第二冊理化講義

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第七章 物質的變化

剛從冰箱中取出的霜淇淋,非常堅硬,但放在室溫下,不久霜淇淋 就開始變軟,繼而熔化。剛煮好的飯菜,香噴噴的,令人垂延涎三尺 但吃剩的飯菜,如果沒有趕快放入冰箱中,在炎熱的夏天裡,不到 一天的時間,可能就會發出腐壞的酸味了。 這些物質的發生了變化,這些變化究竟只是外表形態發生改變呢? 還是產生了另一種新的物質?物質發生變化時,有哪些性質會隨之 改變?物質發生變化時,是不是會伴隨著能量的轉移?食鹽水與純 水的性質有何不同?要如何將食鹽與水分離?都是本章的內容,將 可藉由本章幫助你一一瞭解。

7-1 物質的變化

清晨花瓣上的晶瑩露珠,在陽光照射下消失的無影無蹤;夏天裡翠 綠的樹葉,到了秋天變成枯黃的落葉。在我們日常生活中,隨時感到 周圍物質的改變,而這些變化到底是屬於什麼變化?於本節中將為 各位解答。 一.物質:凡佔有空間、具有質量,且具有某些性質可供辨認的東西, 均可稱之為物質。如:金、水、空氣、木材、鋼鐵等等。一般而言, 物質的性質,有下列特性: 1.物質並定具有質量,且本身的性質不會因物質的大小形狀的改 變而改變。如:鐵釘、鐵製的小刀、鐵粉均可被磁鐵吸引或者鐵釘鐵 製的小刀、鐵粉放在潮濕的空氣中,均容易生鏽。 2.每一種物質各有不同的特性。如:銅可以導電,但塑膠不能導電。 酒精可以燃燒但水則不行。 3.同一種物質能以不同的狀態(三態)存在。如:固態的水(冰)、液態 的水(水)、氣態的水(水蒸氣)均是由水所組成,可視為同一物質。 二.物質的變化:物質由於所處環境的改變、溫度的變化、受到外力的 作用、接觸物質的改變,可能導致物質發生各種不同的反應。 如: 金屬受外力切割,改變外形。 紙張點火後燃燒變成灰燼,因外在溫度的改變而改。 鹽溶於水、鐵受潮濕而生鏽等等,因外在環境因素而改變。 總而言之,物質的變化幾乎都涉及到與能量有關,但所有的變化都 可依據其是否有新物質的生成,而將物質的變化區分成物理變化與 化學變化兩種: 1.物理變化:指物質發生變化時,只有外表的形狀發生改變,但

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其本身的成分性質並沒有改變;換句話說,沒有新的物質生成。如: (1).熱漲冷縮:物質受熱後體積膨脹,遇冷時體積收縮。或者較特 別40C 的水熱漲冷也漲。如,溫度計中的水銀受熱時體積膨脹,遇冷 時體積則收縮,雖然體積改變,但仍是水銀,並沒有新的物質生成, 所以是物理變化。 (2).物質的三態變化:空氣中的水蒸氣遇冷時會凝結成露珠(水), 露珠受陽光照射時,又會蒸發成水蒸氣,雖然露珠與水蒸氣在形態 上不一樣,但都是水,發生變化的過程中並沒有新的物質生成,所 以是物理變化。 (3).溶解:溶劑溶解溶質形成溶液,如:糖或食鹽溶於水。 (4).其他:食鹽磨成粉、燈絲通電後變成紅熱等等。 2.化學變化:指物質經由反應後,會產生新的物質,其外觀產生 變化,而且物質本身的成分性質亦隨之改變。如: (1).燃燒:如,燃燒前的火柴(火藥)與燃燒後的火柴(焦黑的碳)是 不同的物質,產生新的物質,所以是化學變化。 (2).鐵的生鏽:鐵在潮濕的空氣中與氧氣作用產生鐵鏽(氧化鐵), 鐵鏽與原來的鐵不一樣,是一種新的物質,所以是化學變化。 (3).光合作用:綠色植物進行光合作用時,將二氧化碳與水轉換成 葡萄糖與氧氣,亦是一種化學變化。 (4).其他:如,鹽酸與大理石作用產生二氧化碳、碳酸鈉與氯化鈣 兩溶液混合產生沈澱、酒在空氣中久置而變酸、食物在人體內被消化 食物腐敗、生米煮成熟飯、火藥爆炸等等均是化學變化。 <小試身手>: 1.酷熱的夜晚,眉眉開冷氣睡覺,同時放一杯水於房內,隔天醒 來發現杯內的水變少了,你覺得此現像是 (1)化學變化 (2)物理變化 (3)物理及化學變化 (4)熱漲冷縮現象。 2.茶壺中的水受熱後,其重量減少,是因為 (1)化學變化 (2)物理變 化 (3)物理及化學變化 (4)條件不足,無法判斷。 3.下列哪一項是化學變化? (1)冰塊於常溫下熔化成水 (2)試管中的 碘固體受熱變成紫色蒸氣 (3)藍墨水經由蒸餾,分離出無色液體 (4) 澄清石灰水通入二氧化碳會變成白色混濁。 4.下列何者是物理變化? (1)酒精燃燒 (2)生米煮成熟飯 (3)粉筆磨 成粉 (4)牛奶變酸。 三.物質的性質:一般而言,物質的性質可分成下列兩種: 1.物理性質:物質經物理變化之後,仍具有原本可提供辨識的性

