第 2 章原子構造與元素週期表

(1)

＋

1. 描述次原子粒子（電子、質子及中子）發現的過程及其性質的比較。

2. 由拉塞福原子核模型，了解原子內部結構。

3. 由核外電子的分布，得以了解元素的化性及其週期表的位置。體生成、沉澱產生及能量變化 4. 現今週期表以原子序排列元素，使元素性質以週

期性規律呈現，並將元素分為金屬、非金屬及類金屬元素。

第 2 章原子構造與元素週期表

年度 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 題數 0 1 1 2 0 3 2 2 2 3 3

2-1

原子結構

發現者：1897 年，湯姆森從事陰極射線實驗所發現荷質比：＝1.76×10

¹¹

C／kg

電量：1909 年，密立坎由油滴實驗得到電子電量為 1.602×10

^－19

C 質量：m＝＝9.10×10

^－31

kg

發現者：1911 年，拉塞福從事 α 粒子散射實驗所發現

實驗推論：原子質量集中在原子核上且原子核帶正電並占有原子內極小部分的體積

半徑：原子核半徑約為 10

^－15

～10

^－14

m，而原子半徑則約為 10

^－10

m

核內正電成分：1919 年，拉塞福以 α 粒子撞擊氮原子核，發現核內帶正電粒子 ── 質子，其帶電量與電子相同

核內不帶電成分：1932 年，查兌克以 α 粒子撞擊鈹核，發現中子，其質量略大於質子

原子內粒子數的表示法：

同位素：X 中 Z 同但 A 不同的元素，具有相似化性及不同物性意義：核外電子可能出現的空間區域

種類：有 K、L、M、…等殼層

能量：離核愈近，殼層能量愈低，故能量高低順序為 K＜L＜M＜…

可填電子數：原子序 18 以下的元素，K、L 及 M 層最多填入電子數分別為 2、8 及 8

電子填入殼層規則：先填入最低能量殼層，再依序往較高能量殼層進駐。

如

11

Na：（K，L，M）＝（2，8，1）

價殼層及價電子：原子內的最外層電子層稱為價殼層，而位於其上的電子即為價電子，此層電子可決定元素的化性

電子點式：將價電子以打點的方式表示於元素符號周圍，稱之為路易斯電子點式，

如

6

C 可表示為電

子

原子核

殼層

2-2

原子中的

電子排列

(2)

▲ 現今的週期表架構

▲ 原子的金屬性質與非金屬性質在週期表中的變化趨勢（不包含惰性氣體）

排列依據：以元素原子量大小及性質作歸納整理

預測新元素：預測元素鎵（Ga）及鍺（Ge）的發現及性質現今週期表排列依據：以 1913 年，莫斯利所提出之原子序大小來排列元素性質門得列夫的

週期表

現今週期表的架構

族：由左而右可分為 1～18 族（行）元素，早期又分成 A、B 兩大族，A 族稱為主族元素，而 B 族稱為過渡元素

週期：由上而下可分成七個週期（列）元素，第 n 週期上元素使用 n 個電子殼層

2-3

元素週期表

金屬通性：金屬為電、熱的良導體，導電性隨溫度下降而增加。 25 ℃ 下，除了汞外，都以固體存在

金屬氧化物：大多數金屬元素氧化物和水反應形成氫氧化物，而使水溶液呈鹼性。

如 Na

2

O ＋ H

₂

O → 2 NaOH

非金屬通性：一般為電、熱的絕緣體（石墨除外），室溫下皆有以固、液或氣態存在者。如 25 ℃ 下，氧為氣體，碳為固體，溴為唯一液體非金屬元素非金屬氧化物：大多數非金屬氧化物和水反應形成含氧酸，使水溶液呈酸性。

如 SO

₃

＋ H

₂

O → H

₂

SO

₄

類金屬：週期表中的位置及其性質介於金屬與非金屬之間，導電性隨溫度上升而增加，包括 B 、 Si 、 Ge 、 As 、 Sb 、 Te 、 Po 、 At

同族：元素由上而下失去電子傾向增加，因此鹼土金屬與水的反應性為 Be ＜ Mg ＜ Ca ＜ Sr ＜ Ba

同週期：由左而右元素得到電子傾向增加，如氟、氧及氮的活性大小為氟（ F

2

）＞氧（ O

2

）＞氮（ N

2

）得失電子的傾向

2-4

元素性質

的規律性

(3)

原子結構

學習概念

1. 陰極射線的發現：1879 年，英國科學家克魯克斯。

在管壁塗有硫化鋅的氣體放電管中，兩電極間施以約一萬伏特的高電壓，同時將管內氣體壓力抽至 10

^－6

atm 以下，即可看到從放電管陰極產生一束射線打在其對面管壁上，進而發出螢光，此束射線稱為陰極射線。

2. 陰極射線的性質：

　(1) 置一障礙物於管中，陰極對面管壁形成障礙物陰影。

⇒ 顯示陰極射線是直線前進。

　(2) 置一小轉輪於管中，轉輪可轉動。

⇒顯示陰極射線是粒子流。

　(3) 管外加一磁場或電場，可使陰極射線偏折。

⇒ 顯示陰極射線為帶負電之粒子。

　　　　

3. 電子的發現：1897 年，英國科學家湯姆森。

　(1) 研究陰極射線並外加電磁場，測出陰極射線的荷質比（）為 1.759×10

¹¹

庫侖／公斤

▲ 湯姆森測定荷質比的裝置示意圖：陰極射線在同時控制

磁場和電場的交互作用下，仍可能保持原來的軌跡。

電子的發現

（南一版 p.47）

1

(4)

　(2) 不論陰極的材質或管中的氣體為何，陰極射線均有相同的荷質比。

　(3) 推定陰極射線是由帶負電的粒子所組成，將其命名為電子（electron），此為所有原子的基本粒子。

　(4) 湯姆森首先提出原子模型「正電荷分布於原子整體，電子亦均勻地分布於其內，正負電荷相等而成電中性且質量均勻分布，如同西瓜模型」。

4. 電子電量的測定：1909 年，密立坎的油滴實驗。

由油滴實驗得知：

　(1) 油滴所帶的電量均為電子電量（e）的簡單整數倍。

　(2) 測得電子的電量（e）＝1.602 × 10

^－19

庫侖。

▲ 密立坎油滴實驗裝置示意圖。

推論：

由

可計算出電子質量（m）＝＝9.109×10

^－31

kg。

▲ 湯姆森提出的原子模型：圓形部分表正電荷，小球表電子，

均勻分布在其中。

西瓜子嵌在西瓜中湯姆森原子模型

(5)

　範例陰極射線　★★★ 《基礎題》

有關陰極射線的敘述，下列何者正確？

(A)陰極射線由陽極發出，往陰極加速飛行　(B)陰極射線會受到電場的吸引而偏向正極 (C)陰極射線會受到磁場的影響而偏折　(D)其荷質比隨陰極板種類而異　(E)陰極射線具有粒子的性質，可由陰極射線管的實驗測得此粒子的質量

[答案] ＢＣ

[解析]

(A)陰極射線從陰極發射出；(D)陰極射線荷質比固定；(E)只能測出電子的荷質比。

[類題] 某元素 X 經質譜儀測定得 X

^2＋

之值為 8.04×10

³

庫侖／克，則 X 之原子量為多少？

(A) 12　(B) 19　(C) 24　(D) 47 【臺南一中】

█：　Ｃ　。

　範例電子電量　★★ 《進階題》

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 【臺中一中】

[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＝1.6×10^－19庫侖＝4.8×10^－10 esu）。

[類題] 下列有關密立坎油滴實驗的敘述，何者正確？

(A)其目的在測電子的荷質比　(B)油滴上所帶電荷僅有正、負其中一種　(C)油滴上所帶電量大小均為 1.6×10

^－19

庫侖　(D)利用 X 射線照射使油滴帶電

█：　Ｄ　。

（設 X 的原子量為 M

X^2＋的荷質比＝8.04×10³庫侖／克

＝ M＝24。）

（(A)主要目的是測定電子電量；(B)油滴上的電荷有正有負，只是淨電荷為正或負電性；(C)油滴電荷為 1.6×10^－19庫侖的整數倍。）

1

2

(6)

