化學反應

第九章 化學反應

9-1 元素的活性 於先前的章節中，曾提到鋼絲絨的生鏽、金屬(鎂、鋅、銅)的燃燒等等的實驗中， 可知有的反應時間很短，但有的時間則很長；故可推論化學反應的快慢與反應 物的活性有關。一般而言，活性愈大，則化學反應愈快，即反應速率愈大。 實驗 9-1 金屬的活性 一. 實驗目的：根據金屬氧化的難易程度，探討金屬對氧氣活性的大小。 二. 實驗器材：酒精燈、濾紙、小刀、銅箔、燃燒匙、砂紙、坩鍋鉗、丙酮、鑷子、刮勺 石蕊試紙、玻璃棒、脫脂棉花、鈉粒、稀鹽酸。 三. 實驗步驟： <甲>：教師演示實驗： 1.教師配戴安全眼鏡及橡皮手套後，以鑷子將鈉粒由石油中取出，放在濾紙 上，以小刀切去表面氧化物，並觀察其顏色變化。 <結果>： 2.在另一新切的鈉粒，並迅速將其放置在燃燒匙上，以酒精燈加熱。觀察鈉粒 是否容易著火及其燃燒顏色。 <結果>： 3.待燃燒匙冷卻後，以刮勺將燃燒匙上之產物刮入試管中，加入些許的水，觀 察是否有溶解，並利用石蕊試紙測試該產物的酸鹼性? <結果>： 4.將燃燒匙用稀鹽酸浸泡數分鐘，再用水沖洗乾淨。 <乙>：學生實驗： 1.利用砂紙摩擦銅箔。並利用稀鹽酸浸泡數分鐘，再以清水沖洗。 以脫脂棉花沾取丙酮，擦拭銅箔表面，靜置一分鐘，並觀察前後之顏色變化。 <結果>： 2.用坩鍋鉗夾住銅箔加熱，觀察是否容易著火。移開火源，待銅箔冷卻後，觀 察其表面顏色變化。 <結果>：

3.待銅箔冷卻後，撕下一小片投入試管中，加入些許的水，觀察是否有溶解 ， 並利用石蕊試紙測試該產物的酸鹼性? <結果>： 四. 實驗討論： 1.根據實驗結果，在室溫時，鈉與銅何者較易氧化?在高溫時，何 者較易燃燒? 2.鈉與銅對氧的活性，何者較大? 3.比較鈉與銅受熱後的產物，何者對水的溶解度較大?何者的水溶液具有鹼性? 一. 鈉與銅金屬燃燒的比較： 1.鈉： ♠ 很容易燃燒，火焰呈黃色。 ♠ 鈉的燃燒產物是氧化鈉(Na2O)，且易溶於水而生成氫氧化鈉(NaOH)，呈鹼 性，可使石蕊試紙呈藍色。 鈉 + 氧 → 氧化鈉 ( 4 Na + O2 → 2 Na2O ) 氧化鈉 + 水 → 氫氧化鈉 ( Na2O + H2O→ 2 NaOH ) 2.銅： ♠ 不會燃燒，會於表面生成黑色的氧化銅 CuO。(亦有暗紅色的氧化亞銅， Cu2O 生成) ♠ 銅的燃燒產物是氧化銅(CuO)或氧化亞銅(Cu2O)，難溶於水，故水溶液呈中 性。石蕊試紙不變色。 <補充>：鐵器若長期暴露於空氣中，會發生氧化，生成鐵鏽。且比銅的活性 稍大；所以博物館內所收藏的大多是銅器，很少是鐵器，因為鐵容易鏽蝕。 二. 氧化與燃燒： 1.氧化：物質與氧化合的反應。 例如：鎂的燃燒、鐵的生鏽、呼吸作用等等。 2.燃燒：劇烈的氧化反應，並同時放出光與熱的現象，稱之為燃 燒。燃燒必產生新物質且放出熱量，故是一種化學變化。且對氧活性大的元素容 易燃燒，而對氧活性小的元素則不易燃燒。 3.氧化物：元素與氧化合後所產生的含氧化合物。如，氧化鎂(MgO)、氧化鈉 (Na2O)、氧化銅(CuO)。 <想想看>：約二千年前，古羅馬人的婚戒是鐵做的，現代人結婚時通常以黃 金打造戒指、項鍊做為飾物。為什麼會捨棄了鐵製婚戒?試以活性解釋，並設想如 果以鐵為材料，到了五十週年時，這些飾物可能會變成什麼模樣? <Ans>：

