单元一物质科学中的化学

1、單元一：物質科學中的化學一、物質的狀態1.物質以三種狀態存在，分別為氣態、液態及固態，簡稱為物質的三態。2.物質的三態可因溫度與壓力的不同而改變，這種現象稱為物質的狀態變化。3.氣態物質：沒有固定的形狀或體積，可完全充滿於任何容器中，且形狀隨容器而變。4.液態物質：有固定的體積，但沒有固定的形狀。5.固態物質：在一般情形下，保持固定的體積和形狀。6.分子間的距離：氣體液體固體； 分子間的引力：固體液體氣體。例題1由以下選項找出適合下面題目之答案：(a)酒精(b)食鹽(c)氮(d)鹽酸(e)水晶(f)銅片(g)二氧化碳(h)鐵塊(i)水銀(1)那些物質於常溫常壓下，具有固定的體積，但沒有一定的形

2、狀？(2)那些物質於常溫常壓下，具有固定的體積與形狀？(3)那些物質於常溫常壓下，沒有固定的體積，也沒有一定的形狀？例題2有關物質三態性質的敘述，下列何項正確？ (A)粒子間距離以氣態最大 (B)粒子間作用力以氣態最小 (C)被壓縮性以氣態最大 (D)液態物質有一定體積與形狀 (E)氣體冷卻必先變成液體，然後再轉變成固體。二、物質的性質1.物質的性質通常可分為物理性質及化學性質。(1)物質在不發生化學變化下，能由感官辨認或用儀器量度的性質，稱為物理性質。如顏色、沸點、熔點、密度、溶解度、延展性。(2)物質發生化學變化時，所表現的特性，稱為化學性質。如可燃性、助燃性、氧化力、還原力。2.化學家依

3、物質的性質，將所有的物質分為兩大類：(1)純物質：凡具有一定且均勻的組成，及一定的性質(如熔點、沸點、密度)的物質，稱為純物質。(2)混合物：沒有一定組成成分，由兩種或兩種以上的純物質，以任意比例混合而成的物質，稱為混合物。3.純物質可分為兩大類：(1)元素：不能用普通的化學方法，分解出其他物質的純物質(由一種原子所構成)。(2)化合物：經化學反應能分解出其他物質的純物質(由兩種或兩種以上的原子所構成)。4.其他分類方式：(1)金屬與非金屬。(2)有機物與無機物。例題3由以下選項找出適合下面題目之答案：(a)碘酒(b)食鹽(c)氮(d)鹽酸(e)糖水(f)銅片(g)臭氧(h)18K金(i)水銀

4、(1) 那些是元素？ (2)那些是化合物？ (3)那些是混合物？例題4有關元素及原子的概念那一項敘述正確？ (A)純物質甲受熱分解產生物質乙及氣體丙，則甲物質不可能是元素 (B)具有物質特性之最小單元是原子 (C)由兩種相同元素組成的多種化合物，性質必定相同 (D)乾淨的空氣是純化合物。單元練習1.葡萄糖、水泥、食鹽、海水、石油、水銀，以上六種物質中，屬於純物質的共有幾種？(A)1 (B)2 (C)3 (D)4 種。2.下列何組物質兩者都屬於化合物？ (A)臭氧，二氧化氮 (B)鑽石，黃銅 (C)葡萄糖，乾冰 (D)氨水，鹽酸。3.下列何者錯誤？(A)目前週期表的元素有109種，全部在自然界中

5、可找得到 (B)食鹽是由氯和鈉化合而成，所以還保持氯和鈉原有的性質 (C)混合物有一定的性質和組成 (D)乾淨的空氣是一種純物質 (E)氫與氧可化合成水或過氧化氫。4.下列有關二氧化碳性質的描述，那些是屬於化學性質？(A)無色無味 (B)比空氣重 (C)不可燃不助燃 (D)溶於水呈酸性 (E)水溶液可使藍色石蕊試紙變紅。5.下列何者不是純物質？(A)鹽酸 (B)汽水 (C)碳酸氫鈉 (D)葡萄糖 (E)黃銅 。6.下列何者是化合物？(A)酒精 (B)水 (C)臭氧 (D)黃磷 (E)食鹽 。7.下列那些是純物質的特性？(A)它有一定的元素組成 (B)它有一定的熔點與沸點 (C)用化學方法不能使

6、它的成份分離 (D)它的密度、顏色及結構一定 (E)它僅含一種元素。8.下列性質哪些屬於物理性質？ (A)熔點 (B)可燃性 (C)密度 (D)汽化熱 (E)氧化力。ANS：1.( C)2.(C )3.(A)(B)(C)(D)4.(C)(D)(E)5.(A)(B)(E)6.(A)(B)(E)7.(A)(B)(D)8.(A)(C)(D) 三、物質的變化1.物質的變化可分為物理變化與化學變化。(1)物理變化：物質狀態改變而其本質不變，分子的種類與數目也沒有改變。如水的三態變化、粉筆寫黑板。(2)化學變化：物質中的原子重新排列結合產生新物質，其本質已改變者，如酒精燃燒、鐵生鏽。2.在化學反應前後，有

7、三個特點：(1)反應前後，各種原子的數目不變。(2)反應前後，分子的種類不同。(3)反應時伴隨著能量的變化。3.在各種化學反應中，生成物的總質量和反應物的總質量相等，稱為質量守恆定律。(因為在化學反應中，原子的排列方式改變，但原子的種類、質量均不會發生變化，所以反應前後，質量不會改變。)4.物質發生變化時，反應時伴隨著能量的增減。核反應(1081010KJ/mol)移去外層電子(103 KJ/mol)化學變化(1001000 KJ/mol)物理變化(100 KJ/mol)例題5由以下選項找出適合下面題目之答案：(A)紅色石蕊試紙變藍(B)碘溶於酒精(C)生米煮成熟飯 (D)石灰岩受熱變成生石灰

