第 九 章 化學反應 9 - 1 元素的活性 氧化反應：與氧發生反應者 物質 氧 新的物質必含有氧原子 氧化 氧化物 1.氧化反應通式 金屬 金屬氧化物 氧 非金屬 非金屬氧化物 1.為何氧化物的組成中，一定含有氧原子？請說明之。
Download ReportTranscript 第 九 章 化學反應 9 - 1 元素的活性 氧化反應：與氧發生反應者 物質 氧 新的物質必含有氧原子 氧化 氧化物 1.氧化反應通式 金屬 金屬氧化物 氧 非金屬 非金屬氧化物 1.為何氧化物的組成中，一定含有氧原子？請說明之。
第 九 章 化學反應 9 - 1 元素的活性 氧化反應：與氧發生反應者 物質 氧 新的物質必含有氧原子 氧化 氧化物 1.氧化反應通式 金屬 金屬氧化物 氧 非金屬 非金屬氧化物 1.為何氧化物的組成中，一定含有氧原子？請說明之。 9－1 元素的活性 氧化反應的實例 1.生鏽、呼吸作用 氧化緩慢 2.燃燒 氧化劇烈（放熱的化學變化，放出光與熱） eg. 鐵的生鏽 ： 鐵＋氧 氧化鐵 鎂帶的燃燒： 鎂＋氧 氧化鎂 金屬 銅片的燃燒： 銅＋氧 氧化銅 鈉的燃燒 ： 鈉＋氧 氧化鈉 碳的燃燒 ： 碳＋氧 二氧化碳 非金屬 硫粉的燃燒： 硫＋氧 二氧化硫 活性的定義 1.反應的活潑性（常指對氧的反應性） 2.氧化（或燃燒）的難易程度 愈容易燃燒（氧化）的元素，其活性愈大 9－1 元素的活性 元素的活性大小順序【記】 以燃燒法比較燃燒的難易程度，定出活性之大小 活性大 活性小 鉀＞鈉＞鈣＞鎂＞鋁＞碳＞鋅＞鐵＞鉛＞銅＞汞＞銀＞金 K＞Na＞Ca＞Mg＞Al＞C＞Zn＞Fe＞Pb＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 易燃燒（易氧化） 不易燃燒（不易氧化） 1.博物館內常見到殷商時代的銅器，卻很少見到較晚期宋、明 朝的鐵器，你能說出原因？ 。 2.古羅馬人，以鐵打造婚戒，為何現代人常以黃金打造飾物？ 試以活性的觀點解釋之。 。 3.鈉金屬必須儲存於石油之中，為何？ 。 是否能儲存於水中呢？ 。鈉金屬與石油的密度何 者為大？ 。 9－1 元素的活性 影響反應速率（快慢）的因素 『碰撞說』解釋 （反應的粒子，相互碰撞的機率愈高，反應的速率愈快） 1.溫度：溫度高，速率快 因分子運動快，碰撞機會高 2.濃度：濃度高，速率快 因分子多且密集，碰撞機會高 3.表面積（顆粒）：表面積大，速率快 因顆粒愈小，表面積愈大，碰撞機會高 4.催化劑：有催化劑，速率快 5.活性：活性大，速率快 Q 小問題 1.邊長10公分的正立方體，切成許多1公分的正立方體，表面積 相差多少倍？ ，以上五項因素，各舉些實例說明之 ？ 9－1 元素的活性 金屬的活性【EXP 9-1】 1.主實驗：燃燒法比較活性大小 新切開的鈉金屬氧化層顏色觀察 分別燃燒鈉、銅二金屬，視燃燒難易 鈉＋氧氧化鈉 （燃燒快） 銅＋氧氧化銅 （不燃燒） 2.附屬實驗：氧化物的酸鹼性 氧化物加水後，以石蕊試紙檢驗 氧化鈉＋水氫氧化鈉 （鹼性 藍色 ） 氧化銅＋水 X （難溶於水 中性 ） 3.注意事項 鈉活性大，儲存在石油中（不可丟入水中） 實驗後之燃燒匙，以稀鹽酸浸泡，再水洗 銅箔清潔：砂紙稀鹽酸去鏽浸丙酮快乾 9－1 元素的活性 金屬的活性圖說【EXP 9-1】 鈉可用小刀切開 燃燒匙 鈉黃色火燄 銅不燃燒（暗紅及黑色） 坩堝鉗 Q 小問題 1.為何檢驗物質的酸鹼性，要先加水去溶解呢？ 2.食品或藥品包裝，在容器中充填氮氣的原因為何？ 9 - 2 分子式與化學反應式 化學式：以元素符號表示物質之組成 1.分子式：表示出分子中之原子種類與數目 2.結構式：表示出分子中之原子種類與數目及立體排列 3.實驗式 【補充】 4.示性式 5.電子點式 eg.水的[分子式]： H2O 由2個氫原子與1個氧原子組成 O H H 水的[結構式]：（如右圖） eg.