第零章 緒論
一.何謂理化? <Ans>：探討自然界的現象與原理的科學，而日常生活中的各種現 象都是理化所探討的現象。 <範例>： 1.為什麼天空會下雨? 2.為什麼物體會往下掉? 3.為什麼有些石頭可吸鐵針? 4.為什麼冬天頭髮會豎起來? 5.為什麼將物體丟到水中，有的會下沈、有的浮在水面上的? 6.為什麼機場、警車的警示燈大多是紅色或黃色? 二.現實生活中問題的解決、奧秘的解開? <Ans>：科學家利用一連串的觀察、假設及實驗來解決多數未知的 問題。 三.國中之理化課程內容有： 1.物質的性質 2.冷熱的變化 3.化學反應 4.大氣與水 5.力與運動 6.聲與光 7.電與磁 8.生活實例的相結合 四.學習理化的基本態度： 1.仔細觀察 2.動手作實驗 3.運用思考 五.實驗前、中、後之注意事項： 1.實驗前： 熟讀實驗報告 進入實驗室先打開窗戶 開始作實驗前先察看滅火器及沖洗裝置位於何處詳讀並瞭解實驗室安全守則 2.實驗中： 嚴禁實驗室中吃零食 嚴禁實驗室中追逐嬉戲 加熱時，嚴禁試管口對準人 嚴禁以螺絲起子玩弄插座 嚴禁濕手接觸插座 酒精燈燃燒時，嚴禁以書本墊在酒精燈下 酒精燈燃燒時，嚴禁以書本擋風 嚴禁直接嗅聞藥品 嚴禁用舌頭嘗試藥品 需配戴安全眼鏡 嚴禁任意傾倒廢液或藥品 嚴禁試管平放於桌上 嚴禁以手拿藥品瓶直接倒出藥品 3.實驗後： 廢棄物分類集中(無毒：可燃、不可燃、玻璃碎片；有毒：專人處 理) 清理桌面及水槽中的雜物 清洗玻璃器皿
整理桌面，並將儀器放置整齊 打掃地面 <補充>：常用儀器 <練習題>： 1. 下列所敘述的項目中，何者是實驗室中部應該有的操作行為? (a).加熱時，管口對準人 (b).直接嗅聞藥品 (c).濕手接觸插座 (d).以 上皆是。 2. 有關量筒的敘述，何者錯誤? (a).可直接測量體積 (b).可在量筒中 進行化學反應 (c).量筒不可直接加熱 (d).不可在量筒中配置溶液。 3. 下列哪些行為在實驗室中易發生危險? (a).一面作實驗，一面吃 東西 (b).利用書本為酒精燈擋風 (c).利用書本墊高酒精燈 (d).以上 皆是。 <常見的單位代號>：
1.公釐(mm) 2.公分(cm) 3.公尺(m) 4.公里(km) 5.公克(g) 6.公斤(kg) 7.秒(s) 六.完整的測量結果，包含兩部份：數字與單位 1. 數字包含兩部份：正確數字(準確值、最小刻度)與一位估計 值(最小刻度下一位)。 2. 而單位部份則視測量工具與測量物而定。 <練習題>： 1.小華測得一物體長為 16.42 公分，則： 單位是 數字是 最小刻度是 估計值是 2.有五位同學以直尺測量右圖中之線段的長度後， 結果如下表： 測量者 鐵雄 大明 珍珍 阿丁 阿龍 測量結果 2.6 cm 2.56 cm 2.57 cm 2.58 cm 2.571 cm 阿龍說：我量到公分以下第三位，所以，我量得最正確。你認為他 說的對嗎? 鐵雄說：我最謹慎，沒有刻度的部分，所以，我量得最正確。你認 為他說的對嗎? 其餘三人為了估計部份究竟是 0.06 cm、0.07 cm 或 0.08 cm，而爭 的面紅耳赤，你認為誰的估計值最正確? 3.兩人用同一把直尺測量理化課本的長度，則下列推論何者最佳? (a).必相同 (b).不一定相同 (c).必不相同 (d).不能比較。 4.小華測量小英身高，結果是 152 公分，則下列推論何者最佳? (a).小英身高恰好是 152 公分 (b).小英身高約 152~153 公分 (c).小 英身高可能是 160 公分 (d).小英身高不可能是 152.5 公分。 七.體積的測量 1.規則物體： 長方體體積 = 長 x 寬 x 高 圓柱體體積 = 底面積 x 高 2.不規則物體： 利用排開液體體積 = 物體體積
八.刻度的讀取： 1. 使用直尺測量物體的長度時，視線要與尺面刻度垂直；若視 線 與尺面刻度不垂直，則會產生誤差，如下圖左。 2. 利用量筒測量液體體積時，若量筒內液面下凹時(如水)，則 眼 睛視線需垂直量筒刻度且對齊液面之最低處，如下圖中；若量筒內 液面下凹時(如水)，則眼睛視線需垂直量筒刻度且對齊液面之最低處， 如下圖右。 九.是不是所的東西都需要測量：並非所有的量均需要藉助儀器來測 量，因此可分成： 1.不需要測量就能夠計數出來的量。例如：人數、個數、年齡、頁 數、錢數等等。 2.需要用儀器或設計方去測量的量。例如：長度、重量、溫度、壓 力、電流強度等等。 <練習題>： 1. 下列哪些是測量結果? (a).今天上午的溫度是 300C (b).中道中學全 校師生有1523 人 (c).我的身高是 172.5 公分 (d).這個西瓜很甜。 2. 如右圖示，甲、乙、丙三人測量 丁同學的身高時，其操作情形， 試問： (a).何者的操作最正確? (b).何者量出的高度比實際的高度大? (c).何者量出的高度比實際的高度大? 十.質量的測量： 1. 何謂質量? <Ans>：一物體內所含物質的量(單位：公斤 kg)
同是磚塊體積大者，質量大。 同一物體的質量，不會隨形狀、位置、狀態之改變而改變。 2. 何謂重量? <Ans>：物體因受地心引力所呈現之一物理量(單位：公斤重 kgw) 於同一位置的兩物體，若質量相等，其重量亦相等：且質量愈大 的物體則重量愈大。 當一物體置於不同位置時，其重量不相同。 3.如何測的質量? 工具：等臂天平。 原理：利用地球對物體地心引力之大小而求得。 <補充>：天平的種類及使用： 1.種類： 等臂天平：一般而言，指針朝下。如下圖一。 上皿天平：一般而言，指針朝上。如下圖二。 三樑天平。 圖一上皿天平指針偏向右時， 圖二等臂天平指針偏向右時， 表右盤的物質質量比較大。 表左盤的物質質量比較大。 2.使用步驟： 歸零。當左盤下傾(較重)，則將校準螺絲往右移；當右盤下傾(較
重)，則將校準螺絲往左移。 待測物置於左盤，砝碼置於右盤。 計算所有砝碼之質量，即是物體質量。 <補充>：如何測得重量? 1.工具：彈簧秤，如又右圖。 2.原理：利用虎克定律，即彈性限度內， 彈簧所受外力(物重)與彈簧伸長量正比。 3. 範例：某生做彈簧秤測物重實驗，結果如下表，則： 彈簧全長(公分) 12 14 16 18 21 物重(公克重) 10 15 20 25 30 (1).彈簧原長是多少? (2).彈簧之彈性限度是多少? (3).當重物是 17.5 公克重時，則彈簧全長是多少? (4).當重物是 35 公克重時，則彈簧全長是多少?
第一章 水
水的功用： 利用水的高比熱，可穩定地球的溫度。 孕育了各種生物。 人類維持生命、蒸煮食物、農業灌溉、洗滌東西均需要水。 用來發電。 <問題>：為何由人造衛星所拍攝的照片中，地球是一個藍色的行星?1-1 水的三態
一.物質三態：凡是具有質量、佔有空間的東西，都稱之為物質。一 般而言，物質可分為三種形態，分別是固態、液態、氣態。敘述如下： 1.固態(solid) 有一定的體積且形狀不隨容器所改變。如，石頭、 鐵塊、白糖等等。 2.液態(liquid) 有一定的體積但形狀隨容器而改變。水、酒精、汽油 等等。 3.氣態(gas) 沒有一定的體積及形狀，可充滿任何形狀之容器。 如，空氣、氧氣、二氧化碳等等。 二.水的蒸發與凝固：水是自然界中，唯一可三種狀態同時存在於自 然界的物質。由日常生活經驗可知，水的三態變化，主要乃是根據 溫度的不同所導致。 1. 水的蒸發： 步驟： step1：取一杯熱開水與另一杯冷開水觀察之；可看到熱開水，因為 高溫，所以不斷有白煙(此乃水蒸氣遇到冷空氣後，凝結成的小水 滴)冒出，漂浮於空中，而看似在不斷地冒出白煙。 step2：再以玻璃片蓋住燒杯口，則可看見玻璃片有小水滴的形成。 step3：一段時間後，水滴逐漸聚集加大後，因重量過大而落下，類 似下雨。 step4：而另一杯冷水則無此現象。如下圖。 蒸發現象：當液體溫度低於沸點時，表面的液體逐漸變成氣體的 現象；蒸發現象可發生於任何溫度、任何地點，但高溫時的蒸發速率 比低溫時的蒸發速率快。 2.水的凝固： 步驟： step1：於燒杯裝有質量比為 3：1 的冰與食鹽混合物，做為冷劑；
溫度可達到-190C。 step2：用一小試管，裝有些許的水，並作下記號。 step3：將試管置於燒杯中 3~5 分鐘。 step4：觀察結冰後的體積變化及燒杯外是否有小水滴凝結。如下圖。 想想看： 在嚴寒的冬天裡，說話時口中會冒出白色煙霧，但夏天時，則不 會，為什麼? 從冰箱拿出來的飲料瓶，放在空氣中不久，瓶子表面會出現小水 滴，為什麼? 為何將冰與鹽以 3：1 的比例混合時，最低溫可達-190C? 為什麼天空會下雨? <練習題>： 1.火車燃燒煤炭所噴出的煙煤是屬於 (a).固體 (b).液體 (c).氣體 (d). 以上皆有可能 2.通常所看見的雲及霧是什麼狀態? (a).雲是氣體，霧是液體 (b).雲是 液體，霧是氣體 (c).兩者都是氣體 (d).兩者都是液體。 3.冰塊附近常見的白色物狀霧是 (a)冰塊釋放出的冷氣 (b).冰塊直接 熔化的小水滴 (c).空氣中的水蒸氣遇冷凝結成小水滴 (d).冰塊遇 熱變成水蒸氣。 4.由冰箱取出的空杯，不久後外壁有水滴，這是屬於何種現象? (a). 熔化 (b).凝固 (c).昇華 (d).凝結。 三.水的三態及三態變化：固態的水叫做冰，液態為水，氣態則為水 蒸氣。
1.水的三態轉換：
2.水於三種不同狀態的差異：
3.想想看 日常生活中有哪些常見的昇華實例?