8、(E)水結成冰(F)蔗糖溶解於水中(G)氣體氧變為臭氧(H)石油之分餾 (I)煤之乾餾(1)何者是化學變化？ (2) 何者是物理變化？例題6請排出下列各能量變化的大小順序？ (A)H2(g)O2(g)®H2O(g) (B)H2O(s)®H2O見解析 (C)H2O(l)®H2O(g) (D)核能發電。例題7氫分子與氧分子化合成水的反應，可用下圖的方式表示。下列有關此反應的敘述何者正確？(A) 反應前後分子的種類不變 (B)氧分子與水分子均為雙原子分子 (C)原子的種類不變，故反應屬物理變化(D)反應產生熱量，反應前後各種原子的數目不變單元練習1.下列變化何者不是化學

9、變化？ (A)金屬鈉放入水中產生氫氣(B)硫酸銅晶體變白 (C)氧化汞受熱質量變輕 (D)氣球受熱變大。2.化學反應發生時，下列何者將不會發生變化？(A)物質總質量 (B)系統總化學能 (C)分子種類 (D)原子排列方式。3.有關物理變化的敘述，何者正確？(A)變化前後，分子的特性改變 (B)變化前後，分子的特性不變 (C)分子的種類改變但原子總數不變 (D)分子的特性及數目均改變。4.氫燃燒前後，下列有關敘述何者錯誤？ (A)H原子的數目不變 (B)產生新分子 (C)產生新原子 (D)H原子質量不變。5.下列那些是化學變化？(A)牛奶變酸 (B)光合作用 (C)水結成冰 (D)鐵生銹 (E)

10、杯子破了。6.物質發生化學變化時，何者保持不變？(A)原子種類 (B)原子排列 (C)分子數目 (D)原子數目 (E)物質本性。 7.下列何者為化學變化？ (A)銅器表面經久生成綠色物質 (B)以鹽酸清洗衛浴設備 (C)古人用草木灰洗滌污垢 (D)在高空中撒布乾冰製造人造雨 (E)酸雨對大理石雕像的溶蝕。ANS：1.(D)2.(A)3.(B)4.(C)5.(A)(B)(D)6.(A)(D)(E)7.(A)(B)(C)(E)四、物質的構造1.一切物質皆由原子所組成。2.原子是由甚麼組成?(1)原子是由三種基本次原子粒子組成 質子、中子和電子。(2)帶正電荷的質子和不帶電荷的中子集中在極細小的原子

11、核內，而帶負電荷的電子則繞著原子核高速運行。(3)原子是電中性的原子的質子數目與電子數目相等，所以原子是電中性的。3.原子內三種基本粒子的特性：粒子質量(公斤)電荷(庫侖)電子9.1091×10-31-1.6×10-19質子1.6725×10-27+1.6×10-19中子1.6748×10-270 4.原子極為微小，直徑約為10-10公尺，而原子核的直徑更小，僅約10-1510-14公尺。5.原子可以互相結合構成分子。如兩個氧原子可相互結合形成氧分子(O2)；一個碳原子及兩個氧原子可相互結合形成二氧化碳分子(CO2)。6.原子還可以經

12、由電子的得失形成離子，再由離子構成物質。如鈉原子(Na)失去一個電子形成鈉離子(Na+)；氯原子(Cl)獲得一個電子形成氯離子(Cl-)，然後鈉離子和氯離子藉由庫侖引力結合成為食鹽(NaCl)。7.物質的構造與原子的結構有密切的關係，其中影響物質構造的最主要因素是原子核外電子的排列方式。例題8下列有關原子構造的敘述何者正確？（甲）原子質量均分於整個原子中（乙）原子的質量絕大部分集中在原子核（丙）電子和質子數目必相等（丁）質子與中子數不一定相等 (A)甲丙 (B)乙 (C)乙丙丁 (D)乙丙 (E)甲丙丁。ANS：(C)例題9下列有關原子結構的敘述何者正確？ (A)原子核半徑約為1015公尺至1

13、014公尺 (B)電子質量約為質子的1836倍 (C)1個電子的質量為1.6´1019公斤 (D)質子與中子集中於原子核 (E)質子和中子質量相似。ANS：(A)(D)(E)單元練習1.元素的化學特性，主要是由原子中的何種粒子數決定？ (A)質子數 (B)中子數 (C)價電子數 (D)總電子數。2.下列有關原子的敘述，何者錯誤？ (A)原子直徑約1010m，而原子核直徑約10151014m (B)原子核內含有質子和中子，質子帶正電，中子不帶電 (C)原子變成帶正電的陽離子是因原子獲得質子 (D)影響物質構造的最主要因素是原子核外電子的排列方式3.有關原子的敘述，何項正確？ (A)皆由

14、質子、中子、電子所組成 (B)構成原子的粒子以質子最早被發現 (C)同種原子的原子量必相同 (D)原子的化學性質決定於最外層電子數。4.有關原子的結構敘述，何者正確？ (A)所有的原子都含有質子、中子、和電子 (B)原子中的電子，占有較大的空間和質量 (C)電子以隨機的方式分布在原子核外 (D)進行化學反應時，原子核內的質子和中子總數不會改變。5.下列各種粒子中，質量最小的是哪一種？ (A)電子 (B)氫離子 (C)氫原子 (D)中子 (E)粒子。ANS：1.(A)2.(C)3.(B)4.(D).5.(A)單元二：水一、水的性質1.水是構成生命的主要物質之一，為無色、無臭、為味的液體。2.水在