學習概念

1. α 粒子金箔散射實驗：1911 年，英國科學家拉塞福。

　(1) 實驗內容：

　　拉塞福以放射性物質鐳釋放出的 α 粒子來撞擊極薄的金箔後，發現約 99％的 α 粒子穿透金箔而不偏折，少數 α 粒子發生較大角度的偏折，僅極少數 α 粒子反向彈回。

▲

α 粒子的散射實驗裝置示意圖：實驗結果為 α 粒子由放射性物質釋放出來，大部分的 α 粒子直接穿透金箔，打在螢光幕上，僅有極少數的粒子產生偏折或反彈。

　

註：當時已知α 粒子帶正電，且其荷質比與電子相較小很多。

　(2) 實驗結果推測：

　　原子中心有一個體積極小且帶正電的原子核，整個原子的質量大部分集中在原子核，

原子核直徑約為 10

^－15

～10

^－14

公尺。

　　核外絕大部分空間散布著質量極輕的電子，電子有如行星繞日般繞核旋轉，原子直徑約為 10

^－10

公尺。

α 粒子束圓形螢光幕 α 粒子來源

極薄的金箔

大部分 α 粒子不偏折

▲

以 α 粒子撞擊極薄的金箔：(A)依湯姆森原子模型，

預測 α 粒子會直接穿透金箔；(B)依拉塞福原子模型，

預測 α 粒子僅極少數產生偏折或反彈。

圖(A)　　　　　　　　圖(B)

長度約 2×10

²

公尺的運動場　直徑約 1.276×10

⁷

公尺的地球

▲ 原子核和原子大小比喻。如果把原子大小視為地球，則原子核相當於蘊藏在地球內部正

中心且長度約為 200 公尺的運動場。

拉塞福原子模型

2 原子

核原子

赤道

(7)

2. 質子的發現：1919 年，拉塞福使用鐳所放射出的 α 粒子，撞擊氮的原子核發生質子，此為人類史上第一個人工核反應。N＋He → O＋H（質子）

3. 中子的發現：1932 年，查兌克使用鐳所放射的 α 粒子撞擊鈹原子核產生中子，其質量與質子相近但不帶電荷。Be＋He → C＋n（中子）

　範例 α 粒子散射實驗　★★★★ 《基礎題》

有關拉塞福原子核存在實驗的下列敘述，何者為正確？

(A)拉塞福以 β 粒子撞擊金屬箔　(B)拉塞福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是帶正電，並且是原子大部分質量之集中所在　(E)拉塞福的實驗證實了中子的存在

[答案] ＢＣＤ

[解析]

(A)拉塞福以 α 粒子撞擊金箔，β 粒子為電子。

(E)拉塞福的實驗，並未發現中子（中子為查兌克發現）。

[類題] 下列有關原子及原子核之實驗或理論，何者錯誤？

(A)拉塞福以 α 射線撞擊金箔做散射實驗，確定核原子之原子模型　(B)湯姆森測出電子的實際質量　(C)查兌克用 α 射線撞擊鈹原子，獲得中子　(D)拉塞福由原子核模型推測核密

度為原子的 10

¹²

～10

¹⁵

倍。【臺南一中】

█：　Ｂ　。

學習概念

1. 組成原子的三種基本粒子特性：

粒子符號電荷（庫侖）相對質量比

質量

克 u（Da）

電子 e －1.602×10

^－19

約 1／1836 9.11×10

^－28

0.000548 質子 p ＋1.602×10

^－19

1 1.673×10

^－24

1.007277 中子 n 0 約 1.001 1.675×10

^－24

1.008665

註：1 u＝1.66×10^－24 g

2. 各原子組成粒子數的元素標示法：

　(1) Z＝元素的原子序＝質子數（P）＝中性原子的核外電子數（e）

　(2) A＝質量數＝中子數（n）＋質子數（P）＝核子數　(3) A－Z＝中子數

註：質量數為整數，但原子量未必為整數。

3. 同位素：原子序相同，但質量數或中子數不同的元素。

例如：氫（H）、氘（H）、氚（H）。

　(1) 同位素的原子序、質子數、電子數相同；質量數、中子數不同。

（(B)湯姆森測量電子的荷質比＝1.76×10¹¹（庫侖／千克）。）

3

原子結構

3

(8)

　(2) 元素的化學性質與原子序或質子數有關，故同位素的化性相似，但物性不同。

(9)

▼表為一些常見的同位素及其在自然界的含量

元素同位素電子數質子數中子數名稱自然界含量（％）

氫

H（H） 1 1 0 氕 99.9999

H（D） 1 1 1 氘 0.001

H（T） 1 1 2 氚極微量

碳

C 6 6 6 碳-12 98.892

C 6 6 7 碳-13 1.108

C 6 6 8 碳-14 極微量

氧

O 8 8 8 氧-16 99.759

O 8 8 9 氧-17 0.037

O 8 8 10 氧-18 0.204

氯 Cl 17 17 18 氯-35 75.77

Cl 17 17 20 氯-37 24.23

　範例原子結構　★★★★★ 《基礎題》

下列有關原子構造的敘述，何者正確？

(A)原子質量均勻分布於整個原子中　(B)質子和中子的數目一定相等　(C)發現的先後順序：

電子→質子→中子　(D)質量大小：電子＞中子＞質子　(E)原子皆由質子與中子所組成 [答案] Ｃ

[解析]

(A)原子的質量集中在原子核。(B)質子數與中子數不一定相等。(D)中子＞質子＞電子。

(E) H 例外，沒有中子。

[類題] 下列有關原子的敘述，何者正確？

(A)原子核的直徑約 10

^－10

公尺　(B)同位素是指質子數相同但質量數不同的原子　(C)質子、

中子、電子三者中，最先被發現的是電子　(D)中子不帶電荷，其質量較質子略大　(E)提出核原子模型的人是湯姆森

█：　ＢＣＤ　。

　範例平均原子量　★★★★ 《基礎題》

在自然界的銀有兩種：

¹⁰⁷

Ag、

¹⁰⁹

Ag，其平均原子量為 107.8，下列敘述何者錯誤？

(A)

¹⁰⁷

Ag 與

¹⁰⁹

Ag 在自然界中之存量百分比為 4：1　(B)

¹⁰⁷

Ag 是

¹⁰⁹

Ag 的同位素　(C)

¹⁰⁷

Ag 與

109

Ag 兩者之化學性質相似，但物理性質不同　(D)已知銀之原子序為 47，則

¹⁰⁷

Ag

^＋

與

¹⁰⁹

Ag

^＋

兩者之中子數和為 122

[答案] Ａ

[解析]

(A) 設

¹⁰⁷

Ag 含 X，

¹⁰⁹

Ag 含 1－X　 107.8＝107X＋109（1－X）　 X＝0.6

　 ∴

¹⁰⁷

Ag：

¹⁰⁹

Ag＝0.6：0.4＝3：2。(B)(C) 同位素化學性質相同，物理性質不同。

(D)

¹⁰⁷

Ag 中子數＝107－47＝60　

¹⁰⁹

Ag 中子數＝109－47＝62　 60＋62＝122。

[類題] X

^2＋

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) Cl 為 Y 之同位素　(C) X

^2＋

和 Y

^－

為同素異形體　(D) X 和 Y 具有

（(A)原子的直徑約 10^－10公尺，原子核的直徑約 10^－14～10^－15公尺；

(B) ¹H 僅含電子和質子；(E)拉塞福提出原子核的模型。）

（X^2＋及 Y^－有 18 個 e^－及 20 個 n X、Y。

(A) X 之質量數為 40；(C)X 與 Y 非相同元素；(D) X 之質子數為 20，Y 之質子數為 17。）

4

5

(10)

相同的質子數目【92.學測】

█：　Ｂ　。

(11)

**一、基礎題（*多重選擇題）**

( Ｃ ) 1. 下列甲、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【84.推甄】

( Ｃ ) 2. 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)甲乙　(C)乙丙　(D)乙丁【84.推甄】

( Ｄ ) 3. Y

^2＋

與 X

^－

都具有 18 個電子及 20 個中子，下列有關 X、Y 兩元素的敘述，何者錯誤？

(A) Y 之質量數為 40　(B) Cl 為 Y 之同位素　(C) X 的合理分子式為 X

2

　(D) X 和 Y 具有相同的電子數目

( Ｃ ) 4. 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【94.學測】

( Ｂ ) 5. 某化合物的分子中含碳、氫、氮三種元素，計有 10 個原子及 26 個電子，下列何者最可能為此化合物的分子式（原子序 H：1，C：6，N：7）？

(A) C

2

H

6

N

2

　(B) C

2

H

7

N　(C) C

3

H

6

N　(D) C

4

H

5

N 【87.大考中心】

( Ｄ ) 6. 目前已知原子序最大的元素是在西元 1998 年，由俄羅斯科學家利用一個鈣原子與一個鐠原子融合而成的 Uuq。下列有關此最新元素的敘述，何者正確？

