基礎化學(一)--第二章st-ans

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2-1 原子結構

例題1 ―【臺中一中】―

從密立坎的油滴實驗中,觀察油滴電量有下列五種:4.32×10-9

esu、3.84×10-9 esu、2.88×10-9 esu、 1.44×10-9 esu、9.60×10-10 esu(esu 為靜電單位)。若另一油滴之電量為 4.80×10-9 esu,則該油滴會 吸附有多少個電子? (A) 6 (B) 10 (C) 12 (D) 15

答案:B

解析:取 4.32×10-9

esu、3.84×10-9 esu、2.88×10-9 esu、1.44×10-9 esu、9.60×10-10 esu 的最大公因 數,即一個電子電量最可能=4.8×10-10 esu ∴ n×4.8×10-10 =4.80×10-9 → n=10(註:1 個電子電量=1.6×1019 庫侖=4.8×1010 esu)。 例題2 ―日大――――――――――――――――――――――――――――――― 有關拉塞褔原子核存在實驗的下列敘述,何者正確? (A)拉塞褔以  粒子撞擊金屬箔 (B)拉塞褔發現大部分用來撞擊的粒子皆透過金屬箔,只有少數被反彈回來 (C)拉塞福的實驗顯示出湯姆森的原子模型和實驗結果不合 (D)拉塞福的實驗證實原子核帶正電,並且是原子大部分質量之集中所在 (E)拉塞福的實驗證實中子的存在。 答案:(B)(C)(D) 解析:(A)拉塞褔以  粒子撞擊金屬箔。 (E)拉塞褔以  粒子做散射實驗,提出核原子模型。 例題3 ―84.推甄――――――――――――――――――――――――――――――― (甲)、(乙)、(丙)、(丁)四種實驗,哪幾種實驗的結果組合後可以決定電子質量?(甲)拉塞福的 α 粒 子散射實驗;(乙)湯姆森的陰極射線實驗;(丙)侖琴的 X 射線實驗;(丁)密立坎的油滴實驗 (A)(甲)(乙)(丙)(丁) (B)(甲)(乙)(丙) (C)(乙)(丁) (D)(丁)(丙)。 答案:(C) 解析:(甲)拉塞福的 α 粒子散射實驗僅發現了原子核。 (乙)湯姆森的陰極射線實驗,藉由電子在磁場中的偏轉半徑,可求得電子的荷質比(𝑒 𝑚)。 (丙)侖琴的 X 射線實驗發現了 X 光。 (丁)密立坎的油滴實驗發現帶電油滴的電量有一最大公因數,進而發現電量的基本單位 e。 故由(乙)、(丁)的實驗數據 𝑒𝑒 𝑚 ,可求得電子的質量 m。 例題4 ―85.推甄――――――――――――――――――――――――――――――― 根據物理史,下列關於電子、中子和原子核三者被發現的先後順序,何者正確? (A)電子、中子、原子核 (B)中子、電子、原子核 (C)電子、原子核、中子 (D)原子核、電子、中子 (E)原子核、中子、電子。 答案:(C) 解析:原子科學的進展是由大而小、由外而內。 (1) 1897 年,湯姆森的陰極射線實驗,發現於原子外部的電子。 (2) 1911 年,拉塞福的 α 粒子散射實驗,發現了原子內部的原子核。 (3)拉塞福以 α 粒子撞擊氮原子核,發現了質子(因質子帶有電荷,可在電場或磁場中偏移, 故比中子容易被發現)。 (4) 1932 年,查兌克以 α 粒子撞擊鈹原子核,發現了中子。

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例題5 ―88.推甄――――――――――――――――――――――――――――――― 湯姆森從真空放電的實驗中發現了電子,下列有關湯姆森實驗裝置的圖形,何者錯誤? (A) (B) (C) 答案:(A) 解析:(A)湯姆森利用真空放電管的實驗發現了陰極射線(電子),該陰極射線在真空放電管中是由 陰極(連接電源負極的電極)放出,沿直線進行,遇障礙物則受阻礙並於障礙物背後形 成陰影,故該圖的+、-電極錯誤。 (B)陰極射線(電子)是具有動能的粒子,故可推動小轉輪使其轉動。 (C)陰極射線(電子)帶負電,行經電場時會受正電的吸引、負電的排斥而偏向正電板。 例題6 ―88.推甄― 拉塞福在 1919 年以  粒子( He4 2 )撞擊氮原子核( N 14 7 ),產生核反應。若該反應產生的兩種粒子 ,有一種為氧原子核( O17 8 ),則另一粒子為何者? (A)電子 (B)中子 (C)質子 (D)  粒子 (E)鈹原子( Be9 4 )。 答案:(C) 解析:(C)核衰變反應式為 𝐻𝑒24 + 𝑁 7 14 𝑂 8 17 + 𝐻 1 1 (質子) 例題7 ―89.推甄― 以  粒子撞擊氮原子核 N14 7 ,其核反應可用下式表示( 是 He 4 2 ,p 是質子): + N14 7 → O+p,則產生的氧原子核是下列哪一種? (A)158O (B) O 16 8 (C) O178 (D) O 18 8 (E) O 19 8 。 答案:(C) 解析:核反應式平衡原則:質量數不變、質子數不變。 𝐻𝑒24 + 𝑁 7 14 → 𝑂 𝑏 𝑎 + 𝑃 1 1 (質子) (1) 4+14=a+1 ∴a=17 (2) 2+7=b+1 ∴b=8 例題8 ―84.推甄― 如果以原子為組成物質的單元,則直徑為 0.1 毫米的一粒細砂所含有的原子數目約為多少?(選最 接近的數量級) (A) 106 (B) 109 (C) 1013 (D) 1017。 答案:(D) 解析:原子的直徑約為 10-10 公尺,而球體的體積與其直徑的立方成正比,故 (0.1𝑚𝑚 10−10) 3=(0.1×10−3𝑚 10−10𝑚 ) 3=(1063=1018,與 1017 最接近。

