第2章　　清代的長期統治

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114　高中化學(下)講義

第10章　金屬元素　115

鹼金屬

一

鹼金屬（alkali metal）

1. 因其氧化物溶於水呈鹼性而得名。Fr為人工放射性元素，新切面大多為銀白色金屬；Cs為淡（金）黃色。質軟，均以小刀即可切割。

2. 存在：鹼金屬化性活潑，需保存在石油中，目的為隔絕氧。在自然界中不以元素形態存在，皆以化合態存在。

3. 製備：目前均以電解法提煉之，電解其熔化之鹽類，可於陰極得其金屬元素。

二

鹼金屬的性質

元素

Li

Na

K

Rb

Cs

電子組態與氧化數

鹼金屬價電子組態均為ns1，故氧化數均為＋1

活性（金屬性）

第一游離能為同列元素中最低者，且隨原子序增加而減少，故活性甚大，銫為光電池的最好材料

焰色試驗

紅

黃

紫

藍

淺紫

熔點

隨原子序增加而減少，因為金屬鍵的強度隨原子序增加而減少

還原劑的強度

強度Li＞Rb＞K＝Cs＞Na，均為極強的還原劑

鹽類

均可溶於水

與水的反應

M＋H2O → MOH＋ EQ \F( 1 , 2 )H2，放出氫與熱，若量太大會導致爆炸

與氧的反應

1. 除Li外，皆可生成過氧化物如：4 Li＋O2 → 2 Li2O，　　2 Na＋O2 → Na2O2

2. 超氧化物MO2是為強氧化劑，可以與水、二氧化碳反應放出O24 MO2＋2 CO2 → 2 M2CO3＋3 O2，故可用來製造氧

與氮的反應

僅鋰與氮生成氮化鋰（LiN3）

三

鹼金屬元素的規律性

1. 隨原子序的增加而減弱者：金屬鍵。故本族的熔點、沸點、硬度、汽化熱、昇華熱、第一游離能等均隨原子序的增加而減小。沸點的趨勢銫例外。

2. 隨原子序的增加而增大者：半徑、活性（金屬性）、氫氧化物的鹼性、密度（K例外）。

　　1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《鹼金屬元素的性質》　　

鹼金屬元素的性質，何者隨原子序的增加而減少？

(Ａ)氧化電位　　　　　(Ｂ)熔點　　　　　　(Ｃ)原子半徑　　(Ｄ)金屬性　　　(Ｅ)金屬鍵的強度

(Ｆ)氫氧化物的鹼性　　(Ｇ)與水的反應性　　(Ｈ)硬度　　　　(Ｉ)價電子數

答

ＢＥＨ

(Ａ)氧化電位：Li＞Rb＞K＞Cs＞Na；DEG則隨原子序的增加而變大。

類題

1. 下列有關鹼金屬的敘述，何者正確？(Ａ)製造鈉需用電解法(Ｂ)電解飽和食鹽水可得金屬鈉(Ｃ)需貯存在煤油中(Ｄ)鉀的焰色呈紫色(Ｅ)僅鋰、鈉、鉀可用小刀切割，其餘太硬了，無法以小刀切割

答

：　ＡＣＤ　。

四

鹼金屬及其重要化合物

1. 鈉及其化合物：

(1) 元素鈉（sodium）：

eq \o\ac(○,1) 鈉蒸氣通入燈泡中做為鈉燈管發出黃光，常用於公路上或機場的照明。

eq \o\ac(○,2) 製備：工業上以當士法（Downs process）電解熔融的氯化鈉製造鈉，反應式為：2 NaCl(l) → 2 Na(s)＋Cl2(g)氯化鈉的熔點頗高，因此電解時加入助熔劑氯化鈣，以降低熔點。

eq \o\ac(○,3) 反應：鈉與水作用劇烈，故貯存於石（煤）油中，也能加入酒精緩和反應放出氫氣：Na＋C2H5OH → EQ \F( 1 , 2 )H2＋C2H5ONa（乙醇鈉）因此實驗室未反應完的鈉不能直接投入紙屑筒中，須用酒精處理完後再倒入廢液桶中。

(2) 氯化鈉：

eq \o\ac(○,1) 俗稱食鹽。粗鹽中主要雜質為氯化鈣（易潮解）及氯化鎂（有苦味）。

eq \o\ac(○,2) 製備（精製食鹽）：先將粗鹽溶於水，加入Na2CO3。MgCl2(aq)＋Na2CO3(aq) → MgCO3(s)＋2 NaCl(aq)CaCl2(aq)＋Na2CO3(aq) → CaCO3(s)＋2 NaCl(aq)

eq \o\ac(○,3) 用途：家庭用以調味及保存食物，工業上用以製造金屬鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、氯氣、鹽酸、漂白粉及肥皂等。將金屬鈉與氯氣一起反應即可得到。

(3) 氫氧化鈉（NaOH）：俗稱苛性鈉或燒鹼。白色固體，水溶液無色，強鹼性。

eq \o\ac(○,1) 製備：電解飽和食鹽水陰極的產物（鹼氯工業）。2 NaCl＋2 H2O → 2 NaOH＋H2＋Cl2

eq \o\ac(○,2) 性質：強烈腐蝕性，在空氣中極易潮解，會腐蝕玻璃。

eq \o\ac(○,3) 用途：

a. 吸收CO2：2 NaOH＋CO2 → Na2CO3＋H2O。

b. 製造肥皂、紙漿、人造絲及在煉鋁工業中使用來溶解Al2O3，以與雜質氧化鐵分離。

(4) 碳酸鈉：其水合物為Na2CO3．10 H2O，俗稱蘇打、洗滌鹼或洗滌蘇打。

eq \o\ac(○,1) 製備：以索耳未法（Solvay process）製備之。

a.將CO2、NH3通入食鹽水先得碳酸氫銨：CO2＋NH3＋H2O → NH4HCO3(aq)。

b.再與NaCl反應得NH4Cl與溶解度小的NaHCO3。

NH4HCO3(aq)＋NaCl(aq) → NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)

c.再加熱NaHCO3(s)即得Na2CO3(s)：2 NaHCO3(s) → CO2(g)＋H2O(g)＋Na2CO3(s)。

d.本法之某些產物CO2與NH3可回收再使用而降低成本，如下圖所示。

e.由上述可知僅需不斷供給NaCl與CaCO3兩原料即可。

eq \o\ac(○,2) 性質：白色粉末，易溶於水，溶液呈鹼性，但無腐蝕性。與酸反應生成CO2：Na2CO3＋2 H＋ → 2 Na＋＋CO2＋H2O。

eq \o\ac(○,3) 用途：可供洗滌、硬水的軟化劑，工業上用以製造玻璃、紙漿、清潔劑。

(5) 碳酸氫鈉（NaHCO3）：俗稱焙用鹼、小蘇打或發酵蘇打。

eq \o\ac(○,1) 製備：索耳未法中間產物之一。工業上：CO2＋Na2CO3＋H2O → 2 NaHCO3(s)。

eq \o\ac(○,2) 性質：白色固體，略溶於水，溶液pH＞7。

eq \o\ac(○,3) 用途：作制酸劑、焙用粉（加入酒石酸氫鉀KHC4H4O6）、滅火器（2 NaHCO3＋H2SO4 → Na2SO4＋2 H2O＋CO2）。

2. 鉀與其化合物：

(1) KO2：用於防毒面具或消防隊緊急狀況時的氧氣來源，它會與呼出的CO2及水蒸氣反應而產生氧氣，反應式如下：4 KO2＋4 CO2＋2 H2O → 4 KHCO3＋3 O2。

(2) 氫氧化鉀：利用氫氧化鋇與硫酸鉀的反應而得。用來製造肥皂、碳酸鉀等。C17H35COOH＋KOH → C17H35COOK(s)（軟肥皂）＋H2O

(3) 硝酸鉀（KNO3）：俗稱硝石，為自然界的礦物。

eq \o\ac(○,1) 製備：人工合成法：智利硝石與氯化鉀溶液共煮。NaNO3＋KCl（濃）→ KNO3＋NaCl∵ NaCl在高溫時溶解度較小，先從沸水中析出，濾液冷卻後，KNO3再析出。

eq \o\ac(○,2) 性質：無色晶體，溫度升高溶解度增大。受熱連續分解，得N2、O2。2 KNO3 → 2 KNO2＋O2；4 KNO2 → 2 N2＋3 O2＋2 K2O

eq \o\ac(○,3) 用途：製黑色火藥（75％硝酸鉀、15％木炭及10％硫黃）、鉀肥，使植物莖枝堅硬，防止蟲害及促進醣類的合成。

(4) 碳酸鉀：俗稱草鹼。

eq \o\ac(○,1) 製備：先將KCl(aq)電解得KOH(aq)，再通入CO2(g)即得。2 KCl(aq)＋2 H2O(l) → 2 KOH(aq)（電解）；CO2(g)＋2 KOH(aq) →K2CO3(s)＋H2O(l)

eq \o\ac(○,2) 用途：製鉀玻璃（提高熔點）、肥皂的原料。以碳酸鉀中和酸性之土壤並作為鉀肥之來源。

　　2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《鈉相關化合物》　　

下列物質為實驗室常見的化學藥品，其中NaH為氫化鈉，常作為還原劑。試依其化學性質回答下二題。(甲) Na；(乙) NaH；(丙) NaCl；(丁) NaOH；(戊) NH4Cl；(己) HNO3；(庚)反式-丁烯二酸。