<想想看>：開食品或藥品的包裝，經常會發現一小藥包，用磁鐵吸吸看能否 吸住?將包裝剪破，並觀察其內容物的形狀，並討論其可能的成分與用途? <Ans>： 三. 元素活性與反應速率的關係： 1.金屬元素：活性愈大，則愈容易燃燒(氧化)。如，鈉、鉀(需儲藏於石油中 比水輕)。活性愈小，則不易起氧化作用。如，白金、金等金屬極難與氧氣作用， 故可做飾品長期保存而不變質。但有些金屬活性不大不小的金屬，如鐵，則需長 時間於空氣中曝露，才會起氧化作用(生鏽)。 <Note>： ♠ 活性大的元素：活潑、本身不安定、易和氧化合、易燃燒，但所產生的氧化 物比較安定；如鈉(Na)、鉀(K)、鎂(Mg)。 ♠ 活性小的元素：不活潑、本身安定、高溫下才能和氧化合、不易燃燒，但所 產生的氧化物比較不安定；如銅(Cu)、鉛(Pb)。 ♠ 元素對氧的活性大小順序：

鉀(K) > 鈉(Na) > 鈣(Ca) > 鎂(Mg) > 鋁(Al) > 碳(C) > 鋅(Zn) > 鉻

(Cr) > 鐵(Fe) > 錫(Sn) > 鉛(Pb) > 氫(H) > 銅(Cu) > 汞(Hg) > 銀(Ag) > 鉑(Pt) > 金

(Au) 2.非金屬元素：不同的非金屬元素，活性大小也不相同。如， ♠ 氧容易幫助木材燃燒，容易使鐵釘生鏽；但是氮氣則不易燃 燒，也不易與其他物質發生反應，故氧的活性比氮氣大。因此，可於食品包裝內 填充氮氣，已增其保存期限。 <小試身手>： 1.實驗室中常把鈉貯藏於石油中之理由是 (1)鈉可與石油化合 (2)鈉 對石油的活性較大 (3)可阻止與空氣接觸 (4)可增加與空氣接觸。 2.下列哪種實驗，探討金屬對氧活性的大小最好? (1)金屬光澤(2)硬 度 (3)酸鹼度 (4)燃燒的難易。 3.氧化鈣、氧化鈉、氧化鋅、氧化汞四者中，最不安定的是 (1)氧化 鈣 (2)氧化鈉 (3)氧化鋅 (4)氧化汞。 4.三種金屬 X、Y、Z，其活性大小的順序是 X > Y > Z，而 XO、YO、 ZO，則分別是其氧化物，則下列哪一個反應是正確的? (1)XO + Y → X + YO (2)YO + Z → Y + ZO (3)XO + Z → ZO + X (4)ZO + Y → Z + YO 5.A、B、C、D 代表四種元素，而 AO、BO、CO、DO 則分別代表 其氧化物。如有下列之反應發生：B + DO → BO + D；A + CO → AO + C；C + DO → CO + D；C + BO → CO + D。則其活性大小順序是

