專題討論1

專 題 討 論 1 原 子 結 構 與 元 素 週 期 表 1-1 原 子 的 發 展 簡 史 一 原 子 的 發 展 簡 史 : 年 代 科 學 家 實 驗 或 學 說 備 註 1774 拉 瓦 節 質 量 守 恆 定 律 1799 普 勞 斯 特 定 比 定 律 1804 道 耳 頓 倍 比 定 律 1808 道 耳 頓 原 子 說 原 子 學 說 無 法, 須 用 1808 給 呂 薩 克 氣 體 反 應 定 律 1811 亞 佛 加 厥 分 子 說 與 亞 佛 加 厥 定 律 亞 佛 加 厥 定 律 才 可 解 釋 氣 體 化 合 體 積 定 律 1832 法 拉 第 電 解 定 律 電 是 不 連 續 的 粒 子, 有 其 最 小 單 位 1897 湯 木 生 陰 極 射 線 發 現 電 子 ( 提 出 西 瓜 原 子 模 型 ) 1909 米 立 坎 油 滴 實 驗 求 出 電 子 帶 電 量 1911 拉 塞 福 α 粒 子 散 射 實 驗 發 現 原 子 核 ( 提 出 行 星 原 子 模 型 ) 1912 湯 木 生 質 譜 儀 實 驗 發 現 同 位 素 1913 莫 色 勒 原 子 靶 體 發 射 的 x 射 線 建 立 原 子 序 1919 拉 塞 福 14 4 17 1 7 N + 2He 8O+ 1H 發 現 質 子 1932 查 兌 克 9 4 12 1 4 Be+ 2He 6C+ 0n 發 現 中 子 1935 湯 川 秀 樹 介 子 理 論 二 陰 極 射 線 實 驗 : (1) 實 驗 方 法 - S + 1 1

(2) 陰極射線為一束高速電子流 具有下列特性 1射線由陰極射至陽極 2直線進行被阻擋時可形成陰影 3打在小風車時 小風車會轉動 4於磁場或電場下產生偏轉 且由偏折方向得知其帶負電 (3) 荷質比的測定 e = 1.759 1011 m 1湯木生由此實驗推得電子荷質比 庫侖/公斤 e 2陰極射線的 值為定值 與放電管中的氣體種類無關 m 三 油滴實驗 (1)實驗方法 (2)作數千次實驗 油滴電荷皆為 1.602 10 19 庫侖的整數倍 (3)由湯木生及米立坎的實驗可推得電子的質量 e 1.602 10 19 m= = = 9.11 10 31 11 e 1.759 10 m Kg 四 α 粒子散射實驗 (1)裝置如下圖 來自放射性元素的 α 粒子經金箔的散射後 擊中螢光幕所發出 的螢光 可觀察其散射的情形 1 2

(2) 結 果 : 絕 大 多 數 的 α 粒 子 穿 透 穿 透 金 屬 而 無 偏 折, 極 少 數 有 偏 角, 有 些 竟 達 180 (3) 拉 塞 福 散 射 實 驗 得 到 下 列 結 論 : a) 原 子 為 一 直 徑 10-8 cm 的 球 體, 其 中 心 為 原 子 核, 直 徑 約 為 10-12 ~10-13 cm 即 核 直 徑 : 原 子 直 徑 =1:10 4 ~10 5 b) 核 電 荷 愈 大 α 粒 子 之 散 射 角 愈 大 c) 原 子 核 只 佔 據 極 小 空 間, 卻 佔 有 原 子 大 部 分 的 質 量 原 子 核 外 空 間 為 電 子 佔 有, 故 大 部 分 α 粒 子 可 穿 透 過 五 質 譜 儀 : (1) 實 驗 原 理 : 以 電 子 束 撞 擊 氣 態 分 子 或 原 子 而 得 正 離 子 當 向 負 極 加 速 的 正 離 子 進 入 磁 場, 則 循 弧 線 前 進, 質 量 大 的 曲 率 半 徑 大, 電 荷 大 的 曲 率 半 徑 小 即 半 徑 r 與 質 量 m 平 方 根 成 正 比 ; 半 徑 r 與 正 離 子 帶 電 量 Q 平 方 根 成 反 比 : m r = Q (2) 應 用 : 利 用 照 相 底 片 的 感 光 程 度 可 知 各 原 子 的 同 位 素 質 量 與 含 量 百 分 率, 進 一 步 計 算 原 子 的 平 均 原 子 量 m ne 六 莫 色 勒 建 立 原 子 序 : (1) 實 驗 : 以 高 能 量 陰 極 射 線 撞 擊 在 一 靶 體 上 時, 就 產 生 X 射 線, 不 同 元 素 做 為 靶 體 則 得 不 同 波 長 的 X 射 線 (2) 發 現 : 莫 色 勒 發 現 各 原 子 所 發 射 的 x 射 線 波 長 (λ) 與 原 子 序 (Z) 形 成 以 下 關 係, 於 是 建 立 原 子 序 的 概 念 1 λ ( Z b) 1 3

精 選 範 例 範 例 1 有 關 原 子 及 原 子 核 之 實 驗 或 理 論 何 者 錯 誤? (A) 拉 塞 福 以 中 子 做 散 射 實 驗 確 定 核 原 子 之 原 子 模 型 (B) 湯 川 秀 樹 提 出 介 子 理 論 解 釋 了 核 作 用 力 (C) 查 兌 克 用 α 射 線 撞 擊 鈹 原 子, 獲 得 中 子 (D) 莫 斯 利 測 量 各 元 素 原 子 激 發 後 所 放 射 之 X 射 線 光 譜, 確 立 原 子 序 之 觀 念 答 :A 範 例 2 某 元 素 之 單 原 子 離 子 M +n 之 荷 質 比 為 A coul/g, 若 亞 佛 加 厥 常 數 以 N 0 表 示, 電 子 電 荷 以 e 表 示, 則 此 元 素 之 原 子 量 之 正 確 計 算 式 為 : 答 :C 範 例 3 由 密 立 坎 油 滴 實 驗 中, 觀 察 到 的 油 滴 電 量 有 下 列 五 種 : 答 :8 個 電 子, 則 其 最 少 附 有 多 少 個 電 子? 若 另 一 油 滴 之 電 量 為 範 例 4 M 2 + 在 質 譜 儀 形 成 Q/M 值 依 次 為 4825,4595,4386 之 質 譜, 其 強 度 1:8:16, 求 M 之 原 子 量 答 :10.8 1 4

1-2 原 子 的 構 造 原 子 的 結 構 : 電 子 質 子 中 子 發 現 年 代 1897 1919 1932 符 號 e - ( 0 1e) P( 1 1 H ) n( 1 0 n ) 質 量 9.11 10-31 公 斤 1.673 10-27 公 斤 1.675 10-27 公 斤 0.0054858 amu 1.007277 amu 1.008665 amu 電 荷 量 -1.602 10-19 庫 侖 +1.602 10-19 庫 侖 不 帶 電 荷 發 現 者 湯 木 生 拉 塞 福 查 兌 克 原 子 的 表 示 與 同 位 素 (1) 原 子 ( 離 子 ) 表 示 法 A z X n± X: 原 子 名 Z: 原 子 序 = 質 子 數 A: 質 量 數 = 質 子 數 + 中 子 數 n±: 離 子 帶 電 量 1 原 子 的 特 性 由 質 子 數 ( 即 原 子 序 ) 決 定 化 學 性 質, 原 子 序 相 同 者, 具 有 相 同 的 化 學 性 質 2 對 於 電 中 性 原 子 而 言, 其 電 子 數 = 質 子 數 3 對 於 離 子 而 言, 失 去 電 子 帶 正 電 ; 得 到 電 子 帶 負 電 (2) 同 位 素 1 原 子 序 相 同 而 質 量 數 不 同, 在 週 期 表 中 佔 同 一 位 置 的 元 素 稱 之 2 自 然 界 的 元 素 大 多 數 有 同 位 素 的 存 在, 但 含 量 比 不 同 故 各 元 素 之 原 子 量 皆 為 其 平 均 原 子 量 : 若 某 元 素 X 在 自 然 界 有 X 1,X 2,X 3 等 同 位 素, 各 同 位 素 之 含 量 為 X 1 %,X 2 %,X 3 % 各 同 位 素 之 原 子 量 若 為 A 1,A 2,A 3 則 平 均 原 子 量 : M = A 1 X 1 % + A 2 X 2 % + A 3 X 3 % ( 其 中 X 1 % + X 2 % + X 3 % + = 1) 3 同 位 素 比 較 : 同 : 原 子 序 質 子 數 電 子 數 電 子 組 態 化 學 性 質 異 : 質 量 數 中 子 數 原 子 量 物 理 性 質 ( 沸 點 ) 核 安 定 性 1 5

