基礎化學(一) 課本教學ppt 第1章

• 1-1 物質的分類

• 1-2 原子與分子

• 1-3 原子量與分子量

• 1-4 溶液

1 - 1 物質的分類

1. 以外觀分類

2. 以組成分類

以外觀分類

_{( 純物質與混合物 )}

• 可分為固態、液態和氣態三種。

氣態物質則沒有固定的體 積和形狀，通常以 (g) 表 示 固態物質中 粒子緊密排 列，有固定 的體積和形 狀，通常以 (s) 表示 液態物質有固定的體積，沒有 固定的形狀，通常以 (l) 表示

以組成分類

_{( 純物質與混合物 )}

• 1._1. 純物質純物質 – 一定的化學組成和性質 　（沸點、熔點、密度…等） – 例如：水 • 2._2. 混合物混合物 – 兩種以上的純物質混合 – 性質會因組成物質比例不同 而改變 – 例如：糖水 加熱時間（分） 溫 度 （ ℃ ） 沸點固定 加熱時間（分） 溫 度 （ ℃ ） 沸點不固定 非揮發性溶質之水溶液加熱 時間越長，蒸發的水越多， 濃度越濃，沸點越高。

1. 純物質（元素與化合物）

O₂ H₂ 化合 化合 分解 分解 （化學方法） （化學方法） 燃燒 燃燒 H₂O 化合 化合

元素

元素

（一種原子構成） （一種原子構成）

化合物

化合物

（二種以上原子構成） （二種以上原子構成） 分解 分解 電解 電解 元素為僅含一種原子的純物質，無法以化學方法分解為其他物 質，而化合物可利用電解、加熱等化學方法分解為其他物質。 元素 化合物

2. 混合物

•

均勻

均勻

混合物

– 各成分粒子散布均勻 – 任意部分混合比例相同 – 水溶液為均勻混合物

•

不均勻

不均勻

混合物

– 各成分粒子散布不均勻 – 各部分混合比例不同

泥漿

泥漿

牛奶

牛奶

糖水

糖水

例題１－１

• 常溫常壓下，有一氣體混合物，經分離得

到氣體Ａ與剩餘氣體Ｂ。氣體Ａ的沸點固

定，在空氣中燃燒後，只得到水；氣體Ｂ

的沸點不固定，在空氣中燃燒後，得到二

氧化碳和水。試問氣體Ａ、Ｂ分別為混合

物或純物質？

Ａ的沸點固定，是純物質，在空氣中燃燒後，只

得到水，Ａ是氫元素，Ｂ的沸點不固定，是混合

物。

練習１

• 蔗糖、牛奶、海水、血液、鐵、氧氣、氯

化鈉等物質中，區分哪些是元素、化合物

、純物質或混合物？

•元素：鐵

、

氧氣

•化合物：蔗糖

、

氯化鈉

•純物質：鐵

、

氧氣

、

蔗糖

、

氯化鈉

•混合物：牛奶

、

海水

、

血液

物質的分類

物質的分類

純物質

純物質

混合物

混合物

均勻混合物 均勻混合物 不均勻混合物不均勻混合物

元素

元素

化合物

化合物

物理方式分離 化學方式分離 均勻在同一相

３、物質的分離

• 純化：將雜質的分離

，使物質的純度變高

的過程。

• 主要是利用各成分物

質的性質差異

性質差異來分離。

（沸點、狀態、溶解

度等）

層析 層析 再結晶 再結晶 萃取 萃取 離心分離離心分離 傾析 傾析 蒸餾 蒸餾 過濾 過濾

純化

純化

過濾

－用於分離固體和液體

磨好的豆漿，可用紗布或 濾網把豆漿與豆渣分離 實驗室用濾紙和漏斗 進行過濾

１

１

２

２

３

３

自來水廠淨化水時，也常使用砂子做 成的濾床除去固體雜質。

蒸餾

蒸餾

－利用沸點不同而分離

　　混合物受熱 時，沸點低的成 分先氣化，而後 使氣體冷卻，形 成液體，因而與 其他物質分離。 加熱裝置為電熱板 可避免突沸 可避免突沸 例如：要如何把墨 水中的色素與水分 離，得到透明無色 的水？