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質,如:糖溶解於水中的前後仍具有甜味。 2.化學性質:物質經化學變化之後,原本的性質消失,卻產生了 新的物質。例如:鐵具有導電性及較強的硬度,鐵銹則是不易導電且 較脆弱。 四.物理變化與化學變化的恢復: 1.物理變化可用物理方法使之恢復原狀。如:蒸發、凝固、熔化、 溶解、結晶、昇華等方法。 2.化學變化時,實質已改變,不能用物理方法使之恢復,但有時 可用化學方法使之恢復。即是,一般化學反應之逆反應。如:白色硫 酸銅粉末遇水後會變成藍色硫酸銅晶體(溶液),而藍色硫酸銅晶體可 經由加熱(化學變化),使其變成白色硫酸銅粉末。兩者間的變化均是 化學變化。 3.日常生活中的變化常不只是一種單純的物理變化或是化學變化, 而是同時兼有兩種變化的,例如:蠟燭燭蕊點火後,蠟燭熔化成蠟 燭油,順燭蕊上升又受熱變成蒸氣,著火成火焰,其中包括狀態改 變的變化(物理變化),還有燃燒(化學變化)。 <想想看>: 1.糖溶於水形成糖水,是物理變化還是化學變化?為什麼? 2.大理石與鹽酸作用產生二氧化碳氣體,是物理變化還是化學變 化?為什麼? <小試身手>: 1.巧克力含在口中逐漸熔化,吃下後在胃腸內被消化分解;上列 兩種敘述 (1)前者是物理變化,後者是化學變化 (2)前者是化學變化, 後者是物理變化 (3)兩者均是物理變化 (4)兩者均是化學變化。 2.蠟燭燃燒的化學變化是指 (1)燈蕊直接與空氣中的氧作用 (2)固體 的蠟直接與空氣中的氧作用 (3)熔化的液態蠟與空氣中的氧作用 (4) 受熱汽化後的蠟與空氣中的氧作用。 3.下列哪一種變化,能以簡單的物理方法使之恢復原狀? (1)木材 燃燒 (2)火藥爆炸 (3)牛奶變酸 (4)冰熔化成水。 4.方糖放入水中時會冒出一些小氣泡,是因為 (1)起了化學變化 (2) 其化學性質改變了 (3)糖溶水的特有現象 (4)方糖孔隙中所含有的難 溶於水的空氣。 5.銅片在空氣中加熱,表面生成一種黑色物質(氧化銅),用刀片刮 去,又露出紅色的銅,由以上情形可推斷,銅加熱是 (1)化學變化

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(2)物理變化 (3)物理化學變化均有 (4)沒有任何變化。

7-2 純物質與混合物

一.物質的分類:自然界的物質可分成純物質與混合物,敘述如下: 1.純物質:凡具有一定的組成和性質(如固定的熔點、沸點與密度 等等)的物質,即稱之為純物質。 例如:純水、鎂、氧氣、金、銀、二氧化碳、硫酸銅等等。 2.混合物:由兩種或兩種以上的純物質依任何比例相混合而成(其 組成並不固定),而此混合的物質中,仍保有原純物質的特性,則此 混合而成的物質,稱之為混合物。 例如:紅糖、糖水、酒、牛奶、玻璃、煤氣、石油等等。 3.純物質與混合物的區別: (1).純物質有一定的性質,但混合物沒有一定的性質。 (2).混合物常藉助於純物質的特性,可用各種方法(蒸發結晶、溶 解過濾、蒸餾等等)將其分離,而得到兩種以上之純物質。 (3).混合物中各成分物質的含量比例並不固定。 <補充>:純物質又可細分成元素與化合物兩類: 1.元素:只由單種原子所組成,如,氧、氮、鎂、銅、鐵、金等等。目 前約一百一十種。如下頁附表。 2.化合物:是由兩種或兩種以上的元素結合而成的純物質。如,糖 (白糖、冰糖)、純水、二氧化碳、酒精、硫酸等等。 3.一般而言,元素不能再分解;化合物可以用化學變化的方法解 出其他成分元素;而混合物則可以用物理變化的方法分解出其他成 分。 <小試身手>: 1.下列何者是純物質? (1)泥沙 (2)精製冰糖 (3)自來水 (4)粗鹽。 2.下列何者是混合物? (1)純水 (2)二氧化碳 (3)糖水 (4)鐵。 3.食鹽、水泥、貝殼、自來水、奶油、白金,上述六種物質中,屬於純 物質的有幾種? (1)4 (2)3 (3)2 (4)1。 4.下列哪組物質皆為純物質? (1)汽油、酒、水 (2)氧、碳酸鈣、酒精 (3)醋、醬油、糖 (4)煤氣、墨水、酒。 5.有一種飲料稱之為『雪克 33』,飲用前需要搖幾下,試問這種飲 料是 (1)純物質 (2)混合物 (3)可能是混合物,亦可能是純物質。 6.把甲、乙兩種物質混合,結果發生化學變化,並生成物質丙,則 丙是 (1)純物質 (2)混合物 (3)可能是純物質亦可能是混合物 (4)介於甲、 乙之間。

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二.物質的分離: 1.物質分離的原理:要將不同的純物質,由混合物中分離出來, 常可藉助各種純物質的特有性質,選用合適的物理方法將其分離, 而得到純物質。範例如下: (1).糖與鐵粉的混合物中,鐵粉可被磁鐵吸引,而糖則不被磁鐵 吸引,因此可利用磁鐵把鐵粉與糖分開。 (2).食鹽易溶於水,沙粒則否,因此可利用溶解過濾法,將食鹽 與沙粒分離。但所得到的是食鹽與水的混合物,因此得再用蒸發結晶 法,將沸點較低的水蒸發,而得到食鹽晶體。 2.物質分離的方法:將混合物分離而得到純物質,於實驗室中最 基本的操作方法有過濾法、結晶法等等。 (1).過濾法:利用溶解度的差異,以濾紙來分離可溶性與不溶性 固體的混合物。 原理:利用固體的顆粒大,無法通過濾紙;而水或溶液的顆粒較 小,可通過濾紙,而將其分離。 器材:漏斗、漏斗架、濾紙、燒杯、玻璃棒等等如下圖。 步驟: step1:先將混合物加入水(液體)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)。

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圖1-3(a) 圖 1-3(b) 圖 1-3(c) 圖 1-3(d) (2).結晶法:加熱溶液,使沸點較低的物質先行蒸發,而使沸點 較高的物質以一定形狀的晶體出現,而來分離物質的方法。 器材:蒸發皿、酒精燈、石綿心網、鐵架等等。 步驟: step1:將先前 step5 所得之濾液,利用加熱,將水(液體)趕走,即可 得所要的物質。此方法叫做蒸發(結晶)。 (3).結論及注意事項: 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,避免液體往外濺開。

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傾倒液體時,不可高於漏斗之濾紙高度。 實驗 7-1 純物質與混合物 一.實驗目的:利用簡單的方法,將混合的食鹽與沙粒的混合物分 離。 二.實驗步驟: step1:以玻璃棒略為攪拌混合,並觀察其外觀。如下圖。 Note:混合物的外觀質地堅硬,外表成灰白色。 step2:取濾紙一張,摺疊為一半,再摺疊為四分之一,撕去一 角,並將其置入漏斗中,避免外角突起產生空隙,並用些許的水, 使其完全附著於器壁。如下圖。 Note:將濾紙撕去一角的目的是:使濾紙與漏斗接觸更緊密,避 免混合液從濾紙與漏斗間流下。 step3:直接將紙上的混合物倒一些於摺好的濾紙中,觀察食鹽 與沙粒能否通過濾紙?如下圖左。