15、1大氣壓時，凝固點為0°C，沸點為100°C。3.水在4°C時的體積最小，密度最大。故將1atm、4°C時水的密度定為1g/cm3。4.水在固相或液相時，具有很高的比熱，能調節大氣的溫度，避免溫度變化過大。5.水具有極高的汽化熱(539 cal/g)，可調節氣候，維持水溫和大氣間熱量與水蒸氣之轉換平衡。6.水是一種很好的溶劑，可以溶解很多的物質，在生物體中擔任輸送營養和廢棄物的介質。7.水的化學式為H2O，純水是一種非常弱的電解質，其解離反應式為： H2OH+(aq)+OH-(aq)25°C時，純水中所含的氫離子和氫氧根離子的濃度為H+=OH-

16、=10-7M8.水和金屬氧化物反應生成鹼性物質：K2O(s)+H2O(l) 2KOH(aq)CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(aq)9.水和非金屬氧化物反應生成酸性物質：SO3(s)+H2O(l) H2SO4(aq)P4O10(s)+H2O(l) 4H3PO4(aq)例題125°C水溶液之HOH1×1014，現以4.00gNaOH配成500mL水溶液，H5×1014 M。(Na23.0)例題2在25°C時，1.4克的氫氧化鉀溶於水中配成250 mL溶液，則OH 0.1 M，pH_13 。已知K39，O16，H1例題3寫出下列各反應方程式並平衡之

17、：(1)電解食鹽水的反應方程式。(2)鋁鹽與水反應產生膠體的化學反應方程式。(3)含碳酸氫鈣之硬水用煮沸法軟化之反應方程式。(4)十氧化四磷溶於水。(5)金屬鈉和水反應方程式。(6)加入碳酸鈣軟化含鎂離子的硬水。Ans：2NaC12H2O®2NaOHH2C12，(2)Al33H2O®Al(OH)33H，(3)Ca22HCO3®CaCO3H2OCO2，(4)P4O106H2O®4H3PO4，(5)2Na2H2O®2NaOHH2，(6)Mg2CO32®MgCO3二、水的處理法水的處理法一般分為水的淨化、消毒、軟化等三項。1.水的淨化：一般

18、可分為沉澱、過濾、蒸餾等方法。(1)沉澱法：利用沉降作用，將含有懸浮物的水靜置，使懸浮物沉於池底而得澄清的水。若懸浮物的顆粒太小，無法自然沉澱，可加入明礬等化合物，產生膠質沉澱物而與懸浮粒子一起沉降。(2)過濾法：將固體由流體中除去的一種有效方法。水的淨化過程通常以小石子或細砂來代替濾紙，以除去殘留的懸浮物。欲除去水中不良氣味，則可使用活性碳過濾，活性碳表面積很大，能吸附水中的有機物雜質。(3)蒸餾法：利用混合物中各成分的沸點不同，藉著蒸發、凝結和收集的過程，達到分離的目的。2.水的消毒：為了除去水中的細菌，可以使用氯氣(Cl2)或臭氧(O3)來消毒。氯氣的濃度約到達0.2至1.0ppm(pa

19、rt per million，百萬分之一)便能殺死細菌。臭氧使用後化學殘留物較少且能殺死更多的病原菌及病毒，但缺點是持續性較差。3.水的軟化：(1)硬水：含有鈣或鎂等金屬離子的水，稱為硬水。(2)暫時硬水：硬水中，若成分為鈣或鎂的碳酸氫鹽(酸式碳酸鹽)，稱之。可藉煮沸法產生不溶的碳酸鹽而除去 Ca(HCO3)2(aq)CaCO3(s)+CO2(g)+H2O(l) Mg(HCO3)2(aq)MgCO3(s)+CO2(g)+H2O(l)(3)永久硬水：硬水中，若成分為鈣或鎂的硫酸鹽或氯化物，稱之。硬水可使用石灰蘇打法或離子交換法來除去鈣或鎂。(4)石灰蘇打法：利用石灰(CaO)及蘇打(Na2CO3

20、)來軟化硬水。化學反應式如下： CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(aq) Mg2+(aq)+Ca(OH)2(aq) Mg(OH)2(s)+Ca2+(aq) Ca2+(aq)+Na2CO3(aq) CaCO3(s)+2Na+(aq)(2) 離子交換法：硬水通過含有鈉離子的沸石或樹脂的管柱時，會產生陽離子交換反應，二個鈉離子交換一個鈣(鎂)離子，而將鈣(鎂)離子留在管柱中。下圖中為A型沸石，鋁原子、矽原子、氧原子鍵結在一起，成為一種巨大的陰離子，交換反應如下： Ca2+(aq)+2NaZ(s) CaZ2(s)+2Na+(aq)式中，NaZ代表沸石，Z-代表巨大的陰離子的一部分。當沸石使用

21、一段時間後，管柱可用濃氯化鈉溶液清洗，以恢復原狀，此過程又稱為再生。例題3欲將硬水中之Mg2(aq)除去，可以使用陽離子交換樹脂(NaR)，請寫出本反應之方程式：Ans：2NaRMg®Mg(R)2(s)2Na(aq) 。例題4自來水中若含氯氣2.13ppm，則其濃度為3.0´105M？(Cl35.5)三、自然水的污染1.污水中含有一些毒性較強的金屬及非金屬化合物：種 類主 要 來 源害 處砷(As)來源可由煤炭和石油產品燃燒，先構成空氣污染，再進入河川；或工業廢水放流至河川；亦可由磷酸鹽中的雜質及噴灑在果樹上的含砷農藥，經雨水沖洗累積在土壤表層。引起腸胃病變及烏腳病等，甚至