傾析

傾析

－

用於分離難溶的固體及液體

離心分離

離心分離

－

可在短時間內分離混合物中密度不同的各成分。 水（液體） 水（液體） 碳酸鈣（固體） 碳酸鈣（固體） 離心管必須對稱放置於離心機內，關上蓋子後再啟動離心機，使離心 管快速旋轉。

•

萃取

萃取

– 利用物質在兩種互不相溶的溶劑中

•

再結晶

再結晶

– 利用物質的溶解度對溫度變化的差異而分離

•

層析

層析

– 濾紙色層分析法

趣味實驗－濾紙層析

趣味實驗－濾紙層析

例 1-2

有一含食鹽、鐵屑及細砂的混合物，可以用

什麼方法將這三種物質分離？

食鹽、鐵屑及細砂

食鹽、鐵屑及細砂

磁鐵 磁鐵

鐵屑

鐵屑

食鹽、細砂

食鹽、細砂

加水，再以傾析或過濾 加水，再以傾析或過濾

細砂

細砂

食鹽水

食鹽水

蒸乾 蒸乾

食鹽

食鹽

回 目 次

_{1 - 2 原子與分子}

1. 質量守衡定律

2. 定比定律

3. 倍比定律與原子說

4. 分子

原子的早期概念

• 希臘哲學家德謨克利特 - 不可再分割的粒子

註 註 :: 僅哲學思維僅哲學思維 ,_, 但事實上並無驗但事實上並無驗 證 證

• 物質發生化學變化時，反應前後的總質量相等

。

密閉系統 密閉系統 開放系統 開放系統 Hg Hg 空氣 空氣 Hg Hg HgO HgO

2Hg

_(s)

+ O

_2(g)

→ 2HgO

_(s) 反應後 反應前 反應後 反應前

質量守恆定律

定比定律

• 定比定律：同一化合物中各組成元素間的質量

恆成固定的比例。

電解水

電解水

_2H

₂

_{+ O}

₂

_{→ 2H}

₂

_O

體積比

_{2 : 1}

質量比

_{2x2 : 1x32 = 1 : 8}

HH₂₂OO H H 重 重 O O 重重 = 1x2 : 1x16 = 1x2 : 1x16 = 1 : 8 = 1 : 8

倍比定律

•

兩元素生成兩種或兩種以上化合物時，若

兩元素生成兩種或兩種以上化合物時，若

一種元素的質量固定，另一元素的質量比

一種元素的質量固定，另一元素的質量比

恆為簡單整數比

恆為簡單整數比

例如 1. NO _{、 NO2} 、 N₂O_{5 ， N 的重量固定，} 　則三化合物氧的質量比＝

2:4:5

2:4:5

2. CO 、 CO_{2 ， C 重量固定，} 　則兩化合物氧的質量比 =

1:2

1:2

水（

_H

₂

_{O ）與過氧化氫（ H}

₂

_O

₂

）

倍比定律

倍比定律：若氫的質量固定，水與過氧化氫

中氧原子的個數比及質量比恆為

1:2

學習Ｑ＆Ａ

• 某化合物Ｘ之化學式為 A2B3，且 9.0 克之 A2B3中含有 3 克 的 B 元素。另一僅含 AB 兩種元素之化合物兩種元素之化 合物 Y 中， B 之重量百分率為 25% ，則 Y 之最簡單化學 式可表示為？

A

B

A

₂

B

₃

_{9-3=6 克 3 克}

A

_m

B

_n

_75%

_25%

令 Y 的化學式為

A

A

_mm

B

B

_nn

A

B

A

₂

B

₃

_{2 : 1}

A

_m

B

_nn

_{3 : 1}

A

_m

B

₃₃ B 重量相同時， A 的重量比為 2:m = 2:3 2:m = 2:3 ⇒ m = 3_{⇒ m = 3} ， Y Y 的化學式為 A的化學式為 A₃₃BB₃₃ ⇒ ⇒ 化簡為化簡為 AB AB

科學家小傳 - 道耳頓

( John Dalton

，

1766-1844)