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step4:將濾紙上的混合物改倒於裝有約 20 毫升水的燒杯中,利 用玻棒攪拌,並靜置觀察。如上圖右。 step5:用玻璃棒攪拌燒杯中的混合物後,迅速倒入裝好的漏斗 架中加以過濾,如下頁圖左。 step6:將所得之濾液倒入蒸發皿中,緩緩加熱使濾液蒸發至乾, 如下頁圖右。觀察錶玻璃上有無無色液體存在以及蒸發皿中留下什麼 物質? 3.實驗討論: (1).step5 中,玻棒的用途是藉由附著力將溶液的部分迅速導入漏斗 中;而漏斗頸下端與燒杯內壁接觸,則是為了避免濾液濺出。 (2).step6 中,錶玻璃上有無色液滴出現,是水。而蒸發皿上亦留有白 色晶體,則是食鹽。 <小試身手>: 1.作過濾實驗時,折好的濾紙何以要撕去一角? (1)作記號 (2)濾紙 太大 (3) 讓溶液從撕處流下 (4)使濾紙密切接觸漏斗,而不翹起來。 2.從食鹽水中得到食鹽晶體,需利用何種性質? (1)食鹽的沸點較 水低 (2)食鹽的沸點較水高 (3)食鹽較水易揮發 (4)食鹽不溶於水。 3.精製含難溶性砂粒之食鹽時,有下列各操作過程:(a)溶解(b)蒸 發(c)結晶(d)過濾,其最理想的操作順序是 (1)abcd (2)cabd (3)adbc (4)badc。

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發皿 (2)使熱量集中 (3)使蒸發皿均勻受熱 (4)使熱量散失到空氣中。 5.某生自砂粒與食鹽的混合物中,是利用他們對水的何種特性, 把食鹽與砂粒分開? (1)溶解度 (2)沸點 (3)密度 (4)凝固點。 6.由含砂粒的食鹽經製成食鹽的過程中,下列哪一項不是其中的 步驟? (1)溶解 (2)昇華 (3)結晶 (4)過濾。 7.欲將液體過濾時,需用何種器材? (a)漏斗架 (b)濾紙 (c)試管 (d) 漏斗 (e)燒杯 (f)鐵夾 (g)玻璃管 (h)酒精燈 (i)陶瓷纖維 (j)玻璃棒

7-3 化學反應的現象

今天你將沙子與鐵砂混在一起,看起來好像發生了某生事情,但你 可藉由磁鐵輕鬆的將兩者分開,而且兩者沒有任何的變化;而你也 曾學過,若將大理石與鹽酸作用,不但大理石、鹽酸不見了,更會產 生二氧化碳氣體及其他物質。而這就是本章節所要探討的,到底發生 化學反應時,可能伴隨著那些現象呢?是產生新物質呢?吸收或放 出熱量?反應前後的總質量變化呢? 一.化學反應的現象:化學反應是物質的可變性質與狀態都改變 的反應。因此,化學反應發生時,經常會伴隨著一些現象。有產生新 的物質、使系統的溫度發生改變及質量的變化,敘述如下: 1.產生新的物質: (1).有些化學反應過程中,發生顏色的改變。 如:當均無色的氯化鈣水溶液與碳酸鈉水溶液反應時,會產生白 色沈澱(碳酸鈣)。

氯化鈣(CaCl2)+碳酸鈉(NaCO3)→碳酸鈣(CaCO3白色)+氯化鈉(NaCl)

加有酚太的氫氧化鈉溶液本來是紅色,在吹氣之後,溶液則變 成 無色。 (2).有些化學反應會產生氣體。 如:大理石與鹽酸反應,會產生二氧化碳氣體。 雙氧水受熱或加二氧化錳,會產生氧氣。

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(3).有些化學反應過程中,會產生沈澱。

如:氯化鈣溶液與碳酸鈉溶液反應時,會產生白色沈澱(碳酸鈣)。 氯化鈣(CaCl2)+碳酸鈉(NaCO3)→碳酸鈣(CaCO3白色)+氯化鈉(NaCl)

2.系統的溫度變化: (1).有些反應使溫度上升。 如:氫氧化鈉與稀硫酸反應,會放出熱量,使溫度上升。 物質燃燒時,放出光與熱,屬於放熱反應,使溫度上升。 硫酸與水作用,屬於放熱反應,使溫度上升。 (2).有些反應則使溫度下降。 光合作用則是於反應過程中吸收太陽的能量,屬於吸熱反應。 硝酸銨晶體與水作用時,則會吸收熱量,使溫度下降。 <Note>:並不是只有化學反應才會使溫度發生變化,有些物理變 化亦會使溫度發生改變。如,冰的熔化、水蒸氣的凝結等等的三態變 化。 <補充>:能的轉換,自然界中有許多形式的能源,並不是每一種 能量均可直接使用,但我們可藉著能量的轉換,將其轉換成我們之 所需。於日常生活中,常見的轉換有: 1.利用電鍋煮飯,是將電能轉換成熱能。 2.太陽能計算機,是將光能轉換成電能。 3.瓦斯、木炭的燃燒,則是將化學能轉換成熱能。 4.螢火蟲的發光,是將化學能轉換成光能。 <想想看>:市面上有一種熱包,它的主要成分是鐵粉與食鹽等, 使用時,因曝露於空氣中吸收水分,而食鹽會加速鐵的氧化(生銹), 使溫度上升,故可作為熱包。由此可知,試問鐵的生銹是吸熱或放熱 反應? 3.質量的變化:在一般的化學反應中,反應前的所有物質總質 量恆等於反應後的總質量。但有些反應的前後總質量似乎有點改變。 如,鐵生銹會變重,乃是因為多了空氣中氧氣的參與;而鹽酸與大 理石作用,若不蓋蓋子,則總質量變輕,乃是因為所產生的二氧化 碳跑掉了。如果將參與或跑掉的任何物質均考慮在內的話,則反映前 後的總質量不變。 <小試身手>:

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1.有關化學反應的敘述,何者正確? (1)必為吸熱反應 (2)必為放熱 反應 (3)有些為放熱反應,有些是吸熱反應 (4)必定發生質量變化。 2.當氫氧化鈉與稀硫酸作用時,有何種現象發生? (1)溫度上升(2) 產 生白色沈澱 (3)產生大量氣泡 (4)溶液變成紅色。 3.雙手摩擦產生熱是 (1)動能變成熱能 (2)化學能變成熱能 (3)電能 變成熱能 (4)動能變成位能。 二.質量守恆定律: 1.何謂反應物?生成物(產物)? (1).反應物,在化學反應中參與反應的物質。一般而言,位於化 學反應式中的左邊。 (2).生成物,在化學反應中生成的新物質。一般而言,位於化學 反應式中的右邊。 A(反應物) + B(反應物) → C(生成物) + D(生成物) 2.質量守恆定律:在一般的化學反應中,反應前的所有物質(反應 物)總質量恆等於反應後的所有物質(生成物)總質量。此定律即稱之為 質量守恆定律。如: (1).大理石與鹽酸作用,反應前的大理石加上鹽酸的總質量一定 等於反應後所生成氯化鈣、水及二氧化碳的總質量。 (2).鐵生銹,反應前的鐵加上空氣中氧氣的總質量一定等於反應 後所生成鐵銹(氧化鐵)的總質量。 (3).木材燃燒,反應前的木材加上空氣中氧氣的總質量一定等於 反應後所生成灰燼、水蒸氣及二氧化碳的總質量。 (4).碳酸鈉水溶液與氯化鈣水溶液的反應,反應前的總質量一定 等於反應後的總質量。 <小試身手>: 1.於化學變化前後的物質總質量不變,叫做 (1)質量守恆定律 (2) 能量守恆定律 (3)定比定律 (4)倍比定律。 2.某化學反應之方程式為 2A + B → 2R,今有 a 公克的 A,恰與 b 公克的B 完全反應,生成 r 公克的 R,則下列敘述何者正確? (1)2a + b = 2r (2)a/2 + b = r/2 (3)a + b = 2r (4)a + b = r。

3.將 6 公克的木炭燃燒,可生成二氧化碳 22 公克,則 6 公克的木 炭完全燃燒,需要純氧多少公克? (1)6 (2)18 (3)16 (4)24。

4.於密閉容器中裝有 10 公克的氧氣與 10 公克的氫氣,點燃後不使 物質散失於外,則反應後密閉容器中之氣體、液體的總質量是 (1)10 (2)20 (3)30 (4)40 公克。

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5.甲與乙完全反應生成丙時,你認為哪一項是正確的? (1)反應物的 總質量必等於生成物的總質量 (2)反應物的總體積必等於生成物的總 體積 (3)反應物的總質量不等於生成物的總質量 (4)反應物的總體積 不等於生成物的總體積。 實驗 7-2 化學反應的現象 一.實驗目的:觀察化學反應時所伴隨的各種現象,並探討化學反 應前後的總質量變化。 二.實驗步驟: (甲).沈澱 step1:將 4 公克的氯化鈣(CaCl2)放入裝有 50 毫升蒸餾水的錐形 瓶中,並輕搖使其完全溶解。 step2:另取碳酸鈉水溶液 5 毫升加到小試管中,將其放置於 step1 中的錐形瓶裡,並利用天平測量其質量,如下頁圖。 step3:取下 step2 中的錐形瓶,用手握住錐形瓶的瓶頸與瓶塞, 傾倒錐形瓶,使瓶內的兩種溶液相混合,如下圖左。然後將錐形瓶直 立放好,並觀察其發生了什麼現象。

step4:利用天平稱得 step3 中錐形瓶的質量;並與 step2 中的錐 形瓶質量比較。

(乙).溫度改變

step1:用滴管取氫氧化鈉水溶液 5 毫升,加入空試管中,並測 量其溫度,記錄之。如下圖左。

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輕觸試管外壁,觀察溫度是否有變化),待溫度計之讀數不再變化時, 記錄其溫度。如下圖右。 三.實驗討論: 1.在實驗甲中,反應後,錐形瓶內的物質外觀上有何變化? 2.在實驗甲中,反應前後物質的總質量是否相同? 3.在實驗乙中,氫氧化鈉水溶液與稀硫酸水溶液反應後,溫度有何 變化? <小試身手>: 1.阿凱作一鎂帶燃燒的實驗,結果是:坩鍋淨重 19.08 公克,鎂帶 與坩鍋重20.03 公克,氧化鎂與坩鍋重 21.10 公克,則: (1).所用的鎂帶重 公克,產生的氧化鎂重 公克,所消耗 的氧氣重 公克。 (2).反應物是 ,生成物是 。 (3).由以上可知反應物的總質量 於生成物的總質量。 (4).以上實驗可證明科學上一重要定律,叫做 定律。 Homework 1

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第八章 進入原子的世界

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何差異呢?莊子這本書裡曾說:一尺之棰,日取其半,萬世不竭。但 你可曾想過,切到最後會變成什麼東西呢?而水蒸發後,為什麼會消 失在你我面前呢?均是本章的重點。

8-1 元素

一.元素與化合物: 於先前的章節中曾提到純物質又可細分為元素與化合物, 1.元素:由單種原子所組成;不能用加熱、照光、通電等普通方法 分解出其他物質,即稱之為元素。如,氧、氮、鎂、銅、鐵、金等等。目 前約一百一十種。在普通的化學實驗室中,不論如何,都無法從純汞 或純氧中分解出任何物質,所以汞、氧氣均是元素。目前為止,已知 元素有109 種,其中 88 種存在於自然界,其餘 21 種為人造元素。 2.化合物:是由兩種或兩種以上的元素依一定比例結合而成的純 物質。如,糖(白糖、冰糖)、純水、二氧化碳、酒精、硫酸等等。一般而 言,化合物的性質與組成元素的性質完全不相同。以電解水為例,水 可分解成氫氣與氧氣,但氫氣與氧氣則無法再分解了。所以,水是化 合物,而氧氣與氫氣是元素。 <補充>: 氧氣的發現,氧氣對於人們而言,是不 可或缺的,但一直到西元1774 年才真正的 被確定氧氣的性質。西元1772 年時,法國科 學家拉瓦節曾指出磷(P)、硫(S)在空氣中燃燒 以後,重量會增加,乃是因為吸收了空氣。 於西元1774 年,普利士利於實驗室中利用 如右圖裝置製造出新的空氣,更斷定此氣體就是 燃燒物質時所吸收的氣體,並命名為氧氣。 二.元素符號:化學上為研究方便起見,每一種元素都有其特定的縮 寫符號來代替,就叫做元素符號。 1.以各元素的拉丁文或英文名稱的第一個字母,以印刷體大寫表 示。如,氫(H)、氧(O)、碳(C)。 2.若有兩種以上的元素,其名稱的第一個字母相同時,則於大寫 的第一字母後面另加一小寫字母來分辨。如,鈉(Na)、氖(Ne)。 三.元素的分類:依其物理性質和化學性質,可將元素分成兩大類, 即金屬元素與非金屬元素,分述如下:

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1.金屬元素:金屬元素有下列性質, (1).除了金(金黃色)與銅(紅色)以外,大部分的金屬都是銀灰色。 (2).具有金屬光澤:新的切開面都具有金屬光澤。 (3).高熔點、高沸點:除了汞(Hg)、鎵(Ga)是液體以外,均以固體 存在。 (4).具有延展性。 (5).熱與電的良導體。 (6).與氧氣結合,可得金屬氧化物,若可溶於水則呈鹼性。 2.非金屬元素: (1).沒有一定的顏色,如氟(F、淡黃色)、氯(Cl、黃綠色)、溴(Br、暗 紅色)、碘(I、紫黑色) 、硫(S、黃色)。 (2).不具有金屬光澤。 (3).熔點低、沸點低。 (4).不具有延展性,較易碎裂。 (5).熱與電的不良導體。除石墨以外。 (6).與氧氣結合,可得非金屬氧化物,若可溶於水則呈酸性。 四.元素的命名:我國對元素的命名有一套法則,除了古代已知的元 素依其原來的命名外,其餘元素則配合元素性質或西文讀音來加 以命名。並根據各元素在常溫、常壓下的狀態,配合不同的部首。 其規則是: 1.元素名稱各以一字表示。 2.金屬元素從金字旁。如,銅(Cu)、銀(Ag),但汞(Hg)除外。 3.以固態存在的非金屬元素,從石字旁。如,碳(C)、硫(S)。 4.以液態存在的元素,從水字旁。如,溴(Br)、汞(Hg)。 5.以氣態存在的非金屬元素,從气字旁。如,氫(H)、氧(O)。 五.元素之最: 1.密度最小的元素是氫(H)。 2.熔點最高的金屬元素是鎢(W);熔點最低的金屬元素是汞(Hg)。 3.最易導電導熱的金屬是銀(Ag);延展性最大的金屬是金(Au)。 4.硬度最大的元素是金剛石(C)。 5.非金屬元素中能導電的是石墨(C)。 6.常溫下,液態金屬是汞(Hg);液態非金屬是溴(Br)。 六.必背的元素與元素符號:

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元素 氫 氦 碳 氮 氧 氟 氖 鈉 鎂 鋁 矽 磷 元素符號 H He C N O F Ne Na Mg Al Si P 元素 硫 氯 氬 鈣 錳 鐵 鈷 銅 鋅 溴 銀 金 元素符號 S Cl Ar Ca Mn Fe Co Cu Zn Br Ag Au 元素 鎢 汞 碘 鉛 鎳 錫 鉑 鉀 元素符號 W Hg I Pb Ni Sn Pt K <補充>:若依狀態來分,元素可分成固態、液態及氣態。 1.固態(s):又可細分為金屬(部首從金部,如鐵(Fe)、銅(Cu)。)與非 金屬(部首從石部,如碳(C)、矽(Si)。)。 2.液態(l):部首從水部。包括液態金屬汞(Hg)、液態非金屬溴(Br), 但鎵(Ga)與銫(Cs)則可視為例外。 3.氣態(g):常溫下均為非金屬,部首從气部。如,氧(O)、氮(N)。 <小試身手>: 1.下列何者是鉛的元素符號? (1)Fe (2)Hg (3)Pb (4)Al。

2.下列哪一個物質不是元素? (1)鈉(Na) (2)銀(Ag) (3)碳酸鈣(CaCO3)

(4)氦(He)。 3.下列何者有誤? (1)元素有固定的性質 (2)化合物無一定的性質(3) 元素化合時有選擇性 (4)混合物仍具有成分物質的特性。 4.下列哪一個不正確? (1)金屬元素密度小,而非金屬元素密度大 (2) 金屬元素熔點高,而非金屬元素熔點低 (3)金屬元素導電性好, 而非金屬元素導電性差 (4)金屬元素可以和氧氣化合,而非金屬元素 亦可與氧氣化合。

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8-2 常見的元素

一.碳、矽、硫: 1.碳(C)的性質與用途: (1).石墨與鑽石皆由碳元素所組成。但,鑽石透明無色,陽光照 射下顯得光彩奪目,且是最堅硬的物質;而石墨則呈黑色,俗稱黑 鉛,是唯一可導電的非金屬元素,可作為乾電池的電極,亦可做鉛 筆筆芯(石墨與黏土混合)。 (2).活性炭的主要成分也是碳,由於他有許多的孔洞,故可吸附 水中及空氣中的雜質,常見於空氣濾清機、飲水機、防毒面具內的吸 附劑及淨水器等等。 (3).影印機或雷射印表機列印時,亦是利用碳粉,影印出所需要 的文字與圖案。 <Note>:家庭用瓦斯燃燒時,若火焰呈淡藍色,則表瓦斯燃燒完 全;若呈黃紅色,則表燃燒不完全,除了會發生一氧化碳中毒外, 也會使鍋子燻黑。 2.矽(Si)的用途與性質: (1).電晶體中的主要成分就是矽元素。因此利用電晶體製成的電 器,其體積可愈來愈小。 (2).玻璃及砂石中的主要成分是含氧及矽的化合物。 <Note>:地球外殼中含量最豐的元素是氧(O)、矽(Si)、鋁(Al)、鐵(Fe)。 3.硫(S)的用途與性質: (1).通常可於火山噴氣口及溫泉出水口看到一種黃色的粉末,這 就是硫。 (2).硫可製造火藥、硫酸等等。 (3).硫於常溫下很安定,燃燒時會產生藍色火焰並產生二氧化硫 (SO2),若二氧化硫溶於水,則可得亞硫酸(H2SO3)。並使石蕊試紙呈 紅色。 硫 + 氧 → 二氧化硫 ( S + O2 → SO2 ) 二氧化硫 + 水 → 亞硫酸 ( SO2 + H2O → H2SO3 ) <小試身手>: 1.非金屬元素中唯一可以導電的是 (1)C (2)Si (3)S (4)Fe。 2.鑽石與石墨的性質中,下列敘述中何者是共同點? (1)顏色 (2)導電 性 (3)硬度 (4)在空氣中強熱後的產物。 3.有關硫的敘述,下列何者不正確? (1)為淡黃色粉末 (2)常溫下很不 安定 (3)燃燒後會生成二氧化碳 (4)燃燒的火焰成淡藍色。 4.燃燒後產物溶於水,可使濕的石蕊試紙呈紅色的是 (1)Mg (2)Na (3)S (4)K。