1-2 水的密度
想想看 為什麼有些物體的質量相同，但體積卻不相同；而有些 物體的體積相同，質量卻不相同的物體? 一.何謂密度 代表物體的緊密程度，即是密度。 1.定義：物質每單位體積所含的物質質量或者物體的質量對體積 的比值，即是密度。 2.數學式：密度 = 質量 ∕ 體積 或者 D = M ∕ V 亦可轉換成下列式子 M = V D 代號 意義 單位 D 密度 g / cm3 M 質量 g V 體積 cm3 3.三者的關係： 當密度(D)一定時，則質量(M)與體積(V)成正比。 當體積(V)一定時，則質量(M)與密度(D)成正比。 當質量(M)一定時，則密度(D)與體積(V)成正比。 <練習題>： 1.將一密度為 9.8 g / cm3的金塊切成同體積的兩塊，則這半塊金塊的 密度是多少 g / cm3? (a)4.9 (b)9.8 (c)19.6 (d)視重量而定。 2.若甲物的質量為 75 g，而體積是 30 cm3，則甲物的密度是多少? 3.一量筒裝有 50 cm3的酒精時，稱得重量為118g；若改裝 100 cm3的 酒精時稱得重量為 158g，則酒精的密度是多少?而空量筒的重量是 多少?4.同質量的甲、乙兩物體，甲的體積大於乙，則密度的大小是 (a)甲 >乙 (b)甲 = 乙 (c)甲 < 乙(d)無法判斷。 5.甲乙兩物體，其質量比是 1：2，而體積比是 2：1，則甲乙兩物體 之密度比是 (a)1：1 (b)1：4 (c)4：1(d)1：2。 二.水密度的測量實驗： 1.步驟： step1：以天平稱得量筒質量。 step2：加水至量筒中，每次加 10 毫升(ml)，並稱得總質量。 step3：繪出總質量(橫座標)對水體積(縱座標)關係圖(Homework)。 step4：繪出水質量(橫座標)對水體積(縱座標)關係圖(Homework)。 step5：利用密度定義，求出水的密度。 2.數據：(若量筒的質量為 50 g) 實驗次數 水的體積 量筒水的質量 水的質量 水的密度 1 10.0 cm3 59.9 g 9.9 g 0.99 g / cm3 2 20.0 cm3 70.0 g 20.0 g 1.00 g / cm3 3 30.0 cm3 79.9 g 29.9 g 1.00 g / cm3 4 40.0 cm3 90.0 g 40 g 1.00 g / cm3 5 50.0 cm3 100.2 g 50.2 g 1.00 g / cm3 水的密度平均值 = 1.00 g / cm3 3.結論： 水的質量對體積的關係圖為通過原點的一直線，可知質量和體積 成正比。 於定溫定壓下，同一物體的密度保持不變，和體積質量無關。 三.水密度的異常現象： 1.常言道〝物質熱漲冷縮〞，即一般的物質，當溫度上升時，體積 會膨脹而密度則變小；溫度下降時，體積會收縮而密度則變大。但是， 水則沒有那麼聽話了；水於40C 時密度最大，所以，水於 40C 時，會 熱漲冷也漲。
降溫(00C) ← 溫度(40C) → 昇溫(1000C) 不變 ← 質量(M) → 不變 變小 ← 密度(D) → 變小 膨脹(變大) ← 體積(V) → 變大(膨脹) 2. 於冬天嚴寒時，湖面上的水溫逐漸降低，當溫度降到 40C 以下， 即將結冰時，溫度較低的水由於密度較小，會浮上表面而由表面 開始結冰；溫度較高的水由於密度大，會沈入底層。即使在寒冷 的冬天，底層之水溫仍可維持在40C 左右，讓水中的生物度過寒 冬而繼續生存。 想想看 為何於夏天游泳前需要作足夠的熱身運動，以防抽筋溺 水?(和水的密度有關) <Ans>：在夏天，由於湖水受陽光照射時，表層的水溫上升，使得 水密度變小，無法下沈而浮於水面上，故底部的水溫較表層水溫低， 因此游泳時若驟然跳入水中，容易因溫度變化過大而抽筋，以致無 法游動而發生溺水。 <練習題>： 1.體積 73.6 立方公分的水，凝結成密度為 0.92 公克/立方公分的冰時， 問此時冰塊的體積為多少? 2.將 108 公克的鋁塊(密度為 2.7 公克/立方公分)，投入盛滿密度為 0.75 公克/立方公分的汽油內，求溢出的汽油體積和質量? 3.空瓶質量 15.2 公克，盛滿水則質量為 75.2 公克，如裝滿水銀時質 量共若干? (水銀的密度為 13.6 公克/立方公分) 4.有一銅塊，長、寬、高分別是 5、4、2 公分，在天平上稱的質量為
356 公克，試求銅的密度? 5.有一密度均勻但形狀不規則的石塊，其質量為 100 公克，將其投入 裝有 40 毫升水的量筒中，見水面上升至 60 毫升的刻度，則： (1).此石頭的體積為多少立方公分? (2).石頭的密度為多少? 6.空瓶質量 12 公克，盛滿水時，總質量為 72 公克，若改盛汽油時， 總質量為 60 公克，求汽油的體積及密度? 7.將密度 10.5 公克 / 立方公分的銀 12 立方公分與密度 7.0 公克 / 立 方公分的鋅 8 立方公分作成合金，求該合金之密度為多少? 8.有體積 200 毫升，密度為 1.2 公克 / 立方公分的食鹽水，加水稀釋 至體積的兩倍時，密度變為若干? 9.甲、乙兩物體，其質量比為 2：3，而體積比為 3：2 則甲乙兩物體 的密度比為多少? 10.下列物質中，何者的密度最大? (a)00C 的水 (b)40C 的水 (c)100C 的 水 (d)500C 的水。 11.人們常說棉花比鐵輕，這句話的當然有語病，他實質上的意義是 (a)棉花的重量比鐵的重量小 (b)棉花的質量永遠比鐵的質量輕 (c) 棉花的密度比鐵的密度小 (d)以上說法均合理。 12.下列有關水與冰的敘述，那一項是錯誤的? (a)1 公克的純水體積 必
為 1 立方公分 (b)純水在 40C 時，密度最大 (c)湖水結冰是從湖面
開始 (d)冰的密度比水小。 <小試身手>：
1-3 水溶液
於日常生活中，我們常用水來溶解許多物質，例如，糖、食鹽、奶 粉等等物質與水混合時，可得到一杯杯的混合液，而科學家為了判 別這些混合物中的各個角色(如，糖、水、糖水)，分別以溶質、溶劑、 溶液來命名之。 一.定義 何謂溶質、溶劑、溶液? 1.溶質：被溶解的物質；例如：糖、食鹽、碘片、二氧化碳等等。 2.溶劑：用來溶解溶質的物質；例如：水、酒精、四氯化碳等等。 3.溶液：溶質溶於溶劑中所形成的均勻混合液；例如：糖水、鹽 水、碘酒等等。即 溶液 = 溶質 + 溶劑 <Note>： 溶質不限於固體，而溶劑、溶液亦不只限於液體。 溶質可能是固體、液體或氣體；溶劑、溶液也都可能是 固體、液體或氣體。 只要是均勻混合物都可稱為溶液。 溶液可分為氣態溶液、液態溶液、固態溶液等。 溶液是混合物，但溶液中仍保有原有特性，例如：糖水 中，仍保有糖的甜味及水的性質。 二.溶液的種類： 1.依狀態來分：可分成 固態溶液：溶液是固體，例如：合金、K 金(黃金 + 銅) 。 液態溶液：溶液是液體，例如：糖水、咖啡。 氣態溶液：溶液是氣體，例如：空氣、天然氣。 2.依溶劑的種類來分： 水溶液：以水當溶劑，例如：糖水溶液、食鹽水溶液。 非水溶液：不是以水當溶劑，例如：酒精溶液、碘酒、四氯化碳溶 液。 <Note>：溶液中溶質、溶劑的判斷? 某某水溶液 溶質是某某，而溶劑是水。 AB 溶液 溶質是 A，而溶劑是 B。 除了、外量較多者是溶劑，量較少者是溶質。