• 道耳頓是苦學成名的化學家及物理

學家，出生於英國

• 最初致力於研究氣象學，發表科學

報告「氣象測驗和評論」

• 由於對氣象的興趣，使他對氣體和

水的性質有獨到的見解

• 1801 年，提出著名的「

道耳頓分

壓定律

」 : 總壓為各個氣體分壓和

。

• 1808 年，提出「

原子說

」

原子說－道耳頓

1. 原子原子是組成物質的最小粒子，不可分割。 2. 同種元素的原子，其質量和性質都相同； 不同元素的原子，其質量和性質都不相同。 （定比定律） （定比定律） 3. 當物質發生化學反應，原子會重新排列， 組成另一種物質。原子的質量不變，而且 原子不消失，也不產生新原子。（質量守（質量守 恆定律） 恆定律） 4. 化合物是由不同種類的原子以一定的比例 組成的。（倍比定律）（倍比定律）

解釋

解釋

質量守恆定律

質量守恆定律

、

、

定比定律

定比定律

及

及

倍比定律

倍比定律

解釋

解釋質量守恆定律

質量守恆定律

、定比定律

、

定比定律

及倍比定律

及

倍比定律

John Dalton 1766-1844

原子說

原子說

－需要修正之處

• 原子並非最小粒子，而是由中子、質子、

中子、質子、

電子

電子

等構成。

• 因有同位素

同位素

存在，所以同一元素原子，質

量未必相同。

• 相同質量的原子未必為同一元素。

•

核反應

核反應

及放射性蛻變現象的產生，可分裂

或融合成新的原子。

例 1-3

已知有兩個化合物均為碳元素與氧元素結合而成， 　　 　　化合物甲中每化合物甲 1 克碳會與 2.66 克氧結合， 　　 　　化合物乙中每化合物乙 1 克碳會與 1.33 克氧結合， 試依道耳頓的原子說解釋其中的意義？

化合

化合

物甲

物甲

質量比

原子數比

化合

化合

物乙

物乙

質量比

原子數比

符合倍比定律

倍比定律

66 . 2  C O 33 . 1  C O 1 2  C O 1 1  C O

練習

₂

• 已知 1 克氫氣完全燃燒時，需要 8 克的氧氣助

燃，可得到

_{9 克的水。根據定比定律，若 2 克}

氫氣完全燃燒，需要多少克氧氣助燃？可得到

多少克的水？

1:8:9=2:x:y

x=16, y=18

所以需要氧氣

₁₆

克 , 得到水 18 公

克

練習

₃

• 下列何組物質可用來說明道耳頓的

倍比定

_倍比定

律

律

_{？ (A) O}

₂

_{、 O}

₃

_(B)

12

C

、

13

C (C) N

₂

O

、 NO (D) CO 、 NO

1.

1.

同素異形體

同素異形體

_O

₂

、 O

₃

2.

2.

同位素

同位素

12

C

、

13

C

3.

3.

倍比定律

倍比定律

_N

₂

_O

、 NO

4. CO

、 NO 同為氧化物

分子

由單一個或兩個

或多個原子組成

C₆₀ 水 H2O 氧氣 O₂ 氮氣 N₂ 葡萄糖 C₆H₁₂O₆ 回 目 次

1 - 3 　原子量與分子量

1. 原子量

2. 分子量

3. 莫耳

原子量

各原子的質量相互比較比較所得的數值，來表示原子的質量 ◆原子量 每種元素的原子質量 ，與碳_碳 -12_-12 原子質量 的 1/12 做比較所得的 比值。 1] -1 [

12

C

12 式

某元素的原子質量

原子量





原子序與

元素符號

元素詳盡標示 質子數 ( 原子序 ₎ 中子數 電子數 質量數

1

0

1

1

2

2

2

4

3

4

3

7

4

5

4

9

5

6

5

11

H

1 1

He

4 2

Li

7 3

Be

9 4

B

11 5

X ：元素符號

A

－ Z ：中子數

元素 同位素 名稱 質子數 中子數 質量數

氫

1_{H (H) 氕 1 0 1} 2_{H (D) 氘 1 1 2} 3H (T) _氚 1 2 3

碳

12C 碳 -12 6 6 12 13_C 碳 -13 _{6 7 13} 14C 碳 -14 6 8 14

同位素 (Isotope)