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例題9 ―88.推甄― 下列各種粒子中,質量最小的是哪一種? (A)氫離子 (B)氫原子 (C)電子 (D)中子 (E) α 粒子。 答案:(C) 解析:質子、中子的質量均約為電子的 1840 倍,故電子的質量最小。氫原子含 1 個質子、1 個電 子;α 粒子即氦原子核,含 2 個質子、2 個中子。 例題10 ―88.日大― 荷質比為粒子電荷量與質量的比值之絕對值,下列何種粒子具有最大的荷質比? (A)電子 (B)質子 (C)中子 (D) α 粒子。 答案:(A) 解析:電子與質子均帶一單位電量,中子不帶電;α 粒子= 𝐻𝑒24 2+,帶有兩單位電量。 各粒子的質量比為電子:質子:中子:α 粒子.= 1 1840:1:1:4, 故荷質比之大小為電子>質子>α 粒子,中子的荷質比為 0。 例題11 ―推甄― 核能電廠的核反應內由於不斷的進行核反應,結果核燃料減少 1 克的質量。假設減少的質量全部轉 換成電能,則可產生多少度電能?(已知光速 c=3 × 108 公尺∕秒,1 度電能=1 千瓦-小時) (A) 8.3 × 104 (B) 2.5 × 107 (C) 2.5 × 1010 (D) 9 × 1013 (E) 9 × 1016。 答案:(B) 解析:∵1 度電能=1 千瓦-小時=103 × 60 × 60=3.6 × 106 焦耳 ∴E=mc2=1 × 10-3 × (3 × 1082=9 × 1013(焦耳) 9×1013 3.6×106=2.5 × 10 7(度) 例題12 ―夜大― Na+ 離子可能具有下列各組粒子組合之一,其組合以(電子數,質子數,中子數)表示,應為 (A)(10,11,12) (B)(10,12,11) (C)(11,11,12) (D)(11,12,11)。 答案:(A) 解析:(1) Na 原子序=質子數=中性原子核外電子數=11 (2) Na+ 核外電子數=10 (3)中子數=23-11=12 例題13 ―84.推甄― 下列有關原子構造的敘述,何者正確? (甲)原子的質量均勻分布於整個原子之中;(乙)原子的質量絕大部分集中在原子核; (丙)電子和質子的數目一定相等; (丁)質子和中子的數目一定相等 (A)(甲)(丙) (B)(甲)(丁) (C)(乙)(丙) (D)(乙)(丁)。 答案:(C) 解析:(甲)原子的質量幾乎集中於原子核,不是均勻分布於整個原子之中。 (丁)質子和中子的數目不一定相等,例如:11𝐻有 1 個質子、0 個中子; 𝐻12 有 1 個質子、1 個 中子; 𝐻13 有 1 個質子、2 個中子。

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例題14 ―84.日大 ― 鈷六十(原子序=27)可作放射性治療用,下列關於鈷六十的原子結構,何者正確? (A) 60Co 有 27 個電子 (B) 60Co 有 60 個中子 (C) 60Co3+ 有 30 個中子 (D) 60Co3+ 有 33 個質子。 答案:(A) 解析: 𝐶𝑜2760 的質子數=電子數=原子序=27,其中子數=60-27=33 𝐶𝑜 27 60 3+的質子數=原子序=27,其中子數=60-27=33, 電子數=27-(+3)=24 例題15 ―85.推甄― 已知鈉(Na)的原子序是 11、質量數是 23,則一個中性的鈉原子中的中子數和電子數應該是多少 ?(每行各選一項,共應選兩項) 中子數 電子數 (A) 11 (E) 11 (B) 12 (F) 12 (C) 23 (G) 23 (D) 34 (H) 34 答案:(B)(E) 解析:中性鈉原子的電子數=質子數=原子序=11 中子數=質量數-質子數=23-11=12 例題16 ―87.推甄― 從23892U蛻變為 Pb 206 82 是天然放射性蛻變系列之一,此系列共經過幾個  衰變,幾個  - 衰變? (A) 8、6- (B) 8、8- (C) 10、8- (D) 10、10- 。 答案:(A) 解析:23892𝑈 →20682𝑃𝑏+ 𝑥 𝐻𝑒24 + 𝑦 𝑒−10 (: 𝐻𝑒24 : 𝑒 −10 ) 質量數守恆:238=206+x × 4 → x=8 原子序守恆:92=82+x × 2+y × (-1)→ y=6 例題17 ―88.推甄― 拉塞福在 1919 年以  粒子( He4 2 )撞擊氮原子核( N 14 7 ),產生核反應。若該反應產生的兩種粒子 ,有一為氧原子核( O17 8 ),則另一粒子為何? (A)電子 (B)中子 (C)質子 (D)  粒子 (E)鈹原子核( Be9 4 )。 答案:(C) 解析: 𝐻𝑒24 + 𝑁 7 14 𝑂 8 17 + 𝐻 1 1 (質子) 例題18 ―90.學測― 若238U 92 的原子核放射出一個 α 粒子,則剩留下來的原子核內會含有幾個質子? (A) 237 (B) 236 (C) 146 (D) 91 (E) 90。 答案:(E) 解析:α 粒子即為氦原子核( 𝐻𝑒24 2+)→ 92-2=90

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例題19 ―92.學測補考―

1998 年,俄羅斯科學家利用 1 個鈣原子與 1 個鈽原子融合而成的 289114Uuq ,下列有關此最新元素的 敘述,何者正確?