<練習題>：指出下列各溶液中何者是溶質?何者是溶劑? 硫酸溶液(硫酸的水溶液) 碘酒(碘的酒精溶液) 氯的四氯化碳溶液 三.何謂純物質、混合物? 1.純物質：具有一定的組成及特性(沸點、熔點、密度等等)。 例如：氧氣、二氧化碳、純水、鐵、鋁等等。 2.混合物：其特性組成均不一定；由兩種或兩種以上純物質所組 成。 例如：咖啡、空氣、合金、墨水等等。 <課外小常識>： 依溶質的顆粒大小來區分溶液種類可分為： 真溶液：溶質溶於水後，因為溶質的顆粒很小，且很均勻的分散 於水中，呈透明狀，這種溶液即稱為真溶液。 例如：食鹽水、糖水、醋、酒等等。 特性：無法用濾紙過濾，不會發生沈澱現象。 膠體溶液：溶質在水中分散不均勻，且顆粒比較大，會擋住部分 光線，所以溶液不很透明，這種溶液即稱為膠體溶液。 例如：豆漿、牛奶、稀膠水、墨水等等。 特性：可用濾紙過濾，會發生沈澱現象，且用光線照射時可看 見光的路徑。 四.簡單的物質分離： 對於有雜質之溶液，利用溶解過濾將雜質分離，其注意事項如下： 1.主要器材：漏斗、濾紙、燒杯、玻璃棒、鐵架、鐵環等等。 2.步驟： step1：先將混合物加入水中後，並靜置。 step2：將濾紙依下列方法折疊。先以較粗糙之一面向內對折，再對 折使留約100角，從較小的一摺撕下一角，打開較大的摺，成一圓錐
形置於漏斗內，如圖1-3(a)。 step3：用手或玻璃棒固定濾紙，並以滴管滴入少許的蒸餾水使濾紙 潮濕，緊貼漏斗壁，如圖1-3(b)。 step4：並將漏斗置於漏斗架上，調整漏斗至合適的高度，使漏斗管 頸和承接濾液之燒杯內壁相接觸，如圖1-3(c)。 step5：使玻棒中段與燒杯凹口接觸，用另一容器在下方盛接濾液， 再將step1 之液體緩緩倒入過濾，如圖 1-3(d)。 圖1-3(a) 圖 1-3(b) 圖 1-3(c) 圖 1-3(d) step6：將 step5 所得之濾液，利用加熱，將水趕走，即可得所要的 物質。此方法叫做蒸發。 3.結論： 簡易分離步驟，如下：
漏斗底端須與燒杯內壁接觸，為避免液體往外賤開。 濾紙的摺疊是為了，使其與漏斗的密合度增加，可提高過濾的效 果。 傾倒液體時，須沿玻棒是為了，避免液體往外賤開。 傾倒液體時，不可高於漏斗之濾紙高度。 日常生活中，曾有泡糖水或食鹽水的經驗，是否曾經注意到下列 各種現象? 定量的水中，加入的糖愈多，糖水就愈甜。 定量的水，並非可無限制的溶解糖，而是有一最大限量。 加熱中的水，可溶解的糖量，好像更多了。 熱水中的糖，溶解的速率好像比較快。 定量的一杯糖水，若繼續加更多的水，則糖水的甜味就變淡了。 所以，一樣多的水，當溶解愈多的糖時，甜度愈甜，則濃度愈大； 若是有顏色溶液，其顏色愈深，則表其濃度愈大。 2.濃度：一定量的溶液中所含溶質質量的多寡程度，即稱之為該溶 液的濃度；換句話說，即溶質在溶液中所佔的比例大小。 種類： 重量百分率(%) = (溶質質量 / 溶液質量) x 100% = (溶質質量 / (溶質質量 + 溶劑質量) ) x 100% <例如>：濃度 5%的鹽水，其意義是：每 100 克的鹽水中，含有 5 克 的鹽。 溶解度：於150C，若食鹽的溶解度為 35 g / 100 g 水，其意義是： 每100 克的水於 150C 時，最多可溶解 35 克的鹽。
特性： 濃度是溶液的特性，不減少(或不加入)溶質或溶劑時，濃度仍維 持不變。 <例如>：一杯 10%的糖水倒掉一半，剩下糖水的濃度仍為 10%。 溶液加入溶劑後，濃度變小；加入溶質或減少溶劑時，濃度變 大。 同質量的水中，溶解的溶質愈多，該溶液的濃度就愈大。 <例如>：同質量的水中，如果溶解不同量的糖，則溶有較多糖的 那杯溶液，其濃度較大，而溶有較少糖的那杯溶液，其濃度較小。 溶液中加入溶劑，濃度變小，但溶質的質量仍維持不變。 <例如>：一杯糖水加水沖淡後，比較不甜，是因濃度變小了，但 沖淡後溶液中所含糖的質量仍維持不變。 3.飽和溶液： 定義：溫度壓力一定時，一定量溶劑所能溶解之最大溶質量，此 時所形成之溶液，即稱之為飽和溶液。 性質：若在溶液中加入過量的溶質，溶解達到飽和時，即不能再 溶解更多的溶質，則溶液的濃度不再增加，此時過量的溶質形成沈 澱，即使一再攪拌扔無法溶解，溶液仍維持飽和。 <例如>：於 200C 時，100 公克的水最多能溶解食鹽 36 公克，即表 示溶解度為36 克 / 100 克水；若在 100 克的水中加入 40 克的食鹽， 則有4 公克的食鹽無法溶解。 4.未飽和溶液： 定義：溶液中所溶解的溶質未達到最大限度，在加入少量溶質時 仍可溶解，此時的溶液稱為未飽和溶液。 <Note>： 定溫時，定量的水可溶解定量的溶解；若溫度改變，可溶解的量 也改變。 未飽和溶液中加入同一溶質，其濃度逐漸增加，溶液可以逐漸達 到飽和。
飽和溶液中若在加入溶劑，溶液即逐漸變成未飽和，此時的濃度 會變小，味道會變淡，則稱此現象為稀釋。 5.溶解度的特性： 定義：物質在飽和溶液中的溶解程度。 <例如>：若於 150C 時，食鹽的溶解度為 35 g / 100 g 水，則可知每 100 克的水，於 150C 時，最多可溶解 35 克的鹽。 物質對水的溶解度常隨溫度的升降而改變；一般而言，大部份的 固體對水的溶解度，隨溫度的上升而增加；而大部份的氣體對水的 溶解度，則隨溫度的上升而減少；且氣體溶解度隨著壓力的增加而 增加。 有的溫度愈高，則溶解度愈高 <例如>：硝酸鉀、糖、鹽。 有的溫度愈高，則溶解度愈低 <例如>：硫酸鋰及氣體。 攪拌只可加快溶解的速率，無法增加溶解溶質的量。 將固體磨成粉亦只可加快溶解的速率，無法增加溶解溶質的量。 同一種物質對於不同的溶劑，其溶解度亦不相同。如，蔗糖易溶於 水卻難溶於酒精；碘易溶於酒精卻不易溶於水。 <科學小常識>： 汽水中溶有二氧化碳氣體，當我們喝完汽水後，往往會打嗝，為 什麼? <Ans>：因為人體的溫度比較高，所以喝下汽水後，汽水的溫度 會升高，使的汽水中的二氧化碳溶解度降低，將二氧化碳釋放出來， 而充滿胃部，故常有肚子漲漲的，且有打嗝的現象。 養魚的水中為什麼要不斷的空氣? <Ans>：因為水中的含氧量，隨魚兒的呼吸而減少，同時水中的 壓力比空氣中大，因此把空氣打入水中，使的氧氣之溶解度增加，
並增加水中之溶氧量。 <生活須知>：日常生活中常可發現，如果於塑膠墊板上用油性筆 劃上兩條線段，分別以脫脂棉花沾水與酒精擦拭；結果發現，酒精 可將其擦拭掉，但水則否。為什麼? <Ans>： 雖然水是很好的溶劑，但並不是所有物質均可溶於水中；此時， 對於水無法溶解的物質可利用非水溶劑來溶解之。如：酒精、丙酮、 去漬油。 非水溶劑的種類與性質各不相同，不同物質的溶解，需依溶質 的特性來選擇不同的溶劑。 <例如>： 衣服沾上了肉湯、油脂、油墨，可以用汽油來清洗。 衣服沾上了油漆，可以香蕉水來清洗。 油墨亦可用松節油來除漬。 <補充教材>： 重量百分率的求法 將 50 公克的食鹽加到含 150 毫升的水中，問此食鹽水溶液的濃度 為多少? 溶解度求濃度 若某物質對水的溶解度為 25 公克 / 100 公克水，問此溶液的濃度為 多少? 混合液濃度I 將食鹽 15 公克溶解於 135 公克的水中，則： (1).此溶液的濃度為多少?
(2).取此溶液 50 公克，則其中含食鹽多少公克?含水多少公克? 混合液濃度II 把 20%的糖水 100 公克與 5%的糖水 300 公克混合後，則此混合液 的濃度為多少? 混合液濃度III 小明欲將濃度 60%的糖水溶液 200 公克沖淡，他用量筒量取 300 毫 升的水加入攪拌均勻後，問稀釋後糖水的濃度為多少?