精 選 範 例 範 例 1 (1) M 2+ 離 子 具 有 23 個 電 子 則 下 列 何 者 為 質 量 數 55 的 M 原 子 的 中 子 數? (A)22 (B)25 (C)28 (D)30 (E)32 個 (2) 下 列 原 子 或 離 子 中, 電 子 數 與 質 子 數 相 同 者 為 (A) 12 18 2 6 C (B) O (C) 26 2+ 37 32 2 8 12 Mg (D) 17 Cl (E) S 16 答 :(1)D (2)A 範 例 2 已 知 某 離 子 XO 2-4 0.1 莫 耳 中 共 含 有 電 子 3.01 10 24 個, 則 X 的 原 子 序 為 (A)12 (B)14 (C)16 (D)18 (E)20 答 :C 範 例 3 下 列 對 同 位 素 之 敘 述 何 者 正 確? (A) 質 子 數 相 等, 中 子 數 不 等, 化 性 不 同 (B) 質 子 數 相 等, 中 子 數 不 等, 化 性 相 同 (C) 質 子 數 與 中 子 數 均 相 等, 電 子 數 不 等, 化 性 亦 不 同 (D) 質 子 數 不 等, 中 子 數 與 價 電 子 數 相 等, 化 學 性 質 相 同 答 :B 範 例 4 某 金 屬 之 密 度 為 1.5 克 / 立 方 公 分, 其 原 子 半 徑 為 10-10 公 尺, 其 原 子 核 半 徑 為 10-15 公 尺 則 構 成 該 原 子 核 的 物 質 之 密 度 ( 單 位 為 克 / 立 方 公 分 ) 大 約 為 : 85 日 大 (A) 1.5 10-15 (B) 1.5 (C) 1.5 10 5 (D) 1.5 10 15 答 :D 1 6

1-3 原 子 的 能 階 軌 域 與 電 子 組 態 ( 一 ) 電 磁 輻 射 與 光 能 1. c=λ ν c: 光 速 λ: 波 長 ν: 頻 率 2. 蒲 郎 克 提 出 質 點 運 動 中 能 量 是 非 連 續 性 的, 最 小 單 位 稱 為 量 子 E=hν= h λ c c: 光 速 λ: 波 長 ν: 頻 率 輻 射 波 名 稱 波 長 範 圍 無 線 電 波 數 米 以 上 微 波 數 毫 米 至 數 米 紅 外 線 波 750 nm~0.1 cm 可 見 光 400 nm~750 nm 紫 外 光 10 nm~400 nm x 射 線 0.01 nm~50 nm γ 射 線 小 於 0.5 nm ( 二 ) 氫 原 子 光 譜 1. 特 性 : (1) 僅 含 某 些 特 定 頻 率 (2) 主 要 有 二 群, 分 在 可 見 光 區 與 紫 外 光 區 (3) 各 群 隨 頻 率 之 增 加, 間 隔 有 規 律 地 減 少 (4) 可 見 光 區 各 線 條 之 頻 率, 恰 為 紫 外 光 區 中 各 對 應 頻 率 與 基 線 頻 率 的 差 2. 表 示 法 : 雷 德 堡 (Rydberg s) 方 程 式 1 1 ν = R ( ) 2 2 n l n n n : 低 能 態 n n : 高 能 態 R: 雷 德 堡 常 數 3.287 10 15 s -1 3. 氫 原 子 光 譜 系 列 : (1) 來 曼 系 列 :n =1,n n =2,3,4, 即 回 到 n=1 所 觀 察 到 的 光 譜, 均 位 於 紫 外 光 區 (2) 巴 耳 麥 系 列 :n =2,n n =3,4,5, 位 於 紫 外 光 區 及 可 見 光 區 (3) 帕 申 系 列 :n =3,n n =4,5,6, 位 於 ( 近 ) 紅 外 光 區 4. 波 耳 的 原 子 模 型 只 能 解 釋 氫 原 子 (1) 氫 原 子 的 電 子, 只 能 在 離 開 原 子 核 一 定 距 離 的 軌 道 做 圓 周 運 動 電 子 在 軌 道 上 運 動 時 具 有 一 定 的 能 量, 這 些 能 量 的 高 低 以 能 階 (energy level) 表 示, 從 原 子 核 向 外 分 別 以 n=1 2 3 4 5 等 量 子 數 表 之 (2) 氫 原 子 在 正 常 狀 態 時, 其 原 子 核 外 電 子 在 最 低 的 能 階 ( 即 n=l), 這 電 子 的 能 量 在 最 低 能 量 的 狀 態, 稱 為 基 態 當 此 原 子 吸 收 外 來 的 能 量 時, 電 子 能 夠 躍 遷 至 較 高 能 階 ( 即 n=2 3 4 ), 這 時 原 子 稱 為 在 激 發 態 (3) 激 發 態 原 子 的 電 子, 從 較 高 能 階 回 到 較 低 能 階 時, 可 放 出 一 定 量 的 能 量, 這 放 出 的 能 量 以 光 的 方 式 放 出 時, 可 產 生 不 連 續 的 線 光 譜 (4) 波 耳 導 出 電 子 氫 原 子 的 電 子 在 各 軌 道 所 具 能 量 : 18 (2.179 10 ) ( 1.312 10 ) E n = J/ 光 子 或 E 2 n = KJ/mol 2 n n 3 1 7

