(一) 原子說及其基本定律：

A. 原子與分子：物質是由分子構成，而分子由原子所構成。

(1) 原子：

甲、 一切物質是由原子所組成，但是原子並不一定能表現出物質的特性。

乙、 金屬是由原子堆積而成，惰性氣體是以單原子的形式存在自然界，因此這類的原子能表現出物質的特性。

丙、 非金屬的石墨是由碳原子組成，組成的碳原子排列成平面結構，與同樣是由碳原子排列成立體結構的鑽石性質不相同。

(2) 分子：

甲、 分子是由原子所組成，自然界有許多物質是由兩個或兩個以上的原子所組成，這些由原子組成，而具有物質特性的粒子，稱為分子。

乙、 單原子分子：

(a) 一個原子單獨存在自然界，而具有物質的性質，稱為單原子分子。

(b) 如惰性氣體(鈍氣)：氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)。

丙、 雙原子分子：

(a) 由兩個原子所組成的物質，稱為雙原子分子。

(b) 氫氣(H₂)、氧氣(O₂)、氮氣(N₂)、氟(F₂)、氯(Cl₂)、溴(Br₂)、碘(I₂)。

(c) 一氧化碳(CO)、氧化鎂(MgO)、硫化銅(CuS)、氧化鋅(ZnO)、氯化氫(HCl)…。

丁、 多原子分子：

(a) 多個原子組成的分子，稱為多原子分子。

(b) 臭氧(O₃)、氨氣(NH₃)、二氧化碳(CO₂)、過氧化氫(H₂O₂)、硫酸(H₂SO₄)…。

B. 質量守恆定律：1785年，(法)拉瓦節

(1) 化學反應前後，各物質原子不滅，質量總和相等。
2Mg＋O₂à2MgO
消耗Mg的質量＋消耗O₂的質量＝產生MgO的質量
24.3g＋16g＝40.3g(Mg=24.3)

C. 定比定律：1799年，(法)普魯斯特

(1) 同一種化合物，無論來源或製造方法，所含各成分元素間的質量比為定值。
H₂O中所含成分元素的質量比 H的質量：O的質量＝1x2：16x1＝2：16＝1：8
CO₂中所含成分元素的質量比 C的質量：O的質量＝12x1：16x2＝12：32＝3：8

D. 倍比定律：1804年，(英)道耳吞

(1) 二種原子構成不同的化合物時，令一原子質量固定，則另一原子質量成簡單整數比。

(2) 僅適用於2種原子的化合物，不適用於二種原子以上之化合物。

(3) C、O可形成CO、CO₂，其中若將C的質量固定，則O的質量比為1：2。
若將O的質量固定，則所需C的質量比為2：1。

(4) H、O可形成H₂O、H₂O₂，其中若將H的質量固定，則所需O的質量比為1：2。
若將O的質量固定，則所需H的質量比為2：1。

(5) S和O可形成SO₂、SO₃，若將S的質量固定，則所需O的質量比為2：3。
若將O的質量固定，則所需S的質量比。為3：2。

(6) N、O可形成NO、NO₂、N₂O和N₂O₅等物質，
若將N的質量固定，則所需O的質量比為2：4：1：5。
若將O的質量固定，則所需N的質量比為10：5：20：4。

E. 原子說：1803年，(英)道耳吞，現代原子模型的雛型

(1) 原子是構成一切物質最基木粒子。原子不能再分割。

(2) 相同原子具有相同質量及化學性質。

(3) 不同種的原子，以簡單的整數比，結合形成化合物。

(4) 化合物分解所得的原子，與構成化合物之同種原子性質相同。

(5) 化學變化時，原子重新排列，原子的質量、種類、數目不變。(與核反應不符)