1-4 水污染
； 何謂水污染? 水中若含有人們所生產的廢物，我們就說此水已被污 染了。 水污染的來源及其原因：依其污染來源大致可分三大類 (1).未處理的污水(下水道污水)： (a).來源：家庭用水。 (b).原因：來自動、植物所產生的廢物中，有的被細菌分解，成為細 菌的養分，增加細菌的繁殖，減少水中之溶氧量，造成大量的水中 動物的死亡，導致水污染及河川骯髒惡臭之主因。 (2).有毒重金屬與非金屬的水污染(工業廢水)： (a).來源：來自工廠排出的廢水和石油的燃燒。 (b).原因： 汞 來自鹼氯工業，可導致水 病。 鉛 來自含鉛汽油及油漆，導致腦神經受損。 鎘 來自電鍍工廠的廢料，可導致痛痛病。 砷 來自煤炭的燃燒，會引起腸胃障礙，甚則致癌(烏腳病)。 (3).清潔劑和肥料的水污染： (a).來源：肥料、洗衣粉與各種清潔劑 (b).原因：若干特性得洗衣粉與清潔劑，在自然界中所生成的泡沫， 不易受細菌分解，而長存於水中，阻礙空氣溶入水中；又有多數之 肥料中含有磷的物質，更助長水中水藻的生長，而消耗水中之氧氣， 使的水中生物因缺養而死亡。 水污染的影響： (1).腐敗的食物與動植物的屍體等，會消耗水中的氧氣，引起細菌 繁殖，造成水質污濁、惡臭。 (2).植物肥料流入河中、湖泊，會使藻類過渡繁殖，改變生態。 (3).清潔劑、農藥和水銀、鉛、鎘等有毒之重金屬污染過的水，會對 環境與人體健康造成嚴重的影響。 <Note>：河川、湖泊中的養分太多時稱為優養化，因為藻類繁殖太快，在夜間沒有光合作用時，水中的氧氣不足，而使藻類與魚類死 亡，進而腐敗。 水污染的防治： (1).預防污染物進入水中：為水污染防治的最基本原則，防患未然， 是水污染防治最有效且最經濟的方法。 (2).不要製造污染：工廠廢水排放前需先實施廢水處理，等水質合 乎標準後才可排放；都市應建污水下水道系統，將家庭污水集中處 理後再排放。 (3).民眾應提高環保意識，減少廚餘，不要任意把殘羹、菜餚到入水 槽，購買污染性小的清潔劑，更不要任意將拋棄垃圾及塑膠製品， 則可舉手之勞，作環保。 <補充教材>：熱污染 來自火力發電廠和化學工廠的冷卻用水，這些冷卻用水的溫度較高， 當其流入湖泊或海洋中，將使得水溫局部的升高，導致水中溶氧量 降低。 核能發電廠的第二冷卻系統，即渦輪機蒸汽冷卻器之冷卻水，往往 足以使河水或鄰近海域的水溫升高約一至二度，雖僅升高一至二度， 就可使附近生物的生態環境產生改變；如墾丁核三廠，附近海域所 產生的珊瑚白化的現象即是。
第二章 空氣
2-1 空氣的組成
<鐵的生銹>： 原理：由於鐵與空氣中的氧與水蒸氣接觸，使得鐵進行氧化作 用(即生銹)。 性質：鐵生銹後，質鬆而多孔，銹蝕後容易脫落，影響鐵的強 韌性，損害器具。 防止：防止鐵生銹的方法是使鐵與空氣隔絕，通常有下列方法： (1).於鐵器表面上一層薄油。 例如：腳踏車的磁輪、鏈條上油可防鏽。 (2).於鐵器表面上一層油漆。 例如：家裡的鐵門、鐵窗常上漆可防銹。 (3).於鐵器表面鍍錫或鋁、鋅。 例如：食品罐頭是在鐵罐內鍍錫，俗稱馬口鐵。 例如：鍍鋅的鐵，俗稱白鐵。 (4).把鐵器放置在乾燥空氣中，亦可減緩鐵的生銹。 <作作看>：空氣成分的測試或者空氣是混合物的證明 利用鐵的生銹檢驗氧氣： (1).步驟： 1.取鋼絲絨約 0.3 公克，放入水中浸濕。 2.將鋼絲絨塞入玻璃管中一端。如圖 2-1。3.將其置於裝有 1/2 水的燒杯中，調整玻璃管高度，使其管內外水 面同高，並用膠帶將其黏於燒杯內壁。如圖2-2。 4.取下滴管橡皮頭套在玻璃管上，如圖 2-3。<Note>：若水面稍微下 降，則以滴管調整水面，使其水面高度一樣，並以油性筆做下記號。 5.持續觀察，並比較內外之水面高度差。 (2).問題： 1.鋼絲絨的外觀上有何變化? 2.玻璃管內水面的高度有何變化? 3.玻璃管中空氣體積是否減少，為什麼? 利用燃燒檢驗氧氣： (1).步驟： 1.取空保特瓶一個，將保特瓶作持圖 2-1(a)。 2.在保特瓶切口端割開一缺口，如圖 2-1(b)。並於高度約 6 公分處用 油性筆作一記號。將瓶蓋打開，使保特瓶站立於有水的塑膠水槽中， 水深約4 公分。 3.取一支點燃的線香，插入保特瓶中，觀察線香的燃燒情形，如圖 2-1(c)。數秒後將線香抽出吹熄，把保特瓶取出並置於桌面上。 4.將保利綸圓片放置於水面上，取一團鋼絲絨約 2.5 公克，弄濕後 置於保利綸圓片上，以保特瓶罩住保利綸圓片，如圖2-2(a)，此時瓶 口並未加蓋。
5.調整水槽內之水位，使保特瓶內外之水面均位於記號處，並旋緊 瓶口蓋。如圖2-2(b)。 6.靜置後，持續觀察鋼絲絨及瓶內之水位高度變化並作上記號，直 到瓶內水位不在上升，並加水於水槽內，使瓶內外之水位等高。 7.取一支點燃的線香，迅速打開瓶蓋並插入保特瓶中，觀察線香的 燃燒情形? (2).問題： 1.鋼絲絨的外觀上有何變化? 2.實驗前後，保特瓶內水面的高度有何變化? 3.前後兩支線香在瓶中的燃燒情形是否相同? <空氣的成分>： 空氣為無色、無味、無臭，是一種混合物。其主要成分是氮與氧，其 餘組成及含量，如下表： 成 分 體積百分比(%) 質量百分比(%) 氮 78.08 75.50 氧 20.94 23.14 氬 0.94 1.3 二氧化碳 0.03 0.05 其他(水蒸氣、氦、氖) 0.01 0.01 氮氣(N2)：約占空氣總體積的五分之四。 (1).氮為無色、無臭、無味的氣體，略溶於水，比空氣輕。 (2).氮不能助燃，也不能幫助呼吸。
(3).氮是形成蛋白質的重要組成。 (4).氮是構成肥料尿素、硫酸銨及工業上製氨、硝酸的主要成分。 (5).於室溫下幾乎不發生反應，但在高溫時仍可與部分金屬發生反應。 (6).在食品的包裝中，將包裝內之空氣抽掉，在充入氮氣，可常保食 物新鮮。 氧氣(O2)：約占空氣體積的五分之一。 (1).氧為無色、無臭、無味的氣體，略溶於水，比空氣重。 (2).氧氣不能燃燒，但可以助燃。 (3).維持動物生命必備氣體。 (4).水中之魚類及動物的生存端賴水中之溶氧量。 (5).鐵生銹必備氣體。 稀有氣體：包含有氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、山(Xe)、氡 (Rn)。除氡為放射性元素外，其餘均存在於空氣中，但含量稀少，故 稱稀有氣體。其組成相當安定，於常溫或高溫下均極不易發生反應， 故又稱為惰性氣體或惰性氣體。 (1).氦氣：密度很小，只大於氫氣，且不易發生反應，故可代替氫氣 填充氣球與飛艇。 (2).氖氣：可充入燈管內，通電後產生紅色燈光，可做為霓虹燈或燈 塔指示燈。 (3).氬氣：稀有氣體中含量最多的氣體。於焊接金屬時，使用氬氣可 防止金屬與氧反應；亦可填入燈泡中，防止燈絲被燒斷，延長燈泡 壽命，增加亮度。 <液態空氣>：利用加壓、降溫可使空氣變成淡藍色液態氣體。可利 用此現象證實空氣是混合物。 證實：如果將液態空氣緩緩蒸發(加溫)，因為氮氣的沸點較氧氣低， 所以氮氣先蒸發，把氧氣殘留下來，故可證明空氣是混合物。
2-2 氧氣
<性質>： 氧為無色、無臭、無味的氣體，略溶於水，比空氣重。 氧氣不能燃燒，但可以助燃；且可和許多物質反應。 <例如>： (1).將點燃的線香，插入裝有氧氣的瓶中，可看到線香燒的更旺盛。 (2).留有紅熱的火柴灰燼，插入純氧的瓶中，可看到火焰復燃的現象。 維持動物生命必備氣體。水中之魚類及動物的生存端賴水中之溶氧量。 鐵生銹必備氣體。 <想想看>：在日常生活中，雙氧水可用來殺菌。但未加蓋的雙氧 水，放久了以後就失去效果，你知道為什麼嗎? Ans：因為它會分解成氧氣與水。 <製備>：在實驗室內，可利用二氧化錳(MnO2)與雙氧水(H2O2)混 合製得氧氣。 原理：於室溫下利用二氧化錳(MnO2)當催化劑，即可加速雙氧水 (H2O2)分解成水與氧氣。 雙氧水 水 + 氧 H2O2 H2O + O2 <Note>：催化劑，可加速化學反應速率，但反應前後本身的質量、本 質均不改變的物質，即是。例如，二氧化錳(MnO2)。 裝置：如下圖。 步驟： (1).先於錐形瓶中加入少許的二氧化錳，再由薊頭漏斗長管底部加入 些許的水。使水位略高於薊頭漏斗長管底部。 (2).再由薊頭漏斗慢慢加入雙氧水。 (3).即可看出錐形瓶中有氣體生成。 <Note>： (a).薊頭漏斗長管底部需保持於液面下，以免產生的氣體由漏斗外洩。