二氧化碳的[分子式]： CO2 由1個碳原子與2個氧原子組成 二氧化碳的[結構式]：（如右圖） O C O 9－2 分子式與化學反應式 分子式圖說 1.分子內部以下標數字表示原子數目（1 可省略） 2.元素符號表示原子種類 3.分子式前的數字表分子的個數 eg.氫分子式 H2 H2 5H2 5個氫分子 5H 2 5個氫分子 eg.氯化氫分子式 HCl H1Cl1 9－2 分子式與化學反應式 分子式的寫法 組成的數目以下標數字表示【記】 1.金屬元素的符號寫在前面，非金屬元素的符號寫 在後面，中文的名稱和書寫符號的順序相反 eg. 食鹽分子式：NaCl 氯化鈣分子式：CaCl2 （氯化鈉；1：1） （氯化鈣；1：2） 2.各元素結合量有一定限制，不可杜撰 3.葡萄糖之類的分子式，依碳、氫、氧順序書寫 eg. 葡萄糖分子式：C6H12O6 常 見 物 質 化 學 式 （葡萄糖；6：12：6） 中文名稱 分子式 中文名稱 分子式 水 H 2O 氫氧化鎂 Mg(OH)2 二氧化錳 MnO2 二氧化碳 CO2 氧化鎂 MgO 氫氧化鈉 NaOH 二氧化硫 SO2 氯化鈉 NaCl 硫酸 H2SO4 硫酸鈉 Na2SO4 9 - 2 分子式與化學反應式 分子的形成原理 原子間電子轉移，形成正負電的離子，因互相吸引而形成 1.陽離子：帶正電（因失去n個電子） A n+ 2.陰離子：帶負電（因得到n個電子） B n- A0 失3e A3+ B 吸引 A B B0 ※ 維持電中性 二中性原子 B 得2e A B2※ 仍維持電中性 化合物分子式 A2B3 9－2 分子式與化學反應式 常用陰陽離子表【補充】 一些原子或原子團有得失電子規律，能依此寫出分子式 正離子價數 簡 H＋、Ag＋、Na＋、K＋ 2＋ 2＋ 2＋ 單 Mg 、Ca 、Cu 2＋、Pb2＋、Hg2＋ Zn 離 Ba2＋ 子 Fe3＋、Al2＋、Ni2＋ C4＋ 原 NH ＋（銨根） 4 子 團 根 負離子價數 Cl－、Br－、I－ O2－、S2－ OH－（氫氧根） NO3－（硝酸根） HCO3－（碳酸氫根） CH3COO－（醋酸根） CO32－（碳酸根） SO42－（硫酸根） SO32－（亞硫酸根） CrO42－（鉻酸根） Cr2O72－（二鉻酸根） PO43－（磷酸根） 9 - 2 分子式與化學反應式 分子一般命名原則 陰陽離子相遇（符合電中性，數最小公倍數） 1.英文排列：陽離子在前，陰離子在後 2.中文名稱由後往前讀（俗名及複雜分子例外） 二元素組成之化合物（□化□，陽離子排在前面） eg. 氯化鈉 NaCl 氧化鋁 A12O3 水 H2O 3.有原子團的化合物，「化」省略，但氫氧根例外 eg. 氫氧化鈉 NaOH 碳酸鈣 CaCO3 硫酸鈉 Na2SO4 4.「酸」化學式（□酸），多不讀「化氫」 酸是氫離子（H＋）與一陰離子化合而成 eg. 硫酸 H2SO4 鹽酸 HCl（氯化氫） 醋酸 CH3COOH 5.簡單分子並可以數字說明 eg. 二氧化碳 CO2 一氧化碳 CO 9 - 2 分子式與化學反應式 分子式寫法練習 中文 化學式 中文 水 CuO 葡萄糖 二氧化碳 CaCl2 酒精 氧化鎂 Na2CO3 二氧化錳 氫氧化鉀 BaSO4 雙氧水 氯化銨 Mg(OH)2 硫粉 碳酸 KI 碳酸鈉 亞硫酸 H2SO4 氫氧化鈣 二氧化硫 K2CrO4 硫酸鉛 碳酸鈣 NaHCO3 氦 氫氧化鈉 CuSO4 鈉 醋酸 HgO 氮 氧化鈉 Fe2O3 硝酸鉀 化學式 中文 化學式 9 - 2 分子式與化學反應式 化學反應式 表達實驗結果，不可憑空杜撰 eg.以『鎂的燃燒』為例 1.寫化學式：（反應物與生成物） 反應物：鎂 Mg ；氧 O2 生成物：氧化鎂 MgO 2.排列：以箭號（）表示反應方向 箭號左邊是反應物，箭號右邊是生成物，如果反應物 或生成物不只一種，一律以加號（＋）連接 反應的條件（加熱、溫度、壓力、催化劑….）