互动式教学讲义PPT：Ch1-物质的组成[138页]课件

1、1-1化學的基本定律與原子說化學的基本定律與原子說1-1原子概念的演進 （配合課本 P.6 、 P.7；講義 P.4） 用顯微鏡觀察分散在水中的花粉，可以看到花粉顆粒做快速不規則運動，暗示著有更微小的粒子在撞擊花粉。 一1. 早期： (1) 古希臘哲學家德謨克利特（Democritus，西元前 460 370）認為物質由不可分割的原子（atom） 所組成，此為原子一詞之濫觴，但欠缺實驗證明。 (2) 數千年前，人類就可以從礦石中提煉出銅、鐵， 作為飾品與武器的原料，但缺乏系統整合。化學的基本定律與原子說1-1原子概念的演進 一2. 現代： (1) 元素概念： 18 世紀末，法國科學家拉瓦節（A

2、. L. Lavoisier） 經由多次有系統的實驗，確認元素是物質最基本 的組成。 拉瓦節出版了現代化學的第一本教科書化學基 本論述，內容包括定義了元素的概念，氧、 氮、氫、磷、汞、鋅、硫等 30 多種元素的列表， 並說明研究化學的新方法，使零碎的化學知識系 統化。此書影響深遠，被公認為是現代化學的起 點。故拉瓦節被尊稱為現代化學之父。（配合課本 P.6 、 P.7；講義 P.4） 化學的基本定律與原子說1-1原子概念的演進 一(2) 原子說：英國科學家道耳頓（J. Dalton）根據拉瓦節 的元素論與質量守恆、定比及倍比等定律， 提出劃時代的原子說，假設原子的存在。（配合課本 P.6 、

3、P.7；講義 P.4） 化學的基本定律與原子說1-1化學的基本定律 重點整理： 二（配合課本 P.7 P.9；講義 P.4） 化學的基本定律與原子說1-1化學的基本定律1. 質量守恆定律： (1) 氧化學說：由拉瓦節於 1774 年 提出，他在密閉系統中，經由多 次定量燃燒實驗的結果，確認燃 燒為物質與氧化合的結果，推翻 當時風行的燃素說。二（配合課本 P.7 P.9；講義 P.5） 化學的基本定律與原子說1-1化學的基本定律 (2) 質量守恆定律：由拉瓦節於 1774 年提出。 內容：化學反應前各物質質量總和等於反應後 各物質質量總和。 4.02 克汞與 0.32 克氧氣，加熱至 350 ，

4、 完全反應生成 4.34 克氧化汞。 2Hg(l)O2(g) 2HgO(s)二（配合課本 P.7 P.9；講義 P.5） 氯酸鉀（KClO3）為火藥的原料，亦可用來製備氧氣：2KClO3(s) 2KCl(s)3O2(g)。今取 15 克氯酸鉀製備氧氣，若有 2.75 克氯酸鉀未反應，而產生了 7.45 克氯化鉀，回答下列問題：(1) 產生的氧氣為多少克？(2) 已知氯酸鉀的莫耳質量為 122.5 克，則氯化鉀的莫 耳質量為多少克？範例 1 莫耳質量 1 莫耳物質所具有的質量，例如： O2 的莫耳質量32 克 係數比莫耳數的變化比質量守恆定律(1) 依質量守恆定律，2.757.45 15， 所以

5、氧氣的質量 4.8（克）(2) 設氯化鉀的莫耳質量為 x 2KClO3(s) 2KCl(s) 3O2(g) 2122.5 克 2x 克 332 克 2122.52x332 氯化鉀的莫耳質量 x74.5（克）(1) 4.8 (2) 74.5範例 1質量守恆定律1774 年，英國科學家卜利士力利用凸透鏡聚光氧化汞產生氧氣：2HgO(s) 2Hg(l)O2(g)。拉瓦節將該實驗改良，並做了精確的定量；同時也發現，汞與氧氣反應亦會變回氧化汞。假設拉瓦節取了 2.01 克汞反應，結果產生了 2.17 克氧化汞，那麼消耗的氧氣有多少克？類題 1-1質量守恆定律依質量守恆定律，2.01 2.17，所以氧氣的

6、質量 0.16（克） 0.16化學的基本定律與原子說1-1化學的基本定律(1) 內容：一化合物無論來源為何，其組成元素的質量 比，恆為一定值（多不是整數）。(2) 不論是石墨燃燒所得到的二氧化碳，或是由碳酸 鈣分解所得到的二氧化碳，其組成元素碳與氧的 質量比皆為 3：8 。二CO2 中 （配合課本 P.7 P.9；講義 P.6） 2. 定比定律：由法國人普魯斯特（J. L. Proust）於 1799 年提出。化學的基本定律與原子說1-1化學的基本定律(3) 定比定律確認了化合物與混合物的差異： 化合物中各組成元素具有一定質量比，但混合物 的組成則可改變。 化合物的性質與其組成元素不同，但混合

7、物則仍 保有其組成成分之性質。 實驗式相同的化合物，其元素質量比亦相同。 NO2、N2O4 中，N：O 之質量比均為 7：16。二（配合課本 P.7 P.9；講義 P.6） 有一反應，由 X 與 Y 化合生成 Z，其反應式如右：2X3Y 2Z。而反應物 X 與產物 Z 的質量關係如右圖。當有 4 克 Z 生成時，需要多少克的 Y ？1 (B) (C) 2 (D) 3 (E) 4。範例 2定比定律【93.學測】範例 2定比定律由題圖知，消耗 15 克 X 可生成 20 克 Z，故需 5 克 Y。依定比定律， Y1 (A)某 24 克金屬 M 完全燃燒後，產生 40 克 M 的氧化物。將該金屬氧化

