物质的组成.docx
《物质的组成.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《物质的组成.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
物质的组成
第1章 物質的組成
1-1 物質的分類
一 物質的分類
物 質
純物質
混合物
種 類
元素、化合物
均勻(即溶液)、不均勻
特 色
有固定的熔點、沸點、性質、組合
只能用化學法分離
不同純物質混合
比例不一定,無固定的熔點、沸點
各物仍保有各物的性質
可用物理或化學方法分離
範例1下列物質:
(A)貝殼 (B)乾冰 (C)白金 (D)碘酒 (E)乙醇
(F)鑽石 (G)漂白水 (H)小蘇打 (I)24K金 (J)汽油
哪些屬於:
(1)元素?
(2)化合物?
(3)混合物?
答
類題 下列物質:
屬於元素者為 ,化合物者為 ,混合物者為 。
(填代號)
答
二 混合物的分離
■將物質從混合物中分離的過程,稱為純化。
常見純化的方法如下表:
方法
原 理
範 例
溶解與
過濾
利用物質對溶劑溶解度不同與顆粒大小的差異
泥沙和食鹽混合物的過濾
蒸餾
利用物質 沸點 不同的差異
紅墨水之蒸餾
再結晶
利用物質 溶解度 對溫度變化的差異
分離硝酸鉀和食鹽的混合物
萃取
利用某物質對兩種 不互溶 的溶劑之溶解度的差異
以正己烷從碘化鉀溶液(含I3-)萃取碘分子
濾紙色層分析
利用物質在固定相(濾紙)中 附著力 (移動速率)的差異
墨水層析
傾析
利用物質密度不同且彼此不相溶的特性
洗米過程,倒掉洗米水
範例2分離混合物的方法有:
(A)過濾;(B)蒸餾;(C)再結晶;(D)萃取;(E)層析……等。
選出最適當方法分離下列各混合物。
(1)由硝酸鉀和食鹽混合物分離出硝酸鉀。
(2)由綠色樹葉分離出葉綠素。
(3)由黑色簽字筆液分離出不同色素。
(4)由混濁泥沙的食鹽水將泥沙分離。
(5)利用正己烷從碘化鉀溶液分離出碘。
(6)由酒中分離出乙醇。
答
1-2 原子與分子
一 化學上的重要定律
提出者
內 容
質量守恆定律
拉瓦節
化學反應前、後,各物質質量總和不變
定比定律
普魯斯特
化合物中各元素的組成、質量比一定
原子說
道耳頓
原子不可分割;每種元素的原子各有其一定質量;化學反應是原子的重新排列及組合
倍比定律
由兩元素所組成的不同化合物中,將其中一元素質量固定時,則另一元素的質量成簡單整數比
氣體化合體積定律
給呂薩克
同溫、同壓下,氣體物質在反應時,其體積變化量成簡單整數比
亞佛加厥定律
亞佛加厥
同溫、同壓下,相同體積的任何氣體含有相同數目的分子
範例1 質量守恆定律
已知2A+B→2C,取4克A和34克B完全反應後,剩下2克B,試問:
(1)生成C多少克?
(2)若A、B的分子量為2、32,則C的分子量為何?
答
類題 有一反應:
2X+3Y→2Z,15克X可和5克Y完全反應,當有10克Z生成時,需要多少克的Y?
答
範例2 定比定律
範例3 定比定律
取24克金屬M完全燃燒後,生成金屬氧化物40克,若將10克金屬氧化物還原,可得金屬多少克?
(A)2 (B)3 (C)4 (D)6。
答
類題1某化合物15克,經分析含有A元素5克,B元素10克,若取8克A元素
和20克B元素,可製得此化合物多少克?
(A)28 (B)26 (C)24 (D)22。
答
類題2有一反應,由X與Y化合生成Z,其反應式如下:
2X+3Y→2Z。
而反應物X與產物Z的質量關係如右圖。
當有4克的Z生成時,需要多少克的Y?
(A)1 (B)
(C)2 (D)3 (E)
×4。
【93學測】
範例4 倍比定律
下列各組物質,何者可說明倍比定律?
(應選三項)
(A)SO2、SO3 (B)O2、O3 (C)35Cl、37Cl (D)P4O6、P4O10 (E)H2O、H2O2。
答
同素異形體
同分異構物
同位素
類題 下列何組不可用以說明倍比定律?