(6) 「原子說」可圓滿解釋「質量守恆定律」、「定比定律」、「倍比定律」，但不能解釋與分子有關的定律。

(二) 分子說及其基本定律

A. 氣體反應體積定律：1808年，(法)給呂薩克

(1) 同溫同壓下，氣體反應時反應物及生成物的氣體體積恆成簡單整數比。
N₂＋3H₂à2NH₃中 體積比V(N₂)：V(H₂)：V(NH₃)＝1：3：2

B. 亞佛加厥定律：1811年，(義)亞佛加厥

(1) 同溫同壓下，同體積的一切氣體含有相同數目的分子 (但原子數不一定相同)。
即同溫同壓下，不同氣體之體積比＝莫耳數比＝分子數比。

C. 分子說：1811年，(義)亞佛加厥。

(1) 物質是由能夠單獨存在的分子構成。

(2) 分子是由原子所構成。

(3) 相同分子具有相同質量及化學性質。

(4) 物質與構成的分子具有相同性質。(決定氣體化學性質的粒子就是分子)

(5) 「亞佛加厥定律」又名「分子說」，可圓滿解釋 「氣體反應體積定律」。
「原子說」無法圓滿解釋「氣體反應體積定律」。

(三) 原子質量單位：

A. 定義：為原子的質量單位(atomic mass unit，記為amu)

B. 標準：

(1) 1莫耳¹²C原子的質量有12克。

(2) 1個碳原子¹²C的質量記為12amu。

(3) 1amu＝1個¹²C原子質量的1／12。

C. 關係換算：

(1)

(2) 在微觀世界中，以amu作為原子質量的單位；
在巨觀的世界中，以”公克”作為原子質量的單位。

	微觀	巨觀
原子	1個^12C原子質量＝12 amu	1莫耳^12C原子質量＝12克
	1個^16O原子質量＝16 amu	1莫耳^16O原子質量＝16克
分子	1個H2O分子質量＝18amu	1莫耳H2O分子質量＝18克
	1個CO2分子質量＝44amu	1莫耳CO2分子質量＝44克

D. 應用：

(1) 10個¹²C原子的質量為12X10＝120(amu)

(2) 硫的原子量＝32amu，則20個硫原子的質量＝20x32＝640(amu)

例1. 已知鋁的原子量為27amu，則50個鋁原子的質量為若干？

[解析]：1個鋁原子的質量為27amu

50個鋁原子的質量為27X50＝1350(amu)。

(四) 原子量：

A. 定義：

(1) 原子的質量極小，無法直接測量。

(2) 原子的質量，採用相對質量表示法。

B. 標準：

(1) 最早期：道耳頓以最輕的原子H＝1，作為原子量的標準。

(2) 1905年，國際原子量委員會決定採用自然界存在的氧，將其原子量訂為16。

(3) 1961年，國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)決定以¹²C＝12.0000，作為原子量的標準，決定出其他原子的相對原子量。

C. 單位：amu，原子質量單位

D. 實例：得A原子與¹²C原子的質量比為x：1，若A的原子量為Mamu，
則：，因此 A的原子量為(12x)amu。

E. 原子量不一定是整數，因為原子量是根據某原子質量與¹²C原子質量的比而得。
例如：¹⁶O的原子質量約為¹²C的1.33328倍，因此¹⁶O的實際原子量為15.996。

F. 原子量的表示法：

(1) ³²S的原子量＝32。

(2) 1個³²S原子的質量＝32 amu。

(3) 1莫耳³²S原子的實際質量為32克。

例2. 若測得同數目的¹²C原子與¹⁶O原子的質量比為3：4，則¹⁶O的原子量為若干？

[解析]： 3M＝48 M＝16amu。

例3. 已知相同數目的S原子、O原子和¹²C原子的質量比為4：8：3，則：
(1) O的原子量＝_______amu；S的原子量為________amu。
(2) 10個硫代硫酸(H₂S₂O₃)的分子質量為________amu。

[解析]：(1) S：O：¹²C＝4：8：3＝x：y：12 x＝16 (amu)， y＝32 (amu)
H₂S₂O₃的分子量＝1x2＋32x2＋16x3＝114 (amu)

(五) 平均原子量：

G. 意義：

(4) 因大部分的元素皆有同位素存在，故週期表呈現的原子量為各同位素的加權平均。

(5) 平均原子量等於各同位素原子量(M₁、M₂……)與其百分含量(x1、x2……)之乘積的總和。

H. 關係式：

例4. 自然界中的¹⁰B與¹¹B的含量比為1：4，則B的平均原子量為_______amu。

[解析]：(1) ¹⁰B佔全部的1/5，而¹¹B則佔全部的4/5；
(2) B的平均原子量為10x1/5＋11x4/5＝10.8(amu)