(A) Uuq 的原子序為 175　(B) Uuq 的電子數目為 289　(C) Uuq 原子核中有 423 個中子 (D) Uuq 原子核中有 114 個質子【92.學測補考】

( Ｃ ) 7. 下列比較電子與質子之質量與電荷（不計電性正負）的敘述，何者正確？

(A)兩者的質量與電荷都相同　(B)兩者的質量相同，但電子的電荷較小　(C)兩者的電荷相同，但電子的質量較小　(D)電子的質量與電荷都較小【92.研究試題】

( Ｄ ) 8. 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【85.推甄】

(

Ｄ ) 9. 關於陰極射線的敘述，下列何項正確？

(A) 其荷質比隨陰極板種類而異 ^(B) 由陽極發出射向陰極 (C) 屬於電磁波 (D)陰極射線的性質與發射來源無關

( Ａ )10. 質量數為 19 之 F

2＋

，其荷質比為若干 C／g？

(A) 2.54×10

³

　(B) 5.08×10

³

　(C) 1.02×10

⁴

　(D) 2.04×10

⁴

( Ｃ )11. NH

4＋

中（註：

7

N 的質量數為 14）共含有：

(A) 7 個中子，7 個質子，6 個電子　(B) 5 個中子，5 個質子，4 個電子　(C) 7 個中子，

11 個質子，10 個電子　(D) 7 個中子，11 個質子，11 個電子

（ 1. 由及 e 可得 m。）

（ 2. 原子質量集中於體積相較原子小很多的原子核上。）

（ 3. Y，X，故非同位素且質子數及電子數皆不同。）

（ 4. 質量數≒原子量＝1，又 H 之質子數＝1，

故中子數＝0。）

（ 5. 找電子數符合 26 者 (B) 2

×6＋7×1＋1×7＝26。）

（6. (A) Z 為 114；(B) e 為 114；

(C) n 為 289－114＝175。）

（ 7. 電子與質子帶有相同電量但不同電性的電荷，且 mp≒1840 me。）

（8. X-ray 為高能量的電磁波，波長小於紫外光。）

（ 9. (A)不隨陰極板種類而異；(B)由陰極發出射向陽極；(C)屬於電子流。）

2-1　課後練習

（10. F^2＋的荷質量＝＝2.54×10³ C／g。）

（11. N 之原子序為 7，故 NH4＋中有：7＋4×1＝11 個質子，中子數為 7，

電子數為 11－1＝10。）

(12)

(　Ｂ　)12. 下列有關科學家及其重大科學理論發現的組合，何者錯誤？

選項科學家重大科學發現或理論的內容 (A) 湯姆森以陰極射線實驗推論電子是原子的基本粒子

(B) 密立坎以油滴實驗測得電子的質量

(C) 拉塞福利用 α 粒子散射實驗建立原子核模型

(D) 莫斯利測定元素放射之 X 射線波長而建立原子序觀念

(　Ｄ　)13. 1911 年拉塞福作 α 粒子散射實驗，將 α 粒子束射向一薄金箔，觀察透過金箔後之粒子偏折分布的情形。他發現絕大部分的粒子，穿過金箔後，仍按原來方向行進，但少數粒子，則有大的散射角，更甚至有 180 的散射。由此實驗結果無法說明原子核的何

種特性？

（13. (D)當時還不知有質子、中子。）

(A)原子核帶正電　 ^(B) 原子核具有原子絕大部分的質量　(C)原子核的直徑小　(D)原子核是由質子和中子組成

*( ＢＣ )14. 下列關於原子結構的敘述，何者正確？

(A)中子是查兌克以 α 粒子撞擊碳核而發現　 ^(B) 拉塞福是第一個提出核原子模型的人 (C)原子核的直徑約 10 － 15～10 － 14 公尺　(D)同位素的中子數相同而質子數不同　 (E)構成原子的基本粒子中，最晚發現的是質子

*( ＡＥ )15. 甲、乙、丙、丁為原子或離子，其所含的質子、中子

Ｆ

與電子的數目如右表。試單以右表的數據，判斷下列

相關的敘述，哪些正確？　　　　　　　【96.學測】

(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

*( ＡＣ )16. 下列有關原子結構的敘述，何者正確？

(A)α 粒子中，質子數等於中子數　(B)原子的質量約為原子核中質子質量的兩倍 (C)原子呈電中性時，其原子序等於原子核外電子數　(D)氚（

³

H）和氘（

²

H）為氫

（

¹

H）的同素異形體　(E) K 有 19 個質子，鉀離子與氬（Ar）的質量數相同

【94.大考中心】

17. 已知某帶電粒子的質量為 8 × 10 － 23 克／個，荷質比為 2000 庫侖／克，則每莫耳該粒子所帶的電量約為多少庫侖？

答

：96000

二、進階題

( Ｄ ) 1. 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 【94.學測】

( Ｄ ) 2. 如果以原子為組成物質的單元，則直徑為 0.1 毫米的一粒細砂含有的原子數目約為多少？（選最接近的數量級）

(A) 10

⁶

　(B) 10

⁹

　(C) 10

¹³

　(D) 10

¹⁷

【84.推甄】

（15. (B)乙、丙等電子數；(C)甲、乙互為同位素；(D)電子數≠質子數才為離子丙、丁為離子。）

甲乙丙丁質子數 2 2 3 3 中子數 1 2 3 4 電子數 2 2 2 2

（16. α 粒子為氦核 He^2＋。(B)一般核內中子數≧質子數，故原子重為質子總重的 2 倍以上。(D)三者互為同位素；(E) K^＋與 Ar 有相同電子數。）

（ 1. ∵ Amin＜A＝80＜Amax

∴ 只有(D)符合，44＋35＜80＜46＋35。）

（ 2. ＝()³＝()³＝10¹⁸。）

（12. 密立坎以油滴實驗測得電子的帶電量。）

（14. (A) 42He ＋ 94Be ─→ 126C ＋ 10n（中子）；(D)同位素的質子數相同而中子數不同；(E)構成原子的粒子中，

中子最後被發現。）

（17. ≒2000，Q≒96000（庫侖）。）

(13)

( Ａ ) 3. 某金屬之密度為 1.5 克／立方公分，其原子半徑為 10

^－10

公尺，原子核半徑為 10

^－15

公尺，則構成該原子核的物質密度（單位為克／立方公分）大約為：

(A) 1.5×10

¹⁵

　(B) 1.5　(C) 1.5×10

⁵

　(D) 1.5×10

¹⁰

【85.日大】

(　Ｂ　) 4. 下列何者具有最大的荷質比？

(A)α 粒子　 ^(B) β 粒子　(C) Na

^＋

　(D) H

^＋

5. 小菁從油滴實驗中觀察到油滴所帶的電量分別為：4.32 × 10

^－9

esu、3.84 × 10

^－9

esu、2.88 × 10

^－9

esu、1.44 × 10

^－9

esu、9.60 × 10

^－9

esu，則：

(1) 電子所帶的電量為多少 esu？

(2) 若發現另一油滴所帶的電量為 5.28 × 10

^－9

esu，則該油滴附有多少個電子？

答

：(1) 4.8 × 10

^－10

；(2) 11

（ 3. ＝()³＝()³＝10¹⁵ D核＝1.5×10¹⁵ g／cm³。）

（ 5. (1) 密立坎油滴實驗取各油滴帶電量的最大公因數為基本電量＝4.8 × 10^－10 esu；

(2) ＝11（個電子）。）

（4. β 粒子即為電子，因質量最小，所以荷質比最大。）

(14)

原子中的電子排列

學習概念

1. 電子殼層：電子在核外並非隨機分布，而是以原子核為中心，由內而外分成若干殼層（或電

子層）。

圖(A)　　　　　圖(B)