( 三 ) 量 子 力 學 的 原 子 模 型 1. 量 子 力 學 以 電 子 之 波 動 性 駐 波 的 觀 念, 來 描 述 電 子 在 空 間 的 機 率 分 布, 電 子 不 以 固 定 軌 道 繞 原 子 核 做 圓 周 運 動, 而 是 以 三 度 空 間, 在 原 子 核 附 近 空 間 快 速 運 動, 實 際 運 動 軌 跡 不 能 測 定, 但 能 預 測 最 可 能 出 現 電 子 之 空 間 2. 軌 域 : 在 原 子 核 附 近, 電 子 出 現 的 機 率 較 大 之 區 域 ( 或 空 間 ) 稱 為 軌 域 化 學 家 通 常 將 含 有 電 子 雲 90%~95% 機 率 之 區 域 代 表 原 子 之 軌 域 ( 四 ) 軌 域 與 量 子 數 n m : 1. 主 量 子 數 n:n=1 2 3 (1) n 決 定 電 子 能 量 之 大 小 軌 域 範 圍, 或 電 子 離 原 子 核 之 遠 近 ( 平 均 距 離 之 大 小 ) (2) n 決 定 原 子 中 電 子 之 能 量 主 層,n 越 大, 電 子 的 能 量 越 大, 軌 域 範 圍 越 大, 離 原 子 核 越 遠 n=1 為 第 一 主 層 (K),n=2 為 第 二 主 層 (L) 2. 角 量 子 數 : =0 1 2 (n-1)( 共 n 個 ) (1) 又 稱 副 層 量 子 數, 每 一 電 子 能 量 主 層 可 能 分 成 幾 組 ( 組 數 與 n 相 同 ), 每 一 種 不 同 能 量 之 副 層 具 有 不 同 之 形 狀, 即 有 數 種 之 軌 域 (2) 決 定 軌 域 形 狀 或 軌 域 之 種 類 即 有 多 少 個 之 數 值, 就 有 多 少 種 軌 域 3. 磁 量 子 數 m :m =0 ±1 ±2 ±3 ±l( 共 2 +1 個 ) (1) m 又 稱 軌 域 量 子 數 (2) m 表 示 軌 域 方 向, 或 副 層 之 軌 域 數 目 同 一 副 層 之 軌 域 形 狀 相 同, 但 空 間 方 向 不 同, 有 多 少 個 m 值, 就 表 示 此 副 層 中 有 多 少 個 軌 域 ( 五 ) 軌 域 的 形 狀 與 特 性 1. s 軌 域 :( =0) (1) 每 一 個 主 層 都 有 1 個 s 軌 域 (2) s 軌 域 之 電 子 在 原 子 核 的 周 圍 以 對 稱 的 球 狀 方 式 分 布, 不 具 方 向 性 2. p 軌 域 :( =1) (1) n 在 2 以 上 時, 每 一 個 主 層 有 3 個 p 軌 域 (2) p 軌 域 的 電 子, 在 x y z 三 個 互 相 垂 直 的 軸, 呈 啞 鈴 形 的 分 布, 依 次 稱 為 p x p y p z,p 軌 域 有 方 向 性, 在 原 子 核 找 到 電 子 之 機 率 為 零 1 8

3. d 軌 域 :( =2) (1) n 在 3 以 上 時, 每 一 主 層 中, 有 5 個 d 軌 域 (2) d 軌 域 有 方 向 性 4. f 軌 域 :( =3) (1) n 在 4 以 上 時, 每 一 主 層 中, 有 7 個 f 軌 域 (2) f 軌 域 有 方 向 性 ( 六 ) 旋 量 子 數 1. 電 子 在 軌 域 中 快 速 運 動, 亦 繞 著 本 身 的 軸 自 轉, 我 們 用 m s ( 或 s) 來 表 示 此 旋 量 子 數, 其 值 為 + 2 1 與 - 2 1 兩 種, 分 別 表 示 電 子 之 兩 種 不 同 自 轉 狀 態 2. 要 完 全 描 述 一 個 原 子 中 之 電 子 的 狀 態, 需 要 說 明 其 原 子 軌 域 與 自 轉 的 方 式, 即 總 共 需 要 4 個 量 子 數 :n m 與 m s 1 9

( 七 ) 原 子 之 電 子 組 態 1. 單 電 子 原 子 之 能 階 : 能 階 高 低 以 主 量 子 數 n 決 定 能 階 高 低 : 1s<2s=2p<3s=3p=3d<4s=4p=4d=4f 2. 多 電 子 原 子 之 能 階 : 能 階 高 低, 由 n+ 決 定,n+ 值 較 大 者 能 階 較 高, n+ 等 值 時, 以 n 值 較 大 者 能 階 較 高 如 右 圖 所 示 3. 電 子 組 態 : 原 子 中 的 電 子 排 列 方 式 稱 為 該 原 子 的 電 子 組 態 電 子 組 態 ( 基 態 ) 遵 循 之 三 原 則 : (1) 構 築 原 理 : 電 子 由 較 低 能 階 到 較 高 能 階 的 順 序 進 入 軌 域 (2) 庖 立 不 相 容 原 理 : 同 一 軌 域 內 的 兩 個 電 子 自 轉 方 向 必 相 反 (3) 罕 德 定 則 : 數 個 電 子 要 進 入 同 能 階 的 同 型 軌 域 ( 如 2p x 2p y 2p z ) 時 電 子 分 別 進 進 入 不 同 方 位 的 軌 域 而 不 成 對, 等 各 軌 域 均 有 一 個 電 子 時, 才 允 許 自 轉 方 向 相 反 之 電 子 進 入 而 成 對 4. 基 態 與 激 發 態 之 電 子 組 態 : (1) 違 反 庖 立 不 相 容 原 理 之 電 子 組 態 不 存 在 (2) 基 態 原 子 之 電 子 組 態 不 能 違 反 構 築 原 理 與 罕 德 定 則, 否 則 就 是 激 發 態 5. 離 子 之 電 子 組 態 : (1) 陽 離 子 : 原 子 失 去 外 層 電 子,n 最 高 者 先 失 去, 若 n 相 同, 則 再 將 較 高 者 移 去 陰 離 子 : 由 原 子 之 軌 域 按 規 律 性, 繼 續 填 入 電 子, 則 形 成 陰 離 子 (2) 寫 法 : 先 完 成 中 性 狀 態 的 電 子 組 態, 再 將 得 失 的 電 子 移 入 或 移 出 即 可 (3) A 族 元 素 之 原 子 或 離 子 有 相 同 電 子 數 時, 必 有 相 同 之 電 子 組 態 ( 八 ) 價 電 子 組 態 : 原 子 最 外 層 的 電 子, 稱 為 價 電 子 元 素 的 價 電 子 可 決 定 該 元 素 的 化 學 性 質 及 原 子 價 ( 若 元 素 的 價 電 子 數 相 等, 則 化 學 性 質 就 會 相 似 ) 典 型 元 素 的 價 電 子 組 態 如 下 圖 1 10

精 選 範 例 範 例 1 在 氫 原 子 光 譜 中, 來 曼 系 與 巴 耳 麥 系 之 能 量 最 低 的 二 條 光 譜 線, 其 波 長 比 為 : (A)1:4 (B)5:36 (C)5:27 (D)1:3 答 :C 範 例 2 在 氫 原 子 光 譜 中, 電 子 由 n=5 降 至 n=1 之 過 程 中, (1) 共 有 幾 種 頻 率 的 光? (2)Lyman 系 有 幾 條? 紅 外 光 區 有 幾 條? (3) 波 長 最 長 是 由 何 能 階 降 至 何 能 階? 答 :(1)10 (2)4,3 (3)n=5 n=4 範 例 3 原 子 軌 域, 主 層 與 副 層 及 電 子 數 分 別 如 下 : 主 層 (n) 1 2 3 4 5 副 層 s s,p s,p,d s,p,d,f s,p,d,f,g 最 多 容 納 電 子 數 2 8 18 32? (1) 主 層 n 為 多 少 以 後, 才 出 現 d 軌 域? (2) 主 層 n 與 最 多 容 納 之 電 子 數 有 什 麼 數 學 關 係 式 存 在? (3) 主 層 n=5 時, 最 多 容 納 幾 個 電 子? (4)g 軌 域 可 容 納 幾 個 電 子? 答 :(1)3 (2)2n 2 (3)50 (4)18 1 11