8、物 10 克還原後，可得 M 多少克？類題 2-1定比定律設析出 x 克 M，依定比定律 ，x6（克） 6範例 3定比定律碳、矽、氫、氧彼此在形成化合物時，其質量關係如右圖所示。根據定比定律，試求：(1) 甲的化學式。(2) Si 的原子量。(1) 莫耳數 C：O 1：2，所以甲為 CO2。(2) 設 Si 的原子量為 A 在 SiO2 中，莫耳數 Si：O 1：2 A28 (1) CO2 (2) 28 承範例 3，試求：(1) 乙的化學式。(2) X 值。類題 3-1定比定律(1) 莫耳數 Si：C 1：1，所以乙為 SiC。(2) CH4 中，莫耳數 C：H 1：4， X4(1) SiC(

9、2) 4化學的基本定律與原子說1-1化學的基本定律3. 倍比定律：由道耳頓於 1803 年提出。 (1) 內容：甲、乙兩種元素可以生成兩種或多種化合 物時，在這些化合物中，若固定甲的質量相等， 則乙的質量將成簡單的整數比。二（配合課本 P.7 P.9；講義 P.7） 化學的基本定律與原子說1-1化學的基本定律 (2) 由氫與氧構成的化合物： H2O2 中，質量比 H：O1：16 H2O 中，質量比 H：O1：8 H 質量相等，O 質量比為 16：82：1。 （H 原子數相同）（O 原子數比亦為 2：1）二（配合課本 P.7 P.9；講義 P.7） 範例 4倍比定律道耳頓曾研究了甲、乙兩種氣態的

10、氮氧化合物：甲是由 4.2 克氮和 2.4 克氧化合而成，而乙是由 2.1 克氮和 4.8 克氧化合而成。回答下列問題：(1) 當甲、乙中的 N 質量相同時，O 的質量比為何？ (A) 1：1 (B) 1：2 (C) 1：4 (D) 3：4 (E) 4：3。(2) 道耳頓認為甲的化學式為 N2O，則乙的化學式可能 為何？ (A) NO (B) NO2 (C) N2O3 (D) N3O2 (E) N2O5。(3) 道耳頓認為 O 的原子量為 8，則 N 的原子量為何？ (A) 1 (B) 3 (C) 4 (D) 7 (E) 14。範例 4倍比定律N 質量相同時 N 的個數相同 (1)(C)(2)

11、(B)(3)(D) 化合物N：O甲4.2：2.4乙2.1：4.8 NO ： O4.2：2.44.2：9.6 化合物N2 O N2 Oa (1) 2.4：9.61：4(2) O 的個數比質量比 1：a2.4：9.6，a4 乙為 (NO2)n(3) 設 N 的原子量為 A，以 N2O 為例， 質量比 N：O2A：184.2：2.4A7已知在化合物 M2O 中，質量比 M：O5：1，則在化合物 MO 中，質量比 M：O 為何？(A) 1：5(B) 2：3(C) 2：5(D) 5：1(E) 5：2。類題 4-1倍比定律將 MO 化成 M2O2就 M 而言，2：25：X，X5就 O 而言，1：21：Y，

12、Y2(E)下列各物質間，哪些具有倍比定律的關係？(A) CH4、C2H6(B) CO2、CO(C) NO、CO(D) CH4、C2H6O(E) CH3OH、C2H5OH(F) O2、O3(G) 12C、14C。類題 4-2倍比定律符合倍比定律的關係者：由兩種相同元素所形成之不同的化合物，故選(A)(B)。 (A)(B)化學的基本定律與原子說1-1原子說1. 內容：道耳頓根據質量守恆定律、定比定律、倍比定律，於 1803 年提出下述原子說：三內容修正(1) 所有物質均由最基本的 粒子原子所組成； 原子不可再分割原子中還有電子、中子、質子(2) 相同元素的原子，具有 相同的性質與質量同位素，例如：

13、 、 ，化學性質相同，但彼此的質量與物理性質不同（配合課本 P.9；講義 P.9） 化學的基本定律與原子說1-1原子說三內 容修 正(3) 不同元素的原子，其性質 與質量不同不同的元素可能具有相同的質量，稱為同量素，例如：16N、16O(4) 不同元素的原子，可以簡 單整數比結合成化合物不需修正（配合課本 P.9；講義 P.9） 化學的基本定律與原子說1-1原子說三內 容修 正(5) 化學反應是原子重 新排列與組合。化 合物分解所得的原 子與構成此化合物 的原子種類、數目 均相同不需修正 在核反應中，某種原子可能會變成另一種原子（配合課本 P.9；講義 P.9） 道耳頓認為 氫氣是一顆 顆的氫

14、原子 化學的基本定律與原子說1-1原子說三（配合課本 P.9；講義 P.9） 道聽塗說，不如聽道耳吞圖解原子說（由 LIS 情境科學教材提供）化學的基本定律與原子說1-1原子說2. 原子說可以解釋基本定律： (1) 質量守恆定律：在化學反應過程中，原子只是 重新排列，因此反應前、後質量不變。 (2) 定比定律：因為某化合物中各原子的數量比固 定，而同種原子又具有相同的質量，因此遵守 定比定律。 (3) 倍比定律：例如：在 A2B、A2B3 兩化合物中， A 原子數相同，亦即質量相等；B 原子數比 質量比整數比（1：3），此即倍比定律。三（配合課本 P.9；講義 P.9） 範例 5原子說(C)(