▲

原子中電子分布於不同殼層的示意圖：(A)以原子核為中心由內而外的分布；(B)能階示意圖以原子核為基準，殼層離核愈遠其能量愈高。

　(1) 離核愈近的殼層，受核引力愈強，能量愈低。

　(2) 每一殼層最多可容納的電子數為 2n

²

個。

殼層 K 層（n＝1） L 層（n＝2） M 層（n＝3） N 層（n＝4）

容納電子數上限值 2 8 18 32

2. 電子的排列與週期表：

　(1) 電子填入殼層的規則：電子從最接近原子核的殼層開始填起，填滿後再依序往外填入電子。

例如：鈉（

11

Na）有 11 個電子，在 K 層填滿 2 個電子後，再往 L 層填電子，當 L 填滿 8 個電子後，在 M 層填入最後 1 個電子。

　(2) 原子序 1～18 元素的電子排列方式：

原子 (第四層)N 層核

(第三層)M 層 (第二層)L 層 (第一層)K 層

核外電子的分布

1

(15)

　　同週期元素：第一週期元素具有一層電子層，第二週期元素具有二層電子層，第三週期元素具有三層電子層。

　　同族元素：同族元素最外層電子數相同（氦除外），且具有相似的化學性質，因此稱此層的電子為價電子。主族元素的族數（即 A 族）恰等於元素的價電子數（氦除外）。

　範例核外電子分布　★★★ 《基礎題》

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？　　　　【96.學測】

(A) 　(B) 　(C) 　(D)

[答案] Ｄ

[解析]

找電子數≠質子數者

[類題] 某元素原子結構示意圖如右，則關於該元素的敘述，下列何者錯誤？

(A)原子核內有 12 個質子 (B)原子核內有 12 個中子 (C)原子核外有 12 個電子 (D)價電子有 2 個

█：　Ｂ　。

　範例電子排列與元素性質　★★★★★ 《進階題》

甲、乙、丙三種原子，其電子排列及質量數如右表所示，

則有關甲、乙、丙三種原子的敘述，何者正確？

(A)甲、乙、丙三種原子均含偶數個中子　(B)甲、乙、丙三種元素均不可能存在於地球上　(C)甲、乙、丙三種原子為同一週期元素　(D)甲、乙、丙三種元素的化性有些相似　 (E)甲、乙、丙均屬於金屬元素

[答案] ＤＥ

[解析]

(A)丙的中子數為奇數；(B)原子序小於 93 之元素多數可存在於地球上；(C)電子層數不同，非同週期元素使用。

[類題] 下列有關元素的電子層排列方式，哪個錯誤？

(A)矽：2、8、4　(B)鋁：2、8、3　(C)氬：2、8、8　(D)氯：2、8、6

█：　Ｄ　。

（原子序 1～18 的元素要熟記！(D) 17Cl：2，8，7。）

（由原子結構示意圖可知其原子核帶有 12 單位正電，故其原子核內有 12 個質子；原子為電中性，故原子核外的電子有 12 個，並依由內而外以 2)8)2)的個數分層排列；因題目未告知質量數，故無法得知中子數。）

原子電子排列質量數甲 2，8，2 24 乙 2 ，8，8，2 40 丙 2，2 9

1

2

(16)

學習概念

　　一般而言，原子的化學性質取決於價電子數，因此路易斯首創在元素符號四周以打點的方式來點出元素的價電子數，現今稱此種表示法為路易斯電子點式或電子點式。

族　數 Ⅰ Ａ Ⅱ Ａ Ⅲ Ａ Ⅳ Ａ Ⅴ Ａ Ⅵ Ａ Ⅶ Ａ Ⅷ Ａ電子點式

註：He 之電子點式不符合上表之Ⅷ A 表示法。

Ⅰ Ａ Ⅱ Ａ Ⅲ Ａ Ⅳ Ａ Ⅴ Ａ Ⅵ Ａ Ⅶ Ａ Ⅷ

Ａ

▲ 原子序 1～20 元素的電子點式

　範例電子點式　★ 《基礎題》

原子序 16 的元素，其電子點式為下列何者？

(A) 　(B) 　(C) 　(D) 　(E)

[答案] Ｃ

[解析]

此元素電子分布為 2、8、6，故有 6 個價電子。

[類題] 已知某元素有三層電子層，1、2 層電子數總和等於 2、3 層電子數總和，有關此元素的敘述，何者正確？

(A)此原子的原子序為 18　(B)此原子的質子數為 12　(C)此原子的點子式為　(D)此元素為非金屬元素　(E)此元素價電子數與 He 相同

█：　ＢＣＥ　。

（由題意知 K 層及 L 層各有 2 個及 8 個電子，因此 M 層有 2 個電子。(A)原子序為 12；(D) Mg 為金屬。）

電子點式

2

3

(17)

原子甲乙丙丁質子數 8 8 9 11 中子數 9 10 10 12

**一、基礎題（*多重選擇題）**

( Ｃ ) 1. 原子核外最外層電子個數不為“8”的惰性氣體元素是下列何者？

(A) Ne　(B) Xe　(C) He　(D) Ar

( Ａ ) 2. 某元素的最外層電子有 6 個，如右圖所示，則：

(A)此原子為非金屬元素

(B)最外層電子是處於全滿的安定狀態 (C)最外層電子分布於 K 層

(D)容易失去最外層電子成為安定的惰性氣體組態 ( Ｂ ) 3. 臭氧分子（O

3

）內共有幾個價電子？

(A) 16　(B) 18　(C) 20　(D) 22　(E) 24 【99.學測】

( Ｄ ) 4. 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) NO

3

　(C) N

2

O　(D) N

2

O

3

　(E) N

2

O

5

【98.學測】

(　Ｂ　) 5. 右圖為一原子行星模型的示意圖。其中，原子核部分（以符號表示）

帶有 11 個質子，表示原子核子外的電子。試問下列何者為此粒子所帶之靜電荷數？（鈉的原子序＝11）

(A) ＋ 2　 ^(B) ＋ 1　(C) 0　(D) － 1　

（ 5. 靜電荷＝11 － 10＝＋1。）

◎ 某元素有兩種同位素。一種為 105X，質量為 10.0129 amu，自然界含量占 19.91 ％；另一種為 115X，質量為 11.0093 amu，含量占 80.09 ％。根據以上資料，試回答 6.、7.題：【97.學測】

(　Ｄ　) 6. 元素 X 的原子量是下列哪一個？（取到二位小數）

(A) 5.00　 ^(B) 10.01　(C) 10.50　(D) 10.81　(E) 11.01 (　Ｃ　) 7. X 原子最外層有幾個電子？

(A) 1　 ^(B) 2　(C) 3　(D) 4

(　Ａ　) 8. 甲、乙、丙、丁四種原子所含的質子數、中子數如右表所示，則甲、乙、丙、丁四者中，具有相同化學性質的是：　　　　　　　　【98.全國模擬考】

(A)甲、乙　 (B) 乙、丙　(C)丙、丁　(D)甲、丙　 (E)乙、丁

（ 8. 質子數相同的原子，具相同化性。）

(　Ｃ　) 9. 下列何者為氧原子正確的電子點式？

（ 9. 氧原子最外層為 6 個 e^－。）

?酏　　　　?釕　　　　?釢　　　　?釚　

(　Ｄ　)10. 鉀原子的電子在原子核外殼層（K，L，M，N）中的排列方式為何？

(A)（2，1）　 (B) （2，8，1）　(C)（2，8，8）　(D)（2，8，8，1）

(　Ａ　)11. 某一金屬離子 M

^3＋

，已知它具有 28 個電子，且質量數為 70，則下列敘述何者錯誤？

(A) M 之原子序為 28　 ^(B) M 之原子核電荷為＋ 31　(C) M 之原子核中其中子數為 39 (D) M 之原子核中其質子數為 31

（ 1. 2He 有 2 個價電子。）

（ 3. 因氧為Ⅵ A 族，故每個氧原子有 6 個價電子 O3有 18 個價電子。）

2-2　課後練習

（ 2. (A)電子排列情形為 2)6) ，故為原子序＝8 的氧元素；(B)第二層電子需 8 個才能全滿；(C)電子能量層由內而外為 K)L)M)N) ……；(D)因離最接近的鈍氣組態只缺 2 個電子，故與其他元素化合時，易藉由共用或獲得 2 個價電子而成鈍氣組態。）