(b).二氧化錳是催化劑，所以，其量的多寡並不影響氧氣的產量。 (c).每次所加入雙氧水的量不要太多，以免產生氧氣的速率太快，而 使得雙氧水由薊頭漏斗噴出。若有此現象發生時，可將導管暫時移出 水面。 (d).剛開始所產生的氣體，可不必收集以增加氧氣的純度。 (e).反應中若不加入二氧化錳，而直接加熱亦可產生氧氣，但速率會 比較慢。 收集：因為氧氣為難溶於水的氣體，故以排水集氣法收集所產生 的氧氣。又因為氧氣比空氣重(密度大)，所以收集完後，應正立於桌 面上並蓋上玻璃，使得氧氣沈於底部，免於氧氣流失。 <收集氣體方法>：可分成易溶於水與不易溶於水 易溶於水：可利用向上排氣法或向下排氣法 (1).向上排氣法：適用於易溶於水且比空氣重(密度大)的氣體。例如， 氯化氫、二氧化硫、二氧化碳。如圖一。 (2).向下排氣法：適用於易溶於水且比空氣輕(密度小)的氣體。例如， 氨氣。如圖二。 不易溶於水：適用於難溶於水的氣體。例如，氫、氧、氮、二氧化碳。 如圖三。 圖一 圖二 圖三 <燃燒>：物質與氧氣進行劇烈的化學反應，且反應過程中可產 生光與熱的現象。 性質：燃燒是一種放熱的化學反應，可使外界溫度的上升，亦可 產生新的物質；同時可放出光和熱。
產物：燃燒時乃是與氧進行化學作用，而產生含氧的化合物，稱 之為氧化物；可分為金屬氧化物與非金屬氧化物。 (1).金屬氧化物：金屬和氧反應所產生的含氧化合物。 <例如>：鎂帶在純氧中燃燒，可產生氧化鎂及強烈白光。 鎂(銀白色固體) + 氧 氧化鎂(白色固體) <性質>：金屬氧化物溶於水，所成的水溶液呈鹼性；可使濕的藍色 石蕊試紙變成紅色。故可知金屬氧化物溶於水變成鹼性物質。 氧化鎂(銀白色固體) + 水 氫氧化鎂(鹼性) (2).非金屬氧化物：非金屬和氧反應所產生含氧的化合物。 <例如>：硫在純氧中燃燒，可產生二氧化硫及藍紫色光亮的火焰。 硫(黃色粉末) + 氧 二氧化硫(氣體) <性質>：非金屬氧化物溶於水，所成水溶液呈酸性；可使濕的紅色 石蕊試紙變成藍色。故可知非金屬氧化物溶於水變成酸性物質。 二氧化硫(氣體) + 水 亞硫酸(酸性) (3).不論金屬氧化物或非金屬氧化物，若產物不溶於水，無法使試紙 變色，則視為中性。 產物酸鹼性的測試：利用特殊化學藥品，如，石蕊試紙、酚太、酚 紅等，即可得知物質的酸鹼性。 酸鹼性 石蕊試紙 酚太 酚紅 範例 酸性 紅色 無色 黃色 碳酸、醋酸、硫酸、鹽酸 鹼性 藍色 紅色 紅色 石灰水、氨水、氫氧化鈉水溶液 中性 不變色 純水、酒精、糖水、食鹽水
2-3 二氧化碳
在日常生活中，都可發現二氧化碳的蹤跡，例如，動植物的呼吸作 用、木炭的燃燒、清洗廁所用的鹽酸滴到大理石地板，所產生的氣泡 等等都會產生二氧化碳。 <性質>： 為無色、無臭氣體，比空氣重，可溶解於水中(約 1：1)，溶解度較 氧大。 無助然性，性質安定，不幫助木材、汽油燃燒，無可然性。 溶於水後會形成碳酸，使得水溶液呈酸性。所以濕的藍色石蕊試紙 可變成紅色，分太變成無色。 利用其不助燃性，且密度又比空氣大，故可用來滅火。 固態的二氧化碳叫做乾冰。 <製備>：在實驗室中，常利用大理石(碳酸鈣，CaCO3)與鹽酸 (HCl)作用，以排水集氣法收集二氧化碳。 大理石(碳酸鈣) + 稀鹽酸 氯化鈣 + 二氧化碳 + 水 <裝置>：如下圖。<步驟>： (1).先於錐形瓶中加入些許的大理石碎片或貝殼，再由薊頭漏斗加入 些許的水。使水位略高於薊頭漏斗長管底部。 (2).再由薊頭漏斗慢慢加入稀鹽酸。 (3).即可看出錐形瓶中有氣體生成。 (4).利用排水集氣法，收集二氧化碳，其目的是增加純度。 <Note>： (a).薊頭漏斗長管底部需保持於液面下，以免產生的氣體由漏斗外洩。 (b).若氣體產生的速度太快，將橡皮管暫時移開水面。 (c).剛開始所產生的氣體，可不必收集以增加二氧化碳的純度。 <收集>：因為二氧化碳的溶解度不大也不小，又比空氣重，故 以排水集氣法或向上排氣法收集所產生的二氧化碳。因為二氧化碳比 空氣重(密度大)，所以收集完後，應正立於桌面上並蓋上玻璃，使得 二氧化碳沈於底部，免於流失。 <檢驗>：將未知氣體通入澄清石灰水，會使產生白色混濁的碳 酸鈣沈澱，即可知此氣體為二氧化碳。 <想想看>：是不是所有燃燒的物質放進只有二氧化碳的瓶中， 都會熄滅?
2-4 空氣污染
大氣中因為工廠、汽車、燃燒物質所排出的廢氣，而使空氣中的某 些成分超量或多出一些原來沒有的物質，即稱之為空氣污染。 <空氣污染>：一. 空氣污染指標：空氣品質的好壞，均以空氣污染指標(PSI)來標 示之，一般而言，若PSI 大於 100 以上，即代表空氣品質不良， 應避免從事戶外活動。PSI 值，以 0 至 500 的數值來表示空氣污染 程度；並依據指標可將空氣污染對人體的影響，分成五個等級， 如下表： 指 標 值 0~50 51~100 101~199 200~299 300~500 對健康的影響 良好 中等 不良 極不良 有害 二. 空氣污染的種類： 1.碳的氧化物：如，一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)。 2.硫的氧化物：如，二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)。 3 3.氮的氧化物：如，一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)。 4 4.石油成分微粒：汽機車、飛機等交通工具及煉油廠、塑膠工廠 都有可能排放石油成分到空氣中。 5.塵埃與浮游物：工廠及汽油排放的煙霧，含有微小的顆粒，飄 浮在空氣中，因此造成了烏煙瘴氣的現象。 三. 空氣污染的來源與影響：主要的污染源是石油與煤炭的燃燒產物 1. 碳的氧化物： 一氧化碳： 來源：石油、煤與家庭煤氣，於氧氣不足時，燃燒不完全的產物。 影響：若人體吸入過量，會有致命的危險；因為會影響紅血球輸送 氧氣。 二氧化碳： 來源：燃燒森林、汽機車、工廠大量燃燒石化燃料所產生的。 影響：空氣中的二氧化碳濃度過高，會造成溫室效應，全球溫度升 高，同時，使得海平面升高。 2. 硫的氧化物： 來源：石油與煤炭中含硫的雜質於燃燒後的產物，即是二氧化硫； 若繼續燃燒則可得三氧化硫。 影響：二氧化硫會損害支氣管，使人咳嗽，呼吸困難。溶於雨水後， 即造成俗稱的酸雨，會侵蝕大理石建築，並改變土壤之酸鹼性，影 響生態。
3. 氮的氧化物： 來源：汽機車引擎內的燃燒溫度極高，使得空氣中的氧和氮於引擎 內發生反應，而產生氮的氧化物。 影響：最大害處是產生光煙霧，進而產生各種有刺激性、有毒性的 物質。而氮氧化合物亦會與臭氧作用，進而破壞臭氧層。亦是酸雨的 來源之一。 四.空氣污染的防治： 1.治本的方法：積極控制空氣中的污染源。 全面改用無鉛汽油，減少空氣中的鉛污染。 汽機車應定期作排放氣檢查。 以新冷媒取代會破壞臭氧層的氟氯碳化物。 2.治標的方法：訂定各種法律，嚴格管制工廠排放棄體，建立各 種污染物的測定與分析，如，在交通頻繁區或工業區設置一座一氧 化碳濃度顯示器，提醒我們空氣污染程度，以作警惕。
第三章 聲音
3-1 聲音的產生
<想想看>：於日常生活中，常可聽到很多不同的聲音，那這些聲音 是如何產生的? <作作看>：日常生活中，你曾經做過這些事情嗎? 1.在玩具鼓上面灑些豆子，以小搥輕敲鼓面，則鼓會發出聲，且 可看到豆子會隨鼓面的振動而上下振動。 2. 3. <推論>2-4 空氣污染
第零章 緒論