15、C)道耳頓認為原子不可再分割。 下列敘述，何者不是道耳頓原子說的內容？(A)原子是構成物質的基本粒子(B)不同元素的原子具有不同的質量與性質(C)原子是由質子、中子及電子組成(D)化合物是由不同原子以簡單整數比所結合而成的(E)發生化學變化時，反應物中原子重新排列組合，原子種類與數目不變。下列有關於化學基本定律與原子說的敘述，何者正確？(A)定比定律的內容是組成一化合物的元素間，其質量恆為簡單整數比(B)原子說可以解釋定比定律、倍比定律、質量守恆定律(C)拉瓦節由實驗結果，提出了質能守恆定律(D) NO、CO2可用以說明倍比定律(E)由兩種相同元素組成的多種化合物，性質均相同。 類題 5-1原

16、子說類題 5-1原子說(A) 例如：HCl 中，質量 H：Cl1：35.5，非簡單 整數比。(C) 拉瓦節提出質量守恆定律。(D) 必須是兩種相同元素組成的不同化合物，才能 有倍比關係。(E) 不同的化合物，性質不會相同。 (B) 若 4C25A2B4 2AxBy8ABC，則 x、y 各為何？ 類題 5-2原子說由原子不滅 x1、y6x1、y6化學的基本定律與原子說1-1原子量、分子量及莫耳 道耳頓的原子說發表之後，科學家就想要測定原子的質量，但是微觀的原子與分子的質量非常小，在巨觀的實驗操作時，需要取很多個原子或分子才可測出其質量。1. 原子量： (1) 標準：1961 年，國際純化學暨應用

17、化學聯合會 （International Union of Pure and Applied Chemistry， 簡稱 IUPAC）以 12C 為標準，規定：1 個 12C 原子的質量12 amu（atomic mass unit，原子質量單位）四（配合課本 P.10 、P.11 ；講義 P.10 ） 化學的基本定律與原子說1-1 (2) 其他元素之原子量： 某元素的原子量是同數目的該元素原子與 12C 原 子的相對質量。 等數目的 16O 原子之質量為 12C 的 1.332908 倍，則 16O 的原子量121.33290815.9949 （amu）四 12C12 amu 16O16 a

18、mu原子量、分子量及莫耳 （配合課本 P.10 、P.11 ；講義 P.10 ） 化學的基本定律與原子說1-1 (3) 元素的平均原子量 ： 大部分元素有同位素，所以元素的原子量為其 同位素的平均原子量：四碳有 12C（12 amu）、13C（13.0034 amu）及 14C（14.0032 amu）同位素，其存量百分率為 12C 占 98.892、13C 占 1.108，14C 含量極少可忽略不計，則碳的平均原子量 1298.82913.00341.10812.01（amu）原子量、分子量及莫耳 （配合課本 P.10 、P.11 ；講義 P.10 ） 化學的基本定律與原子說1-1 (4)

19、在週期表中所標示的元素原子量都是平均原子量。四2. 分子量： (1) 定義：分子中所含原子的原子量總和，稱為分子 量。 (2) 範例：H2O 分子量1.008 amu216.00 amu118.02 amu原子量、分子量及莫耳 （配合課本 P.10 、P.11 ；講義 P.10 ） 化學的基本定律與原子說1-13. 莫耳（mole）： (1) 定義：科學家訂亞佛加厥數（NA）為 6.021023 mol1，而凡含有 6.021023 個粒子 （如分子、原子）的數量，均稱為 1 莫耳。四 (2) 範例：4. 莫耳質量： (1) 定義：1 莫耳物質所具有的質量，稱為該物質的 莫耳質量。原子量、分子

20、量及莫耳 （配合課本 P.10 、P.11 ；講義 P.11 ） 化學的基本定律與原子說1-1 (2) 範例： 1 莫耳 C 原子的質量12.01 克 C 的莫耳質量12.01 克 1 莫耳 H2O 分子的質量18.02 克 H2O 的莫耳質量18.02 克四原子量、分子量及莫耳 （配合課本 P.10 、P.11 ；講義 P.11 ） 化學的基本定律與原子說1-1 5. 整理：原子量、分子量的表示法各有三種。四分類無單位1 個原子、分子平均質量莫耳質量C 原子量C12.01C12.01 amuC12.01 克莫耳H2O 分子量H2O18.02H2O18.02 amuH2O18.02 克莫耳原子

21、量、分子量及莫耳 （配合課本 P.10 、P.11 ；講義 P.11 ） 範例 6原子量與分子量原子的質量非常小，以克為單位來表示 1 個原子的質量並不方便，所以科學家提出了新的質量單位 amu（atomic mass unit，原子質量單位），其定義為 1 amu （1 個 12C 原子的質量）。已知亞佛加厥數（NA）為 6.021023 mol1，1 莫耳 12C 原子的質量為 12 克。回答下列問題：(1) 下列有關 12C 原子量的敘述，哪些正確？ (A) 12C 的莫耳質量12 克(B) 12C 的原子量12 (C) 1 個 12C 原子的質量12NA 克(D) 1 個 12C 原

22、子的質量12 amu(E) 1 amu 克 (F) 1 amu 1.661024 克。範例 6原子量與分子量(2) 食用醋含有乙酸，化學式為 CH3COOH。1 個乙酸 分子的質量為何？ (A) 60 克(B) 60 amu(C) 60NA amu(D) 克 (E) 3.61021 克。(1) (C) 1 個 12C 原子的質量 克 (D) 1 amu （1 個 12C 原子的質量），所以 1 個 12C 原子的質量12 amu範例 6原子量與分子量(1) (A)(B)(D)(E)(F) (2)(B)(D) (E) 1 amu （1 個 12C 原子的質量） 克 克(F) 1 amu 克 克1