(1) 若將上述物質置入純水中，則下列選項中何者可能會產生氫氣？(Ａ)甲　　(Ｂ)乙　　(Ｃ)丙　　(Ｄ)丁　　(Ｅ)戊

(2) 若將上述物質溶於純水中，則下列選項中何者會使紅色石蕊試紙顯現藍色？(Ａ)乙　　(Ｂ)丙　　(Ｃ)丁　　(Ｄ)己　　(Ｅ)庚【92.指考】

答

　(1)ＡＢ；(2)ＡＣ

(1) NaH＋H2O → NaOH＋H2；(2)鹼性為：甲、乙、丁。

類題

2. 索耳未法製造Na2CO3過程中，原料中的氨反應後變成了NH4Cl，通常用下列哪一種藥劑與之作用，把消耗的氨再回收利用？(Ａ) H2SO4　　(Ｂ) Ca(OH)2　　(Ｃ)食鹽水　　(Ｄ)濃鹽酸

答

：　Ｂ　。

自我挑戰題

（*多重選擇題）

*(ＡＥ) 1.下列有關Na2CO3與NaHCO3性質的比較，何者正確？

(Ａ)兩者均為白色固體

(Ｂ)同溫時Na2CO3對水的溶解度較小(Ｃ)溶於水後兩者均呈酸性

(Ｄ)固體強熱均產生CO2(Ｅ)水溶液中加入HCl，均生成CO2

( Ａ ) 2.下列鹼金屬元素，何者在水溶液中為最強的還原劑？ (Ａ) Li　　(Ｂ) Na　　(Ｃ) Cs　　(Ｄ) K

( Ｃ ) 3.將下列物質溶於水中，何者會產生氣體（不包括水蒸氣）？(Ａ)碳酸氫鈉　　(Ｂ)硫酸氫鈉(Ｃ)氫化鈉　　　(Ｄ)氧化鈉

*(ＡＢ) 4.下列關於鋰和鈉的敘述，何者正確？【84.日大】

ＤＥ　　(Ａ)鋰的還原力大於鈉的還原力(Ｂ)鋰的第一游離能大於鈉的第一游離能(Ｃ)鋰的原子半徑大於鈉的原子半徑(Ｄ)氯化鈉是離子性鍵結，氯化鋰的鍵結卻具有些許共價性(Ｅ)氯化鋰比氯化鈉較易溶於乙醇

*(ＢＣ) 5.下列有關鹼金屬元素的化合物之敘述，何者正確？(Ａ)粗鹽常帶苦味係因含有氯化鈣成分(Ｂ)氫氧化鈉可用以吸收二氧化碳和水分(Ｃ)碳酸鈉俗稱蘇打，可用作硬水之軟化劑(Ｄ)碳酸氫鈉亦稱小蘇打或海波，常用於胃藥中當制酸劑(Ｅ)索耳未法可用來製造碳酸鉀

( Ｄ ) 6.有關索耳未法的敘述何者錯誤？(Ａ)它是製備蘇打的方法，但小蘇打為其過程的中間產物(Ｂ)製備過程的實際原料為灰石與食鹽，而其副產品為氯化鈣(Ｃ)反應過程中的氨與CO2均可回收再參與反應(Ｄ)在反應過程中，由於蘇打的溶解度最小，故可沉澱析出

( Ｄ ) 7.將NaCl之飽和水溶液通入NH3及CO2，生成沉澱，今繼續以下實驗，何者的實驗結果正確？(Ａ)將此沉澱過濾，乾燥得白色粉末甲為Na2CO3(Ｂ)將此白色粉末加熱後，重量減輕，仍得白色粉末乙為Na2O(Ｃ)白色粉末甲、乙皆可溶於酸，但甲產生CO2，乙生O2(Ｄ)溶於水時，甲、乙水溶液均呈鹼性

*(ＡＣ) 8.選出下列化學式正確的化合物名稱：

ＤＥ　　(Ａ)燒鹼：NaOH　　　(Ｂ)培用鹼：Na2S2O3　　(Ｃ)洗滌鹼：Na2CO3(Ｄ)草鹼：K2CO3　　(Ｅ)大蘇打：Na2S2O3

· 下表所列的是鹼金屬元素的原子序、沸點與熔點。根據此表，回答下列9.、10.題：

金屬

鋰

鈉

鉀

銣

銫

原子序

3

11

19

37

55

沸點（℃）

1342

882.9

759

688

671

熔點（℃）

180.54

97.72

63.38

39.31

28.44

( Ｂ ) 9.下列有關表中五種鹼金屬的敘述，何者正確？【92.學測補考】

(Ａ)原子序愈大的鹼金屬元素，熔點愈高(Ｂ)加熱到700 ℃，銣與銫元素都會變為氣體(Ｃ)加熱到200 ℃，這五種元素都會完全氣化(Ｄ)加熱到1000 ℃，只有鋰元素仍然是固體狀態

( Ｄ )10.科學家尚未測量到鹼金屬中Fr（原子序＝87）元素的沸點與熔點，但根據週期表的規律性，下列有關Fr元素的沸點與熔點的推論，何者最不可能？【92.學測補考】(Ａ) Fr元素的沸點稍高於600 ℃　　　(Ｂ) Fr元素的熔點可能低於25 ℃(Ｃ)室溫時的Fr元素可能是液體　　(Ｄ)室溫時的Fr元素可能是氣體

10

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2

鹼土金屬

一

鹼土金屬（alkaline earth metal）

1. 稱為「鹼土」係因其氧化物與水反應會產生OH－之特質：MO(s)＋H2O(l) → M2＋(aq)＋2 OH－(aq)。

2. 存在：Ra為放射性元素，自然界中Ca、Mg兩者較多，其餘存量很少，六種元素於自然界均以化合態存在。

3. 製備：均需將各種礦鹽轉變成氯化物，再電解其熔融態即得（與鹼金屬元素類似）。

例

：MCO3 eq \o(HCl,——→) MCl2(aq) → MCl2(s) → MCl(l) eq \o(電解,——→) M(s)＋Cl2(g)

二

一般性質

1. 隨原子序的增加而增大者：半徑、氧化電位、離子性、活性、氫氧化物的鹼性。

2. 隨原子序的增加而減小者：水合能、電負度、游離能、硫酸鹽的溶解度。

3. 不規則性：晶體堆積、熔點、沸點、密度。

4. 一般反應：

元素

Be

Mg

Ca

Sr

Ba

焰色試驗

無

無

橙紅

深紅

黃綠

與水反應

不與水反應

與沸水或水蒸氣反應

Ca、Sr、Ba可與冷水起劇烈反應放出氫氣，故Ca、Sr、Ba需存於石油中

與稀酸反應

可，放出氫

可，放出氫

激烈，放出氫

激烈，放出氫

激烈，放出氫

碳酸鹽受熱或遇稀酸

均可放出二氧化碳。MCO3 → MO＋CO2(g)MCO3＋2 H＋ → M2＋＋H2O(l)＋CO2(g)

5. IA與IIA之比較

比較

性　　質

原　　因

IA＞IIA

原子（離子）半徑

因IIA具有較大的核電荷

化合物的溶解度

IIA離子形成M2＋，IA形成M＋，故IIA離子引力大，不易溶解（晶格能大）

還原力、氧化電位

因IA昇華熱及第一游離能小

活性

因IA價電子只有1個，易失去形成M＋

電子親和力

IIA之ns軌域已填滿較安定，但IA為半填滿

鹵化物之離子性

IA之游離能較IIA小

IIA＞IA

金屬鍵（硬度）、熔點、沸點、熔化熱、汽化熱、昇華熱

IIA價電子數及帶電皆比IA多，故M2＋較M＋對電子吸引力強

離子水合能

IIA電荷大半徑小

游離能

IIA核電荷大

　　1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《IA與IIA之比較》　　

下列關於IA族與IIA族元素的敘述，何者錯誤？(Ａ) IA族中原子量大者不活潑，可在自然界中游離存在(Ｂ) IA族通常只形成＋1氧化態化合物(Ｃ) IIA族可形成＋1與＋2氧化態的化合物(Ｄ)所有IA族元素在室溫時，都易與水作用產生氫氣與氫氧化物(Ｅ)所有IIA族元素在室溫時，都易與水作用產生氫氣與氫氧化物