（ 4. 因 N、O 原子序（電子數）分別為 7、8，故找分子中電子數為 38 者。 N2O3：7×2＋8×3＝38。）

（ 6. ＝10.0129 × 19.91 ％＋ 11.0093 × 80.09 ％＝10.81。）

（ 7. 中性原子：e^－數＝質子數＝5

依據 2、8、8、…排列，故最外層 5 － 2＝3 個 e^－。）

（10. 原子核外的各能量層所能填入的最多電子個數，

由內而外依序為 2)8)8)18)……。

 19K 的電子排列方式為 2)8)8)1)。）

（11. M^3＋有 28 個原子  原子序＝質子數＝28 ＋ 3＝31 中子數＝70 － 31＝39。）

(18)

◎ 化學元素週期表的前三週期如下表所示。已知原子序 1～18 的元素，其第一主層原子軌域可填入 2 個電子，第二主層原子軌域可填入 8 個電子，第三主層原子軌域可填入 8 個電子。甲與乙為下列週期表中的兩元素。甲原子的最外兩主層的電子數均為 2，乙原子為地殼中主要的元素之一，其最外主層電子數是次外主層電子數的 3 倍。

根據上文所述，並參考所附之週期表，回答下列 12.、13.題。【101.學測】

(　Ｄ　)12. 下列何者為甲元素？

（12. 次外主層電子數為 2，必為 K 層 T 甲為 Be　　　　　　　。）

(A) Li　 ^(B) Na　(C) C　(D) Be　(E) Mg

(　Ｅ　)13. 已知由甲、乙兩元素所構成的化合物，在常溫常壓時為固體。下列敘述何者正確？

(A)元素乙屬於鹵素族　 (B) 元素乙的電子數為 4 　(C)元素甲與乙組成的化合物為 MgO (D)元素甲與乙組成的化合物為 MgCl

2

　(E)元素甲與乙組成的化合物屬於離子化合物

（13. 乙為氧才符合條件，故甲、乙形成的化合物為 BeO。(A)氧非鹵素；(B)乙之電子數為 8。）

*( ＡＢ )14. 關於原子結構，下列敘述何者正確？

　ＣＤ (A)原子核中，質子數和中子數之總和稱為質量數　 ^(B) 原子序決定原子之化學性質　 (C)凡原子序相同，而質量數不同之元素，稱作同位素　(D)原子核中之質子數，又稱為原子序　(E)原子核是構成原子之基本粒子

*( ＡＢ )15. 下列哪些元素的最外層只有 2 個電子？

　Ｅ (A)

2

He　 ^(B)

4

Be　(C)

17

Cl　(D)

18

Ar　(E)

20

Ca

*( ＢＣ )16. 下列對於同位素的敘述，何者正確？

　Ｅ (A)具有相同的熔點　 ^(B) 具有相同的原子序　(C)具有相同的電子數　(D)具有相同的原子量　(E)具有相同的化學活性

*( ＡＣ ) 17. 下列各元素中，何組的電子排列，最外層的電子數相同？

(A)

12

Mg、

56

Ba　(B)

5

B、

15

P　(C)

7

N、

33

As　(D)

9

F、

18

Ar　(E)

3

Li、

13

Al 【松山高中】

*( ＡＤ ) 18. 關於「價電子」的敘述，何者正確？

Ｅ

(A)是在原子的最外能量層　(B)所具有的能量最低　(C)距離原子核最近　(D)決定元素的化學特性　(E)發生化學反應時，數量可能發生改變

*( ＢＤ ) 19. 下列均為電中性原子的原子序，其中哪兩者的化學性質會最相近？

(A) 2　(B) 4　(C) 8　(D) 12　(E) 17

（18. (B)能量最高；(C)離核最遠。）

（19. 找同族元素。）

（14. (E)構成原子之基本粒子有原子核外的「電子」和原子核內的「質子、中子」。）

（15. 電子分層排列的情形為：

(A) 2）；(B) 2）2）；(C) 2）8）7）；

(D) 2）8）8）；(E) 2）8）8）2）。）

（16. (A)同位素物性不同，故熔點不同；(D)同位素中的中子數不同，故原子量不同。）

（17. 同族元素才有相同的價電子數 (A)均為Ⅱ A；(B)ⅢA、Ⅴ A；(C) 均為Ⅴ A；(D)ⅦA、Ⅷ A；(E)ⅠA、Ⅲ A。）

（一、 2. (A)電子排列情形為 2)6) ，故為原子序＝8 的氧元素；(B)第二層電子需 8 個才能全滿；

(C)電子能量層由內而外為 K)L)M)N) ……；(D)因離最接近的鈍氣組態只缺 2 個電子，故與其他元素化合時，易藉由共用或獲得 2 個價電子而成鈍氣組態。）

（一、 4. 因 N、O 原子序（電子數）分別為 7、8，故找分子中電子數為 38 者。

N2O3：7×2＋8×3＝38。）

(19)

**二、進階題（*多重選擇題）**

( Ｄ ) 1. 老師在上了「物質的形成」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【99.學測】

(　Ｃ　) 2. 右圖中左、右兩個量筒各盛裝 100 克的水與 100 克的重水

（D

2

O），重水中的重氫（D）是氫的同位素 21H，下列關於這兩筒樣品的敘述，何者不正確？　　　　　　【91.學測】

(A)重水的體積比水少 11 ％

(B) 重水的密度比水大 12 ％　 (C)氫的原子量是重氫的 89 ％ (D)重水的分子量比水多 11 ％

（ 1. 甲說法若為同一元素的原子及分子間，它們的總質子數不同，如氧原子、氧分子。乙說法若為同一元素的原子，或離子才會成立。丙說法對於離子微粒而言不成立。）

（ 2.(A)＝；(B) D∝；(C)＝　∴ H 的原子量為 D 的 50 ％；(D) D2O＝20，H2O＝18　∴

≒11％。）

(20)

元素週期表

學習概念

1. 門得列夫的週期表：

　(1) 1869 年，俄國科學家門得列夫歸納所得。將當時已發現的元素（約 63 種）依原子量大小排列，並將化學性質相似的元素歸納成同一組，發現元素間的性質有週期性的變化。

　(2) 門得列夫利用週期表預測了新元素的存在，如鎵（Ga）、鍺（Ge）也在後來陸續被發現，其性質與特性和預測值非常接近。

　(3) 門得列夫的週期表缺失：

　　有些元素出現原子量大小順序與族數不符的現象。

　　未提及鈍氣這一族。

2. 週期表的結構：1913 年，科學家莫斯利提出以原子序排列元素的概念，成為現今排列週

期表元素的依據。

▲

現今常見的元素週期表（112 元素提出命名為 Cn）

　(1) 週期：週期表中水平的列稱為週期，共有七週期，元素性質成週期性變化。

　(2) 族：週期表中垂直的同一行，稱為同族。

　　傳統上習慣將週期表的族分為 A、B 兩大類，各分為 8 族。

A 族：Ⅰ A～Ⅷ A，位於週期表的兩邊，此八行又稱為主族元素。

例如：Ⅰ A 族稱為鹼金屬（易形成＋1 價），Ⅶ A 為鹵素（易形成－1 價），

　　　Ⅷ A 為鈍氣。

B 族：Ⅰ B～Ⅷ B，位於週期表中央部分，此十行又稱為過渡元素。

（Fe、Co、Ni 三族很多方面均很相似（如磁性），統稱為Ⅷ B 族）

族數 ⅥA ⅦA 依原子量排列 I Te 依原子序排列 Te I

門得列夫的週期表

1

(21)

　　現今 IUPAC 規定，週期表由左而右的各行依序命名為第 1～18 族。

▲

週期表的 A、B 兩族

　(3) 金屬、非金屬元素：週期表左邊以主族金屬元素為主，右上邊則以非金屬元素為主，中間全為過渡金屬元素。

　(4) 目前被發現的元素中，原子序＞83 者具放射性；原子序＞92 者為超鈾元素，且均為人造元素。

　範例元素分類　★★★★ 《基礎題》

下列有關元素週期性質及週期表的敘述，何者正確？

(A)現在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，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【86.推甄】

[答案] Ｂ

[解析]

(A)以原子序大小排列；(C)左下方為金屬，若和水反應產生鹼；(D)類金屬位於週期表右側金屬與非金屬元素交界處，仍為 A 族。

[類題] 右圖為週期表略圖，試指出：(1) 金屬；(2) 典型元素；

(3) 惰性氣體；(4) 過渡元素，各占有哪些領域？

（標出 A、B、C、D、E、F、G）

(1) 金屬：　ＢＣＤ　。

(2) 典型元素：　ＡＢＤＥＦ　。 (3) 惰性氣體：　Ｆ　。

(4) 過渡元素：　Ｃ　。

1

(22)