23、.661024 克(2) CH3COOH C2H4O2 分子量2124121660 1 個乙酸分子的質量60 amu60 克 601.661024 克9.961023 克今有 H2SO4 分子共 196 克，回答下列問題：（原子量：S32）(1) H2SO4 的分子量為何？(2) 有多少莫耳 H2SO4 分子？(3) 有多少個 H2SO4 分子？(4) 有多少個原子？類題 6-1原子量與分子量類題 6-1原子量與分子量(1) 2113241698(2) 2（莫耳）(3) 26.021023 1.21024（個）(4) 1.21024（214）8.41024（個）(1) 98(2) 2(3) 1

24、.21024(4) 8.41024範例 7平均原子量已知硼原子的平均原子量為 10.81 amu，硼原子乃由原子量為 10.01 的 10B 和原子量為 11.01 的 11B 兩種同位素所組成，則 10B、11B 兩種同位素的存量比為何？(A) 1：2(B) 1：4(C) 1：6(D) 1：8(E) 2：1。設 10B 占 x，11B 占（1x）10.01x11.01（ 1x）10.81 x0.220存量比 10B：11B20：（ 120）1：4(B)鎂有 24Mg、25Mg 及 26Mg 三種同位素，原子量分別為 24、25、26。若 25Mg 與 26Mg 的存量百分率相等，而鎂的原子量

25、為 24.3，則 24Mg 的存量百分率為何？ (A) 50(B) 60(C) 70(D) 80(E) 85。類題 7-1平均原子量設 25Mg、26Mg 的存量皆為 x，24Mg 為（12x）依題意，24（12x）25x26x24.3，得 x=0.1，所以 24Mg 的存量為 0.8，即 80，故選(D)。(D)1-2原子結構原子結構1-2原子結構的發現歷程 （配合課本 P.12 、 P.13；講義 P.17） 一1. 原子說的修正： (1) 道耳頓認為原子不能再切割，但許多實驗發現， 原子是由電子、質子、中子構成。原子的直徑約為 1010 m，而由質子與中子組成的原子核直徑約為 1015

26、m。 (2) 道耳頓認為相同的元素有相同的質量，但同位素的 發現，說明了同種元素的原子，也可以有不同的質 量。原子結構1-2原子結構的發現歷程 一2. 重要紀事： （配合課本 P.12 、 P.13；講義 P.17） 原子結構1-2原子結構的發現歷程 一 射線： 原子核，也可寫為 ； 射線： ，即電子； 射線：高能量電磁波。 （配合課本 P.12 、 P.13；講義 P.17） 原子結構1-2原子結構的發現歷程 一動畫：陰極射線動畫：湯姆森陰極射線實驗動畫：拉塞福 粒子撞擊金屬箔實驗動畫：拉塞福核型原子模型動畫：拉塞福散射實驗 java動畫： 粒子散射實驗動畫：同位素動畫：原子的結構動畫：氫原

27、子的模型 java動畫：原子模型簡介史（配合課本 P.12 、 P.13；講義 P17） 化學的基本定律與原子說1-1一陰極射線原子結構的發現歷程 （配合課本 P.12 、 P.13；講義 P.17） 原子結構1-2原子結構的發現歷程 一原子結構：所有元素中，只有氫無中子，其餘元素 均有電子、中子及質子。（配合課本 P.12 、 P.13；講義 P.18） 化學的基本定律與原子說1-1一質子重大發現 比原本所知小 4原子結構的發現歷程 （配合課本 P.12 、 P.13；講義 P.18） 範例 1原子結構發展史下列對於原子結構發展史與相關實驗的敘述，哪些正確？(A)湯姆森證實陰極射線為電磁波(

28、B)拉塞福由 粒子散射實驗發現了帶正電的質子(C)最早被發現的基本粒子為電子(D)電子雲模型中，電子雲愈密集處，代表電子數愈多(E)查兌克以 粒子撞擊鈹原子核，發現了中子。(A)為電子。(B)發現了原子核。(D)代表找到電子的機率愈大。 (C)(E) 下列有關原子與基本粒子的敘述，哪些正確？(A) 質量大小：質子中子電子(B) 粒子就是質子(C) 拉塞福的 粒子散射實驗推翻了湯姆森的葡萄乾布丁原子模型(D) 按照波耳氫原子能階的理論，當電子從高能階落回至低能階時，會放出光(E) 原子的體積大約是原子核的 105 倍。類題 1-1原子結構發展史類題 1-1原子結構發展史(A) 質量：中子質子電子

29、(B) 粒子是氦的原子核。(E) 體積 r3，所以原子的體積大約是原子核的 1015（倍）(C)(D) 範例 2核反應式的平衡若 的原子核放射出 2 個 粒子（即電子）、1 個 粒子後，產物的質子數為何？(A) 88(B) 86(C) 84(D) 83(E) 82。882（1）2z z88(A) 核反應式遵守電荷守恆、質量數守恆。 在 反應中，X 為下列何者？(A) (B) (C) (D) (E) 。類題 2-1核反應式的平衡2351146A3 A8792057Z0 Z35故選(B)(B)原子結構1-2粒子組成的表示法 二1. 表示：原子組成通常以 表示，X 為元素符號， Z 為原子序，A 為