例5. 自然界中氯有³⁵Cl(原子量＝35.0)、³⁷Cl(原子量＝37.0)，其天然存在自然界的比例分別為75％、25％，則氯的平均原子量＝_______。

[解析]：35x0.75＋37x0.25＝35.5(amu)。

例6. 化合物AB中，A所佔的重量百分率為40％，同時發現A有同位素²⁰A(佔70％)、²²A(佔30％)，而B也有2種同位素³⁰B及³²B，則³⁰B所佔的比率為_______％。

[解析]：A的平均原子量＝20x0.7＋220.3＝20.6 (amu)
A的含量佔40％，假設B的平均原子量為B，則
20.6＝8.24＋0.4B B＝30.9
B有³⁰B及³²B兩種同位素，且平均原子量為30.9，假設³⁰B的含量佔x，則
30x＋32(1－x)＝30.9 30x＋32－32x＝30.9 2x＝1.1 x＝0.55＝55％

(六) 分子量：

A. 定義：分子中所含原子質量的總和，稱為分子量。

B. 莫耳質量：

(1) 1莫耳(mol)分子的實際質量，即6.02x10²³個分子的質量，即為克分子量，或稱為莫耳質量。

C. 單位：

(1) 分子量可表示為1莫耳分子的質量，寫成g／mol。

(2) 1個分子的質量，可以amu表示。

(3) 乙醇(C₂H₅OH)的分子量為12x2＋6x1＋16x1＝24＋6＋16＝46
乙醇的分子量可表示成：46克／莫耳(巨觀)，或表示成46 amu(微觀)。

D. 分子量的求法(蒸氣密度法)：

(1) 利用某特定狀況下的氣體密度求得分子量。

(2) 標準狀況(STP，1atm，0℃)時，任何氣體的體積皆為22.4公升。

(3) 氣體分子量M＝STP下的蒸氣密度 x STP下的莫耳體積(22.4L)

例7. 氮的原子量為14.0，則：
(1) 1個氮原子的質量為14.0 amu。
(2) 1個氮原子的質量為。
(3) 1個氮分子的質量為28.0 amu。
(4) 1個氮分子的質量為
(5) 1莫耳氮原子的質量為14.0克。
(6) 1莫耳氮分子的質量為28.0克。
(7) 1克氮原子的質量有6.02x10²³ amu。
(8) 1克氮分子的質量有6.02x10²³ amu。

例8. 已知一個O₂分子量為32，則一個O₂分子的質量為若干？

[解析]：1個O₂分子的質量＝32amu，且1amu＝1.67x10^－24克。
因此1個O₂分子的質量＝32x1.67x10^－24克＝5.34x10^－23克。

(七) 莫耳：

A. 意義：

(1) 為計算原子或分子常用的單位，用以方便表示數目極大的分子或原子。

(2) 12克的¹²C原子中所含的原子總數，即為1莫耳。

B. 代號：以mol表示。

C. 數值：

(1) 1莫耳(mol)的個數約為6.02x10²³個，一般將此數值稱為亞佛加厥數(N_A)。

(2) 6.02x10²³個原子，稱為1莫耳，但此數值僅為一個概數，不是恰巧等於。

D. 換算關係：

E. 1 莫耳(mol)CO₂分子有6.02x10²³ 個CO₂分子。
5莫耳(mol)CO₂分子有5x (6.02x10²³) 個CO₂分子。
n莫耳(mol)CO₂分子有nx (6.02x10²³) 個CO₂分子。

(八) 莫耳質量：

A. 意義：1莫耳物質所具有的質量，即稱為該物質的莫耳質量。

B. 單位：公克。

C. 數值：依物質的是化學式，求得原子量的總和。

D. 原子的莫耳質量：
Mg的原子量為24，則1莫耳的鎂原子有24克。
K的原子量為39，則1莫耳的鉀原子有39克。

E. 分子的莫耳質量：(S＝32，Ca＝40)

(1) 硫酸分子式為H₂SO₄，則硫酸的莫耳質量＝1x2＋32x1＋16x4＝98克。

(2) 氫氧化鈣的化學式為Ca(OH)₂，則氫氧化鈣的莫耳質量＝40＋16x2＋1x2＝74克。

(3) 葡萄糖的化學式為C₆H₁₂O₆，則葡萄糖的莫耳質量＝12x6＋1x12＋16x6＝180克。

(4)