範 例 4 下 列 對 多 電 子 原 子 之 電 子 填 入 的 原 則 何 者 正 確? (A) 多 電 子 原 子 之 電 子 填 入 軌 域 時, 對 同 一 n 值 可 任 意 填 入 (B) 每 一 軌 域 最 多 只 能 填 入 2 個 自 旋 方 向 相 反 的 電 子 (C)N 原 子 的 2p 軌 域 有 3 個 電 子 填 入 方 式 2p 1 x 2p 1 y 2p 1 z 稱 為 洪 德 規 則 (D) 由 庖 利 不 相 容 原 理 知 每 一 軌 域 至 多 只 能 填 入 1 個 電 子 (E) 多 電 子 原 子 之 電 子 填 入 時 要 遵 循 亨 利 定 律, 查 理 定 律 及 洪 德 規 則 三 大 原 理 答 :BC 範 例 5 第 一 列 過 渡 元 素 3d 軌 域 全 部 半 填 滿 之 元 素 為 (A)Cr,Cu (B)Cr,Mn (C)V,Cr (D)Cu,Zn 答 :B 範 例 6 下 列 各 組 物 種 中, 何 組 的 各 物 種 電 子 組 態 完 全 相 同? (A)O 2- F - Ne Mg 2+ (B)F - Na Mg 2+ Al 3+ (C)Cl - Ar K + Ca 2+ (D)Cl - O 2- Na + Mg 2+ (E)P 3+ S 2- Cl - Ar 答 :AC 1 12

1-4 原 子 的 性 質 一 原 子 及 離 子 半 徑 1. 影 響 原 子 半 徑 之 主 要 因 素 : 主 量 子 數 n 核 電 荷 核 外 電 子 數 (1) A 族 元 素 1 同 族 元 素, 原 子 序 愈 大,n 愈 大 原 子 半 徑 增 大 如 :I > Br > Cl > F,Cs > Rb > K > Na > Li 2 同 週 期 ( 同 列 ) 元 素, 其 原 子 半 徑 隨 原 子 序 的 增 大 而 減 少 如 :Li > Be > B > C > N > O > F (2) B 族 元 素 半 徑 相 差 不 大 2. 離 子 半 徑 : 1 同 一 元 素 的 陽 離 子 半 徑 < 原 子 半 徑 < 陰 離 子 半 徑 如 :Cl + < Cl < Cl F < F - 2 同 一 元 素 之 離 子, 其 電 子 數 愈 多, 半 徑 愈 大 如 :Fe 2+ > Fe 3+ Cr 2+ > Cr 3+ 3 週 期 表 同 行 元 素 的 離 子 ( 核 電 荷 數 相 等 ), 其 原 子 序 愈 大 者, 離 子 半 徑 愈 大 如 :Li + < Na + < K + < Rb + < Cs + 4 週 期 表 同 週 期 元 素 的 離 子 ( 核 外 電 子 數 相 等 ):Ca 2+ < K + < Ar < Cl < S 2 (1) 陽 離 子 之 電 荷 數 愈 多, 其 半 徑 愈 小 如 :Al 3+ < Mg 2+ < Na + (2) 陰 離 子 之 電 荷 數 愈 多, 其 半 徑 愈 大 如 :F - < O 2- < N 3- 二 游 離 能 (IE) (1) 定 義 : 由 氣 態 原 子 移 去 束 縛 最 鬆 之 電 子 所 需 的 能 量 M (g) + 游 離 能 M + (g) + e - (2) 影 響 游 離 能 之 因 素 核 電 荷 數 : 核 電 荷 大, 對 電 子 引 力 強, 故 游 離 能 高 主 量 子 數 :e - 於 較 高 之 主 量 子 數 殼 層 上 需 較 少 之 游 離 能 Na>K 遮 蔽 效 應 : 原 子 內 層 電 子 雲 減 少 了 核 的 正 電 荷, 使 外 層 電 子 所 受 核 之 吸 力 減 少, 游 離 能 減 少 電 子 組 態 : (A) 激 發 態 之 電 子 較 基 態 電 子 易 游 離 (B) 同 能 階 之 軌 域 半 填 滿 或 全 填 滿, 游 離 電 子 所 需 之 游 離 能 則 較 高 (3) 游 離 能 的 規 律 性 同 族 元 素, 原 子 序 愈 大, 游 離 能 愈 小 同 列 元 素, 原 子 序 愈 大, 第 一 游 離 能 愈 高, 但 ⅡA (ns 2 )>ⅢA(ns 2 np 1 );ⅤA(ns 2 np 3 ) >ⅥA(ns 2 np 4 ) 元 素 第 一 游 離 能 (E 1 ) 最 大 為 He, 最 小 為 鍅 ( 自 然 界 中 最 小 者 為 銫 ) (4) 游 離 能 與 價 電 子 游 離 能 突 然 升 高 前 的 電 子 數 為 價 電 子 數 Li:E 1 =520 kj/mol E 2 =7297 kj/mol, 價 電 子 數 =1 ⅡA 之 E 1 :E 2 =1:2 ;ⅢA 之 E 1 :E 2 :E 3 =1: 3:5 E 之 比 較 特 殊 情 況 : Cl >F ;F + >F>F 1 13

三 電 子 親 和 力 (EA) (1) 一 中 性 氣 體 原 子 吸 引 一 個 電 子, 成 帶 負 電 的 離 子 時 的 能 量 變 化, 以 電 子 親 和 力 來 表 示 : A (g) +e A (g) (2) 電 子 親 和 力 之 特 性 1 對 大 部 分 的 中 性 原 子 及 所 有 的 陽 離 子 而 言, 當 加 入 一 個 電 子 時, 一 般 是 放 出 能 量 的 過 程, 因 此 電 子 親 和 力 是 以 負 值 表 示 2 有 些 中 性 原 子 及 陰 離 子 之 電 子 親 和 力 呈 正 值 如 ⅡA 族 及 ⅧA 族 及 N 元 素 3 電 子 親 和 力 的 絕 對 值 永 遠 小 於 游 離 能 4 鹵 族 具 有 最 大 的 電 子 親 和 力, 且 Cl>F>Br>I 5 M 之 電 子 親 力 和 M 之 游 離 能 同 值 異 號 和 M 之 游 離 能 無 關 6 各 原 子 之 第 二 電 子 親 和 力 均 為 吸 熱 四 電 負 度 (EN) (1) 庖 林 根 據 化 學 鍵 強 度 導 出 電 負 度 標 氟 原 子 的 電 負 度 最 大, 定 為 4 其 他 元 素 原 子 的 電 負 度 與 氟 為 4 之 比 較 值 電 負 度 值 愈 大, 原 子 對 共 用 電 子 的 吸 引 力 愈 大 (2) 電 負 度 之 特 性 1 電 負 度 為 原 子 在 鍵 上 與 另 一 個 原 子 競 奪 電 子 之 能 力, 為 一 種 相 對 值 2H 為 2.1, 故 可 用 電 負 度 2.1 來 區 別 金 屬 與 非 金 屬 3 同 族 :EN 隨 原 子 序 增 大 而 減 小 同 列 :EN 隨 原 子 序 增 大 而 增 大 4 預 測 鍵 型 (A) 鍵 兩 端 之 元 素 EN 相 差 1.9 以 上 則 為 離 子 鍵 (B) 鍵 兩 端 之 元 素 EN 相 差 1.9 以 下 則 為 共 價 鍵 若 EN 差 愈 大 則 極 性 愈 強, 為 極 性 共 價 鍵 (C)H 和 N O F 結 合 時 形 成 氫 鍵 1 14