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二.鐵、鋁、銅: 1.鐵(Fe)的用途與性質: (1).自然界的鐵礦大多是鐵的氧化物。 (2).依據鐵所含雜質的多寡可分成生鐵、熟鐵及鋼三種。 ☆生鐵:利用焦煤在高溫時,即可將鐵礦練製成的鐵,即是。含碳 量最多,質硬而脆,適合灌入模型中鑄造,故又名鑄鐵。常用於製造 鐵管、鍋、爐、農具等等。 ☆熟鐵:生鐵中除去其中所含的雜質,就成了熟鐵。熟鐵是很純的 鐵,富延展性,適合高溫鍛接,故有名鍛鐵。常用於製造鐵釘、鐵絲 及鐵板。 ☆鋼:含碳量介於生鐵與熟鐵之間。兼具兩者的特性,既可鑄造亦 可鍛燒,用途極廣。常用於製造鐵軌、槍、砲、造船等等。 <Note>:合金,將不同金屬均勻混合在一起所形成。如: ☆不鏽鋼:是鋼、鎳與鉻的合金,為製造廚具及醫療器材的材料。 ☆K 金:因為純金很軟,可加些少許的銅、銀增加其硬度。 2.鋁(Al)的用途與性質:鋁是地殼中含量豐富的金屬元素。 (1).鋁的密度小,大約是鐵的三分之一。 (2).鋁的氧化物質地細緻且不易脫落,故可保護內不防繡。 (3).常用於製造鋁門窗、鋁箔、飛機材料等等。 3.銅(Cu)的用途與性質: (1).銅為紅色具金屬光澤的金屬,且熔點頗高。 (2).銅的導電性好,僅次於銀。 (3).長久置於潮濕的空氣中,會生成有毒的銅綠;若在空氣中燃 燒,則會生成黑色的氧化銅。 (4).常用於製造電線、電器用品及與電有關之電器。 (5).銅的合金:銅亦可和許多金屬形成合金。 ☆青銅:主要由銅(Cu)與錫(Sn)所製成,古時候的青銅器。 ☆黃銅:主要由銅(Cu)與鋅(Zn)所製成,可製造水龍頭、裝飾品。 <小試身手>: 1.黃銅是銅與何種金屬的合金? (1)Ni (2)Zn (3)Sn (4)Ag。 2.關餘生鐵、熟鐵與鋼的含碳量順序是 (1)生鐵 > 熟鐵 > 鋼 (2)生鐵 > 鋼 > 熟鐵 (3)鋼 > 生鐵 > 熟鐵 (2) 鋼 > 熟鐵 > 生鐵。 三.金、銀、汞、鎢: 1.金(Au)的用途與性質:俗稱黃金。 (1).黃色、柔軟、有光澤的金屬。 (2).金是活性很小、延展性最好的金屬。 (3).也是非常好的墊、熱良導體。

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(4).主要用於製造錢幣及飾物或者電子工業的抗腐蝕導線。 2.銀(Ag)的用途與性質: (1).銀是導電及導熱性最好的金屬。 (2).常用於電子工業或者製造錢幣、飾物及高級餐具等等,亦可 用於填補牙齒(銀粉與水銀的合金),而照相底片與印相紙的感光材料 亦是含有銀的化合物(溴化銀)。 <想想看>:為什麼銀飾品,於火山或溫泉附近,很容易就變成黑 色? <Ans>:因為銀金屬一遇到硫之蒸氣或硫化氫,則會生成黑色的 硫化銀。 3.汞(Hg)的用途與性質:俗稱水銀。 (1).由於水銀是液態,因此可作為溫度計與氣壓計的材料。 (2).日光燈管內亦含有微量的汞蒸氣。 (3).水銀具有毒性,故含有水銀的物質不可隨意丟棄。如,水銀 電池(含有氧化汞)。 (4).汞的處理,可利用真空法吸取清除或是利用灑些鋅粉或硫粉。 4.鎢(W)的用途與性質: (1).鎢是堅硬且不易熔化的金屬,是元素中熔點最高的,可作為 電燈泡的燈絲。 (2).碳化鎢則是由碳與鎢所形成的化合物,質地堅硬,可以製作 鑽孔、切割及研磨的工具。 <小試身手>:

1.作為照相底片的感光材料的金屬是 (1)Au (2)Ag (3)Sn (4)Ni。

2.有關金屬元素的性質與用途,下列敘述何者正確? (1)延展性最好 的金屬是Ag (2)廢棄的日光燈管會造成汞污染 (3)熔點最高的金屬 是Pt (4)常作用乾電池內殼的材料是 Cu。

3.火山地區的空氣因為含有硫化氫氣體,很容易使何種金屬元素變 成黑色斑點 (1)Au (2)Ag (3)Cu (4)Na。

4.下列關於金屬元素的敘述,何者錯誤? (1)銀粉與水銀所形成的合 金,可用於填補牙齒 (2)照相底片的感光物質是銀 (3)金的主要用 途是製造錢幣與飾物 (4)汞蒸氣有毒,不過日光燈中卻含有微量的 汞蒸氣。