(A)289114Uuq的原子序為 175 (B) Uuq

289 114 的電子數目為 289 (C)289114Uuq原子核中有 423 個中子 (D) Uuq 289 114 原子核中有 114 個質子。 答案:(D) 解析:Uuq 的原子序=質子數=電子數=114 其質量數=質子數+中子數→ 289=114+中子數 故中子數=175 例題20 ―92.學測― 𝑋2+ 與 𝑌− 都具有 18 個電子及 20 個中子,下列有關 X、Y 兩元素的敘述,何者正確? (A) X 之質量數為 38 (B) Cl3517 為 Y 之同位素 (C) 𝑋2+和 𝑌− 為同素異形體 (D) X 和 Y 具有相同的質子數目。 答案:(B) 解析:X2+ 是由 X 原子失去 2 個電子所形成,故 X2+ 的電子數=X 的原子序-(+2)=18→ X 的 原子序=20=質子數,X 的質量數=質子數+中子數=20+20=40 Y- 是由 Y 原子獲得 1 個電子所形成,故 Y- 的電子數=Y 的原子序-(-1)=18 →Y 的原子序=17=質子數,Y 的質量數=質子數+中子數=17+20=37 𝐶𝑙 17 35 具有 17 個質子(與 Y 相同),但其質量數與 Y 不同,故 𝐶𝑙 17 35 與 Y 是同位素;同素異形 體是同一種元素以不同的形態存在,彼此為不同的物質,因 X 與Y是不同元素,故 X2+ 和Y- 不是同素異形體。 例題21 ―93.學測― 利用中子來撞擊重原子核,使重核發生分裂,產生兩個較小的核與中子,並放出巨大的能量。這種 產生核能的方式稱為核分裂,例如用中子撞擊鈾原子核,可用下列的核反應式來表示: 235 1 141 92 92U0n 56Ba Kr n y w xz → 能量 下列哪一個選項中的兩個數字,正確表示上式中的 w 與 x? 【註】式中 Kr 是與 He、Ne 同屬於週期表的第 18 族(ⅧA 族)的元素 (A) 34 與 5 (B)35 與 4 (C)35 與 5 (D) 36 與 2 (E) 36 與 3。 答案:(E) 解析: 23592𝑈,其中 235 代表質量數,92 代表原子序反應式中 n 代表中子,原子序 0,且質量數為 1 ∴ z = 0,y = 1 核反應遵守:質量數守恆:235 + 1 = 141 + 92 + x × 1 原子序(質子數)守恆:92 + 0 = 56 + w + x × 0 由式,得w = 36,x = 3。 例題22 ―94.學測― 原子量為 1 的氫原子含有哪些基本粒子? (A)電子、中子 (B)質子、中子 (C)質子、電子 (D)質子、中子、電子。 答案:(C) 解析:質量數=質子數+中子數≒原子量(四捨五入取整數),而 1H 的原子序=1=質子數,故其 中子數=0,且 H 原子為電中性,故其電子數=質子數=1

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例題23 ―98.學測― 某氮氧化合物的一分子中含有 38 個電子。試問該氮氧化合物是下列的哪一選項? (A) NO (B) NO3 (C) N2O (D) N2O3 (E) N2O5。 答案:(D) 解析: 𝑁147 、 𝑂168 ;設化合物為 NxOy,則 7 × x+8 × y=38 N2O3 所含電子數為 7 × 2+8 × 3=38 個,符合題意。 例題24 ―94.學測― 溴的原子序為 35,已知溴存在兩個同位素,其百分率幾近相同,而溴的原子量為 80,則溴的兩個 同位素中的中子數分別為何? (A) 43 和 45 (B) 79 和 81 (C) 42 和 44 (D) 44 和 46 (E) 45 和 47。 答案:(D) 解析:週期表中各元素的原子量,表示該元素存在於自然界的各種同位素的平均原子量,即 𝑀̅=M1X1+M2X2+……

M1、M2、……:各種同位素的原子量(.=.質量數) X1、X2、 ……:各種同位素的自然豐度(存率)

→ 80=M1X1+M2X2,因 X1≒X2,且 X1+X2=1,故 X1≒X2≒0.5 → 80≒M1 × 0.5+M2 × 0.5 → M1+M2≒160 因溴的原子序為 35,其兩種同位素的質子數均為 35,假設其中子數分別為 x、y →(35+x)+(35+y)=160 → x+y=90,故僅(D)選項符合。 例題25 ―99.學測― 老師在上了「物質的形成」的單元後,針對構成物質的微粒(原子、分子、離子),要求甲、乙、 丙、丁四位學生討論有關「微粒」的問題。四位學生的主要論點簡記如下: 甲說:如果兩種微粒均由同一種元素所構成,則這兩種微粒所含的總質子數一定相同。 乙說:如果兩種微粒所含的總質子數相同,則這兩種微粒都屬於同一種元素。 丙說:各種微粒所含的總質子數一定與其總電子數相同。 丁說:因為所討論的微粒是指原子、分子或離子,因此甲、乙、丙三人的論點都不正確。 試判斷四位學生的論點,何者正確? (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 (E)甲乙丙。 答案:(D) 解析:甲不正確,例如 O2 和 O3 的質子數分別為 16 和 24 個。 乙不正確,例如 NH3 和 H2O 均有 10 個質子,但為不同的化合物。 丙不正確,例如 Na+ 有 10 個電子,但有 11 個質子。 例題26 ―101.學測― 下列關於 84Po(質量數 210)原子及 88Ra(質量數 226)原子的敘述,何者正確? (A) 210Po 84 和 22688Ra 兩種原子核中的中子數相差 16 (B) 210Po 84 和 22688Ra 兩種原子核中的質子數相差 16 (C) 210Po 84 和 22688Ra 兩種原子中的電子數相差 4 (D)釙和鐳兩個元素,在自然界都不存在 (E)釙和鐳的放射性都是源自其原子核釋出 X 光。