30、質量數（質子數中子數）。 若是離子，則可將其價數寫在 X 的右上角。2. 範例：(1) 原子： (2) 離子：（配合課本 P.14；講義 P.19） 範例 3基本粒子的數目過錳酸鉀（KMnO4）為實驗室常用的強氧化劑，在水中會解離出過錳酸根（MnO4）。已知 MnO4 有 58 個電子，而氧的原子序為 8，質量數為 16，則 55Mn 有多少個中子？(A) 26(B) 28(C) 30(D) 32(E) 34。 設 Mn 的原子序為 Z 中，電子數：Z48158，Z25 之中子數552530（個）(C) 鍶（Sr）易形成2 價離子，而溴（Br）易形成1 價離子。已知 ASr2 與 BBr 均有

31、 36 個電子與 46 個中子，下列有關 Sr、Br 兩元素的敘述，哪些正確？(A) Sr 有 36 個電子(B) Sr 有 46 個中子(C) Br 有 35 個電子(D) AB3(E) Sr 之質量數為 80。類題 3-1基本粒子的數目類題 3-1基本粒子的數目電子數：A2B136，所以 A38，B35(A) Sr 的電子數質子數38(B) Sr 的中子數Sr2 中子數46(C) Br 的電子數質子數35(D) AB38353(E) 384684(B)(C)(D) 原子結構1-2同位素 三1. 定義：原子序相同而質量數不同的元素，它們在週 期表的位置相同，故稱為同位素。大部分的元素都 有同

32、位素。 相同：原子序、質子數、電子數 化性相同 不同：質量數、中子數、原子量 物性不同 同位素只能用物理方法分離（配合課本 P.14；講義 P.19） 原子結構1-2同位素 三2. 實例： (1) 氫有 （氕，H）、 （氘，D）、 （氚， T）三種同位素，三者的質子數均為 1，中子數 分別為 0、1、2。 可用於核熔合。 (2) 鈾常見的同位素有 可用 於核分裂。（配合課本 P.14；講義 P.20） Its Science!? 人真的可以放大縮小嗎？原子結構1-2同位素 三（配合課本 P.14；講義 P.20） 範例 4同位素W Z 四種原子，其所含的質子數與質量數如下表所示。回答下列問題：

33、(1) 在 W、X、Y、Z 四者中，哪些具有相同的化學性質？(2) 在 W、X、Y、Z 四者中，哪些具有相同的中子數？(3) 若 Wn、Zm 的電子數均為 10，則 mn 之值為何？範例 4同位素(1) X 和 Y(2) Y 和 Z(3) 3(1) 找同位素： 、 (2) 中子數：W241212，X1789， Y18810，Z19910(3) 12Wn、9Zm 12n9m，mn1293硫有 4 種同位素：32S、33S、34S、36S，它們四個具有相同的何種數值或性質？(A)電子數(B)中子數(C)質子數(D)質量(E)化學性質。類題 4-1同位素(A)(C)(E) 1-3原子與離子中的電子排

34、列原子與離子中的電子排列1-3原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P.23） 一原子的電子排列方式與其化學性質息息相關。本節將介紹週期表前三週期元素的原子、離子的電子排列方式，與反應時電子的動向。1. 電子殼層： (1) 波耳等科學家在原子放射光譜的實驗中發現，原子 中的電子在原子核外按一定規律分布於殼層 中，並在殼層上高速運轉。原子與離子中的電子排列1-3一 (2) 電子殼層由內而外分別以 n1、2標示，亦 可以 K、L、M、N 表示。 (3) n 值愈大，電子殼層離原子核愈遠，能量愈大， 且範圍愈大，故能容納的電子亦愈多： 原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18

35、 P.20；講義 P.23） 第 n 層，最多能容納 2n2 個電子。動畫：電子殼層示意圖原子與離子中的電子排列1-3一2. 電子的排列： (1) 原則：基態原子中，電子的分布，是先占有低能量 的殼層，而後再占有較高能量的殼層，並不是任意 分布的。 (2) 範例： 1H：僅有 1 個電子，故分布於能量最低的 K 層。 2He：因為 K 層可容納 2 個電子，故氦的 2 個電 子均分布於 K 層。原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P.23 ） 原子與離子中的電子排列1-3一 3Li：因為 K 層只能容納 2 個電子，故鋰有 2 個 電子分布於 K 層，而第 3 個電子則

36、分布在能量 更高的 L 層。 11Na：因為 L 層只能容納 8 個電子，故鈉有 2 電子分布於 K 層，有 8 個電子分布於 L 層，而 第 11 個電子則分布在能量更高的 M 層。原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P.23 ） 原子與離子中的電子排列1-3一 原子序 1 18 的原子，其電子在各殼層的排列 （分布）狀況如下表。由表中可知，第 n 週期的元 素之電子所占的最外殼層為第 n 層。原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P.24） 原子與離子中的電子排列1-3一原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P.24） 原

37、子與離子中的電子排列1-3一原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P.24） 原子與離子中的電子排列1-3一(3) 電子排列的寫法： 以 17Cl 為例，在 K 層有 2 個電子，在 L 層有 8 個 電子，在 M 層有 7 個電子。 寫法 17Cl：2,8,7原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P.24 ） 動畫：電子的排列規則動畫：電子排列與路易斯點式範例 1電子殼層下列有關電子殼層的敘述，哪些正確？(A) n1 的殼層又稱為 A 殼層(B) L 殼層電子的能量較 M 殼層者大(C) K 殼層中最多有 4 個電子(D) N 殼層中最多有 32

