有斬獲，對血 癌、婦女卵巢癌與乳癌的治療將有助益。 (3)碳纖維是指含碳量高於 90 %的無機高分子纖維，含碳量高於 99%者稱為石墨纖 維，其特徵為軸向的強度極高、質地輕、耐高溫及化學品的腐蝕，故用途很廣 配合特殊的紡織公司技術，可以製成飛機及火箭等航空器的外殼或人工韌帶。 2.解決問題，處理危機： (1)大量生產肥料農藥，增加農產品的生產量，避免人類肌餓的危機。 (2)發明藥品，抑制細菌與病毒，確保人類的健康。 (3)研發各種電化電池，提供使用方便的能源。 (4)能源發生危機時，化學家研發省能的製造程序，並尋求新能源。 (5)煤與石油大量使用，造成酸雨的危害，化學家使用燃料脫硫與廢氣處理的技術 來有效的抑制。 (6) 臭 氧 層 出 現 破 洞 ， 地 球 生 態 遭 受 威 脅 ， 化 學 家 又 發 明 了 冷 媒 的 代 替 品
) (CH2FCF3 ，取代了會破壞臭氧層的舊冷媒(CCl2F2)。 3.先驅者電腦工業、生物科技、太空科技、高功能性的材料以及新能源的開發，端賴 科技材料的研究開發，而電腦的積體電路板、儲存資料的光碟片也都是化學工業 的產品。 二.化學工業的發展，豐富了人類的物質生活，但也帶來禍害：許多科技產物在最初 研發時都具有時代性的貢獻，但隨日後的使用才發現它們的副作用，如： 1.合成清潔劑的使用，使衣物的清洗更方便，但合成清潔劑無法分解 ，造成環境污 染問題。 2.塑膠袋與保特瓶帶給人們莫大方便，由於安定不會腐蝕，也造成了滿山遍野的塑 膠垃圾，破壞大自然景觀。 3.氟氯烷發明時，科學家慶幸找到一種安定的冷媒，曾幾何時，氟氯烷竟然是破壞 臭氧層的罪魁禍首。 三.未來化學發展的方向： 1.今日化學家在設計或製造產品時，不僅關心自身的安全，更要顧及對生活環境和 地球生態的影響。 2.展望未來，化學家將更努力探討化學原理與發展新的科技，如抗癌劑的研製，微 電腦材料的研發，精密陶瓷的應用，全球環境惡化的對策及無污染能源的開發 等，期使人類能享有更美好得生活及更乾淨舒適的生活空間。 1.下列各項敘述中，錯誤的是 (A)權衡利弊，為了生活的舒適，我們不必考慮化學製 品對環境的污染 (B)化學可化腐朽為神奇，但不能無中生有的創造物質 (C)化石燃 料的過度使用，造成空氣中二氧化碳的濃度增加，遭致溫室效應 (D)化學工廠排 放的汙水，污染環境 (E)發展新科技，生產我們需要的物質，並維持環境與生態 的平衡，是化學家努力的目標。 2.酸雨是大氣污染的一種有害物質，其主要成份來自下列那一種氣體？ (A)氨 (B)二 氧化碳 (C)二氧化硫 (D)臭氧。 3.下列那些物質，若擴散至臭氧層會使加速臭氧的分解？ (A)氧化劑 (B)二氧化碳
(C)一氧化氮 (D)氟氯碳化合物 (E)有機化物。 4.下列那些物質的用途很廣，但因其安定不易分解而造成嚴重的環境污染？ (A)再生 紙 (B) PE 塑膠袋 (C)保特瓶 (D)棉製品。 5.近年來，地球的平均溫度上升是由於下列何種氣的濃度增加？ (A)二氧化硫 (B)二氧 化碳 (C)一氧化氮 (D)二氧化氮。 6.下列各種化合物中，若擴散至臭氧層，會使臭氧層變少甚至破洞的是 (A)氧氣(B)一氧 化氮 (C)氟氯碳化合物 (D)一氧化碳 (E)二氧化碳。 7.將下列各學說或發現，依其年代順序排列。 (甲)電子的發現。 (乙)量子力學。 (丙)拉瓦節的新燃燒理論。 (丁)四元素論。 (戊)解離說。 (己)道耳吞原子說。