精 選 範 例 範 例 1 兩 中 性 原 子 之 電 子 組 態 分 別 為 M:1s 2 2s 2 2p 6 3s 1,N:1s 2 2s 2 2p 6 4s 1, 試 問 下 列 敘 述 哪 些 正 確? (A) M 為 鈉 原 子 (B) M 和 N 代 表 兩 種 不 同 的 原 子 (C) 將 M 變 成 N 須 經 化 學 變 化 或 核 反 應 (D) 將 M 變 成 N 需 吸 收 能 量 (E) 由 M 移 去 一 個 電 子 所 需 的 能 量 比 由 N 移 去 一 個 電 子 所 需 之 能 量 為 大 答 :ADE 範 例 2 某 元 素 其 第 一 二 三 四 游 離 能 分 別 為 E 1 =496 kj mol,e 2 =4563 kj mol,e 3 =6913 kj mol,e 4 =9541 kj mol, 則 下 列 敘 述 何 者 正 確? (A) 此 元 素 的 價 電 子 組 態 為 ns 1 (B) 此 元 素 為 鹼 土 金 屬 (C) 此 元 素 之 氧 化 物 溶 於 水 呈 酸 性 (D) 此 元 素 為 極 強 之 氧 化 劑 答 :A 範 例 3 設 有 三 元 素 X Y Z, 其 電 子 組 態 及 第 一 第 二 第 三 游 離 能 之 代 表 符 號 列 於 下 表 中, 則 各 游 離 能 之 數 值 大 小 關 係, 何 者 為 正 確? (A) E 1 (X)>E 2 (X) (B) E 1 (Y)>E 1 (X) (C) E 2 (Y)>E 2 (X) (D) E 3 (X)>E 3 (Z) (E)E 2 (X)>E 2 (Z) 元 素 電 子 組 態 第 一 游 離 能 第 二 游 離 能 第 三 游 離 能 X 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 E 1 (X) E 2 (X) E 3 (X) Y 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 E 1 (Y) E 2 (Y) E 3 (Y) Z 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 E 1 (Z) E 2 (Z) E 3 (Z) 答 :BDE 1 15

1-5 元 素 週 期 表 與 週 期 性 ( 一 ) 週 期 表 分 類 1. 門 德 列 夫 週 期 表 按 原 子 量 大 小 排 列, 現 代 之 週 期 表 採 依 原 子 序 排 列 2. 在 週 期 表 中 直 行 叫 族 或 屬 共 分 18 族 ( 或 8 族, 每 族 又 分 A B 兩 族 ) 橫 排 叫 列 或 週 期 共 分 七 週 期, 氫 自 成 一 族 (1) 橫 排 1 第 一 週 期 2 個 元 素 第 二 週 期 8 個 元 素 第 三 週 期 8 個 元 素 第 四 週 期 18 個 元 素 第 五 週 期 18 個 元 素 第 六 週 期 32 個 元 素 第 七 週 期 理 論 上 有 32 個 元 素 (2) 縱 行 A 族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ⅧA 鹼 金 族 鹼 土 族 硼 族 碳 族 氮 族 氧 族 鹵 素 族 零 族 (3) 依 電 子 組 態 分 類 1 典 型 元 素 ⅠA ⅡA ⅦA 2 惰 性 氣 體 ( 稀 有 氣 體 鈍 氣 零 族 元 素 高 貴 氣 體 ) He Ne Ar Kr Xe Rn 除 氦 He 1s 2 外 均 為 ns 2 np 6 3 過 渡 元 素 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅧB ⅠB ⅡB 鑭 系 元 素 第 六 週 期 電 子 填 入 4f 軌 域 錒 系 元 素 第 七 週 期 電 子 填 入 5f 軌 域 (4) 依 金 屬 性 分 類 1 金 屬 元 素 位 於 階 梯 虛 線 左 方 非 金 屬 元 素 位 於 階 梯 虛 線 右 方 2 類 金 屬 元 素 B Si Ge As Sb Te At 3 兩 性 金 屬 元 素 Al Be Zn Pb Cr Sn ( 二 ) 週 期 表 中 各 元 素 之 特 性 1 16

精 選 範 例 範 例 1 元 素 X 的 電 子 組 態 為 [ 36 Kr]4d 10 5s 2 5p 2, 則 此 元 素 (A) 與 碳 在 同 一 族 (B) 位 於 週 期 表 的 第 四 列 (C) 為 一 過 渡 元 素 (D) 可 與 氯 結 合 成 XCl 4 的 分 子 (E) 每 個 原 子 中 有 50 個 質 子 答 :ADE 範 例 2 附 表 是 元 素 週 期 表 的 一 部 分 : 自 表 中 所 示, 選 出 適 合 於 下 列 各 題 的 元 素, 需 以 化 學 符 號 作 答 : (1) 容 易 形 成 二 價 負 離 子, 其 電 子 組 態 與 Ar 的 電 子 組 態 相 同 的 元 素 符 號 為 何? (2) 主 量 子 數 n=3 而 有 二 個 價 電 子 的 元 素 符 號 為 何? (3) 在 常 溫 常 壓 下 為 液 體 的 鹵 素, 其 元 素 符 號 為 何? (4) 電 子 組 態 為 [Ar 電 子 殼 ]3d 10 4s 1 的 元 素 符 號 為 何? (5) 元 素 與 元 素, 何 者 為 非 金 屬? 寫 出 其 元 素 符 號 (6) 第 三 列 元 素 中, 何 元 素 其 氫 化 物 的 水 溶 液 呈 弱 酸 性? 寫 出 其 元 素 符 號 (7) 第 三 列 元 素 中, 形 成 兩 性 氫 氧 化 物 的 元 素 符 號 為 何? (8) 第 二 列 元 素 中, 其 氫 化 物 有 一 對 未 共 用 電 子 對 的 元 素 符 號 為 何? 答 :(1) S (2) Mg (3) Br (4) Cu (5) P (6) S (7) Al (8) N 範 例 3 就 週 期 表 的 排 列, 可 將 元 素 分 類 為 主 族 過 渡 及 內 過 渡 等 元 素, 下 列 各 相 關 敘 述 何 者 正 確? (A) 鈍 氣 是 屬 於 主 族 元 素 (B) 主 族 元 素 是 最 外 層 軌 域 ns np 未 填 滿 或 剛 填 滿 (C) 過 渡 元 素 是 最 外 層 軌 域 ns 填 滿 後, 正 在 填 (N-1)d 或 剛 填 滿 (D) 類 金 屬 是 屬 於 過 渡 元 素 (E) 過 渡 元 素 均 為 金 屬 答 :ABCE 1 17