1. 何謂理化? <Ans>:探討自然界的現象與原理的科學,而日常生活中的各種現象 都是理化所探討的現象 <範例>: (a).為什麼天空會下雨? (b).為什麼物體會往下掉? (c).為什麼有些石頭可吸鐵針? (d).為什麼冬天頭髮會豎起來? (e).為什麼將物體丟到水中,有的會下沈、有的浮在水面上的? (f).為什麼機場、警車的警示燈大多是紅色或黃色? 2. 問題的解決、奧秘的解開 <Ans>:科學家利用一連串的觀察、假設及實驗來解決多數未知的 問題 3. 國中之理化課程內容有: (a).物質的性質 (b).冷熱的變化 (c).化學反應 (d)大氣與水 (e).力與運動 (f).聲與光 (g).電與磁 (h).生活實例的相結合 4. 學習理化的基本態度: (a).仔細觀察 (b).動手作實驗 (c).運用思考 5. 實驗前、中、後之注意事項: (a).實驗前: (1).熟讀實驗報告 (2).進入實驗室先打開窗戶 (3).開始作實驗前先察看滅火器及沖洗裝置位於何處 (4).詳讀並瞭解實驗室安全守則 (b).實驗中: (1).嚴禁實驗室中吃零食 (2).嚴禁實驗室中追逐嬉戲 (3).加熱時,嚴禁試管口對準人(4).嚴禁以螺絲起子玩弄插座 (5).嚴禁濕手接觸插座 (6).酒精燈燃燒時,嚴禁以書本墊在酒精燈下 (7).酒精燈燃燒時,嚴禁以書本擋風 (8).嚴禁直接嗅聞藥品 (9).嚴禁用舌頭嘗試藥品 (10).需配戴安全眼鏡 (11).嚴禁任意傾倒廢液或藥品 (12).嚴禁試管平放於桌上 (13).嚴禁以手拿藥品瓶直接倒出藥品 (c).實驗後: (1).廢棄物分類集中(無毒:可燃、不可燃、玻璃碎片;有毒:專人處理) (2).清理桌面及水槽中的雜物 (3).清洗玻璃器皿 (4).整理桌面,並將儀器放置整齊 (5).打掃地面 <補充>:常用儀器 6.完整的測量結果,包含兩部份:數字與單位 而數字又包含兩部份:正確數字(最小刻度)與一位估計值(最小刻度 下一位)
<練習>: 小華測得一物體長為 16.42 公分,則: (a).單位是 (b).數字是 (c).最小刻度是 (d).估計值是 <補充>: 需要測量與不需要測量的量 並非所有的量均需要藉助儀器來測量,因此可分成 (a).不需要測量就能夠計數出來的量.例如:人數、個數、年齡、頁數、錢 數等等. (b).需要用儀器或設計方去測量的量.例如:長度、重量、溫度、壓力、電 流強度等等. 何謂誤差? 誤差 = 測量值 – 實際值 <想想看>:如何減少誤差? <練習>: 7.體積的測量
(a).規則物體: 長方體體積 = 長 x 寬 x 高 圓柱體體積 = 底面積 x 高 (b).不規則物體: 利用排開液體體積 = 物體體積 <練習>: 8.質量的測量: (a).何謂質量?<Ans>:一物體內所含物質的量(單位:公斤 kg) 同是磚塊體積大者,質量大 同一物體的質量,不會隨形狀、位置、狀態之改變而改變 (b).何謂重量?<Ans>:物體因受地心引力所呈現之一物理量(單位:公 斤重 kgw) 於同一位置的兩物體,若質量相等,其重量亦相等:且質量愈大的物體 則重量愈大
當一物體置於不同位置時,其重量不相同 (c).如何測的質量? 工具:等臂天平 原理:利用地球對物體引力之大小而求得 <補充>:天平的種類及使用 (a).種類 (b).使用步驟 歸零 待測物置於左盤,砝碼置於右盤 讀取讀數 <Homework>如何測得重量?
第二章 水
水的功用: (a).穩定地球的溫度 (b).孕育了各種生物 (c).人類維持生命、蒸煮食物、農業灌溉、洗滌東西均需要水 (d).用來發電 <問題>:為何由人造衛星所拍攝的照片中,地球是一個藍色的行星?1-1 水的三態
1. 物質三態 固態:solid 有一定的體積且形狀不隨容器所改變(s) 液態:liquid 有一定的體積但形狀隨容器而改變(l) 氣態:gas 沒有一定的體積,可充滿任何形狀之容器(g) 2. 水的蒸發與凝固 (a).蒸發: (b).凝固: <補充>:何謂冷劑? 將冰與鹽以的比例混合時,即可形成冷劑(最低溫可達零下 190C) <想想看>:為什麼天空會下雨?<想想看>:比較冰、水、水蒸氣的差異? 3.水的三態及三態變化 固態(冰) 液態(水) 氣態(水蒸氣) <想想看>:日常生活中有哪些常見的昇華實例?
1-2 水的密度
<想想看>:為什麼會有質量相同體積卻不相同,體積相同質量卻不 相同的物體? 1. 何謂密度? 代表物體的緊密程度即是密度 (a).定義:物質每單位體積所含的物質質量或者物體的質量對體積 的比值 (b).數學式:密度 = 質量 ∕ 體積 或者 D = M ∕ V M=VD 代號 意義 單位 D 密度 g / cm3 kg / m3 M 質量 g kg V 體積 cm3 m3 <練習>: (1).將一密度為 9.7 g / cm3的金塊切成同體積的兩塊問密度變成多少? (2).若甲物的質量為 75 g 且體積為 30 cm3,則其密度為多少? (3).一量筒裝有 50 cm3的酒精時稱得重量為118g,若改裝 100 cm3的酒 精時稱得重量為158g,則酒精的密度是多少?空量筒的重量又是多少?
<實驗>:水密度的測量 (1).步驟: 以天平稱得量筒質量 加水至量筒中,每次加 10 毫升(ml),並稱得總質量 繪出總質量(橫座標)對水體積(縱座標)關係圖,如圖一 繪出水的質量(橫座標)對水體積(縱座標)關係圖,如圖二 求出水的密度 圖一 圖二 (2).數據: (量筒質量為 50 g) 水的體積(ml) 10 20 30 40 50 60 總質量(g) 60 70 80 90 100 110 水的質量(g) 水的密度(g / cm3) (3).結論: 水的質量對體積的關係圖為一直線,可知質量和體積成正比 於定溫定壓下,同一物體的密度保持不變,和體積質量無關 2. 水密度的異常現象
常言道〝物質熱漲冷縮〞即一般的物質,當溫度上升時體積膨脹 則密度變小;溫度下降時體積收縮,則密度變大;而水就是這麼不聽話 水於40C 時密度最大,所以於 40C 時會熱漲冷也漲 降溫(00C) ← 溫度(40C) → 昇溫(1000C) 不變 ← 質量 → 不變 變小 ← 密度 → 變小 膨脹變大 ← 體積 → 變大膨脹 於冬天嚴寒時,湖面上的水溫逐漸降低,當溫度降到 40C 以下,即將結 冰時,溫度較低的水由於密度較小,會浮上表面而由表面開始結冰;溫 度較高的水由於密度大,會沈入底層.即使在寒冷的冬天,底層之水溫 仍可維持在40C 左右,讓水中的生物度過寒冬而繼續生存. <生活小常識>: 為何於夏天游泳前需要作足夠的熱身運動以防抽筋溺水? (和水的密度有關) 在夏天時,由於湖水受陽光照射時,表層的水溫上升使得水密度變小, 無法下沈而浮於水面上,故底部的水溫較表層水溫低,因此游泳時若驟 然跳入水中,容易因溫度變化過大而抽筋,以致無法游動而發生溺水. <Homework>: 體積 73.6 立方公分的水,凝結成密度為 0.92 公克/立方公分的冰時, 問此時冰塊的體積為多少? 將 108 公克的鋁塊(密度為 2.7 公克/立方公分)投入盛滿密度為 0.75 公克/立方公分的汽油內,求溢出的汽油體積和質量?
空瓶質量 15.2 公克,盛滿水則質量為 75.2 公克,如裝滿水銀時質量共 若干? (水銀的密度為 13.6 公克/立方公分) 有一銅塊,長、寬、高分別是 5、4、2 公分,在天平上稱的質量為 356 公 克,試求銅的密度? <補充教材>： 以排水法求物體體積 有一密度均勻但形狀不規則的石塊，其質量為 100 公克，將其投入 裝有40 毫升水的量筒中，見水面上升至 60 毫升的刻度，則： (1).此石頭的體積為多少立方公分? (2).石頭的密度為多少? 以瓶重法求密度 空瓶質量 12 公克，盛滿水時，總質量為 72 公克，若改盛汽油時， 總質量為60 公克，求汽油的體積及密度? 混合後的密度
將密度 10.5 公克 / 立方公分的銀 12 立方公分與密度 7.0 公克 / 立方 公分的鋅8 立方公分作成合金，求該合金之密度為多少? 加水稀釋的問題 有體積 200 毫升，密度為 1.2 公克 / 立方公分的食鹽水，加水稀釋 至體積的兩倍時，密度變為若干? 求質量、體積或密度比 甲、乙兩物體，其質量比為 2：3，而體積比為 3：2 則甲乙兩物體 的密度比為多少?