(A)N2O4、N2O5 (B)
H、
H (C)NH3、N2H4 (D)PF3、PF5。
答
範例5 倍比定律
今有兩種不同元素X及Y,化合為兩個含此兩種元素的化合物。
第一個化合物是由9.34克的X和2.00克的Y化合而成,而第二個化合物是由4.67克的X和3.00克的Y化合而成。
若第一個化合物的化學式為XY,則第二個化合物的化學式為下列何者?
(A)X2Y (B)XY2 (C)X3Y (D)XY3 (E)X2Y2。
答
類題 某非金屬A的兩種氧化物,各含50%與40%的氧重。
則此兩氧化物之化學式可能為下列何者?
(A)AO2、AO3 (B)A2O3、AO (C)A2O4、A2O6 (D)AO、A2O6。
答
範例6 氣體化合體積定律
同狀況下,甲氣體1升,剛好能與乙氣體3升化合,以產生丙氣體2升。
若甲氣體的分子式為A3,則乙氣體的分子式可能是下列的哪一個?
(A)AB (B)AB2 (C)A2B (D)A2B2
答
類題於同溫同壓下,20mL的甲氣體(分子式A2)與60mL的乙氣體(分子式B2)完全作用後產生40mL的新氣體,則新氣體的分子式以下列何者表示最為恰當?
(A)AB2 (B)A2B2 (C)A2B (D)AB3
1-3 原子量與分子量
1、原子量
1.比較標準:
IUPAC以碳-12(12C)原子的原子量為12作標準至今。
2.求法:
=
=比值,待求原子量=比值×12。
3.單位:
amu/個(u/個)或g/mol
4.平均原子量:
因元素有同位素的存在,所以週期表上的原子量,是由各同位素的原子量乘以其含量再相加所得的數值。
公式:
平均原子量=ΣXiAi,Xi為某同位素的天然含量而Ai為其原子量。
範例1 原子量測定
針對等數目的12C原子與某未知原子進行質量測定,得知兩者的質量分別為18.0克與36.0克。
則下列何者可能為該未知原子的原子量?
(A)18 (B)24 (C)36 (D)48
範例2 平均原子量
天然之Ne為含
Ne(原子量19.99)及
Ne(原子量21.99)其原子數比為91:
9的混合氣體,則天然Ne之平均原子量應為:
(A)21.00 (B)22.00 (C)20.99 (D)20.17
類題 天然的氯有35Cl及37Cl兩種同位素,氯原子的平均原子量為35.5,則兩種同位素在自然界中的含量比為何?
(A)5:
1 (B)3:
1 (C)1:
1 (D)2:
1
類題 鎂有24Mg、25Mg、26Mg三種同位素,已知25Mg、26Mg之存率相等,而鎂的原子量為24.3,則24Mg之存量約為若干?
(A)50% (B)54% (C)72% (D)80%
2、分子量:
分子中各原子量的總和
3、莫耳公式:
範例3 公式換算
請算出51g的氨氣(NH3)中,(H=1amu,N=14amu)
(1)含有分子多少莫耳?
(2)含有分子多少個?
(3)含有氫原子多少莫耳?
(4)含有原子總數多少個?
類題下列何項所含的氮原子數最多?
(H=1amu,N=14amu,N
=
個/mol) (A)1.7g的NH
(B)
個NH3分子 (C)2.8g的氮氣(N
) (D)0.2molN原子 (E)
個
分子。
範例4 質量大小比較
下列哪一個選項中的物質質量最大?
(H=1amu,C=12amu,O=16amu) (A)10個水分子 (B)
g的氫氣 (C)
mol的二氧化碳 (D)320amu的氧氣 (E)50個臭氧分子。
類題下列哪一個選項中的物質質量最大?
(H=1amu,N=14amu,O=16amu) (A)100個氨分子 (B)
g的氫氣 (C)
mol的NO2 (D)140amu的氮氣 (E)500個氧原子。
1-4溶液
1、溶液的組成與分類
1.定義:
均勻混和物
2.組成:
通常多者為溶劑,少者為溶質。
水溶液中,水無論多寡均為溶劑、
3.分類:
a.外觀b.溶劑c.溶液導電性
2、濃度表示法
濃度表示法
定義
公式
重量百分濃度(
)
100克溶液中所含的溶質克數
體積莫耳濃度(
)
1升溶液中所含的溶質莫耳數
百萬分點濃度(
)
每一百萬克(
克)溶液中所含的溶質克數
對稀薄的水溶液而言,1公斤溶液的體積約為1升
範例1 濃度表示法
將9g葡萄糖固體溶於491g水中,形成溶液密度為1.1g/ml,求此溶液
(1)重量百分濃度
(2)體積莫耳濃度
(3)ppm。
類題將80克的氫氧化鈉溶於920克水中,形成溶液密度為1.2g/ml,求此溶液
(1)重量百分濃度(NaOH=40)
(2)體積莫耳濃度
範例2 濃度換算
水中的不純物常以ppm表示。
今有一水樣品中,含10.0ppm的Ca2+,則此溶液中所含
Ca2+的下列濃度分別為若干?