一 單 一 選 擇 題 ( )1. 氯 有 兩 種 同 位 素, 其 質 量 數 為 35 和 37, 而 氯 的 原 子 量 為 35.5, 試 問 下 列 何 者 不 為 氯 分 子 的 質 譜 線?(A) 70 (B) 71 (C) 72 (D) 74 ( )2. 碳 的 原 子 量 為 12.01, 已 知 碳 的 同 位 素 有 12 C 13 C 及 極 微 量 的 14 C 試 問 下 列 哪 一 選 項 為 12 C 與 13 C 在 自 然 界 中 的 含 量 比 例? 99 指 考 (A)1:1 (B)9:1 (C)49:1 (D)99:1 (E)199:1 58 ( )3. 下 列 有 關 某 元 素 28 X 的 敘 述, 何 者 正 確? 100 指 考 (A) 質 子 數 為 30 (B) 價 層 電 子 數 為 8 (C) 核 心 電 子 組 態 為 [Ne] (D) 為 第 二 列 元 素 (E) 其 在 化 合 物 中 最 常 見 的 氧 化 數 為 +2 ( )4. 在 氫 原 子 中, 電 子 經 由 下 列 能 階 躍 遷, 何 者 放 出 的 能 量 最 高? (A) n=5 n=2 (B) n=4 n=1 (C) n=6 n=3 (D) n=7 n=4 ( )5. 下 列 有 關 波 耳 電 子 結 構 理 論 的 敘 述, 何 者 錯 誤? (A) 電 子 在 軌 道 上 運 動 時 具 有 一 定 的 能 量 (B) 電 子 在 n=0 的 軌 道 時, 所 具 有 的 能 量 最 小 (C) 電 子 吸 收 能 量 躍 遷 至 較 高 能 階 的 狀 態 叫 作 激 發 態 (D) 電 子 從 較 高 能 階 回 到 較 低 能 階 時 放 出 能 量 ( )6. 碳 與 某 元 素 X 所 形 成 的 CX n 分 子 中, 各 原 子 的 電 子 總 數 為 74, 而 價 殼 層 電 子 ( 最 外 層 電 子 ) 總 數 為 32, 則 n 等 於 下 列 的 哪 一 數 值? 101 指 考 (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) 5 ( )7. 下 列 有 關 元 素 與 週 期 表 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 溴 離 子 與 惰 性 氣 體 氬 的 電 子 組 態 相 同 (B) 同 位 素 的 中 子 數 相 同, 所 以 化 學 反 應 性 相 同 (C) 週 期 表 中, 原 子 序 24 和 42 的 元 素 屬 於 同 一 族 (D) 現 今 通 用 週 期 表 中 的 元 素, 是 依 據 原 子 量 由 小 至 大 排 列 ( )8. 如 下 圖 所 示, 映 像 管 中 陰 極 射 線 從 燈 絲 F 出 發, 經 加 速 電 壓 V p 加 速 後, 受 兩 金 屬 板 A B 間 靜 電 場 的 偏 折 而 射 向 螢 光 幕 S 則 映 像 管 內 的 氣 壓 應 如 何 調 整, 才 能 達 到 較 佳 的 映 像 效 果? (A) 增 高 管 內 氣 壓, 提 供 較 多 的 空 氣 分 子, 以 增 多 陰 極 射 線 的 粒 子 數 (B) 減 低 管 內 氣 壓, 以 降 低 陰 極 射 線 與 空 氣 分 子 的 碰 撞 機 會 (C) 增 高 管 內 氣 壓, 提 供 較 大 的 壓 力, 以 增 強 陰 極 射 線 的 能 量 (D) 調 整 管 內 氣 壓, 不 影 響 映 像 管 的 映 像 效 果 ( )9. 氫 原 子 之 電 子 組 態 為 3s 1, 其 游 離 能 為 m kj/mol, 則 當 氫 原 子 之 電 子 組 態 由 5s 1 變 為 2s 1 時, 所 發 出 光 的 每 莫 耳 光 子 所 具 有 之 能 量 為 何? (A) 0.10 m (B) 0.21 m (C) 1.89 m (D) 0.9 m 1 18

( )10. 某 元 素 P, 經 質 譜 儀 測 定 得 P 3+ e 之 有 A 庫 侖 克 及 B 庫 侖 克 兩 條 紋 線, 又 測 得 m 紋 線 的 強 度 比, 前 者 : 後 者 =9:1, 則 P 之 平 均 原 子 量 為 何?( 設 電 子 之 電 量 為 C 庫 侖 個,N A 為 亞 佛 加 厥 數 ) N C (A) A 3 1 3N ( + ) (B) A C 9 1 3N ( + ) (C) A C 1 9 ( + ) 9 A B 10 A B 10 A B N C (D) A 1 9 3N ( + ) (E) A C 3 1 ( + ) 10 A B 10 A B ( )11. 在 只 有 一 個 電 子 之 原 子 或 離 子 中, 其 光 譜 線 符 合 下 列 式 子 : ν =Z 2 1 1 R H ( 2-2 )( ν 為 波 數,Z 為 原 子 序,R H 為 常 數,n 1 n 2 為 主 量 子 數 n 1 n 2 ) 若 已 知 氫 原 子 的 游 離 能 為 13.6 ev, 則 氦 離 子 (He + ) 游 離 能 為 下 列 何 者? (A) 3.4 ev (B) 6.8 ev (C) 27.2 ev (D) 54.4 ev ( )12. 鈉 鎂 及 鋁 三 種 物 質 的 第 n 游 離 能 分 別 為 1090.3 346.6 及 434.2 kcal/mol 試 問 n 為 何? (A) 一 (B) 二 (C) 三 (D) 四 (E) 五 94 指 考 ( )13. 原 子 的 電 子 組 態 中, 若 一 軌 域 僅 含 一 個 電 子, 則 此 原 子 具 有 一 個 未 成 對 電 子 試 問 氮 原 子 於 基 態 時, 其 未 成 對 電 子 數 和 下 列 何 者 相 同? (A) 硼 (B) 碳 (C) 釩 (D) 鈦 (E) 鎳 ( )14. 下 列 何 者 是 鹼 土 金 屬 原 子 的 基 態 電 子 組 態? 95 指 考 (A) 1s 2 2s 2 2p 5 (B) 1s 2 2s 2 2p 6 (C) 1s 2 2s 1 2p 6 3s 1 (D) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 (E) 1s 2 2s 2 2p 5 3s 2 ( )15. 某 +2 價 離 子 之 原 子 核 外 電 子 的 分 布 如 下 :n=1 有 2 個 電 子,n=2 有 8 個 電 子, n=3 有 12 個 電 子 ; 則 由 該 離 子 所 形 成 之 中 性 原 子 其 基 態 電 子 組 態 中,3d 軌 域 含 有 多 少 個 電 子? (A) 0 (B) 1 (C) 4 (D) 5 ( )16. 表 1 為 週 期 表 的 一 部 分, 試 問 下 列 有 關 該 五 種 元 素 及 其 化 合 物 性 質 的 敘 述, 哪 一 項 正 確? 101 指 考 表 1 (A) As 屬 於 金 屬 元 素 B (B) 電 負 度 最 大 者 為 Ga Al P (C) 第 一 游 離 能 最 小 者 為 B (D) 非 金 屬 性 質 最 強 者 為 P (E) 氫 氧 化 鋁 可 溶 於 酸 性 溶 液, 但 不 溶 於 鹼 性 溶 液 Ga As ( )17. 下 列 哪 一 個 金 屬 原 子 或 離 子 的 半 徑 最 大? 98 指 考 (A) Be (B) Mg 2+ (C) Zn 2+ (D) Mn (E) Ca ( )18. 下 表 為 元 素 週 期 表 的 一 部 分, 甲 至 戊 表 元 素 符 號, 其 中 甲 的 原 子 序 為 13 試 問 下 表 中, 哪 一 個 元 素 的 原 子 半 徑 最 小? 96 指 考 (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁 (E) 戊 ( )19. 下 列 有 關 第 17 族 元 素 ( 鹵 素 ) 的 性 質 中, 哪 一 個 隨 原 子 序 之 增 大 而 降 低 或 變 小? 99 指 考 (A) 原 子 半 徑 (B) 第 一 游 離 能 (C) 價 電 子 數 (D) 電 子 親 和 力 (E) 沸 點 ( )20. 原 子 的 電 子 組 態 中, 若 一 軌 域 僅 含 一 個 電 子, 則 此 原 子 具 有 一 個 未 成 對 電 子, 例 如 : 氫 原 子 有 一 個 未 成 對 電 子 試 問 氮 氣 原 子 於 基 態 時, 其 未 成 對 電 子 數 和 下 列 何 者 相 同? 93 指 考 (A) 硼 (B) 碳 (C) 釩 (D) 鈦 (E) 鎳 1 19