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答案:(C) 解析:(A)中子數相差 12。 (B)質子數相差 4。 (D)均可存於自然界。 (E) X 射線為核外電子躍遷所產生,原子核 所產生的放射線則有 α、β 和 γ 3 種。 質子數 電子數 中子數 𝑃𝑜 84 210 84 84 126 𝑅𝑎 88 226 88 88 138 例題27 ―87.推甄― 下列為元素甲、乙、丙、丁、戊的原子核中所含的質子數(p)與中子數(n),試問哪兩者是同位素? (A)甲:6p,6n (B)乙:7p,7n (C)丙:8p,8n (D)丁:6p,7n (E)戊:9p,10n 答案:(A)(D) 解析:同位素是具有相同質子數,但中子數不同的原子。 甲、丁兩種原子的質子數均為 6,且其中子數不同,故為同位素。 例題28 ―92.學測― X 與 𝑌2−都具有 10 個電子及 10 個中子,下列有關 X、Y 兩元素的敘述何者正確? (A)Y 之質量數為 20 (B)16 8O為 Y 之同位素 (C)X 和 Y 為同位素 (D)X 和 Y 具有相同的質子數目。 答案: (B) 解析:X 與 Y2- 都具有 10 個電子及 10 個中子,則電中性原子的表示法分別為 𝑋1020 、 𝑌188 (A)Y 之質量數為 18 (C)原子序不同,為不同的元素 (D)質子數不同,分別為 10 與 8。 例題29 ―96.學測― 甲、乙、丙、丁為原子或離子,其所含的質子、中子與電子的數目如下表。試單就表中的數據,判 斷下列相關的敘述哪些正確? (A)甲、乙為同位素 (B)乙、丙為同位素 (C)甲、乙、丙為同位素 (D)乙、丁為離子 (E)丙、丁為同位素 (F)丙為離子。 甲 乙 丙 丁 質子數 2 2 3 3 中子數 1 2 3 4 電子數 2 2 2 3 答案:(A)(E)(F) 解析:質子數相同而中子數不同的原子,稱為同位素→ 甲、乙為同位素,丙、丁為同位素。 離子帶有淨電荷,故其電子數≠質子數→ 僅有丙為離子 例題30 ―97.學測――――――――――――――――――――――――――――――― 天然的氯有 35 及 37 兩種同位素,氯原子的平均原子量為 35.5,則兩同位素在自然界中的含量比為: (A) 35:37 (B) 1:2 (C) 2:1 (D) 3:1。 答案: (D) 解析:設35 Cl 在自然界含量占 X1,37Cl 占 1-X1 平均原子量 35.5 = 35×X1 + 37×(1-X1) →X1= 0.75,1-X1= 0.25→ 0.75:0.25 = 3:1

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例題31 ―97.學測― 某元素有兩種同位素。一種為105X,質量為 10.0129 amu,占 19.91%;另一種為 X 11 5 ,質量為 11.0093 amu,占 80.09%。根據以上資料,回答下列各題: (1)元素 X 的原子量是下列哪一個?(取到第二位小數) (A) 5.00 (B) 10.01 (C) 10.50 (D) 10.81 (E) 11.01。 (2) X 原子最外層有幾個電子? (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5。 答案:(1)(D);(2)(C) 解析:(1)元素的平均原子量𝑀̅=各個同位素的原子量 × 自然界的存量百分率之和 故𝑀̅=10.0129 × 19.91%+11.0093 × 80.09%=10.8109.=.10.81 (2) X 原子的內層(K 層)填 2 個電子,外層(L 層)填 3 個電子。 例題32 ―日大― 下面各組離子或原子的電子組態,何者完全相同? (A) Ca2+ (B) Ar (C) Na+ (D) Si (E) Cl-。 答案:(A)(B)(E) 解析:(A)(B)(E)有 18 個電子,電子組態和 Ar 相同。 (C) Na+:有 10 個電子。 (D) Si:有 14 個電子。 例題33 ―96.學測― 教學上有時會用電子點式來表示原子結構。下列選項中的阿拉伯數字代表質子數、「 」代表原子 核所帶的正電荷、「 」代表核外電子,則哪一圖代表離子 (A) (B) (C) (D) 答案:(D) 解析:離子的「電子數≠質子數=原子核所帶的正電荷」。 (A)電子數 9=質子數 9 (B)電子數 10=質子數 10 (C)電子數 11=質子數 11 (D)電子數 10≠質子數 12 例題34 ―99.學測― 價電子為原子中位在最外層的電子,美國化學家路易斯提出八隅體法則,他認為第 2 週期元素所形 成的分子,其中每個組成原子周圍環繞的電子數會傾向和氖原子的價電子數一樣,共 8 個電子。這 些環繞的電子,有的會形成化學鍵,稱為鍵結電子對;有的僅依附在該原子周遭,稱為未鍵結電子 對或孤電子對,每一鍵結電子對與未鍵結電子對皆由兩個電子組成,故第 2 週期元素所形成的分子 ,其組成原子的周圍皆會有 4 對電子對。兩個原子間可能具有 1 對、2 對或 3 對鍵結電子對,分別 稱為單鍵、雙鍵或參鍵。

(1)臭氧分子(O3)內共有幾個價電子? (A) 16 (B) 18 (C) 20 (D) 22 (E) 24

(2)臭氧分子(O3)內共有幾對鍵結電子對? (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5。

答案:(1)(B);(2)(C)