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8-3 原子與分子

中國古代哲學家莊子曾說:如果哪一根短棍,每天切去一半,這樣 一直切下去,永遠也切不完。而這就是本章節所要探討的。 何謂分子?由兩個或兩個以上原子所組成的粒子,即稱之為分子。如, 氮氣(N2)、氧氣(O2)、二氧化碳(CO2)等等。但亦有單原子分子,例如, 惰性氣體氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)等等。圖例說明如下: 一.早期的原子說:最早關於原子的說法是於西元前四百年左右,希 臘哲學家曾認為物質是由不可分割的原子所組成。且原子是堅硬 的,更具有一定的形狀與大小;並認為原子是永遠存在的,不可 無中生有更不會無故消失,但可經由結合、分離再重新組合而形 成其他物質。 二.道耳吞的原子說:一直到了十九世紀初,英國科學家道耳吞,才 根據一些實驗結果而提出了原子說。內容如下: 1.一切物質都是由稱為原子的微小粒子所組成,這種粒子是不 能 再分割的。 2.相同元素的原子,其原子質量與原子大小均相同;不同元素 的原子,其原子質量與原子大小均不相同。 3.化合物是由不同種類原子以固定的比例組成。如,水是由氫與 氧原子所組合而成。 4.所謂的化學反應,是原子間以新的方式重新結合成另一種物 質,在反應的過程中,原子不會改變它的質量或大小,亦不會產生 新的原子,或消失任何一個原子。如,兩個氫分子與一個氧分子,反 應可生成兩個水分子,圖解如下: 2 氫 + 氧 → 2 水 ( 2 H2 + O2 → 2 H2O ) 三.根據道耳吞原子說解釋質量守恆定律與化學反應:以氫氣燃燒產 生水來解釋。氫通常以氫分子(雙原子)的形態存在,而氧亦是相同

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以氧分子(雙原子)的形態存在;發生化學反應後,原子會重新排 列,形成新的分子,但原子不會無中生有亦不會無故消失,如下 頁圖。 四.化學變化的前後改變: 1.反應前後原子的種類、數目、質量不變。 2.反應前後分子的種類、數目會改變。 3.反應前後總質量不變。 4.反應前後原子重新排列。 <小試身手>: 1.不論何種物質,都是由極小的原子所組成,這種說法叫做 (1) 波 以 耳 (2)法拉第 (3)亞佛加厥 (4)道耳吞 原子說。 2.A 物質是由銅種類原子所組成,B 物質則是由不同種類原子所組成, 則 (1)A 是化合物,B 是混合物 (2) A 是元素,B 是化合物 (3) A、B 都是化合物 (4) A、B 都是元素。 3.物質發生變化前後 (1)原子重量改變 (2)原子個數會改變 (3)原子的 排列會改變 (4)以上三種改變均會發生。 4.蠟燭燃燒產生二氧化碳與水的反應是 (1)原子種類發生改變,有新 的原子生成 (2)反應物的原子消失 (3)原子重新排列,反應前後原 子數目、種類不變 (4)原子個數發生改變且反應前後質量改變。 5.下列哪些物質是由分子所組成的? (a)水(b)氧氣(c)二氧化碳(d)金。

(1)abd (2)abc (3)bcd (4)acd。 題組:(6~7)

6.A、B、C 中,何者是元素? ;何者是化合物?

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8-4 正電與負電

在乾燥的冬天,當我們脫掉毛衣時,經常會聽到霹霹啪啪的聲音, 你覺得為什麼?或者當你撕開免洗筷外的塑膠套包裝時,塑膠套往往 會吸附在手上,這又是為什麼? 一.電的種類:於現前的章節中,曾提到電子是帶負電,且會因為外 在的力量,而使得電子跑掉或闖進來,進而使得物質帶電,因此 出現了兩種電性;一種是正電另一種是負電。而且電荷之間會有 同性相斥,異性相吸。若一物體所帶的正電荷與負電荷一樣多, 物體稱之為電中性。 二.靜電現象:物體經由彼此的摩擦後,可與其他物質相互吸引或排 斥,這即是靜電現象。如, 1.氣球與毛皮相互摩擦: ☆氣球會吸引不帶電的碎紙片或頭髮;而未摩擦的部分,則不會 吸引碎紙片或頭髮。 ☆被摩擦的二個氣球,則相互排斥。 2.毛皮摩擦塑膠棒: ☆當你將毛皮與塑膠尺相互摩擦以後,亦有上述現象。並定義塑 膠尺是帶負電。而因為毛皮與塑膠尺相吸引,故可知毛皮帶正電。 3.絲絹摩擦玻璃棒: ☆當你將絲絹與玻璃棒尺相互摩 擦以後,亦有上述現象。並定義玻 璃棒是帶正電。而因為絲絹與塑玻 璃棒相吸引,故可知毛皮帶負電。 可由右圖看出。 總而言之,此乃因為於摩擦的過程中發生了電子轉移,而使摩 擦 物質帶有電荷,故可吸引或排斥其他物質。而使得彼此吸引或排斥的 力量,則稱之為靜電力。 三.摩擦起電:經由摩擦而使物體帶電的現象,則稱之為摩擦起電。 1.結果: ☆兩物體摩擦以後,一個物體帶正電,另一物體必帶負電;

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且兩者所帶的電量相等,但電性相反。 ☆物體經摩擦後所帶的電性,需視相互摩擦的另一物體而定。如, 塑膠尺與毛皮摩擦,塑膠尺帶負電,而與絲布摩擦後則帶正電。 ☆摩擦後所產生的電荷是正電或負電,可利用同性相斥、異性相吸 來分辨。 2.摩擦起電的實例: ☆在冬天,若是在毛衣裡面穿人造纖維(如耐綸、鐵特綸等等)製的 襯衫,在脫下毛衣時,衣服之間會發出霹霹啪啪的聲音並有可能發 生火花。 ☆於較暗的房間裡,使用塑膠製的梳子梳乾燥的頭髮時,往往也 有同樣的現象產生。這些現象都是因為摩擦起電所產生的正、負電中 和時所發生的情況。 <Note>:摩擦起電,於天氣乾燥的冬天,比較容易發生,乃是因 為空氣不易導電;否則於濕天氣中易被空氣中的水蒸氣導電。 <小試身手>: 1.下列敘述何者錯誤? (1)將保麗龍剝碎時,常有碎屑附於手上,是 摩擦起電的現象 (2)用塑膠尺在頭髮摩擦後,可吸引小紙屑 (3)上述 之塑膠尺若帶負電,則頭髮必帶正電 (4)小紙屑可被塑膠尺吸引,則 小紙屑必帶電。 2.毛皮摩擦塑膠尺後 (1)毛皮帶負電 (2)塑膠尺帶負電 (3)兩者均 帶正電 (4)兩者均帶負電。 3.一物體被摩擦後 (1)一定帶正電 (2)一定帶負電 (3)待電性視相互摩 擦的物體而定 (4)左邊帶正電,右邊帶負電。 4.下列敘述,何者錯誤? (1)握金屬棒於手中,無論如何摩擦,皆不 能使其帶電 (2)人立於潮濕地面易觸電 (3)乾燥的冬天,以手觸摸金 屬物質,往往有處電的可能 (4)摩擦起電在夏天比較容易發生。 5.原不帶電的 A、B 兩物體彼此摩擦後,結果 A 帶正電,B 帶負電, 試問: (a) 摩擦後的 B 帶負電,是因為 B 物體 (1)只有負電 (2)只有正電 (3)正電多於負電 (4)負電多於正電。 (b)摩擦後的 A 帶正電,下列敘述哪些不對? (1) 摩擦前後 A 物體 上的電量無變化 (2)A 物體上微量的負電移到 B 物體上 (3)A、B 帶等 量的異性電荷 (4)若將 A 物改與另一 C 物體摩擦,則 A 物必帶正電。 (c)摩擦前 A、B 均不帶電,是因為 (1)A、B 兩物上都沒有電 (2)A、 B 兩物都帶等量的正電 (3) A、B 兩物都帶等量的負電 (4) A、B 兩物都 帶等量的正電與負電而呈電中性。