F. 莫耳與其他物理量的換算關係：

(1) 將氣體體積換算成莫耳：
氣體在特定的溫度及壓力下有一定的體積，如：

狀態	溫度	壓力	1莫耳氣體體積
標準狀況 (STP)	0 ℃	1 atm	22.4公升
常溫常壓 (NTP)	25 ℃	1 atm	24.5公升

(2)

( )1. 下列何者可說明倍比定律？
(A)氧，臭氧 (B)黃磷，紅磷 (C)氛，氛，氛 (D)乙烷，丙烷 (E)乙醇，甲醇。

【答案】：【D】

【解析】：(A)氧O₂，臭氧O₃為同素異形體，相同的元素，但是為不同的結構。
(B)黃磷P₄，紅磷(P₄)_n為同素異形體，相同的元素，但是為不同的結構。
(C)氕，氘，氚為氫的同位素，有相同的質子數，不同的中子數，為同一元素。
(D)乙烷C₂H₆，丙烷C₃H₈，為兩種元素，組成系列不同的化合物，遵守倍比定律。
(E)乙醇C₂H₅OH、甲醚CH₃OCH₃，分子式皆為C₂H₆O，屬於同分異構物，有相同的分子式，不同的結構式。

( )2. 下列哪一組的化合物，其組成不能以倍比定律說明？
(A)氧及臭氧 (B)一氧化碳及二氧化碳 (C)水及過氧化氫 (D)一氧化二氮及二氧化氮。

【答案】：【A】

【解析】：倍比定律指兩種元素組成不同的化合物，若固定其中一元素的質量，則另一元素的質量成簡單整數比。
(A)氧O₂，臭氧O₃為同素異形體，相同的元素，但是為不同的結構，和倍比定律無關。
(B)C、O分別組成了CO含CO₂。
(C)H、O分別組成了H₂O和H₂O₂。
(D)N、O分別組成了N₂O和NO₂。

( )3. 若化合物A₂B的重量百分比組成為60％A與40％B，則化合物AB₂的重量百分組成，與下列何組重量百分組成最接近？
(A)27％A與73％B (B)33％A與67％B (0)40％A與60％B (D)50％A與50％B。

【答案】：【A】

【解析】：已知化合物A₂B質量比為60％和40％，假設A的質量佔60克，則B的質量佔40克。
一個A原子：一個B原子＝；因此A：B原子量比＝3：4。
化合物AB₂中，含1個A和2個B，所以質量比＝3：4x2＝3：8，
因此A佔全部的，B佔全部的。
所以A佔27％，B佔73％。

( )4. 已知亞佛加厥數為6.02X10²³，下列哪一項所含氫的原子數最多？
(A)3.01X10²³個氫分子的氫原子 (B)5.02X10²³個氫原子 (C)8.5克氨(NH₃)所含的氫原子 (D)8克甲烷(CH₄)所含的氫原子。

【答案】：【D】

【解析】：(A)3.01X10²³個氫分子的氫原子＝ (B)5.02X10²³個氫原子＝。
(C)8.5克氨(NH₃)＝，1個分子含3個H原子，因此
H原子共有0.5x3＝1.5莫耳氫原子。
(D)8克甲烷(CH₄)＝，1個分子中有4個H原子，因此
H原子共有0.5x4＝2莫耳H原子。
所以(D)所含的H原子最多。

二、多選題：

( )1. 道耳頓的「原子說」可解釋哪些基本定律？
(A)定比定律 (B)倍比定律 (C)亞佛加厥定律 (D)氣體反應體積定律 (E)質量守恆定律。

【答案】：【ABE】

【解析】：道耳頓原子說可以解釋(E)質量守恆定律、(B)倍比定律和(A)定比定律。

( )2. 以今日的化學知識而言，下列道耳頓1802年所提出之「原子說」，何者必須修正？
(A)原子是基本粒子，不可再分割 (B)一切物質皆由原子所組成 (C)相異元素的原子，具有不同的化學性質 (D)相同元素的原子，具有相同的質量及性質 (E)化合物分解所得的原子與構成化合物之同種原子性質相同。