定義：原子序相同而質量數不同的原子

平均原子量

平均原子量＝

平均原子量＝

_A

_A

₁₁

_{×a% + A}

_{×a% + A}

₂₂

_{×b% + A}

_{×b% + A}

₃₃

_{×c% +…}

_{×c% +…}

– A

₁

、 A

₂

、 A

₃

為各同位素的原子量

– a%

_{、 b% 、 c% 為各同位素在自然界中含量百分率}

例 1-4

已知 C-12 的原子量為 12 _{， C-13 的原子量為 13.0034 ，而且在自然界中} C-12 的含量占 98.93% _{， C-13 含量占 1.07% 。碳的平均原子量為若干} ？ 碳的平均原子量 ＝ C-12 原子量 × C-12 含量％ + C-13 原子量 × C-13 含量％ ＝ 12 ×98.93 ％ +13.0034 ×1.07 ％ ＝ 11.87+0.139 ≒ 12.01

分子量（

_{molecular weight ）}

• 分子中所有原子的原子量總和

所有原子的原子量總和

就是該分子

的分子量。

例如

例如

二氧化碳（

_CO

₂

）分子是由兩個氧原子和一個

碳原子組成，由週期表查出碳的原子量為

_12.01

，氧的原子量為

_{16.00 ，因此二氧化碳的分子量}

是

　　

_12.01

_12.01

＋

＋

_{16.00 × 2}

_{16.00 × 2}

＝

＝

_{44.01 。}

_44.01

莫耳

莫耳

莫耳

：任何物質的原

子數目或分子

數目與

_{12 克的}

碳 -12

所含原

子數目相等時

，即為一莫耳

。

亞佛加厥數

亞佛加厥數

即為

_:

6.02×10

6.02×10

2323 １個 H₂O

6.02×10

6.02×10

2323

個

個

H

_H

2 2

O

O

科學家小傳－亞佛加厥

（

Amedeo Avogadro

，

1776 _～ 1856 ） •在杜林大學（ University of Turin ） 　教授高級物理多年，研究領域包括電、 　比熱和毛細現象，主要工作為發展分子 　的概念。 •1811 年，他由給呂薩克的氣體化合體 積 　定律得到啟示，而提出著名的「亞佛加「亞佛加 　厥假說」 　厥假說」，現稱為「亞佛加厥定律」。 •亞佛加厥假說－－－－在同溫、同壓下，等同溫、同壓下，等 　 　體積的氣體含有同數目的分子體積的氣體含有同數目的分子，他並由 　此假說進一步推論必有多原子分子氣體 　的存在。

莫耳質量

莫耳質量

_:

1 莫耳純物質的質量。

物理學家 物理學家 以氧 -16 原子質量的 1 _{／ 16 定為原} 子質量單位，簡寫為 1 amu ，也就 是以氧 -16 原子質量為 16 amu 化學家 化學家 以氧的平均原子 質量為 16 amu 均同意以碳碳 -12-12 原子質 量的 1 _{／ 12 作為原子質量} 單位 統一原子質量單位

統一原子質量單位（ unified atomic mass unit ， uu ）

或 道耳頓道耳頓_{（ Dalton ，簡寫為 Da}Da ）

1 u = 1 Da = 克 = 1.66 X 10-24 克

如此，一個氧 16 原子的質量就可以表達為 15.9949 u 。

同為 1 莫耳的物質，其質量與體積各不相同 ( 圖中燒杯質量已扣除 ) 。

數量與重量

粉筆和原子筆的數 目相等，但質量卻 不相等。

例題

_1-5

• 已知葡萄糖的分子式為 C

6

H

12

O

6

，其莫耳質量為

180.16 g

_{／ mol ，試問 90.08 克的葡萄糖中含多}

少莫耳的葡萄糖分子？含多少個葡萄糖分子？共

含多少個原子？

葡萄糖分子莫耳數＝

_{90.08/180.16 ＝ 0.5000 mol}

葡萄糖分子個數＝

0.5000 mol × 6.02 × 10

23

個／

mol

_{＝ 3.01 × 10}

23

個

原子總數目＝（

6

_{＋ 12 ＋ 6 ） × 3.01 × 10}

23

＝ 7.22 × 10

24

個

回 目 次

_{1–4 溶液}

1. 溶液的組成

2. 溶液的狀態

3. 溶劑的使用

4. 濃度

5. 溶解度

溶液的組成

溶液是混合物，均勻的混合成一相。 溶液是混合物，均勻的混合成一相。 溶液＝溶質＋溶劑 溶液＝溶質＋溶劑 硫酸銅晶體溶解於水中 ( 銅離子 ; 硫酸根 ; 水分子 )