38、個電子(E) M 殼層的電子離核較近，N 殼層的電子離核較遠。(A) K 殼層。(B) 殼層電子的能量：LM(C) 2 個。(D)(E) 在 n5 的殼層中，最多可容納多少個電子在此運行？類題 1-1電子殼層25250（個） 50 範例 2原子的電子排列矽為地殼中含量第二豐富的元素，僅次於氧，為半導體產業最重要的原料。已知矽的原子序為 14，回答下列問題：(1) 寫出矽原子的電子排列。(2) 矽原子的最外層電子位於哪一殼層？14Si：2,8,4，故知最外層為第 3 層，即 M 層。 (1) 2,8,4(2) M下列哪一個原子的 L 殼層電子數為 M 殼層的兩倍？(A) 3Li(B) 6C(C)

39、 11Na(D) 14Si(E) 16S類題 2-1原子的電子排列L 殼層（n2）填滿時的電子數為 8，所以該原子M 殼層的電子數為 8 4。原子序電子數2（K 殼層）8（L 殼層）4（M 殼層）14，所以為 14Si。 (D)原子與離子中的電子排列1-3一3. 價殼層與價電子： (1) 價殼層： 定義：電子所占有的最外殼層稱為價殼層。 17Cl 的電子排列為 2,8,7，其價殼層為 第 3 層（即 M 層） 規律：某原子的價殼層若為 n，則該原子為 第 n 週期元素。 Cl 的價殼層為第 3 層，表示 Cl 為第 3 週 期元素。原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P

40、.25 ） 原子與離子中的電子排列1-3一(2) 價電子： 定義：價殼層中的電子稱為價電子註，而價電子 的總數稱為價電子數。 17Cl 的價殼層為第 3 層，其內有 7 個電子， 即價電子數為 7。 此定義只適用於主族（A 族）元素。原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P.25 ） 原子與離子中的電子排列1-3一 規律： A 族元素的價電子數就是其族數。（氦例外） 17Cl 的價電子數為 7，表示 Cl 為 7A 族元素。 例外：鈍氣（8A 族）中，氦的價電子數為 2， 其餘均為 8 。 元素的化學性質常與其價電子有關。在週期表 中，同一族元素的價電子數相同（鈍氣除外）

41、， 所以化性相似。 同位素的化性相同。原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P.25 ） 原子與離子中的電子排列1-3一4. 路易斯電子點式： (1) 將價電子點在元素符號周圍，這種表示法 稱為路易斯電子點式。（在一般化學反應中， 內殼層的電子不參與反應，故不用表示出來） 11Na（2,8,1） 17Cl（2,8,7）原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P.26 ） 原子與離子中的電子排列1-3一(2) 下表為原子序 1 18 的原子之電子排列與路易斯 電子點式：原子中的電子排列方式 （配合課本 P.18 P.20；講義 P.26 ） 範例 3價電

42、子數下列哪一個原子有最多的價電子？(A) 3Li(B) 5B(C) 9F(D) 13Al(E) 16S。(A) 3Li：2,1 1 個價電子(B) 5B：2,3 3 個價電子(C) 9F：2,7 7 個價電子(D) 13Al：2,8,3 3 個價電子(E) 16S：2,8,6 6 個價電子(C) 下列哪些元素有相同的價電子數？(A) 2He(B) 4Be(C) 10Ne(D) 12Mg(E) 15P。類題 3-1價電子數(A) 2He：2。(B) 4Be：2,2。(C) 10Ne：2,8。(D) 12Mg：2,8,2。(E) 15P：2,8,5。(A)(B)(D) 範例 4價電子與週期表元素

43、X 的電子排列示意圖如右所示。下列關於該元素的敘述，哪些正確？(A)有 12 個價電子(B)價殼層為 M(C)為第二週期元素(D)為 3A 族元素(E)路易斯電子點式為 (F)價電子數與 Be 相同。(A)最外殼層的電子為價電子，故 X 有 2 個價電子。(B)最外殼層為第 3 層，即 M 層。(C)最外殼層為第 3 層，為第三週期元素。(D)價電子數為 2，為 2A 族元素。(F) Be 亦為 2A 族元素，故 X 與 Be 有相同的價電子數，均為 2。(B)(E)(F) 已知 X 為第三週期的 6A 族元素，下列有關 X 的敘述，哪些正確？(A)價殼層為 M(B)有 6 個價電子(C)原子

44、序為 16(D)路易斯電子點式為 (E)化學性質與 8O 相同。類題 4-1價電子與週期表X 的電子排列為 2,8,6。(A)最外殼層為第 3 層，即 M 層。(B) 6A 族元素有 6 個價電子。(C)原子序電子數28616。(D)。(E) 8O：2,6，與 X 同為 6A 族元素，但化性相似，而非相同。(A)(B)(C) 原子與離子中的電子排列1-3二離子中的電子排列 1. 離子的形成： (1) 電子排列與鈍氣相同的趨勢：鈍氣（8A 族）甚 為安定，而其他主族元素（典型元素，即 1A 7A 族）在化學反應時，亦有利用得失價電子， 使其電子排列（價電子數）轉變為與鄰近鈍氣相 同的趨勢，而能呈

45、安定的狀態。 (2) 金屬易形成陽離子：主族的金屬原子，其價 電子通常少於 4 個，在化學反應時，比較容易以 失去電子的方式而使電子的排列與鈍氣相同。因 此，金屬易形成陽離子。（配合課本 P.21 、 P.22；講義 P.27 ） 原子與離子中的電子排列1-3二離子中的電子排列 鈉（11Na）的電子排列為 2,8,1，在與氯反應時， 易失去最外層的電子，使電子的排列轉變為 2,8，而與上一週期的 10Ne 相同。所以，在化合 物中，鈉是1 價。（見下圖）（配合課本 P.21 、 P.22；講義 P.27 ） 原子與離子中的電子排列1-3二離子中的電子排列 (3) 非金屬易形成陰離子： 主族的非