(1)A > B > C > D (2)A > C > B > D (3)C > B > D > A (4)D > B > C > A。 四. 影響化學反應速率的因素：一般而言，如果處於相同的條件下，活性大的元 素，其反應速率較快。除了活性之外，影響反應速率的因素有： 1.溫度： 溫度愈高，反應速率愈高。如， ♠ 夏天時，放在冰箱的食物比較不易腐壞。 2.顆粒大小(表面積)：接觸面積愈大(顆粒小)，反應速率愈快。如， ♠ 烤肉時，將木炭敲碎，比較容易起火，因為敲碎後與空氣的接觸面積大， 所以較容易燃燒。 3.濃度：濃度愈高，反應速率愈快。如， ♠ 同樣情況下，濃度高的雙氧水，產生氧氣的速率比較快。 ♠ 等質量、等大小的大理石分別加入等體積的濃鹽酸與稀鹽酸中，結果發現， 二氧化碳產生的速率以濃鹽酸比較快。 4.催化劑：有催化劑時，反應速率比較快。如， ♠ 雙氧水製氧氣時，加二氧化錳當催化劑，可加速氧氣產生的速率。 <小試身手>： 1.下列實驗中，哪一選項的反應速率最快？ (1)大塊木頭在空氣中燃燒 (2)大塊 木頭在純氧中燃燒 (3)碎木片在空氣中燃燒 (4)碎木片在純氧中燃燒。 2.下列哪一選項中，冒出的氣泡最快？ (1)磨成細粉的貝殼與 20%鹽酸 (2)磨成 細粉的貝殼與30%鹽酸 (3)塊狀的貝殼與 20%鹽酸 (4) 塊狀的貝殼與 30%鹽酸。 3.煤氣與空氣的反應比煤炭與空氣的反應激烈，請問影響反應速率的因素是 (1)催化劑 (2)接觸面積 (3)濃度 (4)溫度。 4.在碳酸鈣 + 鹽酸 → 氯化鈣 + 二氧化碳 + 水 的反應中， ( CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O )下列哪一種作法會降低反應速率？ (1)加熱 (2)將碳酸鈣磨成 細粉 (3)減少二氧化碳的濃度 (4)加水稀釋鹽酸的濃度。 5.催化劑的主要用途是 (1)改變反應速率 (2)改變反應物的量 (3)改變產物的量 (4)使不能發生的反應變成可能。 <補充>：元素的活性與取代(置換)反應：活性大的元素將活性小的元素從化合 物中取代(置換)出來。如， 1.碳 + 氧化鉛 → 二氧化碳 + 鉛 ( C + 2 PbO → CO2 + 2 Pb )，乃 是因為鉛的活性大於碳。 2.鎂帶可於二氧化碳中燃燒，乃是因為鎂的活性大於碳。 鎂 + 二氧化碳 → 氧化鎂 + 碳 ( 2 Mg + CO2 → 2 MgO + C ) 3.鋅片置入藍色的硫酸銅溶液，可看見溶液由藍色逐漸變成無色的硫酸鋅溶 液，且鋅片上有紅色的銅析出。乃是因為鋅的活性大於銅。 鋅 + 硫酸銅 → 硫酸鋅 + 銅 ( Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu )

4.活性較小的元素則無法與活性較大元素之化合物反應，如， ♠ 銅 + 氧化鎂 → 不反應，乃是因為銅的活性小於鎂。 ♠ 碳 + 氧化鎂 → 不反應，乃是因為碳的活性小於鎂。 ♠ 碘 + 氯化鉀 → 不反應，乃是因為碘的活性小於鉀。 <小試身手>： 1.依下左表取少許的金屬粉末，分別與金屬氧化物共同加熱，試 回答下列問題： (1)沒有被鉛取代的有 。 (2)有被銅取代的有 。 (3)沒有發生化學反應的是 。 物質 氧化鉛 氧化銅 氧化鎂 物質 氧化鉛 氧化銅 鉛 ？ E F 甲 X V 銅 G ？ H 乙 X X 鎂 I J ？ 丙 V V 2.依上右表，試回答下列問題：( V 表有反應，X 表沒反應 ) (1)將甲、乙、丙、鉛、銅五種金屬元素的活性，按小排列到大的順序是 。 (2)五種金屬中容易與氧氣化合的是 。 (3)五種金屬中所產生的氧化物，最不安定的是 。 (4)五種金屬中最可能起火燃燒的是 。 9-2 分子式與化學反應式 一. 化學式：元素符號只能表現出元素的種類，而化學式則是將 純物質之組成原子的個數及種類以元素符號及數字表示的式子。常見的化學式有 簡式、分子式、構造式等等。目前只介紹分子式。 二.分子式：凡能表示出純物質分子中原子的種類及數目的式子，即稱之。 如， ♠ 水的分子式寫成 H2O，表水分子是由兩個氫原子及一個氧原子所組成。 ♠ 分子式分別是 H2(氫)、O2(氧)、Cl2(氯)、N2(氮)，則表示氫、氧、氯、氮，都是 由兩個原子所組成。 ♠ 氯化氫的分子式是 HCl，表示氯化氫分子是由一個氫原子及一個氯原子 所組成。