( )21. 已 知 坊 間 所 賣 的 光 觸 媒, 其 主 要 成 分 是 奈 米 級 的 二 氧 化 鈦, 而 其 接 受 光 ( 吸 收 光 ) 之 波 長 至 少 需 低 於 400 nm 吸 收 光 能 後 的 二 氧 化 鈦 具 有 相 當 強 之 氧 化 力, 可 以 直 接 將 吸 附 在 物 質 表 面 之 汙 染 物 直 接 氧 化, 使 其 分 解, 或 者 將 吸 附 於 物 質 表 面 之 水 分 子 氧 化 為 氫 氧 自 由 基 ( OH+H + +e - H 2 O,E 0 =2.79 V) 進 而 分 解 汙 染 物 試 問 下 列 敘 述 何 者 正 確? 92 指 考 (A) OH 為 強 還 原 劑 可 以 分 解 汙 染 物 (B) 奈 米 級 的 顆 粒 大 小, 是 比 本 土 的 蓬 萊 米 略 大 (C) 二 氧 化 鈦 的 基 態 和 激 發 態 之 能 階 差 約 為 3.1 ev (D) 光 觸 媒 處 理 過 的 場 所, 在 黑 暗 中 仍 具 有 消 毒 效 果 (E) 氫 氧 自 由 基 中 的 氧 原 子 之 電 子 恰 好 是 八 隅 體 組 態 ( )22. 氫 分 子 解 離 時 可 形 成 氫 原 子, 氫 原 子 中 的 部 分 能 階 如 圖 ( 一 ) 所 示, 圖 ( 二 ) 為 氫 原 子 被 激 發 時 所 顯 現 的 光 譜 試 問 圖 ( 二 ) 中 的 656.3 nm 的 譜 線 是 經 過 下 列 何 種 能 階 躍 遷 所 產 生 的? 100 指 考 (A) n=4 n=1 (B) n=4 n=3 (C) n=3 n=2 (D) n=3 n=1 (E) n=2 n=1 圖 ( 一 ) 圖 ( 二 ) 二 多 重 選 擇 題 ( )23. 下 列 有 關 電 子 和 原 子 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 由 陰 極 射 線 的 實 驗 結 果 推 定 電 子 為 原 子 所 含 的 基 本 粒 子 (B) 由 原 子 放 射 光 譜 譜 線 顯 示 出 原 子 內 電 子 能 階 不 具 連 續 性 (C) 湯 姆 森 利 用 質 譜 儀 測 量 各 元 素 原 子 的 質 量 數, 並 發 現 元 素 的 同 位 素 (D) 同 一 族 中, 價 電 子 之 主 量 子 數 愈 大, 原 子 之 半 徑 也 愈 大 (E) 根 據 波 耳 原 子 理 論, 電 子 由 一 能 階 轉 移 到 另 一 距 原 子 核 較 遠 的 能 階 時 會 釋 放 能 量 ( )24. 下 列 有 關 原 子 的 敘 述, 何 者 正 確? 91 指 考 (A) 碳 原 子 在 基 態 時 的 電 子 組 態, 有 四 個 未 成 對 電 子 (B) 鉀 原 子 的 第 一 游 離 能 比 鈣 原 子 的 第 一 游 離 能 低 (C) 硫 的 原 子 半 徑 比 鋁 的 原 子 半 徑 小 (D) 氯 原 子 的 電 負 度 比 氟 原 子 的 電 負 度 大 1 20

(E) 錳 原 子 的 d 軌 域 中 有 五 個 電 子 ( )25. 下 列 有 關 原 子 結 構 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 同 一 族 中, 價 電 子 之 主 量 子 數 愈 大, 原 子 之 半 徑 也 愈 大 (B) 角 量 子 數 為 1 時, 軌 域 的 形 狀 是 球 形 (C) 對 同 一 n 值 的 各 軌 域 其 能 量 大 小 的 順 序 是 :s<p<d<f (D) 根 據 包 立 不 相 容 原 理,6s 3 的 電 子 組 態 不 存 在 (E) 鋁 原 子 中, 三 個 3p 軌 域 的 能 階 相 同 ( )26. 下 列 有 關 原 子 軌 域 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 氫 原 子 的 3s 軌 域 能 量 較 3p 軌 域 能 量 低 (B) 鋰 原 子 的 2s 與 5s 軌 域 皆 為 球 形 分 布 (C) 基 態 碳 原 子 的 2p 軌 域 有 兩 個 未 成 對 電 子 (D) 主 殼 層 n=4 的 原 子 軌 域 最 多 可 容 納 14 個 電 子 (E) 相 對 於 1s 軌 域,2s 軌 域 電 子 出 現 機 率 最 大 的 地 方 離 原 子 核 較 遠 ( )27. 下 列 各 組 物 質 中, 何 組 的 各 物 質 電 子 組 態 完 全 相 同? (A) O 2- F - Ne Mg 2+ (B) F - Na Mg 2+ A1 3+ (C) Cl - O 2- Na + Mg 2+ (D) Cl - Ar K + Ca 2+ (E) P 3+ S 2- Cl - Ar ( )28. 有 關 第 一 列 過 渡 元 素 ( 原 子 序 21 至 30) 性 質 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 都 是 金 屬 (B) 都 能 和 稀 鹽 酸 反 應 產 生 氫 氣 (C) 都 有 兩 種 以 上 不 同 氧 化 數 之 穩 定 化 合 物 (D) 其 4s 軌 域 皆 有 電 子 (E) 比 重 都 比 水 大 ( )29. 根 據 目 前 所 普 遍 被 接 受 的 週 期 表 來 預 測 尚 未 發 現 的 超 鈾 元 素, 則 有 關 週 期 表 第 七 列 最 右 邊 一 個 元 素 的 敘 述, 何 者 正 確? (A) 其 性 質 與 鈾 相 似 (B) 其 價 電 子 的 電 子 組 態 應 為 7s 2 7p 6 (C) 應 屬 不 具 放 射 性 的 惰 性 氣 體 (D) 中 性 原 子 的 電 子 數 為 116 (E) 其 +2 價 離 子 的 質 子 數 為 118 ( )30. 下 列 有 關 元 素 性 質 的 敘 述, 哪 些 正 確? 97 指 考 (A) 同 一 原 子 的 游 離 能 和 電 子 親 和 力 的 大 小 相 同, 僅 符 號 相 反 (B) 第 2 週 期 原 子 的 電 子 親 和 力 中, 以 氟 所 釋 出 的 能 量 最 大 (C) 第 3 週 期 原 子 的 半 徑 大 小 隨 原 子 序 的 增 加 而 增 大 (D) 氟 原 子 的 電 子 親 和 力 絕 對 值 大 於 其 游 離 能 (E) 一 般 而 言, 金 屬 原 子 的 電 負 度 小 於 非 金 屬 原 子 的 電 負 度 ( )31. 下 列 有 關 鹼 金 屬 族 元 素 的 性 質, 哪 些 隨 原 子 序 的 增 大 而 漸 增? 94 指 考 (A) 原 子 量 (B) 原 子 半 徑 (C) 離 子 半 徑 (D) 熔 點 (E) 第 一 游 離 能 ( )32. 今 年 ( 西 元 2011 年 3 月 11 日 ) 在 日 本 東 北 地 區 發 生 芮 氏 規 模 9.0 大 地 震, 並 引 發 大 海 嘯, 導 致 福 島 核 電 廠 受 損, 放 射 性 物 質 碘 -131 外 洩 碘 -131 放 射 強 度 的 半 衰 期 為 8 天 試 問 下 列 有 關 碘 -131 的 敘 述, 哪 些 正 確? 100 指 考 (A) 碘 -131 在 人 體 內, 最 容 易 累 積 在 肺 部 (B) 碘 -131 的 原 子 核 內, 中 子 數 比 質 子 數 多 出 25 個 (C) 在 化 合 物 中 的 碘 -131, 加 硝 酸 銀 溶 液 使 其 產 生 沉 澱, 就 可 消 除 其 放 射 性 (D) 碘 -131 經 80 天 後, 其 放 射 性 強 度 就 減 弱 約 為 原 來 的 千 分 之 一 (E) 含 有 碘 -131 的 氣 體 化 合 物, 若 不 考 慮 氣 流 等 影 響, 則 該 氣 體 分 布 範 圍 由 1 公 里 擴 散 至 10 公 里 時, 其 平 均 濃 度 會 減 成 約 為 千 分 之 一 1 21