46、金屬原子，其外層 電子通常多於 4 個，在化學 反應時，比較容易以得到電 子的方式而使電子的排列與鈍氣相同。因此， 非金屬易形成陰離子。 氯（17Cl）的電子排列為 2,8,7，在與鈉反應 時，易獲得 1 個電子，使電子的排列轉變為 2,8,8，而與同一週期的 18Ar 相同。所以，在 化合物中，氯常是1 價。（如右上圖）（配合課本 P.21 、 P.22；講義 P.28 ） 原子與離子中的電子排列1-3二離子中的電子排列 (4) 利用電子排列轉變為與鈍氣相同的趨勢，可推得 主族元素的價數：利用價數可推得化學式。例如：氯化鎂：Mg 為2 價，Cl 為1 價，故化學式為 MgCl2（配合課本 P

47、.21 、 P.22；講義 P.28 ） 原子與離子中的電子排列1-3二離子中的電子排列 2. 鹼金屬： (1) 位置：1A 族、第 1 族。 (2) 元素：鋰 Li、鈉 Na、鉀 K、銣 Rb、銫 Cs、 鍅 Fr（具放射性）。 (3) 化性： 價電子數均為 1，在化學反應時均失去 1 個價 電子，而形成1 價陽離子。（配合課本 P.21 、 P.22；講義 P.28 ） 原子與離子中的電子排列1-3二離子中的電子排列 常溫下均能與水起激烈反應，產生氫氣及鹼性氫 氧化物。 2Na(s)2H2O(l) 2NaOH (aq)H2(g) 活性：LiNaKRbCs 鹼金屬氧化物均易溶於水，產生鹼性溶

48、液。 Na2O(s)H2O(l) 2NaOH (aq)（配合課本 P.21 、 P.22；講義 P.28 ） 鋰鈉鉀與水反應 ALL原子與離子中的電子排列1-3二離子中的電子排列 （配合課本 P.21 、 P.22；講義 P.28 ） 鋰鈉鉀與水反應三合一原子與離子中的電子排列1-3二離子中的電子排列 （配合課本 P.21 、 P.22；講義 P.28 ） 原子與離子中的電子排列1-3二離子中的電子排列 3. 鹼土金屬： (1) 位置：2A 族、第 2 族。 (2) 元素：鈹 Be、鎂 Mg、鈣 Ca、鍶 Sr、鋇 Ba、 鐳 Ra（具放射性）。 (3) 化性： 價電子數均為 2，在化學反應時

49、均失去 2 個 價電子，而形成2 價陽離子。（配合課本 P.21 、 P.22；講義 P.28 ） 原子與離子中的電子排列1-3二離子中的電子排列 Ca、Sr、Ba 與常溫下之水起反應，產生 H2。 Ca(s)2H2O(l) Ca(OH)2(aq)H2(g) 活性：BeMgCaSrBa 鹼土金屬氧化物溶於水，產生鹼性溶液。 CaO(s)H2O(l) Ca(OH)2(aq)（配合課本 P.21 、 P.22；講義 P.28 ） 原子與離子中的電子排列1-3二離子中的電子排列 4. 鹵素： (1) 位置：7A 族、第 17 族。 (2) 元素：氟 F、氯 Cl、溴 Br、碘 I、砈 At（具放射

50、性）。 (3) 性質： 價電子數均為 7，在化學反應時易獲得 1 個電 子，而形成1 價陰離子。 其氫化物的水溶液均呈酸性。 HCl(aq) H(aq)Cl(aq)（配合課本 P.21 、 P.22；講義 P.28 、 P.29 ） 範例 5原子或離子中的電子排列下列各原子或離子中，哪些具有相同的電子排列？(A) 20Ca2(B) 18Ar(C) 12Mg2(D) 7N(E) 17Cl。 對主族元素而言，電子總數相同時，其電子排 列亦相同。 (A)(B)(E) 原子或離子20Ca218Ar12Mg27N17Cl電子數181810718電子排列2,8,82,8,82,82,52,8,8下列選項為

51、原子或離子的排列，何者為2 價陽離子？(A) 3甲：2(B) 4乙：2,2(C) 9丙：2,8(D) 12丁：2,8(E) 18戊：2,8,8。類題 5-1原子或離子中的電子排列(A)質子數為 3，電子數為 2，為 321 價陽離子。(B) 4（22）0，電中性。(C) 9（28）1 價陰離子。(D) 12（28）2 價陽離子。(E) 18（288）0，電中性。(D)範例 6元素的特性下列有關元素特性的敘述，哪些正確？(A)在化合物中，鹼金屬均為1 價(B)鹼土金屬易失去電子，形成1 或2 價離子(C)鹼金屬氧化物均能與水反應，產生氫氣與鹼性氫氧化物(D)鹵素均有 7 個價電子(E)氟化氫、氯

52、化氫的水溶液均呈酸性。(B) 僅形成2 價陽離子。(C) 僅生成氫氧化物。(A)(D)(E) 下列有關鹼金屬、鹼土金屬及鹵素的敘述，何者錯誤？(A)鈉與鉀均可與水反應，產生氫氣及氫氧化物(B)鹼土金屬元素均有 2 個價電子(C)在常溫、常壓下，鹵素均為氣態(D)在化學反應時，鹵素易形成1 價陰離子(E)鹵化氫的水溶液均呈酸性。類題 6-1元素的特性(C) 氟、氯為氣態，溴為液態，碘為固態。(D) 鹵素為 7A 族元素，有 7 個價電子，易形成1 價陰離子。(C)1-4元素週期表元素週期表1-4週期表的排列 根據 IUPAC 定義，元素為具有相同質子數的原子所組成的純物質。世界上所有的物質皆由元