Chapter 1 習題 一.單一選擇題： 1.下列何項是元素？ (A)空氣 (B)石墨 (C)蔗糖 (D)黃銅。(B) 2.提出原子學說的化學家是 (A)道耳吞 (B)拉瓦節 (C)亞佛加厥 (D)法拉第。(A) 3.下列何項性質是化學性質？ (A)密度 (B)顏色 (C)在空氣中能否燃燒 (D)能否導電。 (C) 4.下列何者是溶液？ (A)金剛石 (B)食醋 (C)氯化氫 (D)水銀。(B) 5.下列何種物質為化合物？ (A)CuSO45H2O (B)鹼氯工廠所用的食鹽水 (C)石油分 餾後所得的汽油 (D)有消毒作用的碘酒。(A) 6.中國古代的黑火藥是一種 (A)元素 (B)化合物 (C)混合物 (D)純物質。(C) 7.下列何者僅含一種物質？ (A)牛奶 (B)濃硫酸 (C)空氣 (D)氧氣。(D) 8.首先提出燃燒是物質與氧作用的人是 (A)道耳吞 (B)拉瓦節 (C)亞佛加厥 (D)湯木生。 (B) 9.下列那一項不是化合物的特性？ (A)有固定成分 (B)有成分元素的性質 (C)有一定 的熔點 (D)有一定的沸點。(B) 10.影響原子化學性質的主要因素是 (A)電子數 (B)質量數 (C)中子數 (D)原子半徑。 (A) 11.H2O表示水的何種訊息？ (A)組成 (B)性質 (C)變化 (D)能量。(A) 12.下列敘述中，何者描述化學性質？ (A)水的沸點是100oC (B)食鹽可溶於水 (C)食 鹽的熔點是801oC (D)鐵在潮濕的空氣中容易生銹。(D) 13.對化學家工作的描述，何者最貼切？ (A)分析物質的組成 (B)建立純物質性質的資 料 (C)研究化學變化的可能性 (D)實驗和解釋現象。(D) 14.下列何者是中國古代與化學有關的重大成就？ (A)指南針、火藥、印刷術 (B)造紙、 火藥、印刷術 (C)指南針、渾天儀、日晷 (D)渾天儀、造紙、火藥。(B) 15.酒精揮發為蒸氣時 (A)分子結構改變 (B)分子間的距離變大 (C)分子形狀改變 (D) 分子質量變小。(B) 二.多重選擇題： 16.下列哪些物質是純物質？ (A)酒精 (B)食鹽 (C)雙氧水 (D)沙拉油 (E)鐵。(ABE) 17.下列物質中，哪些是是化合物？ (A)酒精 (B)蔗糖 (C)雙氧水 (D)氮氣 (E)鋅。(AB) 18.下列何項是溶液？ (A)空氣 (B)不銹鋼 (C)液化石油氣 (D)氨氣體 (E)碘酒。(ABCE) 19.下列何者不具有固定的熔點？ (A)銀 (B)食醋 (C)玻璃 (D)拾元硬幣 (E)蠟燭。 (ACDE) 20.下列物質中，屬於混合物者是 (A)水蒸氣 (B)石油 (C)水煤氣 (D)醬油 (E)蔗糖。 (BCD) 21.下列各種變化中，何者為化學變化？ (A)碘受熱昇華 (B)在銅片上鍍銀 (C)水結冰 (D)鐵生銹 (E)酚酞在氫氧化鈉溶液中呈紅色。(BDE)
22.下列何者是化學變化的特性 (A)分子的相對位置改變 (B)分子的種類改變 (C)原子 的種類改變 (D)原子的排列方式改變 (E)所需能量在100kJ mol以上。(BDE)