【答案】：【AD】

【解析】：道耳頓的原子說以不合時宜的部分為：
(1) 原子不再是最小粒子，原子可以再分割成更小的質子、中子、電子，甚至夸克。
(2) 相同的元素，質量跟大小不一定相同，因為有同位素的存在，因此有些原素的原子，有相同的質子，但是不同的中子，所以質量不同。

三、非選題

1. 下列五種定律，確立了原子與分子之概念，試回答下列各小題：
(A)質量守恆定律 (B)氣體反應體積定律 (C)亞佛加厥假說 (D)倍比定律 (E)定比定律。

(1) 【(A)質量守恆定律、(B)氣體反應體定律、(C)亞佛加厥假說、(D)倍比定律】為依據具體「實驗」而提出的學說。

(2) 【(E)定比定律】為依據「假設」而提出。

(3) 道耳頓提出之「原子說」，可說明的定律為【(A)質量守恆定律】、【(D)倍比定律】、【(E)定比定律】。

(4) 為了解釋【(B)氣體反應體積定律】定律，因而提出【C亞佛加厥假說】，因而建立了分子概念。

2. 按定比定律完成下列圖表，試寫出下列空格的答案：(原子量：Si＝28)

(A)的化學式為【H₂O】，(B)的化學式為【N₂O₃】，(C)的化學式為【CH₄】，
(D)的化學式為【SiO₂】，X應為【14／3】，Y應為【3】，Z應為【7】。

【解析】：1克的H和8克的O組成(A)，H：O＝，
(A)物質的化學式H₂O
1克的H原子和X克的N原子組成NH₃，N：H＝
8克的O原子和14／3克的N原子組成(B)，N：O＝
(B)物質的化學式為N₂O₃。
8克的O原子和Y克的C原子組成CO₂，C：O＝ Y＝3克
3克的C原子和1克的H原子組成(C)，C：H＝
(C)物質的化學視為CH₄。
Z克的Si和3克的C組成SiC，Si：C＝ z＝7克
7克的Si和8克的O組成(D)，Si：O＝
(D)物質的化學式為SiO₂。

3. 同溫同壓下，CO和CO₂具有同數目的原子，則下列比值關係分別為若干？(均為CO：CO₂)

(1) 莫耳數比＝【3：2】；

(2) 分子量比＝【7：11】；

(3) 重量比＝【21：22】；

(4) 體積比＝【3：2】。

【解析】：一個CO有2個原子，一個CO₂有3個原子，當兩者的原子數目相同時，
假設都有6個原子(求最小公倍數)，因此CO需有3個分子，CO2需有2個分子，
所以兩者的分子數比CO：CO₂＝3：2。
分子數比＝莫耳數比＝體積比＝3：2(都是氣體，遵守亞佛加厥定律)
分子量比CO：CO₂＝(12＋16)：(12＋16x2)＝28：44＝7：11。
因為莫耳數＝3：2，所以重量比CO：CO₂＝3x28：2x44＝84：88＝21：22。

4. A、B、C三種化合物均含有Q元素，經分析結果如附表，試求Q元素之原子量最大為__________。

【解答】：19

【解析】：化合物A中Q的質量＝152x50％＝152x0.5＝76克。
化合物B中Q的質量＝100x38％＝100x0.38＝38克。
化合物C中Q的質量＝190x30％＝190x0.3＝57克。
76、38、57的最大公因數＝19，因此Q的原子量可能為19。
而A化合物中有4個Q，B化合物中有2Q，C化合物中有3個Q。

5. 已知鈉的原子量為23.0，則：
(1)1莫耳鈉原子的質量為__________amu。
(2)平均1個鈉原子的質量為__________克。

【解答】：(1)　(2)

【解析】：(1) 鈉的原子量為23，表示1個鈉原子的質量為23 amu；
而1莫耳鈉原子有6.02x10²³個鈉原子，因此；
1 mol的鈉原子質量為(6.02x10²³)x23amu
(2) 1莫耳的鈉原子質量＝23克，1莫耳鈉原子有6.02x10²³個鈉原子，
則平均1個鈉原子質量。