( )33. 元 素 週 期 表 係 依 原 子 序 大 小 排 列, 下 列 敘 述 何 者 正 確? 93 指 考 (A) 鹵 族 元 素, 其 電 負 度 由 上 而 下 漸 減 (B) 第 三 週 期 元 素 的 原 子 半 徑 由 左 至 右 漸 減 (C) 相 同 元 素 的 原 子, 每 一 個 原 子 的 質 量 數 皆 相 同 (D) 同 一 週 期 的 元 素, 其 第 一 游 離 能, 後 一 個 元 素 的 值 一 定 大 於 前 一 個 元 素 的 值 (E) 同 一 週 期 的 元 素, 一 個 中 性 氣 態 原 子 獲 得 一 個 電 子 所 釋 出 的 能 量, 以 鹵 族 元 素 最 大 ( )34. 為 紀 念 居 里 夫 人 發 現 鐳 (Ra) 元 素, 並 獲 諾 貝 爾 化 學 獎 100 週 年, 訂 定 2011 年 為 國 際 化 學 年 鐳 屬 於 鹼 土 元 素 下 列 有 關 鐳 的 敘 述, 哪 些 正 確? 100 指 考 (A) 鐳 的 價 電 子 層 為 7s 2 組 態 (B) 鐳 是 製 造 雷 射 元 件 的 材 料 之 一 (C) 鐳 具 有 放 射 性 是 因 其 第 一 游 離 能 極 低 (D) 鐳 的 碳 酸 鹽 難 溶 於 水 (E) 鐳 的 氯 化 物 之 化 學 式 為 RaCl 三 非 選 題 1. 假 定 以 小 寫 的 英 文 字 母 不 依 字 母 順 序, 分 別 代 表 部 分 週 期 表 中 的 二 十 六 個 元 素, 例 如 :s o f t 分 別 代 表 氫 鋰 鈉 鉀 ;l a z y 分 別 代 表 氦 氖 氬 氪, 如 下 表 試 根 據 下 面 的 提 示, 回 答 下 列 問 題 : 提 示 1: 元 素 c e f g k m x z 屬 於 同 一 週 期 提 示 2: 元 素 d i n p r t w y 屬 於 同 一 週 期 提 示 3: 元 素 a j l m q s u y z 的 中 文 名 字 均 含 气 提 示 4: 元 素 b d e h n k x 的 中 文 名 字 均 含 石 提 示 5: 含 元 素 b 的 一 族, 在 上 表 中 有 兩 個 金 屬 元 素, 其 右 邊 的 一 族 含 元 素 e h i 提 示 6: 地 殼 中 存 量 最 豐 的 幾 種 元 素 含 量 多 寡 的 順 序 是 :u>e>g 提 示 7: 元 素 c v w 屬 於 全 是 金 屬 的 一 族 提 示 8:u x 與 s 形 成 的 化 合 物 分 別 是 s 2 u 及 xs 3 提 示 9: 可 以 有 最 大 氧 化 數 的 一 族 元 素 含 m p q 提 示 10: 常 溫 下 液 體 的 元 素 是 p 提 示 11: 元 素 c f o t w 的 氧 化 物, 其 水 溶 液 均 呈 強 鹼 性 提 示 12: 元 素 b e i n 是 類 金 屬 (1) 矽 (2) 氮 (3) 鎵 (4) 溴 (5) 硫 (6) 鈉 2. 使 氯 分 子 解 離 成 氯 原 子 所 需 的 能 量 ( 即 鍵 能 ) 為 243 kj/mol 要 使 甲 烷 和 氯 發 生 化 學 變 化 所 應 照 射 的 光 之 最 大 波 長 為 多 少 nm? 1 22

3. 有 10 種 未 知 物 質, 分 別 用 代 號 甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸 來 表 示 已 知 下 列 事 項 : ( 一 ) 甲 乙 丙 丁 戊 均 為 元 素 物 質 ( 只 由 一 種 元 素 所 組 成 的 物 質 ), 而 且 其 元 素 均 為 週 期 表 上 第 1 至 第 3 週 期 的 非 金 屬 元 素, 而 癸 己 庚 辛 壬 均 係 由 上 述 5 種 元 素 所 構 成 的 兩 元 素 化 合 物 ( 二 ) 在 常 溫 常 壓 下, 甲 與 乙 為 固 體 ; 癸 為 液 體, 其 餘 均 為 氣 體 ( 三 ) 癸 是 日 常 生 活 中 不 可 或 缺, 而 且 用 量 最 大 的 化 合 物 ( 四 ) 甲 的 原 子 序 小 於 乙 的 原 子 序, 而 其 比 為 3:8 ( 五 ) 構 成 庚 的 兩 種 原 子 的 質 子 數 比 為 3:4, 而 庚 為 無 色 無 味 的 有 毒 氣 體, 常 見 於 關 閉 門 窗 使 用 瓦 斯 爐 所 發 生 的 中 毒 事 件 ( 六 ) 構 成 辛 的 兩 種 元 素 的 質 量 比 約 為 7:16, 而 辛 為 有 色 具 刺 激 性 的 有 毒 氣 體 ( 七 ) 氣 體 庚 與 壬 具 有 共 同 的 元 素 戊 ( 八 ) 乙 在 空 氣 中 燃 燒 可 得 壬 ( 九 ) 丙 是 癸 的 成 分 元 素 之 一, 在 適 當 的 催 化 劑 與 溫 壓 下, 丙 與 丁 反 應 可 得 到 己 在 工 業 上, 己 可 用 於 製 造 化 學 肥 料 *( 十 ) 丁 + 戊 X + 戊 辛 * 註 :( 十 ) 為 反 應 式, 表 示 丁 在 適 當 的 條 件, 會 與 戊 反 應 產 生 X, 再 與 戊 反 應 即 得 化 合 物 辛 根 據 上 述 事 項, 推 估 各 未 知 物 甲 ~ 癸 後, 回 答 下 列 問 題 (1) 用 元 素 符 號 寫 出 下 列 代 號 所 代 表 物 質 的 化 學 式 :( 包 括 常 溫 常 壓 時 的 狀 態 )(A) 甲 ;(B) 庚 ;(C) 癸 (2) 用 元 素 符 號 寫 出 下 列 反 應 的 化 學 反 應 式 ( 各 物 質 的 狀 態 不 需 表 示, 但 係 數 必 須 平 衡 ) (A) 乙 + 戊 壬 (B) 丙 + 丁 己 (C) X+ 戊 辛 1 23

參 考 解 答 一 單 選 01 B D E B B 06 D C B C B 11 D B C D D 16 D E B B C 21 C C 二 多 選 23 ABCD 24 BCE 25 ADE 26 BCE 27 AD 28 ADE 29 BE 30 BE 31 ABC 32 BDE 33 ABE 34 AD 三 非 選 01 (1) e;(2) j;(3) r;(4) p;(5) k;(6) f 02 493 nm (1)(A) 甲 為 C (s) ;(B) 庚 為 CO (g) ;(C) 癸 為 H 2 O ( ) ; (2) (A) 乙 + 戊 壬 :S+O 2 SO 2 ; 03 (B) 丙 + 丁 己 :3H 2 +N 2 2NH 3 ; (C) X+ 戊 辛 :2NO+O 2 2NO 2 1 24

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