物质的组成.docx

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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