♠ 二氧化碳的分子式是 CO2，則表示二氧化碳分子是由一個碳原子和二個 氧原子所組成。 三.分子式的寫法： 1.元素的分子式： (1)金屬是由原子堆積而成，沒有單獨分子，故直接以元素符號表示。如， 鈉(Na)、鉀(K)、銅(Cu)。 (2)非金屬元素有單獨存在，故用分子式表示。如，氦(He)、氖(Ne)、氫(H2)、 氧(O2)、臭氧(O3)、氯(Cl2)、氟(F2)等等。 2.化合物的分子式：一般而言，中文名字與分子式的寫法順序相反，而分子 式的寫法，有下列原則： (1) 若此化合物是由兩種元素所組成時，習慣上，金屬元素的符 號寫在前面，非金屬元素的符號寫在後面。如，氯化鈉(NaCl)、碘化鉀(KI)、溴化 鈉(NaBr)等等。 (2)氧化物中氧的符號寫在後面。如，二氧化碳(CO2)、氧化鎂(MgO)、氧化銅 (CuO)等等。 (3)一般而言，氫元素的符號寫在前面。如，鹽酸(HCl)。 (4)比較複雜的化合物，則按碳、氫、氧依序寫出。如，乙烷(C2H6)、蔗糖 (C12H22O11)、葡萄糖(C6H12O6)等等。 (5)寫中文的名稱則與寫符號的順序相反。如，硫化鉛(PbS)、二氧化錳(MnO2)、 氯化鈣(CaCl2)、二氧化碳(CO2)等等。 (6)酸的化學式，氫寫在前面；即氫 + 非金屬或氫 + 酸根。如，HCl → 鹽酸 、 H2S 水溶液 → 氫硫酸、H2SO4 → 硫酸、HNO3 → 硝酸、H3PO4 → 磷酸。 <Note>：各元素間的結合量有其一定的限制，不可任意結合。如，鈉與氯形 成化合物時，其原子數比是1：1。所以，分子式是 NaCl。但鎂與氯形成化合物 時，其原子數比是1：2。所以，分子式是 MgCl2。 <補充>： 1.常見的離子表： 正 離 子

+ 1 價 氫(H+_)、鈉(Na+_)、鉀(K+_{)、亞銅(Cu}+_)、銀(Ag+_{)、銨根(NH} 4+)

+ 2 價 鎂(Mg2+_)、鈣(Ca2+_)、鋅(Zn2+_)、銅(Cu2+_)、汞(Hg2+_)、鉛(Pb2+_{)、亞鐵(Fe}2+_)、

鋇(Ba2+₎

+ 3 價 鋁(Al3+_)、鐵(Fe3+₎

負 - 1 價 氟(F

-_)、氯(Cl-_)、溴(Br-_)、碘(I-_{)、氫氧根(OH}-_{)、硝酸根(NO}

3-)、醋酸根

離 子 - 2 價 氧(F-_)、硫(Cl-_{)、碳酸根(CO} 32-)、硫酸根(SO42-)、亞硫酸根(SO32-) - 3 價 氮(N3-_)、磷(P3-₎ 2.如何利用上表寫出化學式：根據元素與元素結合時，正、負離 子的電荷要相等才可形成一化合物。其步驟如下： step1：先寫出組成元素之化學符號。 step2：並將組成元素改寫成離子狀態。 step3：於每一元素符號右下角寫上原子數目，使得兩元素的原子數與其電荷 數乘積相等即可。 step4：刪去離子右上方之電荷數，即可。 <範例>：氯化鈣(CaCl2)、氯化鎂(MgCl2)、溴化銀(AgBr)、硫化氫(H2S)等等。 <小試身手>： 1.寫出下列常見物質之化學式： (1)水： (2)二氧化錳： (3)氧化鎂： (4)二氧化硫： (5)氫氧化鎂： (6)氯化鈉： (7)二氧化碳： (8)氫氧化鈉： (9)氯化鈣： (10)氫氧化鈣： (11)碳酸鈣： (12)氯化鎂： 2.利用本頁上表，寫出下列化合物之化學式： (1)氧化鋁： (2)氯化銨： (3)硫酸鐵： (4)硫酸亞鐵： (5)碳酸鈉： (6)硝酸銅： (7)硫酸鋅： (8)溴化氫： (9)硫化氫： (10)硫酸： (11)碳酸： (12)硫酸鋁： (13)氧化亞銅： (14)硫酸銨： 3.由化學式寫出化合物之中文名稱：