22、可能致癌。鎘(Cd)鎘的化學性質與鋅相似，廣泛使用在金屬表面處理。電鍍工廠將廢液未經處理排放，造成嚴重的鎘污染。高血壓、腎臟損傷、肌肉組織的破壞及痛痛病。 鉛(Pb)汽油中所加的抗震劑四乙基鉛(C2H5)4Pb、油漆及陶瓷釉中的鉛溶解於水中。腎臟和生殖功能的喪失及中樞神經的傷害。汞(Hg)汞齊法電解食鹽：通常使用汞為陰極，在陰極形成汞齊，在陽極產生氯氣。汞也廣泛使用在農藥中。引起水 病導致中毒或死亡。其他無機離子從事表面處理的工廠所排出的氰酸根離子(CN-)為極毒的物質；亞硝酸根離子(NO2-)和亞硫酸根離子(SO32-)等會改變水中進行的氧化還原反應。影響生態平衡。農藥以前的殺蟲劑

23、：二氯二苯三氯乙烷(DDT)；現在的殺蟲劑：巴拉松、卡巴落等。DDT使多種生物體內發生病變，影響野生動物的繁殖能力。現在的殺蟲劑在水中易被分解。清潔劑清潔劑是一種主要的水污染物，其主要成分為烷苯磺酸鹽，其通式如下：其中R代表烷基(CnH2n+1)，9n15。R有直鏈與分枝兩種。R為分枝的，不能被細菌分解，會長久存於自然界中，造成泡沫污染。R為直鏈的，可以被水中細菌分解，較不會造成環境污染。2.水污染之量測方法：(1) 生化需氧量(BOD)：微生物在污水中分解有機廢料所消耗氧的總量。需氧量越多，污染越嚴重。測量方法：水樣在 20 恆溫培養箱中暗處培養五天後，測定水樣中好氧性微生物在此期間氧化水中

24、物質所消耗之溶氧（Dissolved Oxygen，簡稱DO），即可求得生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，簡稱BOD5）。(2)化學需氧量(COD)：以化學方法(一般是以二鉻酸鉀在酸性下)，去氧化污水中所有的廢料，所需要的氧量。需氧量越多，污染越嚴重。測量方法：酸化之水樣加入過量之重鉻酸鉀溶液迴流煮沸，剩餘之重鉻酸鉀，以硫酸亞鐵銨溶液滴定；由消耗之重鉻酸鉀量，即可求得水樣中之化學需氧量（ Chemical Oxygen Demand ，簡稱 COD ）， 以表示水樣中可被氧化有機物之含量。例題5污水10cm3，以蒸餾水稀釋成1000cm3，維持20°C，

25、五天後溶氧量減少1.2×104g，則原污水之 12 ppm。(1ppm1mg/L)例題6今有100g的污水中，內含有16.2mg的有機廢料C6H10O5（分子量162g/mol），此種有機廢料是一種糖類，能完全被細菌分解，試求該污水之BOD值為多少ppm？Ans：192ppm（須列式）單元練習1.水塘及魚池中之水車轉動之作用為濺起水花，其目地為增加溶氧量之外，還能？ (A) 產生水流 (B) 釋放揮發性之雜質 (C) 氧化有機物 (D) 增加營養素2.下列各種淨化自然水的方法，何者涉及化學反應的發生？ (A)沉降 (B)過濾 (C)消毒 (D)除臭。3.下列水污染，何者會導致優養化現

26、象？ (A)廢熱 (B)磷肥 (C)有機廢料 (D)汞。4.下列水污染物質中，以何種最為嚴重？ (A)有機廢料 (B)硬性清潔劑 (C)農藥 (D)重金屬離子。5下列何者最易造成水污染？ (A)硬水 (B)肥皂 (C)硬性清潔劑 (D)軟性清潔劑。6.下列敘述，何者錯誤？ (A)在常壓時，4°C時的水密度最大 (B) 1莫耳冰的體積較1莫耳水的體積大，故冰的密度亦較水的密度大 (C) K2O的水溶液可使石蕊試紙呈藍色 (D)SO3的水溶液可使石蕊試紙呈紅色。7.下圖是純水在不同壓力與溫度的狀態示意圖，下列有關圖中甲、乙、丙三區域分別的物理狀態，何者正確？ 8.試求25oC時，0.00

27、5M的氫氧化鈣溶液的H為何？ (A)0.01 (B)0.005 (C)2´1012 (D)1´1012。9.如有一污水中含有10.0ppm有機廢料C6H10O5，則此污水每升的化學需氧量(COD)為多少克？ (A)0.001 (B)0.012 (C)0.024 (D)0.010。10.於25°C時，某溶液之H1.0´103M，下列敘述何項正確？ (A)該溶液呈酸性 (B)溶液中不含氫氧根離子 (C)溶液中的pHpOH6 (D)此溶液可使酚指示劑呈紅色。11.Ca (NO3) 水溶液通過R-H陽離子交換樹脂時可產生何種主要離子 ？ (A) 只有H (B)

28、H與NO3 (C) Ca2 與H (D) Ca2與OH 12.下列水污染物質中，以何種最為嚴重(量最多)？ (A)有機廢料 (B)硬性清潔劑 (C)農藥 (D)重金屬離子。 13.痛痛病是由下列何種無機化合物造成的？ (A) 汞Hg (B) 鎘Cd (C) 鉛Pb (D)砷As 14.下列何者為明礬? (A)KAl (SO4)2.H2O (B) KAlSO4.6 H2O (C) KAl (SO4)2.12 H2O (D) NaKAl(SO4)2 .6 H2O 15.水中之氯氣達1.0 ppm時(106 =百萬分之一)可殺死細菌，問此時一升(1000g)水中含氯為？ (A) 1 g (

29、B) 0.1 g (C ) 0.01g (D) 0.001 g。 16.除去水中不良味道和氣味，常用的物料是: (A) 明礬 (B) 細砂 (C)洗滌鹼 (D) 活性炭。 17.自來水廠的淨水步驟不包括下列哪一項? (A) 沈澱 (B) 凝聚 (C) 離子交換 (D) 消毒。 18.下列何者不屬於硬水的軟化方法？ (A)加熱煮沸 (B)加入碳酸鈉 (C)使用離子交換樹脂 (D)加入氯化鈉。19.水經下列方法處理後，哪一種最純淨？ (A)蒸餾法 (B)離子交換法 (C)逆滲透法 (D)過濾法20.下列重金屬之污染其可能之污染源何者不正確？ (A)有機汞農藥 (B)鉛中毒油漆、塗料 (C)鎘電鍍工