**一、基礎題（*多重選擇題）**

( Ａ ) 1. 下列有關週期表的敘述，何者正確？

(A)目前使用之週期表是依據原子序排列　(B) Ti、Se、Cs、Bi 都屬於典型元素（主族元素）　(C)週期表中同一橫列的元素，彼此具有相同的化學性質　(D)當原子序增加時，原子的原子量均增加

( Ｃ ) 2. 下列哪位化學家依原子量大小順序排列元素週期表，並在表中留下數個空缺，預言這些空缺是一些尚未發現的元素，同時也預測它們的性質？

(A)邁爾（Meyer）　(B)紐蘭（Newlands）　(C)門得列夫（Mendeleev）　(D)莫斯利

（Moseley）

( Ｅ ) 3. 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【99.學測】

(　Ｃ　) 4. 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) Po 和 Ra 兩種原子核中的中子數相差 16

(B) Po 和 Ra 兩種原子核中的質子數相差 16 (C) Po 和 Ra 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【101.學測】

*( ＢＣ ) 5. 門得列夫週期表對化學領域之貢獻有哪些？

Ｄ

(A)預測同位素的存在　(B)歸納出元素之週期性　(C)預測新元素的存在　(D)矯正當時幾個元素之原子量　(E)預測同分異構物的存在

*( ＣＤ ) 6. 下列有關週期表的敘述，何者正確？

(A)現今所使用的週期表共分為八週期　(B)門得列夫所使用的週期表是依元素的原子序排列所得　(C)一般週期表中具有相同價電子數的元素，稱為同族元素　(D)週期表中各週期的元素個數未必相等　(E)週期表中第 1 族元素，皆為金屬元素。

二、進階題

( Ｄ ) 1. 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] 【97.學測】

（ 1. (A)目前週期表以原子序排列，但之前是門得列夫依據原子量歸納而建立；(B) Ti 為過渡元素；(C)同列元素化學性質不相似，同族元素化學性質才相似；

(D)原子序增加，少數元素原子量不增加，如原子量52Te＞₅₃I。）

（ 2. 門得列夫以原子量排列元素，並預測 Ga、Ge 等元素的存在及性質。）

（ 3. 找原子序大於 83 的鈍氣 86Rn。）

（ 5. (A)預測元素 Ga 及 Ge 的存在；(E)無此預測。）

（ 6. (A)共分為七週期；(B)依原子量排列而成；

(E)氫為非金屬元素。）

2-3　課後練習

（ 4. (A)Po 與 Ra 之中子數分別為 126 及 138，故相差 12；(B)質子數差 88－84

＝4；(D)原子序小於 93 者，一般可存在於自然界；(E)放射性來自於原子核放出 α、β 和 γ 射線。）

(23)

元素性質的規律性

學習概念

1. 金屬：

　(1) 具有光澤及延展性的物質，為電、熱的良導體。

例如：金呈黃色為延展性最佳的金屬，銀呈銀白色為導電性最佳的金屬，銅為紅色，鎢為黑色。

　(2) 導電性隨溫度之增高而降低，若含有雜質也會使其導電性降低。

　(3) 一般而言熔點均較非金屬高，室溫下除汞（熔點－39℃）為液體外，其餘均為固體。銫

（28.4℃）、鎵（29.8℃）的熔點比室溫略高，而鉻（1905℃）、鎢（3370℃）的熔點很高。

　(4) 金屬發生化學反應時，傾向於失去電子，形成陽離子。鹼金屬的價數為＋1，鹼土金屬的價數為＋2。

　

▲

鈉金屬形成鈉離子並與氯離子化合的示意圖

　(5) 金屬與非金屬反應時傾向於形成高熔點的離子化合物，如金屬氧化物、鹵化物、氫氧化物等。大部分的金屬氧化物與水作用形成氫氧化物，而使水溶液呈鹼性，與酸作用形成鹽類和水。

K

2

O

(s)

＋H

2

O

()

→ 2 KOH

(aq)

CaO

(s)

＋H

2

O

()

→ Ca(OH)

2(aq)

　(6) 可溶於強酸及強鹼的金屬稱為兩性元素，如鋁、鋅…等。

2. 非金屬：

　(1) 導電、導熱性不佳，石墨除外。

　(2) 除了石墨、鑽石外，大部分非金屬的熔點比金屬低。

　(3) 在常溫常壓下鈍氣以單原子分子存在，另有七種非金屬以雙原子分子存在，其中 H

2

、 N

2

、O

2

、F

2

、Cl

2

為氣體，Br

2

為液體，I

2

為揮發性高的固體，其他非金屬元素均為固體

，如碳、硫、磷等。

元素的通性

1

(24)

　(4) 大部分非金屬與非金屬所形成的分子化合物為氣體或低熔點的固體，例如 SO

2(g)

、CO

2(g)

、HF

(g)

、HCl

(g)

、P

4

O

10(s)

等。

　(5) 大部分的非金屬氧化物溶於水後呈酸性，與鹼作用形成鹽類和水。

CO

2(g)

＋H

2

O

()

→ H

2

CO

3(aq)

P

4

O

10(s)

＋6 H

2

O

()

→ 4 H

3

PO

4(aq)

CO

2(g)

＋2 KOH

(aq)

→ K

2

CO

3(aq)

＋H

2

O

()

SO

3

＋2 NaOH

(aq)

→ Na

2

SO

4(aq)

＋H

2

O

()

3. 類金屬（半導體元素）：B、Si、Ge、As、Sb、Te、Po、At 八個元素。

　(1) 導電性介於金屬與非金屬之間的元素。

　(2) 導電性隨溫度之增高而增加，導電性常因含有微量雜質而劇增。例如室溫下高純度的矽及鍺導電性差，但加入微量的鎵或磷後，其導電度明顯增加。

　範例元素的分佈位置　★★★ 《基礎題》

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？【87.推甄】

(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]

類金屬元素分布於金屬與非金屬元素的交界地帶。

[類題] x，y 與 z 三種元素在週期表同一週期內。已知 x 的氧化物是酸性的，y 的氧化物是鹼性的，z 的氧化物是兩性的。則此三種元素原子序大小的順序為何？

(A) y＞z＞x　(B) z＞x＞y　(C) x＞z＞y　(D) y＞x＞z

█：　Ｃ　。

（同週期元素氧化物的酸性強度由左而右增加，故原子序為 x＞z＞y。）

1

(25)

學習概念

1. 同一週期元素失去電子的傾向（即金屬性）：

　(1) 同週期元素失去電子的傾向由左至右漸減，接受電子的傾向由左至右漸增。

　(2) 同週期元素的氧化物溶於水若呈鹼性，其鹼性由左至右漸減，若呈酸性則漸增。

　(3) 同週期主族元素的原子半徑由左而右遞減。（因原子核的正電荷數漸增，對核外同層電子的吸引力逐漸加大）

2. 同族元素失去電子的傾向：

　(1) 左邊的金屬元素失去電子的傾向由上而下漸增，右邊的非金屬元素得到電子的傾向由上而下漸減。

　(2) 左邊的金屬元素氧化物溶於水呈鹼性，由上而下漸強。右邊的非金屬元素氧化物於水呈酸性，由上而下減弱。

　(3) 同族元素的原子半徑由上而下遞增。（因價電子填入愈外電子層，其距離原子核愈遠）

　註：金屬元素的活性看失去電子的傾向大小，而非金屬元素的活性看得電子的傾向大小。

▲

元素性質的規律

　範例元素性質的週期律　★★★★★ 《基礎題》

關於元素的週期性，下列敘述何者正確？

(A)週期表中，同一直行的元素有相似的化學性質　(B)週期表中，以右上角附近元素之金屬性最大，左下角附近元素之金屬性最小　(C)同族元素具有相同的價電子數　(D) VIIA 族元素的活性由上往下漸增　(E) IA 族元素的活性由上往下漸增

[答案] ＡＣＥ

[解析]

(B)右上角元素的非金屬性大（鈍氣例外），左下角元素的金屬性大；(D) VIIA 族的活性由上往下漸減。

[類題] 由上而下排列的同族元素，有關其性質，下列哪些敘述錯誤？

(A)原子序漸大　(B)原子半徑漸大　(C)價電子漸多　(D)金屬性漸大　(E)活性漸大

█：　ＣＥ　。

（(C)原子半徑週期律為：

(E)愈左下方金屬活性愈大，而愈右上方　非金屬（鈍氣除外）活性愈大。）

元素性質的規律性

2

(26)