可標 示於箭號（）的上、下方 鎂 氧 氧化鎂 Mg O2 MgO 還沒完成喔 9 - 2 分子式與化學反應式 化學反應式 3.均衡係數：以符合『質量守恆定律』 加係數，使左右兩邊的每種原子數目相等（原子不滅） 係數不限為一整數，分數亦可，慣以簡單整數表之 ◎ 均衡原則 由左右原子數目不同的原子先平衡 2Mg O2 2MgO 4Mg 2O2 4MgO 1 Mg O 2 MgO 2 完成了！ 9 - 2 分子式與化學反應式 化學反應式演練一 eg.完成以下的化學反應式： 雙氧水以二氧化錳為催化劑，分解成水和氧 氫和氧反應生成水 氫和氮反應，生成氨氣 氯化鈣＋碳酸鈉 碳酸鈣＋氯化鈉 氫氧化鈉＋硫酸 硫酸鈉＋水 硫在氧中燃燒生成二氧化硫 CaCO3＋HCl CaCl2＋CO2＋H2O 9 - 2 分子式與化學反應式 化學反應式演練二 eg.完成以下的化學反應式： 氫氧化鈣＋二氧化碳 碳酸鈣＋水 CH4＋O2 CO2＋H2O C3H6＋O2 CO2＋H2O Fe＋Cl2 FeCl3 碳酸鈣加熱分解成氧化鈣及二氧化碳 Na＋H2O NaOH＋H2 Zn＋HCl ZnCl2＋H2 9 - 3 粒子觀點 物質的組成：由原子組成 電子 原 子 中子 質子 元素 純物質 混合物 化合物 粒子觀點看世界 觀點 粒子間距離 粒子間引力 粒子運動速率 1.物質的三態 2.物理變化與化學變化 3.溶解與過濾 4.元素與化合物 5.純物質與混合物 9 - 3 粒子觀點 物質的三態 分類 粒子圖示 運動性 體積 形狀 一定體積 固定 （分子間 引力中等） 一定體積 隨容器 改變 極大 隨容器 改變 隨容器 改變 分子距離 極小 固體 固定不動 液體 在容器內 群體的自 由活動 氣態 脫離群體 單獨散佈 於空間中 （分子間 引力最強） 中等 （分子間 引力最弱） 9 - 3 粒子觀點 物質的三態圖示一 吸熱 熔化 汽化 凝固 凝結 瓶子平放時 放熱 9 - 3 粒子觀點 物質的三態圖示二 固體表面的粒子排列 eg.如右上圖的變化是 變化： 狀態：甲是 ；乙是 ；丙是 。 甲變化至丙的過程為 ；乙變化至甲的過程為 吸熱過程？ ；放熱過程？ 粒子間距離最小的是 ；粒子間運動最自由的是 。 。 。 9 - 3 粒子觀點 物理變化與化學變化 1.物理變化：分子本質不變，沒有新分子產生 只是分子間距離改變（因引力改變） 2.化學變化：原有分子發生重排，產生新分子 原子重排 CH4＋2O2 CO2＋2H2O 物理變化（eg.蒸發） 液體氣體 （分子距離與引力變化？） 化學變化（ eg.燃燒） 原子重排 新物質產生 9 - 3 粒子觀點 溶解與過濾 食鹽水 9 - 3 粒子觀點 元素與化合物 1.元素：只含有一種原子的純物質 2.化合物：含有二種（或以上）不同原子的純物質 何為元素？化合物？ 化學反應式如何寫？ 。 純物質與混合物 1.純物質：由同一種分子組成的物質 2.混合物：由二種（或以上）純物質組成的物質 A B C D E F 9 - 4 原子量和分子量 一個原子的質量？ 極微小，一般不直接使用一個原子的實際質量 採取原子間的相對質量表示 eg.一個碳原子質量＝0.00000000000000000000002 g ＝2X10－23 g 一個氧原子質量＝0.0000000000000000000000267 g ＝（8/3）X10－23 g 相對的概念：原子間質量比值不變，採擴分處理 一個碳原子質量 C 2 1023 3 23 一個氧原子質量 O 8 3 10 4 碳、氧質量比值3：4，若碳是 6，氧是 碳、氧質量比值3：4，若碳是12，氧是 碳、氧質量比值3：4，若碳是24，氧是 真實比值 擴分；人為訂的 。 。 。 9 - 4 原子量和分子量 原子量 1.擴分標準：以碳C－12為基準（將碳質量擴分至12） 2.