30、業 (D)銅肥料。21我國恆春南彎海域珊瑚白化之禍因據學者指稱最可能源於 (A)水質優氧化 (B)核能電廠的輻射污染 (C)工業廢水的重金屬污染 (D)核電廠出水口之熱污染。22.淨水器以離子交換法去除離子，其第一管柱含RH為陽離子交換樹脂，其第二管柱含ROH為陰離子交換樹脂。使再生時，應該 (A)以鹽酸沖洗兩管柱 (B)以氫氧化鈉溶液沖洗兩管柱 (C)以鹽酸沖洗第一管柱，以氫氧化鈉沖洗第二管柱 (D)以氫氧化鈉溶液沖洗第一管柱，以鹽酸沖洗第二管柱。23.水結冰時，體積會增加，則外加壓力對冰熔點影響的正確圖形應是：24.水可以調節地球氣溫，與水的哪些性質有關？ (A)4°C比重最大

31、(B)很好的溶劑 (C)比熱大 (D)汽化熱大 (E)常溫時呈液態。25.下列哪些可能是鍋垢的主要成分？ (A)CaCO3 (B)MgSO4 (C)CaSO4 (D)MgCO3 (E)CaCl2。26.下列各有關之水污染處理及其應用何者正確？ (A)蒸餾水適用於醫療及實驗室但不適作長期飲用水 (B)經泡沸石處理過的硬水洗衣粉或肥皂絲均可發揮洗滌作用 (C)蒸餾水長時間曝露於空氣中易溶有些許CO2(g) (D)水中有機污染物的存在將因微生物分解而使水中溶氧降低，其污染程度可由BOD值高低檢測 (E)自然水流經淨水槽之木炭，其中有機質可經木炭吸附達到脫臭目的。27.水的不尋常分子間引力，造成 (A

32、)高蒸氣壓 (B)高熔點 (C)高沸點 (D)高比熱 (E)高凝固熱。28.暫時硬水可利用下列哪些方法而軟化之？ (A)煮沸 (B)加適量氯化鈉 (C)加適量氫氧化鈣 (D)通過陽離子交換樹脂 (E)通過陰離子交換樹脂。29.下列水溶液何者為暫時硬水？ (A)酸式碳酸鈣 (B)Mg(HCO3)2 (C)蘇打水 (D)食鹽 (E)氯化鎂。30.下列哪一種方法，可使永久硬水軟化？ (A)加熱至沸騰 (B)通過陽離子交換樹脂 (C)蒸餾法 (D)消石灰鈉鹼法 (E)逆滲透法。31.下列哪些物質可用來殺死水中的細菌？ (A)氧氣 (B)氯氣 (C)明礬 (D)臭氧 (E)氮氣。32肥皂水在下列哪一溶液

33、中，會降低起泡效果？ (A)海水 (B)石灰水 (C)硬水 (D)蒸餾水 (E)氯化鈣水溶液。33. Ans：1.(B) 2.(C) 3.(B) 4.(D) 5.(C) 6.(B) 7. (C) 8.(C) 9.(B) 10.(A) 11(B) 12(A) 13(B) 14.(C) 15.(D) 16.(D) 17.(C) 18.(D) 19.(A) 20(D) 21(D) 22(C) 23(A) 24.(C)(D) 25.(A)(C)(D) 26.(A)(B)(C)(D)(E) 27.(B)(C)(D)(E) 28.(A)(D) 29.(A)(B) 30.(B)(C)(D) 31.(B)(D

34、) 32(A)(B)(C)(E) 33.(B)(D)(E)四、海水污染及其化學處理法1. 海水中主要的物質含量如右表：2.海水蒸發時，各種溶鹽順序結晶而出，首先沉澱的是硫酸鈣(CaSO4)，之後是食鹽(NaCl)。提取食鹽後餘下之濃鹽溶液稱為苦滷，可用以採收鎂化合物、鹵化物等。3.由海水製氯法：(1)電解熔融的食鹽時，陽極可得氯氣，陰極可得金屬鈉。反應式如下：2NaCl(l) 2Na(s)+Cl2(g)(2)電解濃食鹽水時，陽極可得氯氣，陰極可得氫氣及氫氧化鈉。反應式如下：2NaCl(aq)+2H2O(l) Cl2(g)+H2(g)+2NaOH(aq)4.由海水製溴法：將濃縮的海水酸化後，通入

35、氯氣，便可得溴。2Br-(aq)+Cl2(g) Br2(l)+2Cl-(aq)5.由海水提取鎂：(1)利用沉降反應法，將氫氧化鈣加入海水取樣中，以產生氫氧化鎂沉澱，Mg2+(aq)+2OH-(aq) Mg(OH)2(s)(2)再加鹽酸與氫氧化鎂反應生成氯化鎂，Mg(OH)2(s)+2HCl(aq) MgCl2(s)+2H2O(g)(3)電解熔化的氯化鎂，即可得鎂。MgCl2(s) Mg(s)+Cl2(g)6.海水的淡化：從海水中除去Na+、Cl-等離子，而得淡水以供使用。其方法有下列四種：(1) 凝固法：當一種電解質水溶液(如海水)慢慢凝固時，會得到純冰的晶體，餘下較濃的食鹽溶液，將純冰取出後