**一、基礎題（*多重選擇題）**

( Ｄ ) 1. 下列有關Ⅶ A 族的敘述，何者正確？

(A)極易失去電子形成鈍氣電子組態　(B)化學活性隨著原子序增加而增加　(C)氫氧化物之酸性隨著原子序增加而增加　(D)半徑隨著原子序增加而增加

( Ｃ ) 2. 下列有關元素性質的說法中，何者錯誤？

(A)除氦外的稀有氣體，原子的最外層電子數都是 8　(B)元素週期表中，IIIB 族到 IIB 族 10 個縱行的元素都是金屬元素　(C) IA 族的元素都是金屬元素　(D)同一元素的各種同位素之化學性質相同

( Ｂ ) 3. 下表是元素週期表的一部分，下列有關的敘述何者正確？

(A)鹼金族中原子半徑大小順序為＞Na＞　(B)屬類金屬　(C)～元素中，

金屬性最強者為　(D)常溫下為液體之非金屬為　(E)的氧化物呈鹼性

◎ 右圖為甲、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。

試回答 4.～6.題：【100.學測】

(　Ｅ　) 4. 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？　

?酏 Mg(OH)2　?釕 MgOH　?釢 AlOH　

?釚 Al(OH)2　?陜 Al(OH)3

(　Ｅ　) 5. 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？　

?酏良導電性　?釕酸性　?釢鹼性　?釚可溶於汽油　?陜可溶於酒精

(　Ａ　) 6. 僅由丙元素組成的純物質與鹽酸或氧化鈉溶液（濃度約 3 M）反應後，可以分離出的產物為下列何者？　

?酏氫氣　?釕氧氣　?釢氫氧根離子　?釚一價的丙離子　?陜二價的丙離子

(　Ｃ　) 7. 相同週期的元素，當原子序增加時，則下列何項錯誤？

（7. (C)價電子數增加（A 族）。）

(A)金屬性質減少　 ^(B) 非金屬性質增加　(C)價電子數減少　(D)氧化物之酸性增加 (　Ａ　) 8. 下列有關週期表的敘述，何者正確？

(A)目前使用之週期表是依據原子序排列　 (B) F、S、Al、Cu 都屬於典型元素

(C)週期表中同一橫列的元素，彼此具有相同的化學性質　(D)同一族的元素，當原子序增加時，原子半徑愈小；同一週期的元素，當原子序增加時，原子半徑愈大

*( ＢＣ ) 9. 下列氧化物的水溶液，哪些會呈酸性？

　Ｅ (A) K

2

O　 ^(B) SO

3

　(C) CO

2

　(D) Fe

2

O

3

　(E) P

4

O

10

*( ＢＤ )10. 相同週期的元素，隨著其原子序增加會有何種變化趨勢？

(A)金屬性增加　 (B) 非金屬性增加　(C)形成陽離子的傾向增大　(D)價電子數增加　 (E)鹼性增加

2-4　課後練習

（ 1. (A)極易獲得 1 個電子，形成鈍氣電子組態；(B)活性隨原子序增加而減少；(C)氫氧化物之酸性隨原子序增加而減弱。）

（ 2. (C) IA 中的氫為非金屬。）

（ 3. (A)應為＞Na＞；(C)應為 K；(D)應為 Br；(E) Al2O3為中性物質。）

（ 4. 甲、乙及丙分別為 H、O 及 Al 元素，

故形成的化合物為 Al(OH)3。）

（ 5. 甲與乙形成的最穩定化合物為 H2O（水），水可和酒精互溶。）

（ 6. 金屬會與鹽酸反應必可生成 H2；2 Al ＋6 H^＋ → 2 Al^3＋＋3 H2；2 Al＋6 OH－＋2 H2O → H2＋2 Al(OH)4－。）

（ 9. 非金屬氧化物溶於水大多成酸性，金屬氧化物溶於水大多成鹼性。）

（10. (A)(B)非金屬性增加。(E)非金屬氧化物、

氫化物、氫氧化物酸性增加。）

(27)

8. 週期表如下圖所示，其中英文字母代表不同的元素，回答下列問題：

(1) 寫出 Q、M、J、R 之元素符號。

(2) 非金屬性最強之元素為何？（以代號表示）

(3) 第三週其中最容易形成＋1 價陽離子的元素為何？（以代號表示）

(4) 導電性最佳的元素為何者？

(5) 鹼土金屬中，形成的氫氧化物鹼性最強者為何？（以代號表示）

(6) 第二列元素中，原子半徑最大者為何？（以代號表示）

█：(1) Q 為 Be；M 為 Al；J 為 Br；R 為 Cs；(2) W；(3) F；(4) Ag；(5) S；(6) O

二、進階題

( Ｅ ) 1. 下圖為列出第二與第三週期元素的簡略週期表，下列三個敘述分別符合所列出的哪一個元素？

甲：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。

乙：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。

丙：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。【90.推甄】

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

*( ＡＥ ) 2. 下列有關週期表中Ⅶ A 族元素的敘述，何者為正確？

(A)價電子數均為 7 個　(B)極易失去電子形成與鈍氣相同的電子數　(C)化學活性隨著原子序增加而增加　(D)其氧化物之酸性隨著原子序增加而增加　(E)金屬性隨著原子序增加而增加

（ 1. 由甲 BaSO4 甲＝S 由乙 SiO2 乙＝Si 由丙 NH3 丙＝N。）

（ 11. (2)非金屬性最強元素為 F。

(3)常溫下是液體之非金屬為 Br2。 (4)導電性最佳是 Ag。

(6)同列半徑由左而右愈小

∴第二列原子半徑最大為 Li。）

（ 2. (B)易得電子形成與鈍氣同電子數；(C)原子序增加，鹵素（Ⅶ A）活性減少；(D)其氧化物酸性隨原子序增加而下降。）

第 2 章 原子構造與元素週期表

＋

1. 描述次原子粒子（電子、質子及中子）發現的過 程及其性質的比較。

2. 由拉塞福原子核模型，了解原子內部結構。

3. 由核外電子的分布，得以了解元素的化性及其週 期表的位置。體生成、沉澱產生及能量變化 4. 現今週期表以原子序排列元素，使元素性質以週

期性規律呈現，並將元素分為金屬、非金屬及類 金屬元素。

第 2 章 原子構造與元素週期表

年度 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 題數 0 1 1 2 0 3 2 2 2 3 3