(Ca=40)
(1)重量百分率濃度。
(2)體積莫耳濃度
類題市售濃硫酸的體積莫耳濃度為18M,密度為1.8g/cm
,則市售濃硫酸的重量百分濃
度為若干%?
(H2SO4=98amu) (A)98 (B)80 (C)72 (D)63 (E)45。
3、溶液的配製稀釋與混和
1.溶液的配製:
配製前溶質質量(或莫耳數)=配製後溶液所含溶質質量(或莫耳數),如配製0.1M、100毫升的氯化鈉水溶液,步驟如下:
▲溶液配製的步驟
2.溶液的稀釋:
M1×V1=M2×V2或W1×P1%=W2×P2%
3.溶液的混和:
M1×V1+M2×V2+......=Mt×Vt或W1×P1%+W2×P2%+......=Wt×Pt%
範例3 溶液的配製
欲用硫酸銅晶體(CuSO4.5H2O,莫耳質量250g)配製0.5M硫酸銅溶液,下列各項敘述中,何者正確?
(A)稱取250g晶體溶於1.00L水中 (B)稱取125g晶體溶於875g水中 (C)先用適量水使125g晶體溶解後,倒入容量瓶中加水至溶液恰成為1.00L (D)先用適量水使250g晶體溶解後,倒入容量瓶中加水至溶液恰成為1.00L (E)先用適量水使160g晶體溶解後,倒入容量瓶中加水至溶液恰成為1.00L。
類題如欲配製1.00M之NaOH溶液,以下何方法最正確?
(H=1amu,O=16amu,Na=23amu) (A)4.00g固體NaOH溶於100mL的水中 (B)4.00g固體NaOH加水至體積為10mL (C)4.00g固體NaOH加水至體積為100mL (D)4.00g固體NaOH溶於10mL水中 (E)4.00g固體NaOH加水至體積為200mL。
範例4 溶液的稀釋與混和(M)
要配製3.00M的HCl水溶液100mL,需拿12M濃鹽酸多少ml?
類題取1MH2SO4(aq)400mL,與3MH2SO4(aq)600mL充分混合後,若混合前後的體積具有加成性,所得之混合溶液的體積莫耳濃度為若干M?
(A)1.1 (B)1.5 (C)2.2 (D)2.7 (E)3.2。
範例5 溶液的稀釋與混和(%)
濃度分別為20%與40%之食鹽水溶液混合後配成35%的食鹽水溶液,所需40%與20%之食鹽水重量比值為A,則A=?
類題取20%葡萄糖水溶液200克與8%葡萄糖水溶液400克混和,則溶液濃度為多少?
4、溶解度
1.飽和溶液、未飽和溶液、過飽和溶液
2.溶解度的定義:
定溫、定壓下,飽和溶液的濃度
3.溶解度表示法:
以每100克溶劑中所含溶質的克數表示。
(單位:
溶質g/溶劑100g)
以每升溶液中所含溶質的莫耳數表示。
(單位:
溶質mol/溶液L)
4.溶解度分類:
5.影響溶解度的因素:
本質、溫度、壓力
範例6 溶液飽和與否
定溫下,將200克食鹽加入500克水中,完全攪拌後,發現杯底沉有過量食鹽晶體,試問此溶液是:
(A)飽和溶液 (B)過飽和溶液 (C)未飽和溶液 (D)無法判斷
範例7 溶解度曲線計算
某溫度下,固體溶質之溶解度曲線如右圖,試依據此圖回答下列問題:
(1)溶液R之重量百分率濃度為 %。
(2)取420克之溶液從100℃冷卻至40℃,可析出溶質 克。
類題
右圖為氯化鋇對水的溶解度與溫度的關係。
回答下列問題。
(1)欲使50g的氯化鋇完全溶於200g的水中,至少須加熱溶
液至多少℃?
(A)40 (B)50 (C)60 (D)70 (E)80。
(2)取80℃的飽和氯化鋇溶液280g,冷卻至60℃時,可析
出BaCl2若干克?