答

ＡＣＥ　　(Ｃ) IIA族只有＋2之氧化態；(Ｅ)僅鈣、鍶、鋇可在室溫下與水反應。

類題

1. 下列有關同週期鹼金屬與鹼土金屬的性質比較（例如Na與Mg）何者是IIA＞IA的？(Ａ)熔點　　(Ｂ)汽化熱　　(Ｃ)電負度　　(Ｄ)化學活性　　(Ｅ)還原劑強度

答

：　ＡＢＣ　。

三

鹼土金屬元素用途及其化合物

1. 鎂（magnesium）：

(1) 存在：是地殼中含量第六的元素，海水是提鍊鎂的主要來源。

(2) 性質及用途：

eq \o\ac(○,1) 燃燒時發出強烈的白光，可做為信號彈。

eq \o\ac(○,2) 鎂是能做為結構用的金屬中最輕的金屬，主要用途是在製造合金（飛機、建築用之金屬）。

eq \o\ac(○,3) 鎂可用來檢驗氮氣，因為兩者可產生黃色的Mg3N2固體。

(3) 常見鎂的化合物：

化合物

氧化鎂

硫酸鎂

符號與俗名

MgO，俗稱苦土

MgSO4

製備

eq \o\ac(○,1) 鍛燒菱鎂礦MgCO3 → MgO＋CO2

eq \o\ac(○,2) Mg＋O2 → MgO

硫酸＋菱鎂礦：H2SO4＋MgCO3 → MgSO4＋H2O＋CO2

性質與用途

eq \o\ac(○,1) 閃光燈泡之原料⇒鎂與氯酸鉀之混合物

eq \o\ac(○,2) MgO溶於水可作制酸劑

eq \o\ac(○,3) 熔點高（2800 ℃），耐火，作為坩鍋、耐火爐及電爐襯裡

eq \o\ac(○,1) 醫學上作為瀉劑，MgSO4．7 H2O俗稱瀉鹽

eq \o\ac(○,2) 工業上用於鞣皮及染色

2. 鈣（calcium）：

(1) 存在：是地殼中含量第五的元素，是骨骼、牙齒、貝殼等的成分。主要以鹽的形式存在於碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣和矽酸鈣中。

(2) 性質及用途：

eq \o\ac(○,1) 銀白色輕金屬，活性大，自然界中並無元素態。

eq \o\ac(○,2) 會與空氣中的氮劇烈反應生成白色的氮化鈣，也會與氧反應，故可用來在真空管中除去多餘的空氣。

eq \o\ac(○,3) 鈣可以與大部份的蛋白質結合而改變其構形，進而改變蛋白質的生化活性，這在神經脈衝、肌肉收縮及長短期記憶是很重要的（故特稱為calmodulin）。鈣對血液凝固也是必需的，它可活化凝血因子，維它命D則對吸收飲食中的鈣很重要，因此鈣的缺乏在兒童會導致軟骨症，在成人則是骨質疏鬆（osteomalacia）。

(3) 常見鈣的化合物的比較：

化合物

碳酸鈣CaCO3

氧化鈣CaO

硫酸鈣CaSO4

氯化鈣CaCl2

外觀

白色固體

白色固體

半透明纖維狀晶體

白色粉末

俗名

灰石

生石灰，簡稱石灰

CaSO4．2 H2O

為石膏

eq \o\ac(　　,──)

製備

Ca(HCO3)2 →CO2＋H2O＋CaCO3

強熱灰石：

CaCO3 →CaO＋CO2

2[CaSO4．2 H2O] →

(CaSO4)2．H2O

（熟石膏）＋3 H2O

工業上為索耳未法製碳酸鈉的副產品

性質與用途

eq \o\ac(○,1)CaCO3與MgCO3均稱為鍋垢

eq \o\ac(○,2)形成鐘乳石：Ca(HCO3)2 → CO2＋H2O＋CaCO3

eq \o\ac(○,3)可在石化工業上做為除硫劑，固化後排放。

CaCO3(s)＋SO2(g) → CaSO3(s)＋CO2(g)

eq \o\ac(○,1)製備電石（碳化鈣）：CaO＋3 C → CaC2＋CO電石加水得乙炔：CaC2＋2 H2O → Ca(OH)2＋C2H2

eq \o\ac(○,2)製乾燥劑、漂白粉

eq \o\ac(○,1)熟石膏與水反應硬化成石膏，此過程體積稍脹，故可作製模、塑像及外科接骨紮繃材料

eq \o\ac(○,2)石膏加熱至200 ℃以上，完全失去結晶水而成無水硫酸鈣，可以製粉筆

eq \o\ac(○,1)將CaCl2．6 H2O晶體溶於水中可使溫度降至－50 ℃，做為冷劑使用

eq \o\ac(○,2)無水氯化鈣則吸溼性甚強，常做為乾燥劑

　　2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《IIA族化合物性質》　　

下列有關鈣、鎂化合物的敘述，何者正確？(Ａ)氧化鎂可作為制酸劑(Ｂ)菱鎂礦的主成分為硫酸鎂(Ｃ)將灰石加熱可得石灰，石灰溶於水則又得熟石灰(Ｄ)鐘乳石是水中的碳酸氫鈉受熱分解而產生的(Ｅ)在熟石灰溶液中續通入二氧化碳，則最後溶液會變澄清

答

ＡＣＥ　　(Ｂ)為碳酸鎂；(Ｄ)碳酸氫鈣。

類題

2. 有關鎂與鈣的性質，下列各項說明何者有誤？(Ａ)鎂粉在空氣中，燃燒產生強光，可當閃光燈　　(Ｂ)鎂粉可與氮燃燒形成氮化鎂(Ｃ)氫氧化鈣是一種強鹼，易溶於水　　　　　　　(Ｄ)鎂與鈣皆可以電解其熔鹽製得(Ｅ)碳酸鈣可與二氧化硫反應產生硫酸鈣

答

：　ＣＥ　。

類題

3. 下列何化合物與其用途，並不是正確的配對？

(Ａ)

(Ｂ)

(Ｃ)

(Ｄ)

(Ｅ)

化合物

NaHCO3

MgO

KNO3

2 MgSO4．H2O

Mg(OH)2

用　途

焙用粉

電爐之襯裡

肥料

石膏

制酸鹽

答

：　Ｄ　。

自我挑戰題

（*多重選擇題）

*(ＡＤ) 1.以MgCl2為原料用熔融鹽電解法製備鎂時，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金屬氯化物，其主要作用為：(Ａ)降低熔點　　　　　　　　　　(Ｂ)增加鎂的產量(Ｃ)氯化鈣可除掉空氣中的水氣　　(Ｄ)增大離子濃度，從而增大熔融鹽的導電性(Ｅ)以上皆是

*( 全 ) 2.把鎂帶點燃後放入下列何種氣體中可以繼續燃燒？(Ａ)氧　　(Ｂ)二氧化碳　　(Ｃ)氮　　(Ｄ)氯　　(Ｅ)空氣

*(ＢＤ) 3.週期表中同列的鹼金屬（IA）與鹼土金屬（IIA）的性質比較，下列何者為IA＜IIA？(Ａ)化學活性　　(Ｂ)熔點　　(Ｃ)原子半徑　　(Ｄ)氧化數　　　(Ｅ)金屬性　　

( Ｄ ) 4.設有各為0.10 M濃度的三種溶液A、B、C。混合A與B產生白色沉澱，混合A與C產生黃色沉澱，而混合B與C不生沉澱。試問A、B、C的成分為何？(Ａ) A為CaSO4，B為K2CrO4，C為Ba(OH)2　　(Ｂ) A為Ba(OH)2，B為K2CrO4，C為CaSO4(Ｃ) A為CaSO4，B為Ba(OH)2，C為K2CrO4(Ｄ) A為Ba(OH)2，B為CaSO4，C為K2CrO4

( Ｃ ) 5.焰色反應為深紅色，其水溶液加AgNO3或H2SO4皆生白色沉澱，則此溶液為：(Ａ) NaCl　　(Ｂ) BaCl2　　(Ｃ) SrCl2　　(Ｄ) Ca(NO3)2

( Ｂ ) 6.自然界中鐘乳石和石筍的形成，主要與下列何者有關？【87.日大】(Ａ) CaO＋H2O → Ca(OH)2　　(Ｂ) Ca(HCO3)2 → CaCO3＋CO2＋H2O　　(Ｃ) Ca2＋＋SO42－ → CaSO4　　(Ｄ) Ca(SO4)2．H2O＋3 H2O →2(CaSO4．2 H2O)

*(ＣＤ) 7.下列化合物的俗稱，何者正確？【88.日大】

Ｅ　　　(Ａ) CaSO4．2 H2O俗稱熟石膏　　(Ｂ) Al2O3俗稱苦土　　 (Ｃ) MgSO4．7 H2O俗稱瀉鹽(Ｄ) NaHCO3俗稱小蘇打(Ｅ) CaO俗稱生石灰