1-3 水溶液
於日常生活中，我們常用水來溶解許多物質，例如糖、食鹽、奶粉 等等而得到一杯杯的混合液，而科學家為了判別這些混合物中的各 個角色(如糖、水、糖水)，分別以溶質、溶劑、溶液來命名之。 <定義>：何謂溶質、溶劑、溶液? 溶質：被溶解的物質；例如：糖、食鹽、碘片、二氧化碳等等。 溶劑：用來溶解溶質的物質；例如：水、酒精、四氯化碳等等。 溶液：溶質溶於溶劑中所形成的均勻混合液；例如：糖水、鹽 水、碘酒等等。 即 溶液 = 溶質 + 溶劑 <Note>： 溶質不限於固體，而溶劑、溶液亦不只限於液體。溶質可能是固體、液體或氣體；溶劑、溶液也都可能是 固體、液體或氣體。 只要是均勻混合物都可稱為溶液。 溶液可分為液態溶液、氣態溶液、固態溶液等。 溶液是混合物，溶液中仍保有原有特性，例如：糖水中， 仍保有糖的甜味，水的性質。 1. 溶液的種類： (1).依狀態來分： 固態溶液：溶液是固體，例如：合金、K 金(黃金 + 銅) 。 液態溶液：溶液是液體，例如：糖水、咖啡。 氣態溶液：溶液是氣體，例如：空氣、天然氣。 (2).依溶劑的種類來分： 水溶液：以水當溶劑，例如：糖水溶液、食鹽水溶液。 非水溶液：不是以水當溶劑，例如：酒精溶液、碘酒、四氯化碳溶 液。 <Note>：溶液中溶質、溶劑的判斷? 某某水溶液，則溶質是某某；而溶劑是水。 AB 溶液，則溶質是 A；而溶劑是 B。 除了、外量較多者是溶劑；量較少者是溶質。 <練習>：指出下列各溶液中何者是溶質?何者是溶劑?
硫酸溶液(硫酸的水溶液) 碘酒(碘的酒精溶液) 氯的四氯化碳溶液 <補充>：何謂純物質、混合物? 純物質：具有一定的組成及特性(沸點、熔點、密度等等)。 例如：氧氣、二氧化碳、純水、鐵、鋁等等。 混合物：其特性組成均不一定；由兩種或兩種以上純物質所組 成。 例如：咖啡、空氣、合金、墨水等等。 <課外小常識>：依溶質的顆粒大小來區分溶液種類可分為： 真溶液：溶質溶於水後，因為溶質的顆粒很小，且很均勻的分散 於水中，呈透明狀，這種溶液即稱為真溶液。 例如：食鹽水、糖水、醋、酒等等。 特性：無法用濾紙過濾，不會發生沈澱現象。 膠體溶液：溶質在水中分散不均勻，且顆粒比較大，會擋住部分 光線，所以溶液不很透明，這種溶液即稱為膠體溶液。 例如：豆漿、牛奶、稀膠水、墨水等等。 特性：可用濾紙過濾，會發生沈澱現象，且用光線照射時可看 見光的路徑。 <補充>：物質的分離 對於有雜質之溶液，利用溶解過濾將雜質分離，其注意事項如下： 主要器材：漏斗、濾紙、燒杯、玻璃棒、鐵架、鐵環等等。 裝置：簡單裝置如下圖。
步驟： <想想看>：日常生活中，曾有泡糖水或食鹽水的經驗，是否曾經注 意到下列各種現象? 定量的水中，加入的糖愈多，糖水就愈甜。 定量的水，並非可無限制的溶解糖，而是有一最大限量。 加熱中的水，可溶解的糖量，好像更多了。 熱水中的糖，溶解的速率好像比較快。 定量的一杯糖水，若繼續加更多的水，則糖水的甜味就變淡了。 所以，一樣多的水，當溶解愈多的糖時，甜度愈甜，則濃度愈大； 若是有顏色溶液，其顏色愈深，則表其濃度愈大。 2.濃度：一定量的溶液中所含溶質質量的多寡程度，即稱之為該溶 液的濃度；換句話說，即溶質在溶液中所佔的比例大小。 種類： 重量百分率(%) = (溶質質量 / 溶液質量) x 100% = (溶質質量 / (溶質質量 + 溶劑質量) ) x 100% <例如>：濃度 5%的鹽水，其意義是：每 100 克的鹽水中，含有 5 克 的鹽。 溶解度：於150C，若食鹽的溶解度為 35 g / 100 g 水，其意義是： 每100 克的水於 150C 時，最多可溶解 35 克的鹽。 特性：
濃度是溶液的特性，不減少(或不加入)溶質或溶劑時，濃度仍維 持不變。 <例如>：一杯 10%的糖水倒掉一半，剩下糖水的濃度仍為 10%。 溶液加入溶劑後，濃度變小；加入溶質或減少溶劑時，濃度變 大。 同質量的水中，溶解的溶質愈多，該溶液的濃度就愈大。 <例如>：同質量的水中，如果溶解不同量的糖，則溶有較多糖的 那杯溶液，其濃度較大，而溶有較少糖的那杯溶液，其濃度較小。 溶液中加入溶劑，濃度變小，但溶質的質量仍維持不變。 <例如>：一杯糖水加水沖淡後，比較不甜，是因濃度變小了，但 沖淡後溶液中所含糖的質量仍維持不變。 3.飽和溶液： 定義：溫度壓力一定時，一定量溶劑所能溶解之最大溶質量，此 時所形成之溶液，即稱之為飽和溶液。 性質：若在溶液中加入過量的溶質，溶解達到飽和時，即不能再 溶解更多的溶質，則溶液的濃度不再增加，此時過量的溶質形成沈 澱，即使一再攪拌扔無法溶解，溶液仍維持飽和。 <例如>：於 200C 時，100 公克的水最多能溶解食鹽 36 公克，即表 示溶解度為36 克 / 100 克水；若在 100 克的水中加入 40 克的食鹽， 則有4 公克的食鹽無法溶解。 4.未飽和溶液： 定義：溶液中所溶解的溶質未達到最大限度，在加入少量溶質時 仍可溶解，此時的溶液稱為未飽和溶液。 <Note>： 定溫時，定量的水可溶解定量的溶解；若溫度改變，可溶解的量 也改變。 未飽和溶液中加入同一溶質，其濃度逐漸增加，溶液可以逐漸達 到飽和。 飽和溶液中若在加入溶劑，溶液即逐漸變成未飽和，此時的濃度
會變小，味道會變淡，則稱此現象為稀釋。 5.溶解度的特性： 定義：物質在飽和溶液中的溶解程度。 <例如>：若於 150C 時，食鹽的溶解度為 35 g / 100 g 水，則可知每 100 克的水，於 150C 時，最多可溶解 35 克的鹽。 物質對水的溶解度常隨溫度的升降而改變；一般而言，大部份的 固體對水的溶解度，隨溫度的上升而增加；而大部份的氣體對水的 溶解度，則隨溫度的上升而減少；且氣體溶解度隨著壓力的增加而 增加。 有的溫度愈高，則溶解度愈高 <例如>：硝酸鉀、糖、鹽。 有的溫度愈高，則溶解度愈低 <例如>：硫酸鋰及氣體。 攪拌只可加快溶解的速率，無法增加溶解溶質的量。 將固體磨成粉亦只可加快溶解的速率，無法增加溶解溶質的量。 同一種物質對於不同的溶劑，其溶解度亦不相同。如，蔗糖易溶於 水卻難溶於酒精；碘易溶於酒精卻不易溶於水。 <科學小常識>： 汽水中溶有二氧化碳氣體，當我們喝完汽水後，往往會打嗝，為 什麼? <Ans>：因為人體的溫度比較高，所以喝下汽水後，汽水的溫度 會升高，使的汽水中的二氧化碳溶解度降低，將二氧化碳釋放出來， 而充滿胃部，故常有肚子漲漲的，且有打嗝的現象。 養魚的水中為什麼要不斷的空氣? <Ans>：因為水中的含氧量，隨魚兒的呼吸而減少，同時水中的 壓力比空氣中大，因此把空氣打入水中，使的氧氣之溶解度增加， 並增加水中之溶氧量。 <生活須知>：日常生活中常可發現，如果於塑膠墊板上用油性筆
劃上兩條線段，分別以脫脂棉花沾水與酒精擦拭；結果發現，酒精 可將其擦拭掉，但水則否。為什麼? <Ans>： 雖然水是很好的溶劑，但並不是所有物質均可溶於水中；此時， 對於水無法溶解的物質可利用非水溶劑來溶解之。如：酒精、丙酮、 去漬油。 非水溶劑的種類與性質各不相同，不同物質的溶解，需依溶質 的特性來選擇不同的溶劑。 <例如>： 衣服沾上了肉湯、油脂、油墨，可以用汽油來清洗。 衣服沾上了油漆，可以香蕉水來清洗。 油墨亦可用松節油來除漬。 <補充教材>： 重量百分率的求法 將 50 公克的食鹽加到含 150 毫升的水中，問此食鹽水溶液的濃度 為多少? 溶解度求濃度 若某物質對水的溶解度為 25 公克 / 100 公克水，問此溶液的濃度為 多少? 混合液濃度I 將食鹽 15 公克溶解於 135 公克的水中，則： (1).此溶液的濃度為多少? (2).取此溶液 50 公克，則其中含食鹽多少公克?含水多少公克?