(A)30 (B)40 (C)50 (D)60 (E)70。
第2章原子構造與元素週期表&
下冊第1章物質的構造與特性
一、原子結構
1.原子的組成:
(1)電子:
湯木生做陰極射線實驗而發現電子。
(2)質子:
拉塞福以α粒子撞擊氮原子核而發現質子。
(3)中子:
查兌克以α粒子撞擊鈹原子核而發現中子。
*發現順序:
1.電子2.質子3.中子
*質量由大到小:
中子≒質子>>電子
2.質子和中子存在於原子核內,在一般的化學反應不發生變化。
3.原子序可決定一原子的化學性質。
4.元素的表示法:
設X表示某元素,則此元素表示方式為à
A=質量數=原子核內數與數的和
Z=原子序=原子核內質子數=中性核外電子數
A-Z=原子核內的中子數
5.同位數:
原子序相同,而質量數不同之元素。
即質子數相同,而中子數不同,其性質相同,性質不同。
範例1 原子結構
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
範例2 元素表示法
Mn之原子序25,則55Mn2中,質子有 個,中子有 個,電子有 個。
類題NH4+中(註:
7N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
二、原子核外電子的排列
三 價殼層、價電子與路易斯電子點式
1.價殼層:
原子中,電子依序由低能階殼層填至高能階殼層,電子最後所填入最外層的殼
層稱為 價殼層 。
2.元素最外層的電子稱為價電子。
(1)元素如果具有相同的價電子數,其化學性質會較接近,稱為同族元素。
(2)氦、氖、氬、氪均為不活潑的元素,除氦擁有2個價電子外,其餘均有8個電子,稱為鈍氣或惰性氣體(VIIIA族)
3.電子點式
範例3 電子層排列方式
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
類題 下列哪些元素具有相同的價電子數?
(應選三項)
(A)2He (B)4Be (C)10Ne (D)12Mg (E)16S。
四、離子的形成與電子排列的關係
1.離子的形成:
化學反應時,金屬元素容易失去電子而形成陽離子,非金屬元素則容易獲得電子而形成陰離子。
※結論:
陰、陽離子的電子排列方式傾向與鄰近的 惰性氣體 排列方式相同。
2.價電子數與離子的關係:
(1)鹼金屬:
鋰、鈉、鉀、銣、銫和水反應,產生氫氣與鹼性氫氧化物。
氧化物溶於水呈鹼性。
皆有1個價電子,反應時容易失去1個價電子,形成+1價陽離子。
(2)鹼土金屬:
鈣、鍶、鋇的氧化物溶於水呈鹼性。
皆有2個價電子,反應時容易失去2個價電子,形成+2價陽離子。
(3)鹵素:
氟、氯、溴、碘的氫化物溶於水呈酸性。
皆有7個價電子,反應時容易獲得1個價電子,形成-1價陰離子。
※結論:
同族元素含有相同的價電子數(氦除外),其 化學 性質相似。
範例4 離子的形成
下列何種元素反應時,容易形成-2價的陰離子?
(A)Mg (B)F (C)S (D)Na。
類題 下列何種元素反應時,容易形成+3價的陽離子?
(A)Mg (B)F (C)S (D)Al。
五、化學鍵結與物質的形成
判斷
金+非
(NH4+例外)
非+非
金+金
化學鍵
離子鍵
共價鍵
金屬鍵
化合物
離子化合物
分子物質
共價網狀物質
金屬
化學式
簡式
分子式
簡式
簡式
導
電
固體
×
×
×(石墨導電)
○
液體
○
×
不討論
○(導電性較固體差)
水溶液
○
大部分不導電
酸及NH3導電
不討論
不討論
熔點
高
大多低
非常高
大多熔點高
延性與展性
差
差
差
佳
實例
氯化鈉(NaCl)
氯化鉀(KCl)
氧化鎂(MgO)
氧化鈣(CaO)
硫酸鉀(K2SO4)
碘(I2)
水(H2O)
一氧化碳(CO)
苯(C6H6)
甲醇(CH3OH)
鑽石(C)
石墨(C)
石英(SiO2)
矽(Si)
鈉(Na)
鐵(Fe)
金(Au)
銀(Ag)
銅(Cu)
※熔點高低:
共價網狀物質>離子化合物>金屬>分子物質
※共價鍵具有方向性
範例5 物質的形成判斷
元素20A〔
〕與元素17B〔
〕,則當A與B化合時,可能的化學式為:
(A)AB (B)AB2 (C)A2B (D)A2B3
範例6 物質的判斷
設有元素W、X、Y和Z,其原子序各為11、14、17及18,則下列敘述何者正確?