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3

鋁、錫、鉛及其化合物

一

鋁（aluminium）

1. 性質：

(1) 鋁為銀白色、密度低、質軟的金屬。活性大，易與氧結合形成一薄層的Al2O3(s)，可保護內部不再氧化，故無游離態存於自然界，在自然界中均以三價的化合物存在。

(2) Al3＋離子半徑小，正電荷密度大，水合能放熱大，為強還原劑。

(3) 鋁在高溫可與鹵素生成鹵化鋁：2 Al(s)＋3 Cl2(g) →Al2Cl6(g)；鋁化合物之鍵結有相當程度之共價性，如氯化鋁為Al2Cl6之分子構造，此物在178 ℃昇華，不像一般具高熔點之離子化合物（為共價性較強之化合物）。

(4) 鋁為兩性金屬（可與強酸或強鹼反應）。2 Al＋6 H＋ → 2 Al3＋＋3 H2；2 Al＋2 OH－＋6 H2O → 2 Al(OH)4－＋3 H2

2. 存在與製備：

鋁占地殼存量之第三位，主要礦石為鋁礬土（Al2O3．2 H2O）。1886年美國人霍爾（C.M. Hall）以及法國人海拉特（P. Heroult）發展出電解氧化鋁的方法，鋁才開始大量生產，並成為常用且廉價的金屬。

(1) 霍爾法：電解Al2O3(l)，以鋁礬土（含80％的Al2O3）為原料，冰晶石（Na3AlF6）為助熔劑。電解前必須先將鋁礬土中的氧化鐵等雜質除去，故加氫氧化鈉溶液加以分離。Al2O3(s)　　　　　　NaAl(OH)4(aq) → 加H＋→ Al(OH)3(s) → Al2O3(s)Fe2O3(s)　　　　　　Fe2O3(s)（雜質，沉澱過濾）

(2) 電解槽如下所示，陽極是並聯的石墨棒，陰極是在不鏽鋼內部以石墨為墊襯。在槽底可得到鋁，純度可達99％以上，陽極則得到氧。淨反應式：2 Al2O3(l) → 4 Al(l)＋3 O2(g)。

3. 用途：

(1) 富延展性，可製成鋁箔用於包裝食物等。

(2) 比重約為2.7，僅為鐵的1/3，可用來製造各種器具及合金，經處理過的堅鋁合金（95％鋁、及少量的Cu、Si、Mg、Mn）質輕而堅韌，為製飛機的重要材料。

(3) 鋁還原氧化鐵，並放出大量的熱，此稱為鋁熱劑（thermit），在軍事上也可做為燃燒彈：2 Al(s)＋Fe2O3(s) → 2 Fe(s)＋Al2O3(s)　ΔH＝－849 kJ。

4. 鋁的化合物：

(1) 氧化鋁Al2O3：又稱礬土，在自然界中形成剛玉、紅寶石、藍寶石等，成分如下表所示。

寶　石

主成分

其他成分

顏　色

剛　玉

純Al2O3

無

剛石粉

Al2O3

Fe3O4（四氧化三鐵）

黑色

紅寶石

Al2O3

Cr2O3（氧化鉻）

紅色

藍寶石

Al2O3

Fe2O3（氧化鐵）及TiO2

藍色

eq \o\ac(○,1) 製備：強熱氫氧化鋁，可得無定形之白色氧化鋁，反應式：2 Al(OH)3 →Al2O3＋3 H2O。

eq \o\ac(○,2) 用途：將無定形之白色氧化鋁強熱而熔化，並填入少量的過渡金屬氧化物，再經養晶的過程可製成人造寶石，作為飾物或計時儀器之承軸。

(2) 氫氧化鋁：

eq \o\ac(○,1) 製備：將鋁鹽溶於氨水，可得白色之氫氧化鋁沉澱。

eq \o\ac(○,2) 用途：為白色膠狀之兩性化合物，故可作為淨水劑與媒染劑。

(3) 礬：由＋1的金屬離子與＋3價的金屬離子之十二水合硫酸鹽稱為礬。

eq \o\ac(○,1) 鉀鋁礬（又稱明礬），化學式為KAl(SO4)2．12 H2O，十二水合硫酸鋁鉀，做為淨水劑。

eq \o\ac(○,2) 礬的組成不但相似，其晶形亦相同（均為八面體），這些結晶形狀相同而組成元素不完全相同的物體其稱為同形體（isomorphous）。

　　1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《鋁與合金》　　

下列有關鋁與其合金之敘述，何者正確？(Ａ)煉鋁的鋁礦為冰晶石(Ｂ)鋁在空氣中會形成一氧化層的薄膜，使內部不再氧化(Ｃ)鋁熱劑是混合鋁與鐵反應而成的(Ｄ)地殼中含量最豐的金屬元素為鋁(Ｅ)目前製鋁仍以索耳未法為主

答

ＢＤ　　(Ａ)鋁礬土；(Ｃ)氧化鐵；(Ｅ)霍爾法。

類題

1. 鋁是怎樣從礬土提煉出來的？(Ａ)用煤焦將礬土在爐中還原　　(Ｂ)用水煤氣將礬土在爐中還原(Ｃ)將溶於硫酸的礬土電解　　 (Ｄ)將溶於冰晶石的礬土熔融電解

答

：　Ｄ　。

二

錫（tin）

1. 性質：

(1) 錫為兩性元素，活性不大，不易鏽蝕，故其氧化物可以用碳還原而得金屬。

(2) 錫的氧化態有二價及四價，四價化合物有相當程度之共價性。

(3) 四價錫較穩定，故二價錫為還原劑，即右列的反應趨向右：Sn2＋ → Sn4＋＋2 e－。

2. 存在與製備：

(1) 存在於錫石（SnO2）中，是一種非常古老的金屬，遠在幾千年前，人類就將錫摻入銅裡面，製成青銅器。

(2) 錫有三種同素異性體，分別是灰錫、白錫和脆錫。這三種錫隨溫度變化而互相轉換：錫在13.2 ℃以下會變成粉末狀的灰錫，根本沒有強度可言，此種錫的轉變稱為錫疫。

(3) 製備：以焦碳還原錫石：SnO2＋2 C → Sn＋2 CO。

3. 用途：

(1) 錫主要運用在製造合金上，像青銅、焊錫（錫鉛1：1的合金）、錫鑞（錫鉛合金）都是。

(2) 俗稱馬口鐵的罐頭，是在鐵罐外鍍上一層純錫。馬口鐵最大的好處是便宜，又可防止鐵生鏽，但若錫有破損則會加速鐵的生鏽。

4. 錫的化合物：常見者為氯化錫（SnCl4）及氯化亞錫（SnCl2）：

SnCl2

SnCl4

製備

Sn＋2 HCl → SnCl2(aq)＋H2

SnCl2(aq)＋Cl2（過量）→ SnCl4

性質

溶於水得鹼式氯化亞錫白色沉澱SnCl2＋H2O → Sn(OH)Cl＋HCl ( 加少量鹽酸可以防止沉澱

SnCl4＋6 H2O → Sn(OH)4（白色沉澱）＋4 HCl

用途

媒染劑、染料、顏料，可給玻璃和瓷器上色。SnCl2 → SnCl4，故為強還原劑

將四氯化錫之蒸氣與氨及水混合即生成氫氧化錫及氯化銨之微粒而呈濃煙狀，軍事上用以製煙幕彈。SnCl4(g)＋4 NH3(g)＋4 H2O(g) →Sn(OH)4(s)＋4 NH4Cl(s)

　　2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《錫與性質》　　

下列有關錫的敘述，何者正確？(Ａ)錫的化性較鐵活潑，故可做為馬口鐵　　　 (Ｂ) Sn2＋的氧化力比Sn4＋強(Ｃ)氯化錫蒸氣與氨及水氣混合，可製造煙霧　　(Ｄ)溫度降至零下13.2 ℃時，錫會產生「錫疫」

答

Ｃ

類題

2. 寫出軍事上製造煙幕的反應方程式。

答

： eq \o(SnCl4(g)＋4 NH3(g)＋4 H2O(g) → Sn(OH)4(s)＋4 NH4Cl(s),　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　)。

類題

3. 下列何者不是錫的鹵化物之用途？(Ａ)作為牙膏的添加物　　(Ｂ)可為還原劑　　(Ｃ)可做煙霧彈　　(Ｄ)可為馬口鐵

答

：　Ｄ　。

三

鉛（lead）

1. 性質：

(1) 銀白色的重金屬，熔點不高（327.5 ℃），易於陶鑄。沸點1740 ℃，比重11.3，質軟，抗張強度小。

(2) 活性不大，在空氣中可氧化生成鹼式碳酸鉛Pb(OH)2．PbCO3之氧化物保護層，使內部不再氧化，外觀呈灰色。為兩性元素。

(3) 氧化態為＋2與＋4。二價鉛較穩定，故四價鉛為氧化劑：Pb4＋＋2 e－ → Pb2＋

2. 存在與製備：

(1) 存在：鉛主要存在於方鉛礦（PbS）。

(2) 製備：將方鉛礦在空氣中鍛燒得PbO，再加入焦碳還原。2 PbS＋3 O2 → 2 PbO＋2 SO2；PbO＋C → Pb＋CO

3. 用途：

(1) 鉛可用來製造鉛蓄電池及各種合金，可做鉛磚、鉛板防護X射線傷害人體。

(2) 鉛離子（Pb2＋）對人體有相當的毒性，使生長遲緩、神經系統發育不全，血液中Pb2＋濃度超過0.25 ppm時即會產生鉛中毒，如頭痛、肚痛、疲倦、暴躁等，長期鉛中毒會破壞腎肝及腦。