36、熔化即得淡水。(2)蒸餾法：將海水煮沸，水蒸氣冷凝後可得純水。下圖為一種簡單的太陽能蒸餾器。(3)逆滲透法：當淡水和鹽水中間以半透膜(此半透膜只能讓水分子通過，而不能讓食鹽分子透過)隔開，由於擴散作用，水分子會自動的由濃度較小的淡水擴散到濃度較大之鹽水中。今若加壓於鹽水，強迫水分子由鹽水移到淡水，而達到海水淡化的目的。如下圖所示。(4)離子交換法：利用離子交換法可得去離子水，使海水淡化。例題6由海水可提煉製得金屬鎂，若海水中鎂離子的含量為1215mg/L海水，則海水中鎂離子的體積莫耳濃度為多少？（原子量：Mg24.3）Ans：0.05M例題7 Ans：(1)B，(2)甲，(3)丁(1)B，單元

37、練習1.下列程序何者不適用於海水淡化? (A) 蒸餾法 (B) 逆滲透法 (C) 凝固法 (D) 過濾法。 2.粗鹽中因含有何種成分而易潮解？ (A)氯化鈉 (B)氯化鎂 (C)氯化鈣 (D)碳酸鈣。3.海水中含量最多的金屬離子是 (A)鈉 (B)鉀 (C)鈣 (D)鍶。4. 5.電解濃的食鹽水可得到哪一些食物？ (A)Na(s) (B)H2(g) (C)Cl2(g) (D)O2(g) (E)NaOH(aq)。6.有關海水的敘述，何者正確？ (A)海水蒸發後，最先析出的晶體是硫酸鈣 (B)粗鹽中含有氯化鈣而有苦味 (C)海水中含量最多的元素是鈉 (D)氯、鈉、溴、鎂等元素是目前從海水中提取的主

38、要資源 (E)要得到精鹽，需除去粗鹽中的氯化鈣與氯化鎂。7.下列有關水污染及其防治之敘述何者正確？ (A)生化需氧量是用來計算水中之需氧物質所消耗的氧量 (B)優養化是因為水中含過多的氮、磷等物質 (C)重金屬離子無法被微生物分解，會因生物作用使毒性累積 (D)BOD值愈高表示水中無機物質的污染愈嚴重 (E)發電廠排放大量的廢熱入河、海中，會使流經的水域溶氧量減少。 Ans：1(C) 2.(C) 3(A) 4.(B) 5.(B)(C)(E) 6.(A)(D)(E) 7.(A)(B)(C)(E)單元三：大氣 一、大氣的組成：1.地球表面上空所覆蓋的氣體稱為大氣。大氣密度以海平面最大，向

39、上密度漸小。高度30公里以下的大氣，約佔其總質量的90%以上。2.對流層：(1)離地表大約13公里以內的區域。(2)靠近海平面的純淨乾燥空氣中，氮佔78.08%、氧佔20.95%、氬佔：0.93%，其他的氣體(含惰性氣體)僅以微量存在。(3)惰性氣體有氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)和氡(Rn)六種，因為性質十分不活潑，所以稱惰性氣體或鈍氣。3.平流層：(1)離地表13公里至50公里之間。(2)由於在20公里至30公里處含有臭氧較多，故平流層又稱為臭氧層。(3)臭氧具有吸收紫外線(UVI)的功能，可保護地表上的生物免受紫外光的侵襲。4.中氣層：(1)由平流層的頂端再往

40、上算至85公里的範圍。(2)在此層中有含氧、臭氧及碳和氮的氧化物，會進行氧氣的光分解作用，又稱為光化層。5.游離層：(1)85公里至550公里的區域，空氣稀薄且離子特別多。(2)此層溫度相當高，故又稱為增溫層。6.外氣層：(1)550公里至1000公里的高空，此層即外太空的起點。(2)含氫和氦等兩種最輕元素。二、大氣污染來源： 1.存在於大氣中，對人體或環境會產生不良影響的氣態或懸浮態物質，稱為大氣污染物。其最主要的污染物來自化石燃料。 2.化石燃料：古時動、植物埋於地下，經轉變而成的燃料。最主要為煤、石油和天然氣。其主要成分為碳氫化合物(CxHy)。 3.一氧化碳(CO)：(1)化石燃料燃燒

41、不完全時，會產生一氧化碳。(2)都市中的一氧化碳來源主要是汽機車的內燃機(引擎)燃燒不完全所致。(3)一氧化碳有毒性，會與血紅素作用而使血液失去運送氧氣的能力。(4)瓦斯熱水器若裝置於空間狹小的浴室中，導致氧氣供應不足而產生大量的氧化碳，造成中毒。 4.二氧化碳(CO2)：(1)使用化石燃料完全燃燒時，將產生大量的二氧化碳：(2)二氧化碳會吸收紅外光，減少地球熱能的散逸，而使地面的氣溫上升，造成溫室效應。 5.二氧化硫(SO2)：(1)化石燃料中含有少量的硫及硫化物，燃燒時會產生有刺激性氣味的二氧化硫。(2)曝露在二氧化硫的樹木會枯萎，農作物收成會降低，工廠電器、金屬的設備會腐蝕。(3)二氧化

42、硫在空氣中會與水作用形成亞硫酸，也可能再被氧化成三氧化硫(SO3)而變成硫酸。若與雨水一起下降到地面，則會造成酸雨。(4)大型煉油廠、火力發電廠等，會排放大量的二氧化硫，是造成酸雨的主要來源。 6.氮的氧化物(NOx)：(1)氮的氧化物最主要為一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，主要來源亦為內燃機。內燃機的溫度越高越容易形成，因高溫時，氮氣容易被氧化。(2)內燃機中一部分的氮氣首先被氧化成一氧化氮隨廢氣排出。排出之後會進一步與氧結合形成二氧化氮。(3)一氧化氮有毒，會與血紅素作用而阻礙氧的輸送。二氧化氮為紅棕色有刺激性的氣體，對呼吸道有不良的影響。(4)若二氧化氮擴散至較高處，則會吸收紫外線