原子間的相對質量 是質量間的比值（原子量沒有單位，不限整數） 3.原子量 一個原子的質量 原子量是一個原子質量的倍數（6X1023倍） 原子量 一個原子的質量 (61023 ) 4.表示法：直接以元素符號加等號表之（eg.N＝14） 5.原子量由週期表查得（記憶以下四個常見元素） 元素 原子量 元素 原子量 碳 C 12 氧 O 16 氫 H 1 氮 N 14 9 - 4 原子量和分子量 常見元素的原子量 元素名 元素符號 原子量 元素名 元素符號 原子量 氫 碳 H C 1 12 鈣 鐵 Ca Fe 40 56 氮 氧 鈉 鎂 N O Na Mg 14 16 23 24.3 銅 鋅 銀 碘 Cu Zn Ag I 63.5 65.4 108 127 鋁 磷 硫 Al P S 27 31 32 鎢 金 汞 W Au Hg 183.9 197 200.6 氯 鉀 Cl K 35.5 39 鉛 Pb 207 9 - 4 原子量和分子量 數學基礎公式 1. 2. 3. 10m 10n 10m n 10m m n 10 10n 100 1 1 100 0 m m 4. 10 10 10m 10m 科學記號表示法 數字 a 10n 限制: 1 a10 / n為整數 eg. （○）2.02x105 （×）20.2x104 （×）0.123x10－2 （○）1.23x10－3 （×）0.202x106 （×）12.3x10－4 9 - 4 原子量和分子量 從原子量能得知的資訊 1.知道原子間的質量比值及相對質量的大小 2.能計算出一個原子的真正質量 一個甲原子的質量 甲原子量 一個乙原子的質量 乙原子量 一個甲原子的質量 甲的原子量 6 10 23 (61023 ) 原子量 一個原子的質量 (610 ) 23 9 - 4 原子量和分子量 原子量範例 eg1.（ ）查表得知，鈉原子量 Na＝23克。 eg2.（ ）氧原子量16，表示一個氧原子質量是16公克。 eg3.碳與甲原子之質量比＝4：5，若碳原子量為12，則： 甲原子量＝ 。 若碳原子量基準改為36，則甲原子量＝ 。 eg4.求出一個碳原子與一個氮原子之質量比＝ 。 eg5.某原子之質量為3X10－23g，則其原子量＝ 。 eg6.求5X1020個氧原子的質量＝ 克。 eg7.碳原子量=12，則一個碳原子的質量＝ 克。 eg8.鋁原子量27，相當於集合 個鋁原子的總質量 等於27克。 eg9.默寫四個要記住的原子量？ 。 9 - 4 原子量和分子量 分子量（接續『原子量觀點』延伸而來） 1.分子間的相對質量 是質量間的比值（分子量沒有單位，不限整數） 2.分子量 一個分子的質量 分子量是分子內原子量的總和 分子量是一個分子質量的倍數（6X1023倍） 分子量 原子量的總和 分子量 一個分子的質量 (61023 ) 3.表示法：以分子式加等號表之 eg. H2O 2 1 116 18 9 - 4 原子量和分子量 從分子量能得知的資訊 1.知道分子間的質量比值及相對質量的大小 2.能計算出一個分子的真正質量 一個乙分子的質量 分子量 M 原子量的總和 乙的分子量 6 10 23 (61023 ) 一個分子的質量 (61023 ) 9 - 4 原子量和分子量 分子量範例 eg1.（ ）二氧化碳的分子量 CO2＝44克。 eg2.（ ）水分子量18，表示一個水分子質量是18公克。 eg3.求以下分子的分子量： HCl＝ 。 NaOH＝ 。 H2SO4＝ 。 CaCO3＝ 。 NH3＝ 。 C6H12O6＝ 。 eg4. 二氧化硫的原子量=64，這句話有瑕疵？ 。 eg5.某分子分子式為A2，其一個分子之質量為9X10－23g，則 其分子量＝ ；A原子量為 。 eg6.求6X1022個氨分子的質量＝ 克。 eg7.水分子量=18，則一個水分子的質量＝ 克。 eg8.CO2分子量44，相當於集合 個二氧化碳分子 的總質量等於44克。 eg9.