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8-5 原子結構

一.原子結構模型發展史:道耳吞的原子說曾提到原子是構成物質的 最小粒子,且不可在分割了;但到了十九世紀末期,從一連串的 實驗中證實,原子能夠再分成更小的粒子。而最先被發現的是電 子,到了二十世紀更發現原子是由原子核與核外電子所組成,而 原子核中又有質子與中子的存在。 二.原子結構模型:原子結構是由位居中心部分、體積極小的一個帶 正電的原子核,與受核的正電吸引而環繞於原子核旋轉運動且帶 負電的電子所組成。 1.組成粒子:電子(負電)、質子(正電)、中子(不帶電)。 2.組成粒子特性:如下表。 粒子名稱 電荷 質量 位置 發現順序 電子 負電 質子的1/1840 原子核外 最早 質子 正電 約等於氫原子 原子核內 第二 中子 不帶電 等於氫原子 原子核內 最晚 3.原子構造:原子由帶正電的原子核與核外電子所組成。而原子 核則是由帶正電的質子與不帶電的中子所組成,故原子核整體是帶 正電,其體積極小,但整個原子的質量則集中於原子核。原子核位於 整個原子的中心。而帶負電的電子,則受原子核正電的吸引,環繞於 原子核外部作快速運動,因此原子大部分是空心的,如下圖。

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4.原子核體積非常小,可是原子的質量幾乎都集中於原子核。 三.原子帶電的原因:原子失去或者 得到電子時,則會使電子帶有電 荷,如右圖所示。 1.一個電子所帶的電與一個質子 所帶的電一樣多,但兩者電性相反, 且電子數目與質子數目相等,所以,整個原子仍保持電中性。 2.由於質子位於原子核內,其數目一般而言保持不變,故物質之 所以帶電,乃是因為電子轉移所導致。如,若一原子得到電子,則核 外的電子數目大於核內的質子數目,故原子帶負電;若一原子失去 電子,則核外的電子數目小於核內的質子數目,故原子帶正電。 四.摩擦起電原理:先前的章節曾提到,物體相互摩擦,會使物體因 此而帶有電荷,其主因乃是因為摩擦的過程中,原子得到能量, 而使得核外電子發生轉移。若其中一個物體得到電子,會變成負 電,而另一個物體則會失去電子,而變成正電;但整體的電荷仍 維持不變。因為摩擦起電並不能創造額外的電,只是電子由一個 物質轉到另一個物質而已。 <小試身手>: 1.下列何者帶正電? (1)中子 (2)質子 (3)電子 (4)整個原子。 2.原子的體積大小主要決定於 (1)原子核直徑 (2)電子的大小 (3)電子 存在的空間 (4)中子數。 3.下列有關原子結構的敘述,何者正確? (1)原子的質量是質子、中子 與電子的質量和 (2)原子核佔有原子大部分的體積與質量 (3)一中 性原子失去電子時,該原子就帶負電 (4)電荷的最小單位是原子。 4.某物體呈中性,則組成物質的粒子中 (1)沒有帶電粒子 (2)只有帶正 電粒子 (3)只有帶負電粒子 (4)正、負電的粒子均有。 5.取塑膠尺經毛皮摩擦後,毛皮 (1)失去質子 (2)獲得電子 (3)獲得質 子 (4)失去電子。 五.原子序與質量數的關係: 1.中子雖然不帶電,但其質量與質子非常接近,而質子的質量 約是電子的1840 倍,所以整個原子的質量幾乎都集中於原子核;即 原子質量約等於原子核中質子與中子的質量總和。 原子的質量 ≒ 質子的質量 + 中子的質量

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2.原子是電中性,所以質子的數目必等於電子的數目。 核內質子數 = 核外的電子數目 3.同一種元素的原子,其質子數必相同;不同元素的原子,其 質子數必不相同。且原子核內的質子數,可決定該元素的種類與化學 性質。注意:比較道耳吞原子說第二點。 4.原子序:一元素原子核中所含帶正電的質子數,即稱為此元 素的原子序。 ☆ 中性原子之原子核內的質子數等於核外的電子數。 即 原子序 = 質子數 = 電子數 5.範例:若鋁的質量數為 27,原子序為 13,則鋁的電子數為 13 個,質子數為13 個,中子數為 14 個。 <小試身手>: 1.右圖是一個原子之模型;試回答下列問題: (1)圖中 A 是 ,B 是 , C 是 ,D 是 。 (2)此原子之質子數為 個,中子數為 個,電子數 為 個,原子序是 。 2.已知原子序:C = 6,O = 8,H = 1;中子數:C = 6,O = 8,H = 0,試問: (1)一個二氧化碳分子(CO2)中,所含的質子數為 個,中 子數為 個,電子數為 個。 (2)一個水分子(H2O)中,所含的質子數為 個,中子數 為 個,電子數為 個。 3.某中性原子 A 得到 2 個電子後,其電子數、中子數分別為 18 及 16。 則此中性原子所含質子數X、電子數 Y 分別是多少? (1)X = 16,Y = 16 (2)X = 18,Y = 16 (3)X = 16,Y = 18 (4)X = 18,Y = 18。

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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。

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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?

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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:

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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,

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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

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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。

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♠ 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(Fe2+)、鋇(Ba2+)

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負 離 子

- 1 價 氟(F-)、氯(Cl-)、溴(Br-)、碘(I-)、氫氧根(OH-)、硝酸根(NO 3-)、 醋酸根(CH3COO-) - 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:

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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:

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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

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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。

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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

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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

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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)

數據

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參考文獻