4. 鉛的化合物：

(1) 鉻酸鉛（PbCrO4）：俗稱鉻黃，黃色粉末。

eq \o\ac(○,1) 製備：鉻酸鉀加於鉛鹽即可製得，K2CrO4＋PbSO4 → PbCrO4＋K2SO4。

eq \o\ac(○,2) 用途：顏料，公路上的黃線即為鉻黃。

(2) 鉛的氧化物：PbO、Pb3O4及PbO2，均有毒，使用時要小心。

PbO（俗稱密陀僧）

Pb3O4（俗稱鉛丹）

PbO2

外觀

淡黃色結晶粉末

鮮紅色粉末

棕色粉末

製備

鉛或硝酸鉛在空氣中加熱得 eq \o\ac(○,1) 2 Pb＋O2 → 2 PbO

eq \o\ac(○,2) 2 Pb(NO3)2 →2 PbO＋4 NO2＋O2

PbO於空氣中加熱至500 ℃即得：6 PbO＋O2 → 2 Pb3O4

Pb3O4與硝酸作用：Pb3O4＋4 HNO3 → PbO2(s)＋2 Pb(NO3)2＋2 H2O

用途

製玻璃、琺瑯、釉藥及其他鉛化合物

和油類相和成紅丹，塗於鐵器可防鏽

eq \o\ac(○,1)加熱產生氧，為氧化劑

eq \o\ac(○,2)製造鉛蓄電池之正極板

　　3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《鉛與性質》　　

鉛與碳在週期表中同族（14族），性質也多相似，下列有關鉛化學的敘述，何者正確？(Ａ)要去除土壤中的鉛或鎘等重金屬汙染，可以利用強酸將重金屬物質沉澱出來(Ｂ)鉛蓄電池充電時以鉛為陽極，氧化鉛為陰極，兩極均產生硫酸鉛

(Ｃ)自然界中，鉛與氧化合所形成之最高氧化狀態的穩定物質是PbO2

(Ｄ)鉛與氧結合會形成兩種化合物，就是氧化鉛及過氧化鉛【91.學測】

答

Ｃ　　(Ａ)土壤的重金屬汙染目前尚無完善之處理方法；(Ｂ)放電時；(Ｄ)氧化鉛與二氧化鉛。

類題

4. PbO在有空氣流通的火爐中加熱可得Pb3O4，下式何者可代表此反應？ (Ａ) 3 PbO(s)＋O(g) → Pb3O4(s)　　(Ｂ) 6 PbO(s)＋O2(g) → 2 Pb3O4(s)

(Ｃ) PbO(s)＋O2(g) → Pb3O4(s) 　　(Ｄ) 6 PbO(s)＋O2(g) eq \o(\s\up 7(Δ),\s\do 0(─→)) 2 Pb3O4(s)

答

：　Ｄ　。

自我挑戰題

（*多重選擇題）

*(ＡＢ) 1.工業上由礦石或其他資源大量提煉金屬或非金屬，利用電解法方式進行的有：

Ｃ　　　(Ａ) F2　　(Ｂ) Al　　(Ｃ) Na　　(Ｄ) Zn　　(Ｅ) Fe

( Ｄ ) 2.下列有關鋁及其冶煉的敘述，何者錯誤？(Ａ)因地殼中含大量的鋁矽酸鹽而使鋁大量存在(Ｂ) Al3＋的水合能大，故Al為強還原劑(Ｃ)電解鋁礬土常用冰晶石為助熔劑(Ｄ)鋁的活性極大，故易氧化，不適合做為飛機的材料

( Ｃ ) 3.下列有關鋁、錫、鉛的化合物之敘述，何項正確？(Ａ)純氧化鋁Al2O3（剛玉）含少量的Cr2O3呈藍色，為藍寶石(Ｂ) SnCl2能將FeCl2氧化成FeCl3(Ｃ) SnCl4與NH3及水氣混合能產生氯化銨微粒而呈濃煙狀，軍事上用以製造煙幕(Ｄ)常用於琺瑯，俗稱密陀僧，其成分為二氧化鉛（PbO2）

( Ｃ ) 4.下列有關鋁化合物之敘述，何者正確？(Ａ) Al(OH)3屬於兩性物質，可溶於氨水(Ｂ)純Al2O3中含少量Cr2O3呈藍色，為藍寶石(Ｃ) KAl(SO4)2．12 H2O，可作媒染劑(Ｄ) KAl(SO4)2．12 H2O屬於四面體結構

( Ｂ ) 5.矽（Si）、鋁（Al）、硼（B）是在製造矽積體元件中常用到的元素，鋁是做為金屬導線，滲有硼的矽Si（B），則是做為基材，試問下列材料中導電度大小由高而低的順序，何者正確？(Ａ) A1＞Si＞Si（B）　　(Ｂ) A1＞Si（B）＞Si(Ｃ) Si（B）＞Al＞Si 　　(Ｄ) Si（B）＞Si＞Al

( Ｃ ) 6.在硫酸鋁鉀[KAl(SO4)2]溶液中加入氫氧化鋇溶液的體積與沉澱量的關係是何者？（縱軸表沉澱量，橫軸表加入Ba(OH)2溶液的體積）（6.尚有硫酸鋇的沉澱。）(Ａ)　　　　　　　(Ｂ)　　　　　　　(Ｃ)　　　　　　　(Ｄ)　　　　　　　

( Ａ ) 7.一般水管清潔劑中有兩種成分，NaOH(s)的小球以及鋁(s)的顆粒，其目的為何？

(Ａ)鹼可溶解油脂與蛋白質，而鋁可產生氫氣，溶解與反應產生的熱可幫助溶解油脂

(Ｂ)鹼可溶解油脂與蛋白質，鋁則與多餘的OH－反應，溶解與反應產生的熱可幫助溶解油脂

(Ｃ) OH－用來中和酸，鋁則洗淨水管內部表面，溶解與反應產生的熱可幫助溶解油脂

(Ｄ)鹼可溶解油脂與蛋白質，Al溶解矽酸鹽，溶解與反應產生的熱可幫助溶解油脂

( Ａ ) 8.某生將回收之鋁罐剪成數片，一片加入過量的KOH水溶液並加熱，發現產生氣體甲，過濾水溶液後，在濾液中逐滴加入H2SO4，先產生沉澱乙，續加入H2SO4後，沉澱又消失。將此水溶液之水分蒸乾後，得白色晶體丙可為淨水劑。則下列敘述何者正確？(Ａ)甲為氫氣　　　　　　　　　　　　　　　　　　(Ｂ)乙為硫酸鋁(Ｃ)丙為氫氧化鋁　　　　　　　　　　　　　　　　(Ｄ)丙只含一種金屬離子(Ｅ)沉澱乙中若加入大量強鹼則會產生更多的沉澱

*(ＡＣ) 9.下列有關錫的敘述，何者正確？

Ｄ　　　(Ａ) SnCl4為共價分子，常溫下呈液態(Ｂ) SnCl2較SnCl4安定(Ｃ) SnCl2可使過錳酸根離子褪色(Ｄ) SnCl4與NH3、H2O的混合蒸氣，可產生煙霧(Ｅ) SnCl2能將FeCl2氧化為FeCl3

( Ｃ )10.下列各物的成分，何者正確？(Ａ)鉻黃：PbO　　(Ｂ)密陀僧：PbO2　　(Ｃ)鉛丹：Pb3O4　　(Ｄ)礬土：PbCrO4

*( 全 )11.下列有關鋁、錫、鉛的敘述，何者正確？(Ａ)還原力的比較：鋁＞錫＞鉛(Ｂ)鋁、錫、鉛皆為兩性元素(Ｃ)錫蠟是由等分的錫和鉛混合製成的合金(Ｄ)煉鋁必須電解純Al2O3與冰晶石的熔融鹽(Ｅ)鋁、錫、鉛均可與NaOH作用，產生H2

*(ＣＤ)12.下列有關化學物質的常見用途，何者正確？【80.日大】

Ｅ　　　(Ａ) AgBr可用作照相定影劑(Ｂ) KAl(SO4)2．12 H2O可作光學玻璃材料(Ｃ) PbCrO4為黃色顏料(Ｄ) NaNO2可作肉類食品防腐劑(Ｅ)錫可作為馬口鐵