(1)NH4I： (2)CaCO3： (3)Al(OH)3： (4)NH4Br： (5)FeBr3：

(6)Fe(NO3)3： (7)MgBr2： (8)Cu(OH)2： (9)Cu2O：

四.化學反應式：將一化學反應中的反應物、產物用類似數學方 程式式的橫是表示之。 1.化學反應式的意義： ♠ 反應物寫在反應式的左邊，產物則寫在右邊，中間以箭頭表示反應的方 向(由左至右)。 ♠ 若反應物或產物不只一種時，就分別用加號相連接。 ♠ 反應式左、右兩邊的原子種類及數目必相等，但分子數總和不一定相等。

♠ 於箭頭的上方或下方，可外加些許的文字或符號，代表反應過程中的狀 況或反應條件，如，加熱(Δ)、加催化劑。 2.化學方程式：將化學變化中的反應物與產物的化學式，利用簡單的數學符 號將其相連，所展現的一個類似數學方程式的橫式，亦可簡稱反應式。 3.如何寫出完整的化學反應式：化學反應式乃是根據質量守恆定律，所寫出 來的。以鎂帶燃燒為例，其步驟如下： step1：先寫出反應物與產物的化學式，鎂帶(Mg)、氧氣(O2)、氧化鎂(MgO)。 step2：用箭頭( → )及加號( + )將反應物(左邊)、產物(右邊)相連。如，Mg + O2 → MgO。 step3：平衡化學反應式，為使化學反應式能符合質量守恆定律(反應前後的 原子種類、數目不變)，必要時可於反應物或產物前加上係數，使得箭頭兩邊的 原子數目相等。如，2 Mg + O2 → 2 MgO。 step4：如果實驗在某種條件下進行，則可於箭頭的上方或下方加以註明。 如，2 H2O2 → 2 H2O + O2 。 <Note>：化學反應式中，反應物、產物的係數代表著其莫耳數(分子數)。一 般而言，這些係數都是以正整數表示，且當係數為1 時，則省略不寫。 4.重要的化學反應式： ♠ 碳在空氣中燃燒生成二氧化碳：C + O2 → CO2 ♠ 鎂帶燃燒生成氧化鎂：2 Mg + O2 → 2 MgO ♠ 硫粉燃燒生成二氧化硫：S + O2 → SO2 ♠ 雙氧水與二氧化錳製氧氣：2 H2O2 → 2 H2O + O2 ♠ 石灰水檢驗二氧化碳：Ca(OH) 2 + CO2 → CaCO3 + H2O ♠ 二氧化碳溶於水生成碳酸：CO2 + H2O → H2CO3 ♠ 二氧化硫溶於水生成亞硫酸：SO2 + H2O → H2SO3 ♠ 氧化鎂溶於水生成氫氧化鎂：MgO + H2O → Mg(OH)2 ♠ 大理石與稀鹽酸作用生成氯化鈣、水與二氧化碳： CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + H2O + CO2 ♠ 氯化鈣與碳酸鈉反應產生碳酸鈣及氯化鈉：

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2 NaCl

<小試身手>： 1.化學反應式，可以指示 (1)反應進行的程度 (2)平衡於何時達成 (3)平衡時各 種物質的濃度 (4)變化方向與相對重量。 2.化學反應式中的係數，可表示 (1)質量守恆定律 (2)能量守恆定律 (3)係數大者， 分子較小 (4)係數大者，分子較清。 3.反應式： K2CrO4 → K2O + Cr2O3 + O2中，其係數總和是 (1)13 (2)10 (3)12 (4)11。 4.下列敘述何項正確？ (1)同一反應常因催化劑之加入而影響產物的量 (2)均衡

係數因加入催化劑而改變 (3)雙氧水受熱分解為水與氧氣，故加二氧化錳也需加 熱 (4)均衡後方程式左右原子個數必相等。

5.反應方程式：a Cu + 2 H2SO4 → b CuSO4 + c H2O + d SO2中，請求出 a =

， b = ，c = ，d = 。

6.以二氧化碳檢驗石灰水，可使澄清石灰水變渾濁，其反應式是下列哪一選項？ (1)Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (2) 2 NaHCO3 → CO2 + Na2CO3 + H2O