43、而分解：然後引起一連串複雜反應，最後以硝酸或亞硝酸的形式與雨水一起降下。因此氮的氧化物也是造成酸雨的原因之一。(5)吸入含有50100ppm的二氧化氮空氣數分鐘，會引發肺部發炎；持續吸入210日可致人於死。 7.有機化合物：(1)汽機車及工廠因燃料燃燒不完全，所排放出的有機物會影響空氣的品質。(2)碳氫化合物在空氣中會經光化學反應而產生許多新的污染物質。(3)某些地區若因一氧化氮及有機物過度污染，在加上地形、氣候而導致通風不良，則可能造成光化學煙霧。 8.固體懸浮物：(1)大氣中懸浮的微小顆粒，俗稱塵埃。塵埃的半徑約為10-710-2公分。(2)工廠煙囪所排放出的微小顆粒，其表面往往附著一些有

44、害的化合物(如：SO2、NOx及許多種類的碳氫化合物)，因此對我們的呼吸系統有害。 9.氟氯碳化物：(1)含氟、氯的碳化合物，稱為氟氯碳化物，如：CF2Cl2、CFCl3、。(2)氟氯碳化物大量使用於噴霧劑和冷媒。此類化合物在地表穩定，但擴散至平流層後會產生光分解，其產物會與臭氧產生反應而破壞臭氧層。10.幾種主要空氣污染物的來源：空氣污染物種類來 源硫氧化物(SOx)燃燒煤、石油及其他含硫燃料，石油煉製、金屬熔煉、造紙等。懸浮微粒(PM)燃料燃燒、工業、營建、森林火災、垃圾焚化、交通工具等。氮氧化物(NOx)運轉時的汽、機車引擎、飛機引擎、發電廠、肥料廠等。有機物(烴類)車輛、使用有機溶劑之

45、工商業或住戶。碳氧化物(COx)化石燃料燃燒。 三、大氣污染的防治：1.氣體的擴散，使得大氣污染並不是局限在某一個範圍或地區，因此大氣污染的防治必須由源頭(污染源)做起。2.汽機車必須加裝觸媒轉化器，使一氧化碳和燃燒不完全的有機物，轉變為二氧化碳和水，並將氮的氧化物還原為氮氣。3.二氧化硫可以使用碳酸鈣加以吸收，其裝置圖如下。生成的硫酸鈣可用作乾燥劑或製造粉筆。4.氟氯碳化合物是冰箱、冷氣機的冷媒，但是氟氯碳化合物會破壞臭氧層，以氟氯碳氫化合物(HFC-134a)來取代將可降低對臭氧層的傷害。5.燃煤、燃油的一大問題是產生煙灰，煙灰疏鬆多孔，容易吸附有害的氣體。工廠常用靜電集塵法、水

46、洗法等來收集煙灰。四、何謂紫外線指數(UVI)？1.從1997年7月開始，中央氣象局提供一項紫外線指數的報導。所謂紫外線指數即測報中午(約11:3012:30)陽光最強的一個小時中，使皮膚致紅的紫外線，到達地面時單位面積的輻射量之數值（其單位為百焦耳平方公尺），例如：若到達地面的輻射量為六百焦耳平方公尺，則轉換為紫外線指數為6。紫外線指數的大小和太陽角度、臭氧總量、雲、懸浮微粒、地表反照率與高度有密切關係。為使一般大眾更方便使用這個指數，將指數分為： 強度微弱 弱 中等強極強指數 0-23-45-6 7-810以上 2.太陽放出不同波段的輻射。有些波長的輻射人眼可見，如彩虹裏的各種顏色。在可見

47、光的波長以外，另有人眼看不到的紫外線和紅外線。紫外線最受關注，因為在沒有防護的情況下，紫外線能傷害皮膚和眼睛。紫外線可分為三類紫外線-A、紫外線-B和紫外線-C。紫外線-A紫外線-B紫外線-C波長(納米=10-9米)315-400280-315100-280被臭氧層的吸收程度能穿透臭氧層大部分被臭氧層所吸收差不多全部被臭氧層所吸收到達地面的輻射量超過百分之九十八的紫外線是紫外線-A不足百分之二的紫外線是紫外線-B幾乎零對環境和人的影響可產生光化學煙霧過量曝曬可引致皮膚癌及白內障無3.甚麼是防曬係數？ (1)防曬係數顯示太陽油對防止皮膚被曬傷的有效程度。 (2)防曬係數越高，保護皮膚的效用越大。

48、例如太陽油的防曬係數是4，這表示塗抹太陽油後，皮膚吸收紫外線的程度只是沒有保護下所吸收的四分之一。 單元練習1.一般工廠處理燃煤、燃油所排放的二氧化硫，是用下列何種物質來吸收？ (A)CaO (B)CaCl2 (C)NaOH (D)Na2CO3。 2.根據中央氣象局預報，明日紫外線指數為8，下列敘述何者正確？ (A)指數的大小表示明日白天一天紫外線輻射量大小 (B)明日陽光最強的一個小時中，紫外線到達地面的輻射量為8千焦耳平方公尺 (C)晒傷指數為過量級 (D)晒傷時限為40分鐘。3.下列有關酸雨的敘述，何者正確？ (A)指pH小於7的雨水 (B)主要是大氣中硫的氧化物溶解於雨水中所致 (C)

49、主要是大氣中CO2溶解於雨水中形成碳酸所致 (D)對人類和其他動物的危害比較大，對植物沒有影響。4.下列何者是空氣污染的指標？ (A)BOD (B)COD (C)PSI (D)PM10。 5.石化燃料的大量使用，使大氣中CO2的濃度昇高，導致溫室效應的發生乃因CO2吸收下列何種輻射線(A)紅外線IR (B)黃光 (C)紫光 (D)紫外線UV。6.紫外線指數(UVI)為5，係指中午的1小時中，紫外線到達地面的輻射量為 (A)100J/m2 (B)500 J/cm2 (C)500 J/m2 (D)500K J/m2。7.南極上空的臭氧層破壞，據報導是由下列何者物質擴散至臭氧層所造成的？ (A)H2