一個KCl分子質量與一個PbI2分子的質量比？ 。 9 - 5 莫耳 計數的集合單位 雙（2個）、對（2個）、打（12個）….. eg. 120 隻鉛筆是 50 打鉛筆是 鉛筆 打數 打鉛筆 隻鉛筆 12 12 鉛筆 隻數 新的計數集合單位（莫耳是一個大約數） 莫耳（6 X1023個），即：1莫耳＝ 6 X1023 個 ? 粒子 莫耳數 粒子 個數 ? 9 - 5 莫耳 莫耳（符號：N 或 mol.或 mole） 1.計數單位，六千億兆個＝6 X 1023 個＝1 莫耳 2.亞佛加厥數＝ 6 X 1023 ＝N0 eg1.10莫耳的葡萄糖分子（C6H12O6）中： 相當於 個葡萄糖分子 含有 莫耳碳原子＝ 含有 莫耳氫原子＝ 含有 莫耳氧原子＝ 含有個 原子 eg2. 3 X 1024個硫酸分子（H2SO4）中： 相當於 個硫酸分子 含有 莫耳氫原子＝ 含有 莫耳硫原子＝ 含有 莫耳氧原子＝ 個碳原子 個氫原子 個氧原子 個氫原子 個硫原子 個氧原子 9 - 5 莫耳 莫耳的秘密 一個甲原子的質量 甲的原子量 6 10 23 一個乙分子的質量 乙的分子量 6 10 23 1.原子量：是一莫耳原子的總質量 2.分子量：是一莫耳分子的總質量 eg. H2O=18，告訴了我們以下的秘密： 1 莫耳水分子=18克 18克水=1莫耳 2 莫耳水分子=18 X 2克 36克水=36/18莫耳 3 莫耳水分子=18 X 3克 54克水=54/18莫耳 N 莫耳水分子=18 X N克 W克水=W/18莫耳 9 - 5 莫耳 莫耳數、分子重與分子量的關係 分子數 分子重 莫耳數 23 6 10 分子量 分子重 分子量莫耳數 N W N N0 M W M N eg1.34公克的氨氣分子（NH3）中： 相當於 莫耳氨分子＝ 含有 莫耳氮原子＝ 克氮原子。 含有 莫耳氫原子＝ 克氮原子。 eg2. 3 X 1023個水分子＝ 莫耳的水＝ 其含有 莫耳的氧原子＝ 個氨分子 個氮原子＝ 個氫原子＝ 克的水分子 個氧原子。 9 - 5 莫耳 莫耳數公式圖示 （M：分子量 / N0：6X1023，均要視為常數值） N0 M 分子重 W M 分子莫耳數 N 分子數 n N0 生活中沒有失敗的存在，每次不如意 的結果是各種行為的回饋，經由這些 的再學習有助你達到成功的境界。 9 - 5 莫耳 莫耳範例 eg1. （ ）小鈞打完球後回到教室，由於口渴立刻將茶杯中 的180 ml的水一口氣喝下，試問大約喝下多少個水分子？ （A）10（B）180（C）180 ×1023 （D）60 ×1023 eg2. （ ）在已盛裝5.00 ml 純水的量筒中，以滴管逐滴滴 入20滴純水，最後量筒液面如右圖所示，已知水密度 1g/cm3，分子量18，則由此實驗估計1 滴純水中的水分 子數？ 0.90 1 23 A ( ) 6 10 20 18 1.00 1 B ( ) 6 1023 20 18 0.90 1 C ( ) 6 1023 20 1.00 1 D ( ) 6 1023 20 9 - 5 莫耳 化學反應式係數的意義【補充】 係數比＝莫耳數比＝分子數比 （ ＝體積比，當反應粒子均為氣體時，才符合） eg. 2H2＋O2 2H2O 能得知： 2mol氫分子和1mol氧分子反應，能得到 2mol水分子 2 個氫分子和1個的氧分子反應，能得到 2 個的水分子 化學方程式符合『質量守恆定律』 的驗證 2 mol X 2 ＋ 1 mol X 32 ＝ 2 mol X 18 （H2＝2 O2＝32 H2O＝18） eg1.反應式為 X＋Y 2Z，若X和Z物質的分子量分別為32和 30，則Y物質的分子量＝ 。 eg2. A、B、C表示三種不同之物質，其分子量分別為10、18、 24，若A和B反應生成C，則何者為其反應式？ 。 (1)A＋B→C (2)A＋2B→C (3)3A＋B→2C (4)2A＋B→2C