解析:(1) 1 個氧原子有 6 個價電子,故 O3 有 18 個價電子。

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例題35 ―92.指考― 原子理論的發展故事是一連串早期的實驗,用來幫助「看無法看到的物,了解不易了解的事」,有 關這些故事中的科學家與其重大科學發現或理論,下列哪個選項的組合是錯誤的? 選項 科學家 發表的內容 (A) 道耳頓 提倡原子說 (B) 湯姆森 發現電子 (C) 拉塞福 提出原子結構的模型 (D) 波耳 建立量子化的氫原子模型 (E) 門得列夫 提出原子序的意義 答案:(E) 解析:(E)門得列夫依據原子量排列不同的元素,而得到最早期的週期表,原子序的概念是依據莫 斯利的實驗所提出的。 例題36 ―97.學測― 下列哪一組元素符號依序為〔硼、鈦、鉻、砷、氪〕? (A)〔Ba、Ti、Ca、Ar、Cr〕 (B)〔Be、Ni、Cs、Sn、Cr〕 (C)〔Br、Li、Cf、Am、K〕 (D)〔B、Ti、Cr、As、Kr〕 (E)〔B、Ni、Cr、As、K〕。 答案:(D) 例題37 ―98.學測― 殘存於砂土、磚瓦等建材的微量鈾等元素,於衰變後會釋放出一種汙染氣體。此氣體的量雖甚少, 但會出現於不通風的室內空氣中,且其穩定之同位素亦具放射性。它也是僅次於吸菸而導致肺癌的 第二大元兇。試問此汙染氣體,為下列哪一種惰性氣體(鈍氣、稀有氣體)? (A)氦 (B)氖 (C)氬 (D)氪 (E)氡。 答案:(E)

解析:氡的原子序為 86,是密度最大的惰性氣體,氡的來源是由於地殼中鈾衰變所得,氡的已知 同位素有 17 種,從氡-210 到氡-226,都具放射性。其中最穩定的同位素是氡-222,它是鐳 -226 的衰變產物,會放出  射線,反應式如右: 22688𝑅𝑎→ 22286𝑅𝑛+ 𝐻𝑒 2 4 因為氡為氣體,所以它能從岩石或土壤中釋放到地表上。 例題38 ―87.推甄― 下圖是按元素特性而區分的週期表,許多的類金屬元素因性質介於金屬與非金屬之間,故可作為半 導體電子材料,這些元素在週期表中都分布在何處? (A)乙丙區域之間 (B)丙丁區域之間 (C)丁戊區域之間 (D)戊己區域之間 (E)乙丁區域之間。 答案:(C)

解析:類金屬的性質介於金屬與非金屬之間,常見的類金屬元素有ⅢA 的 B,ⅣA 的 Si、Ge,ⅤA 的 As、Sb,ⅥA 的 Se、Te 等元素。

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例題39 ―推甄― 下列有關元素週期性質及週期表的敘述,何者正確? (A)現有的週期表是依各元素原子量從小到大的順序排列 (B)就導電性而言,元素大體上可分為金屬、類金屬及非金屬三大類 (C)週期表左下方的元素是在水中呈酸性的非金屬 (D)類金屬的化學性質介於金屬及非金屬之間,所以列在週期表中央,統稱 B 族元素。 答案:(B) 解析:(A)現有的週期表是依各元素原子序,從小到大的順序排列。 (C)週期表左下方的元素是在水中呈鹼性的金屬。 (D)類金屬的化學性質介於金屬及非金屬之間,包括 B、Si、Ge、As、Sb、Te、Po、At;而 列在週期表中央,統稱 B 族元素者為過渡金屬。 例題40 ―93.指考補考― 下列有關元素與週期表的敘述,何者正確? (A)溴離子與惰性氣體氬的電子組態相同 (B)同位素的中子數相同,所以化學反應性相同 (C)週期表中,原子序 24 和 42 的元素屬於同一族 (D)現今通用週期表中的元素,是依據原子量由小至大排列。 答案:(C) 解析:(A) 35Br - 溴離子的電子組態應與 36Kr(氪)相同,而非 18Ar(氬)。 (B)同位素的原子序(質子數)相同,所以化學反應性相同,非中子數相同 (C)原子序 24 的鉻(Cr)與 42 的鉬(Mo)同為週期表的第 6 族(ⅥB 族) (D)現今通用的週期表,是依據原子序由小而大排列而成。 例題41 ―推甄― 下列有關鹼金屬及其化合物通性的敘述,何者正確? (A)鹼金屬可溶於水,並釋出氧氣 (B)鹼金屬在水中使溶液呈鹼性,並釋出氫氣 (C)鹼金屬氧化物在水中使溶液呈酸性,並釋出氧氣 (D)鹼金屬氫氧化物在水中使溶液呈鹼性,並釋出氫氣。 答案:(B)

解析:(A)(B) Na+H2O → NaOH+ 1 2H2 (C) Na2O+H2O → 2NaOH (D) NaOH 𝐻→ Na2𝑂 + +OH- 例題42 ―96.指考― 下表為元素週期表的一部分,甲至戊表元素符號,其中甲的原子序為 13。試問下表中,哪一個元 素的原子半徑最小? (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 (E)戊。 答案:(B) 解析:同族元素的原子半徑隨原子序之減小而減小,同週期元素原子半徑隨原子序之增加而減小。

(11)