(3)CaO + CO2 → CaCO3 (4)CaCl2 + CO2 + H2O → CaCO3 + 2 HCl 。

7.某燃燒反應式如下：CmHn + a CO2 → b CO2 + c H2O，試以 m、n 表示出化學 計量係數，a = ， b = ，c = 。 8.化學式 Zn + HCl 可以代表下列哪一項？ (1)鎂 + 鹽酸 (2)鋅 + 鹽酸 (3)鎂 + 硫酸(4)鋅 + 硫酸。 9-3 粒子觀點 道耳吞原子說曾提到，所有物質都是由原子所構成的(對的)；而一個或數個原 子亦可能組成一個分子，然而原子又是由質子、中子及電子所組成。上述中的分 子、原子、電子、質子、中子都是極小的粒子，因此，可以統稱物質是由粒子所組 成。物質的組成如下： 電子、質子、中子 → 原子 → 分子 → 物質 以粒子的觀點來解釋下列現象： 一. 物質三態：在不同的溫度或壓力下，物質可能會以固態、液 態或氣態存在；然而同一物質的三態其組成分子是相同的，只是分子間的距離 及自由移動性不同而已，敘述如下： 1.固態：分子堆積較緊密，分子不可任意移動，所以，具有一定的體積與形狀， 如下圖左。 2.液態：分子間的距離較固態稍大，分子可在容器內移動，但還不能很自由的 移動，所以，具有一定的體積，但形狀隨容器而改變，如下圖中。若分子脫離分 子群則變成氣體。 3.氣態：分子間的距離很大，較容易自由移動，可均勻散佈其中，故無一定 的體積與形狀，如下圖右。

二.物理變化與化學變化： 1.物理變化：發生變化的過程中，原有的分子並未分解，即沒有產生新的物 質，只是分子間的距離改變。如，冰熔化成水、水汽化成水蒸氣。 2.化學變化：發生變化的過程中，原有的分子分解，即原子重新排列，產生 新的物質，如下圖。 三.溶解與過濾： 1.溶解：溶質分散為極小的粒子均勻分佈在溶劑的分子間，因為 這些粒子很小，導致肉眼無法看見。事實上，溶質仍分佈於溶劑間。如下圖。 2.過濾：利用濾紙的吸附與阻隔作用(使大顆粒不能通過濾紙上的孔洞，但可 使小顆粒通過)，來分離固體與液體物質。如食鹽與砂粒溶與水的分離。 四.元素與化合物： 1.元素：只含一種原子的純物質。如，氫氣是由氫分子所組成的，而氫氣則是 由兩個氫原子所構成，所以氫是元素。 2.化合物：含有兩種或兩種以上原子所組成之純物質。如，水是由水分子組成 的，而水分子是由氫原子與氧原子所組成的，所以水是化合物。如下圖。

五.純物質與混合物： 1.純物質：只含一種分子的物質，又可分成元素與化合物。如下圖中的氫氣、水 氧氣、氮氣等等。 2.混合物：含有兩種或兩種以上的純物質混合而成的物質。如下圖中的空氣。 <Note>：混合物是由不同種分子混合在一起，並沒有結合在一起。 <小試身手>： 1.分子間的距離最大與最小的分別是 (1)固體、氣體 (2)氣體、固體 (3)液體、固體(4)固體、液體。 2.固體、液體、氣體分子間的吸引力大小，依次為 3.當水蒸發成水蒸氣時，下列敘述何者正確？ (1)水分子分解成氫 原子與氧原子 (2)部分水分子脫離分子群體 (3)水分子質量變小 (4)水分子內原子 重新排列。 4.化學變化是組成物質的分子與組成分子的原子 (1)皆已改變(2)皆 未改變 (3)分子改變，原子未改變 (4)分子未改變，原子改變。 5.下列何者屬於元素？ (1)O2 (2)CO2 (3)SO2 (4)H2SO4。

6.我們不藉助於儀器，能看到下列何種粒子？ (1)質子 (2)原子 (3)分子 (4)晶體。 7.淨水器能過濾水中雜質，這可利用 觀點說明清楚。 9-4 原子量與分子量 先前的章節曾提到，所有的物質都是由粒子所組成，而這些粒子包含了電子、 質子、中子、原子、分子等等。它們都具有質量，只是其實際質量相當的小，很難