溶液的狀態

溶液的狀態

溶液的

狀態

例子

溶劑

溶質

氣態

空氣

氮氣

氧氣，

_氬氣

液態

糖水

水

糖

固態

黃銅

銅

鋅

汽水中的二氧化 碳為溶質 黃銅製的樂器 ( 薩斯風 )

溶劑的使用

水是常見的溶劑

非水溶劑：汽油

、

去漬油

、

丙酮等

丙酮為非水溶劑，可洗掉 指甲油 醫療用的生理食鹽水是以 水當做溶劑。

濃度

一定量的溶劑或溶液中所含溶質的量，稱為濃度

一定量的溶劑或溶液中所含溶質的量，稱為濃度

名稱

公式

重量百分率濃度

(%)

體積莫耳濃度 (M)

百萬分濃度 (ppm)

) ( V mole 溶質 C 液 M 升  % 100 溶液重 溶質重 %   L mg (kg) 溶液重 (mg) 溶質重 ppm  

學習

_Q&A

濃度２％的食鹽水１００克和濃度７％的食鹽水多少克混合， 可得濃度５％的食鹽水？ 設 7% 的食鹽水質量為 m 克 　　　 m=150g , 所以需要 7% 的食鹽水 150 克

%

5

100

%

7

%

2

100











m

m

% 100 (g) (g)   溶液質量 溶質質量 重量百分濃度

例題１－６

將

5.34 g 的 AlCl

₃

溶於水，配成

100 ml 的水溶

液，

此溶液的體積莫耳濃度為何？

AlCl₃ 的莫耳質量為 133.5 g/mol M 400 . 0 L / ml 1000 ml 100 mol / g 5 . 133 g 5.34 ) L ( ) mol (    溶液體積 溶質莫耳數 體積莫耳濃度 (L) (mol) (M) 溶液體積 溶質莫耳數 體積莫耳濃度 

例題１－７

某工業廢水被檢驗出含鎘離子

_{0.0050% （重量百分}

濃度），此廢水中鎘離子的濃度為多少

ppm?

ppm

g

g

50

10

100

0050

.

0

10

)

(

)

(

_{6 6}











溶液重

溶質重

百萬分點濃度

10 (g) (g) (kg) (mg) (ppm)    6 溶液質量 溶質質量 溶液質量 溶質質量 百萬分點濃度

溶解度

• 溶解度：

　一定溫度下，一定

溶劑所能溶解溶質

的最大值。

)

百克

(

溶劑質量

)

克

(

溶質質量

溶解度 

• 飽和溶液：

　一定溫度時，濃度

達最大值的溶液。

例如：

_{25℃ 時， CuSO}

₄

的溶解度為

水

g

100

CuSO

g

14

₄

溫度　

_{VS 　溶解度}

固體的溶解度 固體的溶解度（一般固體） 在高溫，溶解度較大 在低溫，溶解度較小 氣體的溶解度 氣體的溶解度 在高溫，溶解度較小 在低溫，溶解度較大

例題１－８

表 1-1 及圖 1-26 為硝酸鉀溶液的溶解度相關數據及曲線圖， 溫度為 _{70 ℃ 的某溶液中含硝酸鉀} 21₂₁ 克和水克和水 100₁₀₀ 克克。 1. 70 ℃ 時，要使該溶液達飽和，應加入多少克的硝酸鉀？ 2. 不改變溶液濃度，應將溫度降低到多少℃才會達到飽和 ？_{溫度 10 20 30 40 50 60 70} 溶解度 (g/100g水 ) 21 32 46 64 86 110 138

138-21=117 克

回 目 次