*(ＡＤ)13.下列有關鋁、錫、鉛及其化合物的敘述，何者正確？【87.警大】(Ａ)金屬Al是還原劑(Ｂ) Al、Sn、Pb的價電子組態都是s2p1(Ｃ) Al2Cl6是離子化合物(Ｄ)二價錫是還原劑，四價鉛是氧化劑(Ｅ)鉛丹（PbO2）與油類相和塗於鐵器可防止生鏽

10

-

4

鐵、銅、銀、金、鋅及其化合物

一

過渡元素之簡介與性質

1. 簡介：

(1) 過渡元素位於週期表中央之金屬元素（接於鹼土金屬之後），不似一般之典型元素（A族元素），同一行之化性相差很大。

(2) 過渡元素分為兩類：最後一個電子填入d軌域者稱外過渡元素；填入f軌域者則為內過渡元素。

2. 性質：

(1) 物性：

eq \o\ac(○,1) 地殼存量：以鐵最豐富；銅之活性較小，可以元素態存在。

eq \o\ac(○,2) 過渡元素均為金屬元素，具金屬光澤，並為電、熱之良導體。

eq \o\ac(○,3) 除IIB族之鋅、鎘、汞熔點、沸點，汽化熱較低外，其餘的過渡元素均為高熔點、沸點及高汽化熱。密度除鋅外，大致隨原子序增加而增大。

eq \o\ac(○,4) 化合物中之過渡元素大都具有顏色，因為d軌域電子大都未填滿。

(2) 化性：

eq \o\ac(○,1) 具有多種氧化態可形成各種化合物，如錳具＋2、＋3、＋4、＋6及＋7氧化數。

eq \o\ac(○,2) 有些元素易生鏽、但有些元素雖然易生鏽，其表面能生成一層薄的氧化層保護底下的金屬不被氧化，如鉻、鋅等。

eq \o\ac(○,3) 標準還原電位大致隨原子序增加而增大，除Cu外，其餘皆為負值。

eq \o\ac(○,4) 氧化物的酸鹼性，一般而言，均為鹼性，某些元素的氧化物為兩性，某些元素的氧化物為酸性。→氧化數愈高者愈酸。

　　1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《過渡元素的通性》　　

下列有關第一列過渡元素性質的敘述，何者正確？【91.指考】(Ａ)都是金屬　　　　　　　　　　　　　　　(Ｂ)都能與稀鹽酸作用產生氫氣(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

答

ＡＤＥ　　(Ｂ)銅不反應；(Ｃ)鈧、鋅均只有一種氧化數。

類題

1. 某離子X3＋之電子組態為1s22s22p63s23p6，下列有關元素X的敘述，何者正確？(Ａ)元素X的原子序為21【93.指考研究】(Ｂ)其原子之價電子組態為4s24p1(Ｃ)元素X具有導電性(Ｄ)元素X與氯（原子序17）屬同週期(Ｅ)元素X與鋁（原子序13）屬同族

答

：　ＡＣ　。

二

鐵及其化合物

1. 鐵（Fe）：

(1) 存在：地殼中存量僅次於鋁的金屬，其主要之礦石有赤鐵礦（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O4）、褐鐵礦（Fe2O3‧3 H2O）及菱鐵礦（FeCO3），而黃鐵礦（FeS2）因含有難以去掉的硫，並不適合煉鐵。

(2) 冶煉：由鐵礦煉鐵均使用鼓風爐法（如右圖示），煉鐵需具四大要件：鐵礦、煤焦、熱空氣、熔劑。

eq \o\ac(○,1) 鐵礦：必須為氧化鐵，如為褐鐵礦或菱鐵礦，需先經鍛燒去掉其水分，使其分解為氧化鐵再用。

eq \o\ac(○,2) 煤焦（C）：

a. 用作燃料以生高溫（800 ℃）。

b. 作為還原劑。

eq \o\ac(○,3) 熱空氣：

a. 使焦煤燃燒發生高溫。

b. 同時產生CO使氧化鐵還原。

eq \o\ac(○,4) 熔劑（CaCO3）：其目的在於結合鐵礦中之雜質（SiO2）而成液體流出，該液體CaSiO3稱為熔渣。

eq \o\ac(○,5) 熔渣的功用：

a. 除去雜質；b. 浮於液體表面（密度小於Fe），可防止鐵被氧化；c. 可製水泥及肥料。

eq \o\ac(○,6) 鼓風爐中之反應：

a. 生鐵之形成：2 C(s)＋O2(g) → 2 CO(g)；Fe2O3(s)＋3 CO(g) → 2 Fe(l)＋3 CO2(g)

2 Fe2O3(s)＋3 C(g) → 4 Fe(l)＋3 CO2(g)

b. 熔渣之形成：CaCO3 → CaO＋CO2；CaO＋SiO2 → CaSiO3（偏矽酸鈣）。

(3) 性質：

eq \o\ac(○,1) 生鐵：由高爐所煉出的鐵稱為生鐵，含碳量最高（2％～5％），質硬、脆不具彈性，生鐵凝固時體積略為膨脹，因此適於鑄造，故又稱鑄鐵。

eq \o\ac(○,2) 熟鐵：除去生鐵的碳及雜質，得到最純的鐵，可用於鍛接（具延展性），故又稱鍛鐵。

eq \o\ac(○,3) 從生鐵中除去磷與硫等雜質，並調整碳的含量，即可製成各種不同用途的鋼。

eq \o\ac(○,4) 不鏽鋼：鐵中再加18 ％ Cr、8 ％ Ni。

eq \o\ac(○,5) 在常溫下遇濃硫酸或濃硝酸時，表面生成一層氧化物（Fe2O3）保護膜，使鐵「鈍化」（鈍化現象的有Zn、Fe、Al與Cr），故可用鐵製品盛裝濃硫酸或濃硝酸。

2. 鐵的化合物：

(1) 常考的為氰化物，敘述如下：

(2) 如何檢驗Fe2＋與Fe3＋：

外加試劑

NaOH

黃血鹽[Fe(CN)6]4－

赤血鹽[Fe(CN)6]3－

KSCN（無色）

Fe2＋(aq)（綠）

白色沉澱

不反應，藍綠色溶液

普魯士藍沉澱

不反應，綠色溶液

Fe3＋(aq)（黃）

紅棕色沉澱

普魯士藍沉澱

不反應，紅棕色溶液

血紅色溶液

3. 鐵的生鏽：條件為鐵加氧與水。

(1) 鐵鏽的化學式：Fe2O3．n H2O或Fe2(OH)3．x H2O，n與x為不定值，表示鐵鏽為不定量的水合物。

(2) 反應機構：當水附著於鐵器表面時，被水包圍的鐵會氧化成亞鐵離子（見下圖示），而水附近的氧則會還原成OH－，此時亞鐵離子再與氫氧根作用形成氫氧化鐵（Fe(OH)3）。全反應：4 Fe＋3 O2＋2n H2O → 2[Fe2O3．n H2O] 或4 Fe＋3 O2＋6 H2O→4 Fe(OH)3。

(3) 最易生鏽處：彎曲處。因此處受力而晶格被破壞，故易起反應而生鏽。

(4) 防止鐵鏽的方法

eq \o\ac(○,1) 陰極保護法( cathodic protection )：將鐵以活性大的金屬，如Zn、Cr、Mg等纏繞之，則活性大之金屬易放出電子給Fe，使Fe成陰極，而Fe表面又轉移電子給H2O而產生OH－，故Fe維持原狀，不成為Fe2＋而生鏽。

eq \o\ac(○,2) 塗上油漆、瀝青、油脂等，或鍍錫（馬口鐵）、鍍鋅（白鐵）。

(5) 鐵生鏽的實驗：將一支繞上銅線的鐵釘與繞上鋅線的鐵釘，同時置於含有K3[Fe(CN)6]與酚的洋菜溶液中，靜置數日後可觀察到：

eq \o\ac(○,1) 繞銅線的鐵釘：

a. 在鐵釘處：鐵氧化成亞鐵離子，遇K3[Fe(CN)6]生成普魯士藍。

Fe → Fe2＋＋2 e－，Fe2＋＋Fe(CN)63－ → Fe4[Fe(CN)6]3(s)。

b. 在銅線處：水還原成OH－，遇酚呈紅色：2 H2O＋2 e－ → H2＋2 OH－。

eq \o\ac(○,2) 繞鋅線的鐵釘：

a. 在鐵釘處：水還原成OH－，遇酚呈紅色：2 H2O＋2 e－ → H2＋2 OH－。

b. 在鋅線處：鋅氧化成鋅離子，遇K3[Fe(CN)6]生成白色錯合物。

Zn → Zn2＋＋2 e－，3 Zn2＋＋2 Fe(CN)63－ → Zn3[Fe(CN)6]2(s)。

　　2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《煉鐵》　　

下列有關煉鐵的敘述，何者正確？【86.日大】(Ａ)使用之煤焦是用作燃料，同時也是氧化劑(Ｂ)鐵礦中所含泥沙（主要為SiO2），可藉添加灰石予以中和，形成熔渣而去除(Ｃ)鐵礦中所含的氧，受熱形成氧氣，而從礦中逸出分離(Ｄ)鼓風爐中煉得的生鐵，因含氧而使鐵質硬且脆