6. 已知甲烷分子式為，則1個甲烷分子重量為__________克；個甲烷分子重__________克；8克甲烷含有分子__________個，含有氫原子__________個。

【解答】：(1)； (2)4； (3)；

【解析】：(1) 甲烷分子式為CH₄，分子量為12＋1x4~=16；1莫耳的CH₄有16克；
1個甲烷分子的質量＝克
(2) 個甲烷分子有，0.25x16＝4克。
(3) 8克甲烷分子有個分子。
1個CH₄分子有4個H原子，因此H原子數目＝個H原子。

7. 請依定比定律寫出如圖代號之答案：(原子量：C12，O16，Al27)

(1) A的化學式為__________。

(2) B的化學式為__________。

(3) C的化學式為__________。

(4) x的值為__________。

(5) y的值為__________。

【解答】：(1)H₂O　(2)CH₄　(3)Al₂O₃　(4)3　(5)9

【解析】：(1) 化合物A由1克的H和8克的O相結成，
H：O＝ è A物質的化學式為
(4) 化合物CO₂是由x克的C原子和8克的O原子相結合；
C：O＝ 4x＝12 x＝3克。
(2) 化合物B是由3克的C原子和1克的H原子相結合。
C：H＝ 化合物B的化學式為CH₄。
(5) 化合物AlH₃，是由H1克和鋁y克結合而成，
Al：H＝: y＝9克。
(3) 化合物C是由9克的Al原子和8克的O原子相結合。
化合物C的化學式為Al₂O₃。

8. 在化學發展的過程中，有許多科學家貢獻良多，試由下列選項中選出正確者，並回答相關問題：(以下科學家請以代號作答)

(甲)亞佛加厥　 (乙)波耳　 (丙)道耳頓　 (丁)拉塞福　
(戊)給呂薩克 　(己)拉瓦節　 (庚)湯姆森　 (辛)格雷姆。

(1) 由物質的燃燒實驗中，發現氧的存在之科學家為__________，其並利用天平稱重，發現物質發生化學變化時，反應前後物質總重並未改變，而提出__________定律。

(2) 提出原子學說之科學家為__________，他另外認為兩種由相同元素所形成之不同化合物，固定其一質量，則另一質量必成簡單整數比，而提出__________定律。

(3) 發現於同溫、同壓下，氣體物質互相反應時，反應物間之體積將成一簡單整數比之科學家為__________，但此定律不能以原子學說解釋，故有另一科學家__________，提出決定物種化學性質之基本粒子應為__________，以修正原子學說。

【解答】：(1)己(拉瓦節)；質量守恆　(2)丙(道耳頓)；倍比　(3)戊(給鋁薩克)；甲(亞佛加厥)；分子

9. 分別取不同質量的銅在空氣中加熱，使其完全變成氧化銅，測量加熱前後的質量，所得結果如圖(一)，則：

(1) 當5克的銅在空氣完全氧化時，生成氧化銅__________克。

(2) 圖(二)中甲∼戊五條直線中，何者可代表「銅」與「氧」相化合的質量關係？__________。

(3) 另取4克的銅與4克的氧，置於密閉容器內使其充分反應，可得氧化銅__________克，且剩餘__________(填銅或氧)__________克。

【解答】：(1)7.5　(2)丁　(3)6；氧；2

【解析】：(1) 由圖(一)，2克的銅反應，可以產生3這的氧化銅；
　 氧化銅質量x＝7.5克。
(2) 由圖(一)可知，2克的銅和1克的氧完全反應，產生3克的氧化銅，
因此為圖(二)中的丁直線。
(3) Cu質量：O質量：CuO質量＝2：1：3；4克的銅完全反應，僅需消耗氧2克，
產生6克的氧化銅。因此氧為過量，而銅則完全用完；
由Cu質量：O質量：CuO質量＝2：1：3＝4克：x克：y克
　 è氧化銅質量y＝6(克)，消耗的氧重x＝2克 è 剩餘氧重4－2＝2克。

10. 已知，取14克的A和12克的B，充分反應後，B剩下6克，則產生C_____克。

【解答】：20

【解析】：已知，依題意，A消耗14克，B則消耗12－6＝6克；
根據質量守恆定律：14克＋6克＝C克；所以C＝20克。