例題43 ―98.指考―

下列哪一個金屬原子或離子的半徑最大? (A) Be (B) Mg2+ (C) Zn2+ (D) Mn (E) Ca。

答案:(E) 解析:週期表上,同族元素的半徑隨原子序增加而變大,同週期元素則隨原子序之增加而變小。 例題44 ―90.學測― 下圖為列出第 2 與第 3 週期元素的簡略週期表,試問下列三個敘述分別符合下表所列選項中的哪一 個元素? Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar (1)甲元素的含氧酸為工業上最重要的酸之一。此酸根與鋇離子所形成的鹽類在水中的溶解 度低,且 X 射線的穿透性也低,廣泛用作胃部檢查的造影劑。 (2)廣泛被用於先進材料中的乙元素,其晶體中摻雜微量不純物可做半導體材料,乙元素的 氧化物可做光纖通信用的玻璃纖維。 (3)汽車排氣中多含有丙元素的氧化物,是都市空氣汙染的原因之一。丙元素與氫氣所形成 化合物的水溶液呈鹼性。 選 項 (A) (B) (C) (D) (E) (F) 甲元素 N N P P S S 乙元素 Si B C B Si C 丙元素 S Si N C N Si 答案:(E) 解析:(1)甲為 S:因為 BaSO4 廣泛用作胃部檢查的造影劑,且 BaSO4(s) 為難溶鹽,而 H2SO4 是重 要的工業用酸。 (2)乙為 Si:Si 是目前重要的半導體材料,其氧化物可作為光纖通信用的玻璃纖維。 (3)丙為 N:因為 N2 和 H2 反應生成 NH3;NH3 溶於水,水溶液呈鹼性,且 N2 在汽車引擎中 可和 O2 反應生成 NO、NO2 等空氣汙染物。 例題45 ―91.學測補考― 下圖為部分的週期表,該表中標示有甲~己六個元素,根據週期表元素性質變化的規律與趨勢,回 答下列問題: (1)甲~己的六個元素中,何者最容易形成正一價的陽離子?何者最容易形成-1 價的陰離子? (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 (E)戊 (F)己。 (2)下列何種組合,因結合後各元素皆能擁有氬原子的電子數,所以能形成穩定的純物質? (A)甲、戊 (B)乙、丙 (C)乙、戊 (D)丁、丁 (E)己、己 (F)戊、戊。

(12)

答案:(1)(A)(E);(2)(C)(F) 解析:(1) 1(IA)族金屬元素僅比鄰近的惰性氣體元素多 1 個電子,故與非金屬反應時易失去 1 個 電子,形成具有惰性氣體電子組態的+1 價的陽離子→甲 17(ⅦA)族非金屬元素僅比鄰近的惰性氣體元素少 1 個電子,故與金屬反應時易獲得 1 個電子,形成具有惰性氣體電子組態的-1 價的陰離子→戊 (2)(A)「甲戊」化合物中,甲+ 具有 10 個電子,與氖相同;戊- 具有 18 個電子,與氬相同。 (B)乙為ⅡA 族金屬元素,與非金屬反應時易失去 2 個電子,形成具有與氬相同電子組態 的+2 價的陽離子;但丙為 ⅣA 族非金屬元素,不易獲得 4 個電子形成-4 價的陰 離子。 (C)「乙戊2」化合物中,乙2 + 與戊- 均具有 18 個電子,與氬相同。 (D)丁為第二列 VA 族非金屬元素,藉由共價鍵結形成具有與氖相同電子組態的丁2。 (E)己為第三列 ⅧA 族的氬,本身已是最穩定的電子組態,彼此間不再鍵結。 (F)戊為第三列 ⅦA 族金屬元素,藉由共價鍵結形成具有與氬相同電子組態的戊2。 例題46 ―92.學測補考― 下表所列的是鹼金屬元素的原子序、沸點與熔點。根據此表,回答下列問題。 金 屬 鋰 鈉 鉀 銣 銫 原子序 3 11 19 37 55 沸點(℃) 1342 882.9 759 688 671 熔點(℃) 180.54 97.72 63.38 39.31 28.44 (1)下列有關表中五種鹼金屬的敘述,何者正確? (A)原子序愈大的鹼金屬元素,熔點愈高 (B)加熱到 700 ℃,銣與銫元素都會變為氣體 (C)加熱到 200 ℃,這五種元素都會完全氣化 (D)加熱到 1000 ℃,只有鋰元素仍然是固體狀態。 (2)科學家尚未測量到鹼金屬中鍅(原子序:Fr=87)元素的沸點與熔點,但根據週期的規律性 ,下列有關元素的沸點與熔點的推論,何者最不可能? (A)元素的沸點稍高於 600 ℃ (B)元素的熔點可能低於 25 ℃ (C)室溫時的元素可能是液體 (D)室溫時的鍅元素可能是氣體。 答案:(1)(B);(2)(D) 解析:溫度高於沸點,則為氣態;溫度低於熔點,則為固態;介於兩者之間,則為液態。 例題47 ―100.學測― 下圖為甲、乙、丙三種不同元素原子的電子排列示意圖。圖中「 」代表原子核,「 」代表核外電 子。

(13)

(1)下列何者最有可能是由甲、乙與丙三種元素所組成的穩定化合物? (A) Mg(OH)2 (B) MgOH (C) AlOH (D) Al(OH)2 (E) Al(OH)3。

答案:(E)

解析:甲為 H,乙為 O,丙為 Al,故甲、乙與丙三種元素所組成的穩定化合物為 Al(OH)3。

(2)甲與乙所組成的最穩定化合物,在常溫常壓時,具有下列何種性質? (A)良導電性 (B)酸性 (C)鹼性 (D)可溶於汽油 (E)可溶於酒精。 答案:(E) 解析:甲與乙兩種元素所組成的穩定化合物為 H2O,呈中性,可與酒精任意比例互溶。 (3)僅由丙元素組成的純物質與鹽酸或氫氧化鈉溶液(濃度約 3 M)反應後,可以分離出的產物 為下列何者? (A)氫氣 (B)氧氣 (C)氫氧根離子 (D)一價的丙離子 (E)二價的丙離子。 答案:(A) 解析: Al 為兩性元素,遇強酸、強鹼反應皆生成氫氣: 2Al+6HCl → 2AlCl3+3H2 2Al+2NaOH+6H2O → 3H2+2NaAl(OH)4 例題48 ―推甄― 假定以小寫的英文字母不依字母順序,分別代表部分週期表中的二十六個元素,例如:s、o、f、t 分別代表氫、鋰、鈉、鉀;l、a、z、y 分別代表氦、氖、氬、氪,如下表。試根據下面的提示,回 答下列問題: 提示 1 :元素 c、e、f、g、k、m、x、z 屬於同一週期。 提示 2 :元素 d、i、n、p、r、t、w、y 屬於同一週期。 提示 3 :元素 a、j、l、m、q、s、u、y、z 的中文名字均含「气」。 提示 4 :元素 b、d、e、h、n、k、x 的中文名字均含「石」。 提示 5 :含元素 b 的一族,在上表中有兩個金屬元素,其右邊的一族含元素 e、h、i。 提示 6 :地殼中存量最豐的幾種元素含量多寡的順序是:u>e>g 提示 7 :元素 c、v、w 屬於全是金屬的一族。 提示 8 :u、x 與 s 形成的化合物分別是 s2u 及 xs3。 提示 9 :可以有最大氧化數的一族元素含 m、p、q。 提示 10:常溫下液體的元素是 p。 提示 11:元素 c、f、o、t、w 的氧化物,其水溶液均呈強鹼性。 提示 12:元素 b、e、i、n 是類金屬。 (1)矽【 】。 (2)氮【 】。 (3)鎵【 】。 (4)溴【 】。