答

Ｂ　　(Ａ)還原劑；(Ｃ)鐵礦中所含的氧與焦碳或CO形成CO及CO2；(Ｄ)含碳。

類題

2. 下列有關煉鐵的敘述，何者錯誤？(Ａ)高爐出來的產物為生鐵　　　(Ｂ)生鐵又稱鍛鐵　　(Ｃ)一般含有適量碳的熟鐵就是鋼(Ｄ)灰石可除去鐵礦中的泥沙　　(Ｅ)鋼具延展性，可用於製造大砲、戰車等軍事用途

答

：　Ｂ　。

　　3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《鐵的化合物》　　

有關鐵的反應如下：把NaOH加到硫酸亞鐵溶液中，可產生綠色沉澱A。將A與3％的H2O2反應生成褐色的固體B，將固體B加入硫酸時，形成黃色溶液C；再加入KSCN變成血紅色溶液D，最後滴入黃血鹽溶液生成藍色沉澱E，則下列何者正確？【90.指考】(Ａ) A為Fe(OH)3　　　　　 (Ｂ) B為FeO　　　　　　　　(Ｃ)溶液C含有Fe3＋(Ｄ)溶液D含有FeSCN2＋　　(Ｅ)沉澱E為Fe3[Fe(CN)6]2

答

ＣＤ　　(Ａ) A為Fe(OH)2；(Ｂ) B為Fe(OH)3；(Ｅ)沉澱E為Fe4[Fe(CN)6]3。

類題

3. 下列哪一種試劑不能用以區分Fe2＋與Fe3＋？(Ａ) Na2SO4　　(Ｂ) NaOH　　(Ｃ) K3[Fe(CN)6]　　(Ｄ) KSCN　　(Ｅ) KMnO4

答

：　Ａ　。

　　4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《鐵生鏽》　　

鐵生鏽是常見的氧化還原反應。反應中，鐵氧化為Fe2＋(aq)，而氧還原與水反應生成OH－(aq)。Fe2＋(aq)的檢驗可由Fe2＋(aq)與K3[Fe(CN)6](aq)反應呈藍色而得知；而OH－(aq)的檢驗，可由OH－(aq)遇無色的酚呈紅色而得知。實驗初始時，王同學將左鐵棒的上、下兩端各聯上一鋅片，而在右鐵棒中段聯上一銅片（如實驗初始圖），王同學將此二者靜置於含有K3[Fe(CN)6](aq)及酚的混合膠質溶液中，經一段時間後，發現圖中的甲、乙、丙、丁、戊、己等六區均有變化，則下列各區的變化，哪些是正確的？【96.指考】(Ａ)甲區呈現藍色　　　　　　(Ｂ)乙區呈現紅色　　　　　　(Ｃ)丙區呈現藍色　　(Ｄ)丁區產生鐵（Ⅱ）離子　　(Ｅ)戊區產生銅（Ⅱ）離子

答

ＢＤ

(Ａ)甲區：Zn → Zn2＋＋2 e－，3 Zn2＋＋2 [Fe(CN)6]3－ → Zn3[Fe(CN)6]2（白色）；(Ｂ)乙區：2 H2O＋2 e－ → H2＋2 OH－，OH－使酚呈紅色；(Ｃ)丙區與甲區相同，白色；(Ｄ)丁區與己區：Fe → Fe2＋＋2 e－，應得普魯士藍，呈深藍色；(Ｅ)戊區：2 H2O＋2 e－ → H2＋2 OH－，呈紅色。

類題

4. 下列有關鐵的敘述，何者不正確？(Ａ)錫與鐵接觸後會抑制鐵生鏽(Ｂ)酸會加速鐵的生鏽，也可以除去鐵鏽(Ｃ)鐵與鎂接觸後不易生鏽，稱為陰極保護法(Ｄ)鐵鏽的成分為Fe2O3．x H2O(Ｅ)繞絧線的鐵釘放在含有K3[Fe(CN)6]與酚酉太的洋菜溶液中，靜置數日後銅線附近會　呈藍色

答

：　ＡＥ　。

三

銅的冶煉及合金

1. 銅有以元素態存在者，但存量不多，以化合態存在的較多。

分　　　項

說　　　明

備　　　註

存在

赤銅礦（Cu2O）、輝銅礦（Cu2S）、黃銅礦（CuFeS2）及藍銅礦（(CuCO3)2．Cu(OH)2）等

原料

由輝銅礦取銅

磨碎礦石→用水洗去泥沙→加入熔劑→共置爐中加熱→銅可熔融取出

製備方式

還原法

Cu2O＋C →2 Cu＋3 CO

CuCO3＋2 C → Cu＋3 CO

焦碳還原氧化銅或碳酸銅

銅礦含銅很少時（輝銅礦或黃銅礦）

用泡沫浮選法（如右圖）以濃縮之，而後再行冶煉。（把研細的礦物與水混合，在水中加入煤油或松節油後，鼓入空氣產生氣泡。含有金屬的礦物顆粒對油有吸引力而被油包覆起來並粘附在泡沫上，隨著泡沫漂浮到表面上來，岩石的顆粒則沉澱到底部，達到分離的目的。）

2. 銅的精煉：由1.所述製得的銅為粗銅，故需以電煉法再精製，電解液採用硫酸銅。

(1) 陽極：粗銅，反應：Cu → Cu2＋＋2 e－，此時活性小的金、銀、鉑等並不會與銅離子一起運動至陰極，而形成沉澱，此謂之陽極泥，由陽極泥可回收貴重金屬。

(2) 陰極：純銅，反應：Cu2＋＋e－ → Cu。

3. 性質：銅活性小，在潮溼的空氣中會形成銅綠於表面，反應過程複雜，大致可表示為：2 Cu＋H2O＋CO2＋O2 → Cu2(OH)2CO3（鹼式碳酸銅）

4. 銅的化合物：

(1) 銅有＋1與＋2兩種氧化態，Cu＋並不安定，在水溶液中會起自身氧化還原反應：2 Cu＋ → Cu(s)＋Cu2＋。

(2) 二價銅的化合物較普遍，氧化銅呈黑色，不溶於水，乃銅在空氣中加熱可得，或用鹼與銅鹽反應： Cu2＋＋2 OH－ → CuO(s)＋H2O。

(3) 五水合硫酸銅（CuSO4、5 H2O）：藍色，俗稱膽礬或藍礬，加熱又可變成白色的無水硫酸銅。硫酸銅與氫氧化鈣的混合液可以做為殺菌劑（波爾多液）。硫酸銅、銅綠等極易引起中毒，其致死量，硫酸銅為10～20克，銅綠為3～10克。

5. 銅合金：最早應為青銅（銅＋10％錫），硬度大、適合鑄造，可做為建築裝飾、雕像、貨幣。黃銅為銅＋鋅。

　　5　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《銅》　　

下列有關銅的敘述，何者正確？【85.日大】(Ａ)銅是所有元素中導電度最佳者　　　　　　　(Ｂ)黃銅是銅錫的合金(Ｃ)粗銅含有金、銀等雜質，可以電解法精製　　(Ｄ)銅離子的還原電位小於零

答

Ｃ　　(Ｄ)大於0。

類題

5. 用電煉的方法可讓粗銅的純度提高至99.95％，則下列操作何者錯誤？(Ａ)不純的粗銅接在正極　　　　　　　　　　　　　　(Ｂ)電解槽中以碳酸銅為電解液(Ｃ)負極以純銅當電極，其反應為：Cu2＋＋2 e－ → Cu　　(Ｄ)需使用適當電壓的交流電(Ｅ)陰極之沉積物有回收的價值

答

：　ＢＤＥ　。

　　6　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《銅的化合物》　　

下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關係的判斷都正確的是：

選項

陳述I

陳述Ⅱ

判斷

(Ａ)

銅綠的主成分是鹼式碳酸銅

可用稀鹽酸去除銅器表面的銅綠

Ⅰ對；Ⅱ對；無

(Ｂ)

銅表面易形成緻密的氧化膜

銅容器可以盛放濃硫酸

Ⅰ錯；Ⅱ對；有

(Ｃ)

鐵比銅活潑

繞有銅線的鐵釘在潮溼空氣中不易生鏽

Ⅰ對；Ⅱ對；有

(Ｄ)