50、SO3 (B)CH3COOH (C)CH4和NH3 (D)CCl2F2。8.汽車的觸媒轉化器會將氮的氧化物還原成下列何種氣體，再排放至大氣中？ (A)氮氣N2 (B)一氧化氮NO (C)笑氣N2O (D)氨氣NH3。9.分餾液態空氣時，最先汽化逸出的氣體是什麼提示：各氣體之沸點分別如下：氧(182.97°C)，氮(195.8°C)，氬(189.34°C)，氫(252.8°C) (A)氬 (B)氮 (C)氧 (D)氫。10實驗室製造二氧化碳常用下列何種方法？ (A)液體空氣分餾 (B)強熱石灰石 (C)氯化鈉加鹽酸 (D)大理石和鹽酸作用。11.檢驗二氧化

51、碳常用的簡便方法是將二氧化碳通入 (A)肥皂水 (B)澄清的石灰水 (C)石蕊試液 (D)洗滌鹼溶液。12.光化學煙霧是以下列何者為核心？ (A)氧 (B)碳粒 (C)懸浮微粒 (D)碳氫化合物。13.下列顯示某地大氣平均溫度與氣壓垂直分布情形距離地面30公里以內，該地氣溫的垂直分布可用下列哪一曲線表示？. 14.下列何物質不是氮循環的主要物質 (A)NO3 (B)NO2 (C) N2O5 (D) NH3。15.在加油站工作所面臨的空氣污染，除了汽機車廢氣外，最多的就是： (A)二氧化硫 (B)二氧化氮 (C)碳氫化合物 (D)二氧化碳。16.製備二氧化碳的實驗，需用到下列哪些器材？ (A)硬

52、質試管 (B)分液漏斗 (C)錐形瓶 (D)廣口瓶 (E)量瓶。17.人類自從能夠測量空氣組成以來，哪些氣體含量會因時、因地而有較大的改變？ (A)氧 (B)氮 (C)二氧化碳 (D)臭氧 (E)氫。18.大氣結構層次中，和我們生存最息息相關是哪兩層？ (A)對流層 (B)平流層 (C)中氣層 (D)游離層 (E)外氣層。19.酸雨會造成哪些危害？ (A)建築物腐蝕 (B)湖泊酸化 (C)森林枯萎 (D)水質優養化 (E)地表溫度升高。20.下列有關臭氧的敘述，何者正確？ (A)只有在平流層中可以產生臭氧，在地表附近不會 (B)平流層的臭氧很安定，不會分解成氧氣 (C)雷電可使氧轉變為臭氧 (

53、D)地面上所有含氟或氯的化合物都會破壞高空中的臭氧層 (E)臭氧可以用來消毒飲水。21.實驗室中蒐集氣體的方法，下列哪些氣體的蒐集是利用排水集氣法？ (A)HC1 (B)H2 (C)NH3 (D)O2 (E)SO2。22.下列化合物若擴散至臭氧層，哪些會使臭氧層減少？ (A)二氧化碳 (B)氧 (C)一氧化氮 (D)一氧化碳 (E)氟氯碳化合物。23. 會產生光煙霧的物質是？ (A)NO2 (B)CO2 (C)SO2 (D)CF2Cl2 (E)烴類。24.下列何者屬於溫室效應氣體？ (A)水蒸氣 (B)二氧化碳 (C)甲烷 (D)氧氣 (E)氮氣。25.觸媒轉化器可以減少何種廢氣的排放量？ (

54、A)一氧化碳 (B)臭氧 (C)氮氧化物 (D)碳氫化合物 (E)二氧化硫。26.下列敘述何者正確？ (A)氮的化性活潑，故自然界存有很多氮化物 (B)大多數的動植物都能直接利用氮而變成本身的蛋白質 (C)大氣中的氮，利用閃電的高能，可和氧作用而形成氮的氧化物 (D)氮的氧化物溶於水變成硝酸鹽及亞硝酸鹽等植物養分 (E)土壤中的硝酸鹽、亞硝酸鹽及腐爛的動植物，能經由微生物分解作用，產生氮而返回大氣中。27.下列化合物若擴散至臭氧層，何者會破壞臭氧層？ (A)O2 (B)NO (C)CO (D)氟氯碳化合物 (E)SO2。28.下列哪些氣體在實驗室製備時，可用向上排空氣法收集？（原子量H：1，C

55、：12，N：14，O：16，S：32，Cl：35.5）（應選三項） (A)氫 (B)氯 (C)氧 (D)氮 (E)氨 ()氯化氫 ()二氧化硫 ()一氧化碳。29.下列有關臭氧的敘述，何者正確？ (A)臭氧的分子式為O3 (B)平流層的臭氧吸收陽光，可進行分解反應 (C)臭氧及氧氣皆不具毒性 (D)NO會催化臭氧的分解 (E)臭氧可使碘化鉀澱粉試紙由無色變為深紅色。30.下列哪些反應會產生CO2的氣體？ (A)貝殼鹽酸 (B)碳酸氫鈉硫酸 (C)碳酸鈉鹽酸 (D)將石灰石強熱 (E)大理石硫酸。31.臺北都會區空氣污染頗為嚴重，其現象有 (A)氮化物造成光煙霧 (B)硫化物造成酸雨 (C)二氧化碳造成溫室效應 (D)CO含量偏高，降低能見度 (E)烴類破壞臭氧層。32.1998年的諾貝爾醫學獎頒給了美國的三位科學家，主要因為他們發現， 一氧化氮(NO)是一種循環系統扮演非常重要的傳遞信息分子