(14)

(5)硫【 】。 (6)鈉【 】。 答案:(1) e;(2) j;(3) r;(4) p;(5) k;(6) f 解析:本題為週期表綜合性題目,必須了解週期性、同族關係、元素特性、化合物性質,因題目長 ,需要分析推理,最好留到最後有時間再答。 提示 1 → 有 f、z 為第 3 週期,所以 c、e、f、g、k、m、x、z 屬於第 3 週期。f(鈉)、z( 氬),其餘為鎂、鋁、矽、磷、硫、氯。

提示 2 → 有 t、y 為第 4 週期,所以 d、i、n、p、r、t、w、y 屬於第 4 週期。t(鉀)、y(

氪),其餘為鈣、鎵、鍺、砷、硒、溴。 提示 3 → 元素 a、j、1、m、q、s、u、y、z 的中文名字均含「气」,表必屬於氫(s)、氮、 氧、氟、氯、氦(l)、氖(a)、氬(z)、氪(y)其中之一,又畫掉 s、1、a、z 、y,剩下 j、m、q、u,因 m 為第 3 週期,故為氯。 提示 4 → 元素 b、d、e、h、n、k、x 的中文名字均含「石」,表必屬於硼、碳、矽、磷、硫 、砷、硒其中之一,e、k、x 可能為矽、磷、硫,d、n 可能為砷、硒,故剩下 b 、h 可能為硼、碳。 提示 5 → 確定 b 為硼,h 為碳,e 為矽,i 為鍺。 提示 6 → 地殼含量:O>Si>Al,故 u 為氧,g 為鋁。 提示 7 → 確定 c 為鎂,v 為鈹,w 為鈣。 提示 8 → 已知 u 為氧,s 為氫,x 為磷或硫,因化合物 xs3,確定 x 為磷,k 為硫。 提示 9 → 最大氧化數+7 為鹵素,已知 m 為氯,p 為第 4 週期,確定 q 為氟,p 為溴。 提示 10 → 再確定 p 為溴(多餘的提示)。 提示 11 → 水溶液呈強鹼性,故 Li、Na、K、Mg、Ca 均已確定。 提示 12 → 類金屬為硼、矽、鍺、砷,確定 n 為砷,剩下 d 為硒,j 為氮(因為是氣體),r 為 鎵(因為在第 4 週期)。 例題49 ―日大― 下列四種元素中,何者之化學性質與其它三種有顯著之差異? (A) Cu (B) Co (C) As (D) Ni。 答案:(C) 解析:(A)(B)(D) Cu、Co、Ni 均為過渡金屬,(C)只有 As 是典型的非金屬元素,所以化學性質與其 它三種有顯著之差異。 例題50 ―日大― 氯有兩種同位素,其質量數為 35 和 37,而氯的原子量為 35.5,試問下列何者不為氯分子的質譜線 ?(A) 70 (B) 71 (C) 72 (D) 74。 答案:(B) 解析:氯分子(Cl2)的可能組合:35Cl-35Cl、35Cl-37C1、37Cl-35Cl、37Cl-37Cl,質譜線可能有 35 +35=70、35+37=72、37+37=74 三種。

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例題51 ―推甄― 下列有關陰極射線與 X 射線的敘述,何者正確? (A)兩者的行進均可產生電流 (B)兩者均可受靜電場的影響而偏向 (C)兩者均為電磁波 (D)陰極射線為帶電粒子,X 射線為電磁波 (E)陰極射線為電中性的粒子,X 射線為帶電的粒子。 答案:(D) 解析:(A)(C)(E)陰極射線為電子流,帶負電,行進時可產生電流;X 射線為電磁波,不帶電,行進 時不產生電流。 (B)陰極射線帶負電會偏向正極。 例題52 ―93.指考― 下列氧化物中,何者溶於水即成為酸性溶液? (A) CaO (B) MgO (C) N2O5 (D) P4O10 (E) ZnO。