直接測得其質量。因此，我們就定義出原子量、分子量等名詞來解決這些問題。 一.原子量： 1.原子量的意義：原子與分子都是極微小的粒子，無法直接測得一個原子 或分子的實際質量。因此，通常以各元素(原子)質量相互的比較值，來表示原子 的質量，則稱之為原子量。 2.原子量的定義：由於原子量是比較的數值，因此就選定某一元素原子作 為比較的標準，通常以碳原子( C = 12)作為原子量的標準，設定其原子量為 12，而其它元素原子則可與碳 12 質量的比值，求得各種原子的原子量，如下列 運算式： 某元素的原子量 = (1 個某原子的質量 / 1 個碳 12 原子的質量) x 12 <範例 1>：一個硫原子與一個碳原子的質量比為 32：12，所以，硫原子的原 子量 = ( 32 / 12 ) x 12 = 32。 <範例 2>：一個氧原子與一個碳原子的質量比為 4：3，所以氧原子的原子量 = ( 4 / 3 ) x 12 = 16。 <Note>：最早期的原子量求法，曾經以氫原子量為 1 及氧原子 16 作標準。 3.常見原子的原子量： 元素 原子量(約數) 元素 原子量(約數) 元素 原子量(約數) 氫(H) 1 銅(Cu) 63.5 硫(S) 32 碳(C) 12 鈉(Na) 23 氯(Cl) 35.5 氮(N) 14 鎂(Mg) 24.3 鉀(K) 39 鈣(Ca) 40 鋁(Al) 27 鋅(Zn) 65.4 鐵(Fe) 56 磷(P) 31 銀(Ag) 108 碘(I) 127 汞(Hg) 200.6 鎢(W) 183.9 金(Au) 197 鉛(Pb) 207 氧(O) 16 二.分子量： 1.分子量的求法：根據分子中所含原子的種類、數目與原子量， 即可算出該分子之分子量。即 分子量 = 分子式中各原子的原子量總和 <範例 1>：水分子(H2O)中含有兩個氫原子和一個氧原子，則水的分子量 = 2 x 1 + 16 = 18。 <範例 2>：二氧化碳分子(CO2)中含有一個碳原子和二個氧原子，則二氧化碳 的分子量 = 12 + 2 x 16 = 44。 <範例 3>：氫分子(H2)中含有兩個氫原子，則氫的分子量 = 2 x 1 = 2。 <範例 4>：氯化鈉分子(NaCl)中含有一個氯原子和一個鈉原子，則氯化鈉的分 子量 = 35.5 + 23 = 58.5。

<小試身手>： 1.A 元素原子對 B 元素原子重量比為 3：2，而 B 元素原子碳元素 原子的重量比為4：3，則 A 元素的原子量是 (1)2 (2)24 (3)6 (4)0.5。 2.某分子是由二個碳原子與六個氫原子所組成，由此可推算其分子 量是 (1)18 (2)24 (3)30 (4)36。 3.雙原子分子 A2，其原子序為9，中子數為 10，則 A2的分子量約為 (1)9 (2)10 (3)19 (4)38。 4.若已知氧的原子量為 16、氫的原子量為 1、鐵的原子量為 56，則氫氧化鐵的分 子量是 (1)106 (2)107 (3)112 (4)73。 5.有關分子量、原子量的敘述，何者不正確？ (1)現行原子量是以 C = 12 為標準 (2)原子量單位是公克 (3)分子量是分子式中所有元素原子量的總和 (4)一莫耳的 氧氣重量是32 公克重。 9-5 莫耳 原子或分子都是極微小的粒子，而一個原子或分子的質量(重量)不易測量， 而且日常生活中所接觸的物質都是由很多的原子或分子所集合而成，所以在科 學上通常就採用較大的計量單位，即本章節所介紹之莫耳的觀念。 一.莫耳的由來：於日常生活中，為了生活上方便，都習慣用較大的單位來量 度物質。如，一打鉛筆、一箱飲料、一箱蘋果、一盒火柴、一袋麵粉、一包香煙等等。 甚至以幾卡車或幾噸重來代表砂石的多寡。於先前的章節中曾提到，一個原子或 分子是不易測量的，而日常生活中所有的物質又都是由數量很大的原子或分子 所集合而成，而不是單一個原子或分子。因此為了計算或處理方便，也採用了較 簡便的計算方式，即所謂的莫耳觀念。 二.莫耳的定義：莫耳是化學上用來表示物質所含粒子數的單位，一莫耳的粒 子大約是有六千億兆個粒子，即6 x 1023_個粒子。 1 莫耳 = 6 x 1023 _個粒子。 1.習慣上，對於是分子所組成的物質，如，氣體、水、酸類、鹼 類等等，則1 莫耳的該物質乃是指 1 莫耳的該物質分子，而不是 1 莫耳的該物 質原子。如，  一莫耳氧是指 1 莫耳氧分子而不是 1 莫耳氧原子。  一莫耳水(H2O)是指 1 莫耳水分子(即 2 莫耳氫原子與 1 莫耳氧原子)，而不 是1 莫耳水原子。 2.於先前的章節中，曾提到金屬元素或是惰性氣體都是屬於單原子分子， 所以1 莫耳的金屬或惰性氣體，即表示 1 莫耳的金屬或惰性氣體原子。如，