混合液濃度II 把 20%的糖水 100 公克與 5%的糖水 300 公克混合後，則此混合液 的濃度為多少? 混合液濃度III 小明欲將濃度 60%的糖水溶液 200 公克沖淡，他用量筒量取 300 毫 升的水加入攪拌均勻後，問稀釋後糖水的濃度為多少?
1-4 水污染
；何謂水污染? 水中若含有人們所生產的廢物，我們就說此水已被污 染了。 水污染的來源及其原因：依其污染來源大致可分三大類 (1).未處理的污水(下水道污水)： (a).來源：家庭用水。 (b).原因：來自動、植物所產生的廢物中，有的被細菌分解，成為細 菌的養分，增加細菌的繁殖，減少水中之溶氧量，造成大量的水中 動物的死亡，導致水污染及河川骯髒惡臭之主因。 (2).有毒重金屬與非金屬的水污染(工業廢水)： (a).來源：來自工廠排出的廢水和石油的燃燒。 (b).原因： 汞 來自鹼氯工業，可導致水 病。 鉛 來自含鉛汽油及油漆，導致腦神經受損。 鎘 來自電鍍工廠的廢料，可導致痛痛病。 砷 來自煤炭的燃燒，會引起腸胃障礙，甚則致癌(烏腳病)。 (3).清潔劑和肥料的水污染： (a).來源：肥料、洗衣粉與各種清潔劑 (b).原因：若干特性得洗衣粉與清潔劑，在自然界中所生成的泡沫， 不易受細菌分解，而長存於水中，阻礙空氣溶入水中；又有多數之 肥料中含有磷的物質，更助長水中水藻的生長，而消耗水中之氧氣， 使的水中生物因缺養而死亡。 水污染的影響： (1).腐敗的食物與動植物的屍體等，會消耗水中的氧氣，引起細菌 繁殖，造成水質污濁、惡臭。 (2).植物肥料流入河中、湖泊，會使藻類過渡繁殖，改變生態。 (3).清潔劑、農藥和水銀、鉛、鎘等有毒之重金屬污染過的水，會對 環境與人體健康造成嚴重的影響。 <Note>：河川、湖泊中的養分太多時稱為優養化，因為藻類繁殖太 快，在夜間沒有光合作用時，水中的氧氣不足，而使藻類與魚類死 亡，進而腐敗。
水污染的防治： (1).預防污染物進入水中：為水污染防治的最基本原則，防患未然， 是水污染防治最有效且最經濟的方法。 (2).不要製造污染：工廠廢水排放前需先實施廢水處理，等水質合 乎標準後才可排放；都市應建污水下水道系統，將家庭污水集中處 理後再排放。 (3).民眾應提高環保意識，減少廚餘，不要任意把殘羹、菜餚到入水 槽，購買污染性小的清潔劑，更不要任意將拋棄垃圾及塑膠製品， 則可舉手之勞，作環保。 <補充教材>：熱污染 來自火力發電廠和化學工廠的冷卻用水，這些冷卻用水的溫度較高， 當其流入湖泊或海洋中，將使得水溫局部的升高，導致水中溶氧量 降低。 核能發電廠的第二冷卻系統，即渦輪機蒸汽冷卻器之冷卻水，往往 足以使河水或鄰近海域的水溫升高約一至二度，雖僅升高一至二度， 就可使附近生物的生態環境產生改變；如墾丁核三廠，附近海域所 產生的珊瑚白化的現象即是。
第二章 空氣
2-1 空氣的組成
<鐵的生銹>： 原理：由於鐵與空氣中的氧與水蒸氣接觸，使得鐵進行氧化作 用(即生銹)。 性質：鐵生銹後，質鬆而多孔，銹蝕後容易脫落，影響鐵的強 韌性，損害器具。 防止：防止鐵生銹的方法是使鐵與空氣隔絕，通常有下列方法： (1).於鐵器表面上一層薄油。 例如：腳踏車的磁輪、鏈條上油可防鏽。 (2).於鐵器表面上一層油漆。 例如：家裡的鐵門、鐵窗常上漆可防銹。 (3).於鐵器表面鍍錫或鋁、鋅。 例如：食品罐頭是在鐵罐內鍍錫，俗稱馬口鐵。 例如：鍍鋅的鐵，俗稱白鐵。 (4).把鐵器放置在乾燥空氣中，亦可減緩鐵的生銹。 <作作看>：空氣成分的測試或者空氣是混合物的證明 利用鐵的生銹檢驗氧氣： (1).步驟： 1.取鋼絲絨約 0.3 公克，放入水中浸濕。 2.將鋼絲絨塞入玻璃管中一端。如圖 2-1。 3.將其置於裝有 1/2 水的燒杯中，調整玻璃管高度，使其管內外水 面同高，並用膠帶將其黏於燒杯內壁。如圖2-2。4.取下滴管橡皮頭套在玻璃管上，如圖 2-3。<Note>：若水面稍微下 降，則以滴管調整水面，使其水面高度一樣，並以油性筆做下記號。 5.持續觀察，並比較內外之水面高度差。 (2).問題： 1.鋼絲絨的外觀上有何變化? 2.玻璃管內水面的高度有何變化? 3.玻璃管中空氣體積是否減少，為什麼? 利用燃燒檢驗氧氣： (1).步驟： 1.取空保特瓶一個，將保特瓶作持圖 2-1(a)。 2.在保特瓶切口端割開一缺口，如圖 2-1(b)。並於高度約 6 公分處用 油性筆作一記號。將瓶蓋打開，使保特瓶站立於有水的塑膠水槽中， 水深約4 公分。 3.取一支點燃的線香，插入保特瓶中，觀察線香的燃燒情形，如圖 2-1(c)。數秒後將線香抽出吹熄，把保特瓶取出並置於桌面上。 4.將保利綸圓片放置於水面上，取一團鋼絲絨約 2.5 公克，弄濕後 置於保利綸圓片上，以保特瓶罩住保利綸圓片，如圖2-2(a)，此時瓶 口並未加蓋。
5.調整水槽內之水位，使保特瓶內外之水面均位於記號處，並旋緊 瓶口蓋。如圖2-2(b)。 6.靜置後，持續觀察鋼絲絨及瓶內之水位高度變化並作上記號，直 到瓶內水位不在上升，並加水於水槽內，使瓶內外之水位等高。 7.取一支點燃的線香，迅速打開瓶蓋並插入保特瓶中，觀察線香的 燃燒情形? (2).問題： 1.鋼絲絨的外觀上有何變化? 2.實驗前後，保特瓶內水面的高度有何變化? 3.前後兩支線香在瓶中的燃燒情形是否相同? <空氣的成分>： 空氣為無色、無味、無臭，是一種混合物。其主要成分是氮與氧，其 餘組成及含量，如下表： 成 分 體積百分比(%) 質量百分比(%) 氮 78.08 75.50 氧 20.94 23.14 氬 0.94 1.3 二氧化碳 0.03 0.05 其他(水蒸氣、氦、氖) 0.01 0.01 氮氣(N2)：約占空氣總體積的五分之四。 (1).氮為無色、無臭、無味的氣體，略溶於水，比空氣輕。 (2).氮不能助燃，也不能幫助呼吸。 (3).氮是形成蛋白質的重要組成。 (4).氮是構成肥料尿素、硫酸銨及工業上製氨、硝酸的主要成分。
(5).於室溫下幾乎不發生反應，但在高溫時仍可與部分金屬發生反應。 (6).在食品的包裝中，將包裝內之空氣抽掉，在充入氮氣，可常保食 物新鮮。 氧氣(O2)：約占空氣體積的五分之一。 (1).氧為無色、無臭、無味的氣體，略溶於水，比空氣重。 (2).氧氣不能燃燒，但可以助燃。 (3).維持動物生命必備氣體。 (4).水中之魚類及動物的生存端賴水中之溶氧量。 (5).鐵生銹必備氣體。 稀有氣體：包含有氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、山(Xe)、氡 (Rn)。除氡為放射性元素外，其餘均存在於空氣中，但含量稀少，故 稱稀有氣體。其組成相當安定，於常溫或高溫下均極不易發生反應， 故又稱為惰性氣體或惰性氣體。 (1).氦氣：密度很小，只大於氫氣，且不易發生反應，故可代替氫氣 填充氣球與飛艇。 (2).氖氣：可充入燈管內，通電後產生紅色燈光，可做為霓虹燈或燈 塔指示燈。 (3).氬氣：稀有氣體中含量最多的氣體。於焊接金屬時，使用氬氣可 防止金屬與氧反應；亦可填入燈泡中，防止燈絲被燒斷，延長燈泡 壽命，增加亮度。 <液態空氣>：利用加壓、降溫可使空氣變成淡藍色液態氣體。可利 用此現象證實空氣是混合物。 證實：如果將液態空氣緩緩蒸發(加溫)，因為氮氣的沸點較氧氣低， 所以氮氣先蒸發，把氧氣殘留下來，故可證明空氣是混合物。