答案:(C)(D) 解析:(C)(D)為非金屬氧化物,溶於水通常呈酸性。 例題53 ―90.日大― 下列與原子核有關的敘述,何者正確? (A)核反應遵守質量守恆定律 (B)若一個質量數為 A,原子序為 Z 的原子,其中子的數目為 Z-A (C)臺灣核三廠之核能發電與投到廣島之原子彈皆為核分裂的實例 (D)不同質量數,但在中性時具有相同電子數的原子,稱為同位素 (E)原子核的放射性不受溫度及壓力的影響而改變。 答案:(C)(D)(E) 解析:(A)遵守質能守恆定律 E=mc2 (B)中子數為 A-Z 例題54 ―日大― 下列各離子半徑比較,何者不正確? (A) Sn2+>Sn4+ (B) Na+ >Mg2+ (C) O2- >F- (D) Ca2+ >S2- (E) Na+ >F- 。 答案:(D)(E) 解析:原子或離子半徑大小與電子組態有關,主量子數 n 愈大,半徑愈大,同週期則隨質子數的增 加而變小。 例題55 ―夜大――――――――――――――――――――――――――――――― 下列各組物質中,何組的各物質電子組態完全相同? (A) O2-、F- 、Ne、Mg2+ (B) F- 、Na、Mg2+ 、A13+ (C) Cl-、O2- 、Na+ 、Mg2+ (D) Cl- 、Ar、K+ 、Ca2+ (E) P3+ 、S2- 、Cl- 、Ar。 答案:(A)(D) 解析:(A) O2- 、F- 、Ne、Mg2+ 均有 10 個電子,電子組態和 Ne 相同。 (B) F-、Mg2+ 、A13+ 均有 10 個電子,電子組態和 Ne 相同;Na 有 11 個電子。 (C) O2-、Na+ 、Mg2+ 均有 10 個電子,電子組態和 Ne 相同;Cl- 有 18 個電子。 (D) Cl-、Ar、K+ 、Ca2+ 均有 18 個電子,電子組態和 Ar 相同。 (E) S2-、Cl- 、Ar 均有 18 個電子,電子組態和 Ar 相同;P3+ 有 12 個電子

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例題56 ―夜大― 下列有關原子及原子核之實驗或理論,何者錯誤? (A)拉塞褔以中子做散射實驗確定核原子模型 (B)湯川秀樹提出介子理論解釋核作用力 (C)查兌克用  射線撞擊鈹原子,獲得中子 (D)莫斯利測量各元素原子激發後所放射之 X 射線光譜,確立原子序觀念。 答案:(A) 解析:(A)拉塞褔以  粒子散射實驗確定核原子的模型。 例題57 ―日大――――――――――――――――――――――――――――――― 下列有關電子的敘述,何者正確? (A)在湯姆森實驗中,可證明電子具波動性 (B)傳統電視影像是由電子槍射出電子束,掃描到螢光幕而形成 (C) 22688Ra衰變為22286Rn所放出的射線為電子 (D)電子的 m e 值為 1.6 × 10-19 庫侖∕克。 答案:(B) 解析:(A)湯姆森的陰極射線實驗僅推論電子為基本粒子,具有粒子性,並測出其 𝑒 𝑚 值=1.76 × 10 8 庫侖∕克 (C) 22688𝑅𝑎→ 22286𝑅𝑛+ 𝐻𝑒 2 4 ,故放出 粒子(氦原子核) (D)電子的 𝑒 𝑚值為 1.76 × 10 8 庫侖∕克,帶電量為-1.6 × 10-19 庫侖。 例題58 ―95.指考― 有 10 種未知物質,分別用代號甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸來表示。已知下列事項: (一)甲、乙、丙、丁、戊均為元素物質(只由一種元素所組成的物質),而且其元素均為週期表 上第 1 至第 3 週期的非金屬元素,而癸、己、庚、辛、壬均係由上述 5 種元素所構成的兩元 素化合物。 (二)在常溫、常壓下,甲與乙為固體;癸為液體,其餘均為氣體。 (三)癸是日常生活中不可或缺,而且用量最大的化合物。 (四)甲的原子序小於乙的原子序,而其比為 3:8。 (五)構成庚的兩種原子的質子數比為 3:4,而庚為無色、無味的有毒氣體,常見於關閉門窗使用 瓦斯爐所發生的中毒事件。 (六)構成辛的兩種元素的質量比約為 7:16,而辛為有色、具刺激性的有毒氣體。 (七)氣體庚與壬具有共同的元素戊。 (八)乙在空氣中燃燒可得壬。 (九)丙是癸的成分元素之一,在適當的催化劑與溫壓下,丙與丁反應可得到己。在工業上,己可 用於製造化學肥料。

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*(十)丁+戊 → X +戊  辛 【註:(十)為反應式,表示丁在適當的條件,會與戊反應產生 X,再與戊反應即得化合物辛。】 根據上述事項,推估各未知物甲~癸後,回答下列問題。 (1)用元素符號寫出下列代號所代表物質的化學式:(包括常溫、常壓時的狀態) (A)甲;(B)庚;(C)癸。 (2)用元素符號寫出下列反應的化學反應式(各物質的狀態不需表示,但係數必須平衡) (A)乙+戊→壬 (B)丙+丁→己 (C) X+戊→辛

答案:(1)(A)甲為 C(s);(B)庚為 CO(g);(C)癸為 H2O();(2)(A)乙+戊 → 壬:S+O2→ SO2;(B)丙

+丁 → 己:3H2+N2→ 2NH3;(C) X+戊 → 辛:2NO+O2→ 2NO2 解析:(一)甲、乙、丙、丁、戊均為週期表上第 1 ~第 3 週期的非金屬元素,但氦、氖和氬不形成 化合物,所以可能為氫、硼、碳、氮、氧、氟、矽、磷、硫、氯。 (二)甲、乙為固體,所以可能為硼、碳、矽、磷、硫;丙、丁、戊為氣體,所以可能為氫、 氮、氧、氟、氯;癸為液體,己、庚、辛、壬為氣體。 (三)由題目(三)知,癸可能為水。 (四)甲、乙可能為硼、碳、矽、磷、硫,原子序分別為 5、6、14、15、16,又原子序 3:8 ,可能為碳與硫。 (五)庚:關閉門窗使用瓦斯爐所發生的中毒事件,可能為 CO,又剛好質子數比(即原子序 )=6:8=3:4。 (六)辛:有色,具刺激性的有毒氣體,可能為紅棕色 NO2,又剛好質量 N:O=14:32=7: 16 (七)(八)壬:乙(S)在空氣中燃燒可得 SO2(壬),CO(庚)跟 SO2(壬)共同元素戊為氧 。 (九)丙:癸為水,所以丙可能為氫;丁:可能為氮,3H2+N2→ 2NH3。

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