原 子 結 構

發現者：1897 年，湯姆森從事陰極射線實驗所發現 荷質比：＝1.76×10

C／kg

電量：1909 年，密立坎由油滴實驗得到電子電量為 1.602×10

C 質量：m＝＝9.10×10

kg

發現者：1911 年，拉塞福從事 α 粒子散射實驗所發現

實驗推論：原子質量集中在原子核上且原子核帶正電並占有原子內極小部 分的體積

半徑：原子核半徑約為 10

～10

m，而原子半徑則約為 10

m

核內正電成分：1919 年，拉塞福以 α 粒子撞擊氮原子核，發現核內帶正電 粒子 ── 質子，其帶電量與電子相同

核內不帶電成分：1932 年，查兌克以 α 粒子撞擊鈹核，發現中子，其質量 略大於質子

原子內粒子數的表示法：

同位素：X 中 Z 同但 A 不同的元素，具有相似化性及不同物性 意義：核外電子可能出現的空間區域

種類：有 K、L、M、…等殼層

能量：離核愈近，殼層能量愈低，故能量高低順序為 K＜L＜M＜…

可填電子數：原子序 18 以下的元素，K、L 及 M 層最多填入電子數分 別為 2、8 及 8

電子填入殼層規則：先填入最低能量殼層，再依序往較高能量殼層進駐。

如

Na：（K，L，M）＝（2，8，1）

價殼層及價電子：原子內的最外層電子層稱為價殼層，而位於其上的電子即為價 電子，此層電子可決定元素的化性

電子點式：將價電子以打點的方式表示於元素符號周圍，稱之為路易斯電子點式，

如

C 可表示為 電

子

原 子 核

殼層

原 子 中 的

電 子 排 列

排列依據：以元素原子量大小及性質作歸納整理

預測新元素：預測元素鎵（Ga）及鍺（Ge）的發現及性質 現今週期表排列依據：以 1913 年，莫斯利所提出之原子序大小來排列元素性質 門得列夫的

週期表

現今週期表 的架構

族：由左而右可分為 1～18 族（行）元素，早期又分成 A、B 兩 大族，A 族稱為主族元素，而 B 族稱為過渡元素

週期：由上而下可分成七個週期（列）元素，第 n 週期上元素使 用 n 個電子殼層

元素週期表

金屬通性：金屬為電、熱的良導體，導電性隨溫度下降而增加。 25 ℃ 下，除了汞 外，都以固體存在

金屬氧化物：大多數金屬元素氧化物和水反應形成氫氧化物，而使水溶液呈鹼性。

如 Na

O ＋ H

O → 2 NaOH

如 SO

＋ H

O → H

SO

類金屬：週期表中的位置及其性質介於金屬與非金屬之間，導電性隨溫度上升而 增加，包括 B 、 Si 、 Ge 、 As 、 Sb 、 Te 、 Po 、 At

同族：元素由上而下失去電子傾向增加，因此鹼土金屬與水 的反應性為 Be ＜ Mg ＜ Ca ＜ Sr ＜ Ba

同週期：由左而右元素得到電子傾向增加，如氟、氧及氮的 活性大小為氟（ F

）＞氧（ O

）＞氮（ N

） 得失電子的傾向

元素性質

的規律性

原 子 結 構

在管壁塗有硫化鋅的氣體放電管中，兩電極間施以約一萬伏特的高電壓，同時將管內氣體 壓力抽至 10

atm 以下，即可看到從放電管陰極產生一束射線打在其對面管壁上，進而 發出螢光，此束射線稱為陰極射線。

(1) 置一障礙物於管中，陰極對面管壁形 成障礙物陰影。

⇒ 顯示陰極射線是直線前進。

(2) 置一小轉輪於管中，轉輪可轉動。

⇒顯示陰極射線是粒子流。

(3) 管外加一磁場或電場，可使陰極射線偏折。

⇒ 顯示陰極射線為帶負電之粒子。

(1) 研究陰極射線並外加電磁場，測出陰極射線的荷質比（）為 1.759×10

庫侖／公斤

磁場和電場的交互作用下，仍可能保持原來的軌跡。

電子的發現

1

(2) 不論陰極的材質或管中的氣體為何，陰極射線均有相同的荷質比。

(3) 推定陰極射線是由帶負電的粒子所組成，將其命名為電子（electron），此為所有原子 的基本粒子。

(4) 湯姆森首先提出原子模型「正電荷分布於原子整體，電子亦均勻地分布於其內，正負電 荷相等而成電中性且質量均勻分布，如同西瓜模型」。

第 2 章原子構造與元素週期表

1. 描述次原子粒子（電子、質子及中子）發現的過程及其性質的比較。

3. 由核外電子的分布，得以了解元素的化性及其週期表的位置。體生成、沉澱產生及能量變化 4. 現今週期表以原子序排列元素，使元素性質以週

期性規律呈現，並將元素分為金屬、非金屬及類金屬元素。

第 2 章原子構造與元素週期表

原子結構

發現者：1897 年，湯姆森從事陰極射線實驗所發現荷質比：＝1.76×10

實驗推論：原子質量集中在原子核上且原子核帶正電並占有原子內極小部分的體積

核內正電成分：1919 年，拉塞福以 α 粒子撞擊氮原子核，發現核內帶正電粒子 ── 質子，其帶電量與電子相同

核內不帶電成分：1932 年，查兌克以 α 粒子撞擊鈹核，發現中子，其質量略大於質子

同位素：X 中 Z 同但 A 不同的元素，具有相似化性及不同物性意義：核外電子可能出現的空間區域

可填電子數：原子序 18 以下的元素，K、L 及 M 層最多填入電子數分別為 2、8 及 8

價殼層及價電子：原子內的最外層電子層稱為價殼層，而位於其上的電子即為價電子，此層電子可決定元素的化性

C 可表示為電

原子核

原子中的

電子排列

預測新元素：預測元素鎵（Ga）及鍺（Ge）的發現及性質現今週期表排列依據：以 1913 年，莫斯利所提出之原子序大小來排列元素性質門得列夫的

現今週期表的架構

族：由左而右可分為 1～18 族（行）元素，早期又分成 A、B 兩大族，A 族稱為主族元素，而 B 族稱為過渡元素

週期：由上而下可分成七個週期（列）元素，第 n 週期上元素使用 n 個電子殼層

金屬通性：金屬為電、熱的良導體，導電性隨溫度下降而增加。 25 ℃ 下，除了汞外，都以固體存在

類金屬：週期表中的位置及其性質介於金屬與非金屬之間，導電性隨溫度上升而增加，包括 B 、 Si 、 Ge 、 As 、 Sb 、 Te 、 Po 、 At

同族：元素由上而下失去電子傾向增加，因此鹼土金屬與水的反應性為 Be ＜ Mg ＜ Ca ＜ Sr ＜ Ba

同週期：由左而右元素得到電子傾向增加，如氟、氧及氮的活性大小為氟（ F

）得失電子的傾向

原子結構

在管壁塗有硫化鋅的氣體放電管中，兩電極間施以約一萬伏特的高電壓，同時將管內氣體壓力抽至 10

atm 以下，即可看到從放電管陰極產生一束射線打在其對面管壁上，進而發出螢光，此束射線稱為陰極射線。

　(1) 置一障礙物於管中，陰極對面管壁形成障礙物陰影。

　(2) 置一小轉輪於管中，轉輪可轉動。

　(3) 管外加一磁場或電場，可使陰極射線偏折。

　(1) 研究陰極射線並外加電磁場，測出陰極射線的荷質比（）為 1.759×10

　(2) 不論陰極的材質或管中的氣體為何，陰極射線均有相同的荷質比。

　(3) 推定陰極射線是由帶負電的粒子所組成，將其命名為電子（electron），此為所有原子的基本粒子。

　(4) 湯姆森首先提出原子模型「正電荷分布於原子整體，電子亦均勻地分布於其內，正負電荷相等而成電中性且質量均勻分布，如同西瓜模型」。

　(1) 油滴所帶的電量均為電子電量（e）的簡單整數倍。

　(2) 測得電子的電量（e）＝1.602 × 10

西瓜子嵌在西瓜中湯姆森原子模型

　範例陰極射線　★★★ 《基礎題》

(A)陰極射線由陽極發出，往陰極加速飛行　(B)陰極射線會受到電場的吸引而偏向正極 (C)陰極射線會受到磁場的影響而偏折　(D)其荷質比隨陰極板種類而異　(E)陰極射線具有粒子的性質，可由陰極射線管的實驗測得此粒子的質量

之值為 8.04×10

(A) 12　(B) 19　(C) 24　(D) 47 【臺南一中】

█：　Ｃ　。

　範例電子電量　★★ 《進階題》

esu（esu 為靜電單位）。若另一油滴之電量為 4.80×10

(A) 6　(B) 10　(C) 12　(D) 15 【臺中一中】

^取 4.32×10

esu 的最大公因數，即一個電子電量最可能＝4.8×10

(A)其目的在測電子的荷質比　(B)油滴上所帶電荷僅有正、負其中一種　(C)油滴上所帶電量大小均為 1.6×10

庫侖　(D)利用 X 射線照射使油滴帶電

█：　Ｄ　。

　(1) 實驗內容：

　　拉塞福以放射性物質鐳釋放出的 α 粒子來撞擊極薄的金箔後，發現約 99％的 α 粒子穿透金箔而不偏折，少數 α 粒子發生較大角度的偏折，僅極少數 α 粒子反向彈回。

α 粒子的散射實驗裝置示意圖：實驗結果為 α 粒子由放射性物質釋放出來，大部分的 α 粒子直接穿透金箔，打在螢光幕上，僅有極少數的粒子產生偏折或反彈。

　(2) 實驗結果推測：

　　原子中心有一個體積極小且帶正電的原子核，整個原子的質量大部分集中在原子核，

　　核外絕大部分空間散布著質量極輕的電子，電子有如行星繞日般繞核旋轉，原子直徑約為 10

α 粒子束圓形螢光幕 α 粒子來源

大部分 α 粒子不偏折

圖(A)　　　　　　　　圖(B)

公尺的運動場　直徑約 1.276×10