53、素所構成，包含空氣、水、動物及植物等，而人體主要由氧、碳、氫、氮等元素所組成。一1. 早期週期表： (1) 排列：依原子量。門得列夫以元素原子量來排列當時已知的 63 種元素，發現元素性質有週期性，於 1869 年發表元素週期律與週期表。（配合課本 P.23 、 P.24；講義 P.34 ） 元素週期表1-4週期表的排列 一 (2) 特色： 門得列夫的週期表與現在的週期表相似。 門得列夫根據其原子量排列的週期表，預測出尚未發現的 Ga、Sc、Ge 元素和其性質，後人證實此三元素與門得列夫預測相符。（配合課本 P.23 、 P.24；講義 P.34 ） 元素週期表1-4週期表的排列 一 (3)

54、缺點：當被人們發現的元素愈多，愈多元素之性質不符合門得列夫的週期表之規律性。例如：碲（Te）的原子量 128 大於碘的 127， 若按原子量大小來排列， 碲與鹵素同一行，但事實 上，碲與鹵素的化性迥異。（配合課本 P.23 、 P.24；講義 P.34 ） 元素週期表1-4週期表的排列 一2. 目前週期表： (1) 排列：依原子序。莫斯利分析重金屬被陰極射線撞擊所產生的 X 射線之頻率，發現原子序愈大之元素，所產生的 X 射線頻率亦愈大，故提出原子序的概念，而原子序質子數。（配合課本 P.23 、 P.24；講義 P.34 ） 元素週期表1-4週期表的排列 一 (2) 概述： 每一直行稱為族，

55、每一橫列稱為週期。 目前之週期表元素，分為 18 族、7 個週期，共 118 種元素。（配合課本 P.23 、 P.24；講義 P.34） 元素週期表1-4週期表的排列 一117、118 兩元素之性質未確定。（配合課本 P.23 、 P.24；講義 P.34 ） 動畫：元素週期表元素週期表1-4週期表的排列 一3. 族： (1) 同族元素之化學性質相似。 (2) IUPAC 建議依序稱為第 1 族、第 2 族 、 第 18 族。 (3) 亦可分為 A、B 兩大族： A 族： A 族元素稱為典型元素、主族元素，分為 1A 8A（第 1、2、13 18 族）族。8A 族稱為鈍氣。 包含金屬與非金屬

56、，氣、液、固態的元素都有，具有廣大範圍的物理與化學性質。 （配合課本 P.23 、 P.24；講義 P.35 ） 元素週期表1-4週期表的排列 一 B 族： B 族元素稱為過渡元素，均為金屬。 分為 1B 8B 共 10 族，依序是 3B、4B、5B、6B、7B、8B、8B、8B、1B、2B（第 3 12 族）。Fe、Co、Ni 等 3 族化性相似，均屬於 8B 族。 4. 週期： (1) 同週期元素之化學性質差異較大。 (2) 第一 七週期的元素個數，依次為 2,8,8,18,18,32,32。（配合課本 P.23 、 P.24；講義 P.35 ） 下列有關週期表的敘述，哪些正確？(A)目前

57、的週期表是依元素原子量的大小來排列(B)分為七個週期、8 個族(C)鋁為 3A 族元素，即第 3 族元素(D)過渡元素均為金屬(E)同族的元素化性相似。 範例 1週期表概述(A)依原子序來排列。(B)分為七個週期、18 個族。(C) 3A 族即第 13 族。 (D)(E) 下列有關週期表的敘述，何者正確？(A)主族元素均為非金屬(B)鈍氣為 8A 族元素，均有 8 個價電子(C)鍶的元素符號為 Cs(D) 1B 8B為過渡元素，均為金屬(E)在常溫、常壓下，過渡元素均是固體。 類題 1-1週期表概述(A)有金屬、非金屬、類金屬。(B) He 僅有 2 個價電子。(C)為 Sr。(E) Hg 為

58、液體。 (D) 下列選項的數字代表元素的原子序。已知鈍氣的原子序分別為 2、10、18、36、54、86，則原子序為 6 的元素與下列何者屬同族元素？(A) 7(B) 8(C) 10(D) 14(E) 16。 範例 2原子序第二、三週期均有 8 個元素，6814，故(D)符合。 (D) 原子序 34 之元素與下列何者之化學性質最相似？(A) 13Al(B) 14Si(C) 16S(D) 20Ca(E) 30Zn。 類題 2-1原子序找同族元素，故為硫（161834）。 (C) 元素週期表1-4元素的分類1. 依導電性分：金屬、非金屬、類金屬。 (1) 金屬、非金屬元素的比較：二（配合課本 P.

59、24 P.26；講義 P.36 ） 元素週期表1-4元素的分類二（配合課本 P.24 P.26；講義 P.36 ） 元素週期表1-4元素的分類 (2) 類金屬元素：二 有硼（B）、矽（Si）、鍺（Ge）、砷（As）、銻（Sb）、碲（Te）。 通常具有金屬光澤，但容易碎裂，導電度、光澤、延性與展性介於金屬、非金屬間。 有些類金屬具有半導體性質，例如：矽與鍺在常溫時不易導電，溫度上升或摻雜適當元素會使導電性大幅增加。（配合課本 P.24 P.26；講義 P.36） 元素週期表1-4元素的分類2. 依氧化物酸鹼性分：酸性、鹼性。二（配合課本 P.24 P.26；講義 P.37 ） 元素週期表1-4元素的分類二（配合課本 P.24 P.26；講義 P.37 ） 硫氮危機：酸雨危機重重 人類汙染共業元素週