 一莫耳銅(Cu)是指 1 莫耳銅原子。  一莫耳氦氣(He)是指 1 莫耳氦原子。 3.亞佛加厥常數 = 6 x 1023_{，一般而言，以N 代表。} <小試身手>： 1.多少個粒子稱之為 1 莫耳？ (1)6 x 1020 _{(2)6 x 10}21 _{(3)6 x 10}22 ₍₄₎₆ x 1023_。 2.有一銀塊含有 N 個銀原子，則此銀塊相當於多少莫耳？ (1)N ÷ (6 x 1023_{) (2)N x (6 x 10}23_{) (3)(6 x 10}23_{) ÷ N (4)以上皆非。} 3.等數目的二氧化碳(CO2)分子與一氧化碳分子(CO)，下列敘述何者正確？(1) 質量相等 (2)莫耳數相等 (3)原子總數相等 (4)密度相等。 三.莫耳數的求法：因為 1 莫耳的物質就是有 6 x 1023_{個粒子，所以要計算某物} 質是多少莫耳數時，其方法是： 莫耳數 = 粒子數 / (6 x 1023₎ 1.物質的莫耳原子數 = 原子數 / (6 x 1023₎ 2.物質的莫耳分子數 = 分子數 / (6 x 1023₎ <補充>： 1.原子量、原子的質量、分子的質量、莫耳的比較：  原子量：沒有單位，是一個相對值；亦可說成一莫耳(6 x 1023_{個粒子)原子} 的質量。如，碳原子量為12，即表示 6 x 1023_{個碳原子的質量是12 公克。}  一個原子的質量 = 原子量 / (6 x 1023_{) 公克。}  一個分子的質量 = 分子量 / (6 x 1023_{) 公克。}  一莫耳 = 6 x 1023 _個粒子。 2.莫耳數的另一種求法： 原子莫耳數 = 質量 / 原子量 分子莫耳數 = 質量 / 分子量 四.範例練習： <1>有一鐵塊(Fe)含有 1.2 x 1024_{個鐵原子，則此一鐵塊含有多少莫耳的鐵原子？} <2>有一杯純水(H2O)，含有水分子 2 莫耳，則此杯純水中的水分子數有多少 個？整杯水中共有多少原子？ <3>試問 4 莫耳的氧氣(O2)，(1)含有氧分子幾個？ (2)含有氧原子幾個？

<4>有一杯純硫酸(H2SO4)中，含有硫酸分子 5 莫耳，試問此杯純硫酸中(1)含 有硫酸分子多少個？ (2)含有氫原子多少個？ (3)含有硫原子多少個？ (3)含有氧 原子多少個？ (4)總共有幾個原子？ <5>現有 180 公克的葡萄糖(C6H12O6)，試回答下列問題： (1)葡萄糖的分子量是 。 (2)每一個葡萄糖分子中含有 個原子。 (3)葡萄糖的莫耳數是 。 (4)含有葡萄糖分子有 個分子。 (5)含有碳原子 個。 (6)含有氫原子 個。 (7)含有氧原子 個。 (8)總共含有原子 個。 <6>已知 1 莫耳的二氧化碳分子質量為 44 公克，則 22 公克的二氧化碳分子， 共含有原子總數有多少？ <7>已知甲烷(CH4)分子一莫耳的總質量為 16 公克，則 (1)甲烷分子的分子量是 。 (2)1 個甲烷分子重 公克。 (3)1.2 x 1024_{個甲烷分子重 公克。}

<8>現有 1.5 x 1024_{個氯化鈉(NaCl)分子，試回答下列問題：}

(1)氯化鈉的莫耳數是多少？ (2)總共有原子多少個？