23.對一個銅原子而言，下列敘述何項無意義？ (A)新切面有金屬光澤 (B)銅的密度 3 9 . 8 g cm (C) 銅 具 有 延 展 性 (D) 銅 的 原 子 半 徑 為 0.157nm (E) 銅 可 以 導 電 。 (ABCE) 24.下列何項變化會產生新物質？ (A)碘的加熱 (B)鐵的生銹 (C)煤氣的燃燒(D)空氣的 液化 (E)冰的熔化。(BC) 25.就中國的化學史而言，下列何項正確？ (A)煉丹術為化學萌芽 (B)火藥、印刷及瓷 器均為古代中國化學的成就 (C)宋、明之瓷釉及清代之漆器均為系統化學之結合 (D)中國化學所以停滯不前乃因資源的缺乏 (E)中國人根本沒有化學研究之史實。 (AB) 26.下列各項敘述，何者與道耳吞的原子說無關？ (A)原子不能再分割 (B)原子由質子、 中子、電子等粒子組成 (C)相同原子的性質相同 (D)化學反應前後，質量不增不減 (E)原子不會因化學反應而改變。(BD) 27.下列近代科學家所提出的學說或發現，何者正確？ (A)道耳吞提出原子說(B)拉塞 福提出有核原子模型 (C)門得列夫以原子量排列週期表 (D)查兌克發現電子 (E)拉 瓦節提出燃素說。(ABC) 三.問答題： 1.下列哪些物質屬於勻相混合物? 哪些屬於化合物? 哪些屬於元素? (A)汽水(B)米酒 (C)金幣(D)純水(E)食鹽晶體(F)玻璃(G)不銹鋼(H)鑽石(I)生理食鹽水(J)十元硬幣(K) 乾 冰 (L) 石 英 晶 體 (M) 硫 磺 (N) 氧 氣 (O) 水 銀 (P) 汽 油 。 ( 勻 相 混 合 物 ： A、B、C、F、G、I、J、P。化合物：D、E、K、L。元素：H、M、N、O。) 2.下列哪些元素屬於金屬? 哪些屬於非金屬? 哪些屬於類金屬? (A)水銀(B)鐵(C)金(D) 矽(E)鍺(F)磷(G)氧(H)鑽石(I)氮(J)錳(K)鋅(L)碘(M)硫(N)氫(O)氖(P)溴。 (金屬：A、B、C、J、K。非金屬：F、G、H、I、L、M、N、O、P。類金屬：D、E。) 3.常溫常壓下，下列哪些物質狀態屬於固態?哪些屬於液態? 哪些屬於氣態? (A)食鹽 (B)水銀(C)一氧化碳(D)甲烷(E)小蘇打(F)氧(G)鋁(H)酒精(I)鹽酸(J)氫氧化鈉(K)二 氧化碳(L)臭氧(M)丙酮(N)葡萄糖(O)白金。(固體：A、E、G、J、N、O。液體： B、H、I、M。氣體：C、D、F、K、L。) 4.下列哪些物質性質屬於物理性質?哪些屬於化學性質?(A)顏色(B)熔點(C)水解反應 性質(D)沸點(E)物質狀態(F)可燃性(G)密度(H)導電性(I)熱分解性質(J)水溶液酸鹼 性質(K)折射率。(物理性質：A、B、D、E、G。化學興質：C、F、I、J。) 5.下列哪些物質變化屬於物理變化?哪些屬於化學變化?哪些屬於核變化?(A)汽油燃燒 (B)太陽發光(C)乾冰昇華(D)食物消化(E)呼吸作用(F)光合作用(G)核能發電(H)酒精 蒸發(I)鐵窗生鏽(J)牛奶發酵(K)糖溶解於水(L)氨的水解(M)酸鹼中和(N)水的電解 (O)原子彈爆炸。(物理變化：C、H、K。化學變化：A、D、E、F、I、J、L、M、N。核變化 B、G、O。) 6.下列哪些化合物屬於有機化合物?哪些屬於無機化合物?(A)食鹽(B)葡萄糖(C)蔗糖
(D)碳酸鈣(E)小蘇打(F)尿素(G)二氧化碳(H)酒精(I)硫酸銅晶體(J)蛋白質(K)維生素 C(L)氨(M)醋酸(N)丙烷(O)丙酮。(有機化合物：B、C、F、J、K、M、N、O。無機化合物： A、D、E、G、I、L。) 7.下列哪些化合物屬於電解質?哪些屬於非電解質? (A)食鹽(B)鹽酸(C)蔗糖(D)碳酸 (E)小蘇打(F)氫氧化鈉(G)氫氧化鈣(H)酒精(I)硫酸銅晶體(J)脂肪(K)尿素(L)氨水 (M)醋酸(N)丙烷(O)丙酮。(電解質：A、B、D、E、F、G、I、M。非電解質： H、J、K、L、N、O。)