(A)W和Y原子作用會形成離子鍵(B)W和Z原子作用會形成離子鍵(C)Y與Y原子作用會形成共價鍵之分子(D)X原子間鍵結成為網狀固體,亦即共價固體(E)X與Y原子作用會形成離子鍵
類題1下列何者為離子化合物?
(A)CaF2 (B)CO2 (C)HCl (D)SiO2。
類題2存在四種元素A、B、C、D,其原子序各為14、17、18、19,則下列化學式何者為離子固體?
(A)DB (B)AB4 (C)B2 (D)C。
類題3在固態時不導電,但熔融後可導電者為 (A)Na (B)Ge (C)SiO2 (D)KNO3。
範例7 電子點式表示法
寫出下列化合物的電子點表示法:
(1)氯化鎂:
(2)氧化鈣:
(3)NH3:
(4)H2O:
六、路易斯結構的畫法
1.首先算出分子或離子中的總價電子數。
2.找出中心原子,並將中心原子與周圍原子間畫上單鍵。
3.先滿足周圍原子有八個價電子(但氫只需2個),若有剩下電子再給中心原子。
4.中心原子不符合八隅體時,可將周圍原子上的孤電子對轉成鍵結電子對。
範例8 路易斯結構的畫法
(A)NF3 (B)CO2 (C)SO2
類題下列何者化合物原子間有雙鍵鍵結?
(A)CO2 (B)N2 (C)H2O (D)NH3
【補充】不符合八隅體規則者:
(1)具有奇數電子的分子。
:
NO(
)、NO2(
)
(2)缺少電子的化合物,如ⅠA、ⅡA、ⅢA族之某些化合物。
:
BeF2(
)、BF3(
)
(3)中心原子為第三週期以後之ⅤA、ⅥA、ⅦA族的某些化合物。
:
SF6(
)、PCl5
七、元素週期表
1.門得列夫是第一個依原子量大小將元素規律排列的人。
2.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。
範例8 週期表
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 。
八、元素性質的規律性
1.半徑大小
2.同一週期元素失去電子的傾向
3.同族元素失去電子的傾向
範例8 元素性質的規律性
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
類題下相同週期的元素,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
(E)鹼性增加
練習
( )1.下列何組所含的各物質全是電解質?
(A)銅、石墨、矽 (B)硝酸鉀、氨、醋酸
(C)氧、二氧化碳、水 (D)氫氧化鉀、汽油、酒精(E)尿素、氨、鐵。
【96臺南女中段考題】
( )2.下列各指定原子序之元素不能形成AB2型化合物的是 (A)6和17 (B)1和8
(C)12和9 (D)11和16。
【90明倫高中段考題】
( )3.下列何者在固態時可以導電?
(A)氯化鈉 (B)硝酸銀 (C)硫酸鋇 (D)金屬鋅。
【泰北高中段考題】
( )4.氨分子的結構,是H和N原子核對共用電子對吸引形成鍵結,此種鍵結為
(A)金屬鍵 (B)離子鍵 (C)共價鍵 (D)氫鍵。
【90清水高中段考題】
( )5.下列何者含有最多之價電子數?
(A)Na (B)B (C)N (D)Al (E)Si。
【90高雄中學段考題】
( )6.下列何者晶體中僅具離子鍵?
(A)硫酸銅 (B)氫氧化鈉 (C)碘化鉀 (D)硝酸銀。
【90鳳新高中段考題】
( )7.W、X、Y、Z四種元素的原子序分別為19、17、16及10,則下列兩種原子結合時會形成的鍵結何者正確?
(A)Y和Y:
金屬鍵 (B)Z和Z:
共價鍵 (C)X和Y:
離子鍵 (D)W和Y:
離子鍵。
【復興高中段考題】
( )8.若氮原子得到3個電子,則它的電子排列會與哪一元素相同?
(A)He (B)Ne (C)Ar (D)Kr (E)Xe。
【講義題】
( )9.下列哪一個物質熔化時需破壞共價鍵?
(A)SiC (B)SO3 (C)KNO3 (D)CO2
(E)NaCl。
【習作簿題】
( )10.下列元素,何者不是類金屬元素?
(A)P (B)Ge (C)Si (D)As。
【90新竹高中段考題】
( )11.常用以表示該「共價網狀固體」的化學式為何?
(A)實驗式 (B)分