藍色硫酸銅晶體受熱可轉化為白色硫酸銅粉末

含硫酸銅的溶液可用作游泳池的消毒劑

Ⅰ對；Ⅱ對；無

答

Ｄ

(Ａ)稀鹽酸可以與Cu(OH)2及CuCO3反應，且稀鹽酸不能與Cu反應，故有因果關係；(Ｂ)銅表面不能形成緻密氧化膜；銅和濃硫酸在常溫下是反應的，生成硫酸銅、SO2和水；(Ｃ)因為Fe比Cu活潑，所以Fe－Cu形成的原電池中，Fe當負極，更容易被氧化生鏽；(Ｄ) CuSO4可用作消毒劑，但與前者沒有因果關係，(Ｄ)正確。

類題

6. 某固體混合物可能含有MgCO3、Al2(SO4)3、Na2SO4、Ba(NO3)2和CuSO4。將該混合物進行如下實驗：(1) 將少許混合物放入水中得到無色溶液和白色沉澱。(2) 取溶液進行焰色反應，火焰呈黃色。(3) 加入稀鹽酸，沉澱完全溶解並放出氣體。根據上述實驗，有關此固體混合物的推論何者正確？(Ａ)必定不含有CuSO4　　　　　　　　　　　(Ｂ)必定含有Al2(SO4)3與Ba(NO3)2(Ｃ)必定含有Na2SO4與Ba(NO3)2　　　　　　　(Ｄ)必定含有MgCO3(Ｅ)本實驗流程無法確定Al2(SO4)3是否存在

答

：　ＡＤＥ　。

四

銀

1. 存在：除了以金屬銀存在外，也有以礦物硫化銀（輝銀礦）存在者，但大部分的銀都是由提煉其它金屬時得到的，如上述電煉銅時的正極泥。

2. 性質與用途：

(1) 較柔軟的金屬，延展性極佳，導電、導熱性更為金屬之冠。

(2) 價格貴，主要做為錢幣、銀器與飾物等。

(3) 銀活性小，故不與稀酸反應，只與硝酸、濃硫酸反應，與銅的反應相似。

(4) 常溫下不受水氣與氧的作用，但遇硫蒸氣或H2S，則生成黑色的硫化銀。將變色的銀器放入弱鹼性的鋁鍋加熱，可恢復其光澤。3 Ag2S(s)＋2 Al(s)＋6 OH－(aq) → 6 Ag(s)＋3 S2－＋2 Al(OH)3(s)

(5) 製鏡工業以銀鏡反應（醛類或葡萄糖加上硝酸銀的氨溶液）將銀沉積在玻璃上。

3. 銀的化合物：銀的氧化態通常為＋1，常見的化合物有硝酸銀、氯化銀、溴化銀。

硝酸銀

氯化銀

溴化銀

碘化銀

外觀顏色

無色無味晶狀固體

白色固體

淡黃色固體

黃色固體

用途

(1) 生產鹵化銀

(2) 可檢驗指紋，因為汗水的NaCl與Ag+產生AgCl，照光後產生奈米級的黑色Ag，可顯出指紋

檢驗銀離子或氯離子

照相的感光劑

人造雨的結晶核

備註

照光分解，宜貯存在深色瓶。

2 AgNO3(aq) → 2 Ag(s)＋2NO2(g)＋O2(g)

Ag＋＋Cl－ → AgCl(s)

白色沉澱

2 AgBr(s) → 2 Ag(s)＋Br2(g)

遇光形成銀的黑色微粒

晶體與冰晶的六角形單體尺寸非常相似

　　7　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《銀的沉澱》　　

沉澱法是分析化學實驗用來判斷一些離子化合物中所含的元素，某化合物可溶於水，其水溶液中，若加入稀硫酸或硝酸銀溶液，均可產生白色沉澱， 則下列何者可能為該化合物？(Ａ) BaCl2　　(Ｂ) NaCl　　(Ｃ) KNO3　　(Ｄ) CaCl2　　(Ｅ) KCl【95.指考研究】

答

ＡＤ　　(Ａ)硫酸鋇與氯化銀沉澱；(Ｄ)硫酸鈣與氯化銀沉澱。

類題

7. 下列關於銀的敘述，何者正確？(Ａ)純銀器表面在空氣中被氧化漸漸變暗　　(Ｂ)電煉銅時的正極泥含有銀(Ｃ)銀可與稀硫酸反應　　　　　　　　　　(Ｄ)硝酸銀需貯存在棕色瓶中(Ｅ)碘化銀可做為人造雨的凝結核

答

：　ＢＤＥ　。

五

金

1. 存在：大多以元素態存在，金具有很好的化學穩定性，在金屬市場上金與釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑等金屬統稱為貴金屬。

2. 性質與用途：

(1) 金的密度為19.32 g／cm3，熔點為1063 ℃，為一柔軟的金屬，在純金上用指甲可劃出痕跡。

(2) 延展性為金屬之冠，為電、熱的良導體，可做為電子工業的材料。

(3) 金也是活性甚小，故只溶於王水。

(4) 價格高，主要為錢幣、首飾及各國央行的存款準備金。

3. 金的合金：　　金的合金主要為銅的合金，純金為24 K金，18 K金則是18/24為金。此等合金的硬度大，因為它種原子的加入會妨礙原子的滑動；熔點降低，因為金屬鍵的強度減少；導電度下降，因為自由電子受到不同原子的干擾增加。

　　8　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《銅、銀、金》　　

有關銅、銀、金的敘述，下列何者正確？(Ａ)均以元素態存在　　　　　　(Ｂ)在電子工業上均為重要的導電材料(Ｃ)導電性：銀＞金＞銅　　　　(Ｄ) 18 K金硬度比純金小，適合做為飾物(Ｅ)在電煉銅時，正極可得金

答

ＡＢＥ　　(Ｃ)銀＞銅＞金。

類題

8. 下列有關金屬的敘述，何者不正確？【94.指考】(Ａ)導電性最好的金屬是銀(Ｂ)延展性最好的金屬是金(Ｃ)氧化鐵的熔點很高，因此冶煉鐵時，必須加入冰晶石當助熔劑(Ｄ)鋁的化性活潑，但在空氣中可以抗鏽蝕，是因為表面會形成氧化鋁保護層(Ｅ)除少數貴重金屬外，地殼中金屬多以氧化物的方式存在

答

：　Ｃ　。

六

鋅

1. 存在：自然界中，多以硫化物狀態存在。主要含礦物是閃鋅礦（ZnS）。

2. 性質與用途：

(1) 鋅是一種藍白色金屬。比重為7.14，熔點為419.5 ℃。

(2) 化性活潑，常溫下在空氣中，表面會生成一層薄而緻密的鹼式碳酸鋅膜，可阻止內部進一步氧化。2 Zn(s)＋CO2(g)＋H2O(g)＋O2 → Zn(OH)2．ZnCO3

(3) 鋅的用途僅次於鐵、鋁、銅，為第四被廣泛使用的金屬，主要用於鍍鋅工業，陰極保護法，含少量鉛鎘等元素的鋅板可製成鋅錳乾電池的負極。

3. 鋅的化合物：

(1) 鋅與銅、錫、鉛組成的黃銅，可用於機械製造業。

(2) ZnO可做為白色顏料，ZnCl2可做為除臭劑，ZnS則可做為日光燈管之螢光塗料。

　　9　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《鋅的性質》　　

鐵表面鍍上一層鋅，可防鏽的原理為何？(Ａ) Zn在空氣中會一直腐蝕　　　　　　　　　　　　(Ｂ) Zn在空氣中形成氧化物的保護膜(Ｃ) Zn比Fe更易氧化　　　　　　　　　　　　　　　(Ｄ) Zn的還原電位高於Fe(Ｅ) Zn在空氣中形成鹼式碳酸鋅，可保護鐵不生鏽

答

ＣＥ

(Ｂ)為鹼式碳酸鋅，非氧化鋅，2 Zn(s)＋CO2(g)＋H2O(g)＋O2 → Zn(OH)2．ZnCO3。

類題

9. 下列有關鋅的敘述，何者正確？(Ａ)閃鋅礦主要為氧化鋅　　　(Ｂ)鋅對人體而言並不重要(Ｃ)氯化鋅可做為除臭劑　　　(Ｄ)鍍鋅鐵可做為罐頭的原料(Ｅ)黃銅可做為機械的軸承

答

：　ＣＥ　。

自我挑戰題

（*多重選擇題）

( Ｃ ) 1.類推的思維方法在化學學習與研究中常會產生錯誤的結論，因此，類推的結論最終要經過實踐的檢驗才能決定其正確與否。以下幾種類推結論中，正確的有：

(Ａ) Fe3O4可以寫成FeO．Fe2O3，Pb3O4也可以寫成PbO．Pb2O3

(Ｂ)不能用電解AlCl3製取金屬鋁，也不能用電解MgCl2來製取金屬鎂

(Ｃ) Fe和S直接化合不能得到Fe2S3，Cu和S直接化合也不能得到CuS

(Ｄ) FeS可以和稀硫酸反應製取硫化氫氣體，FeS也可以和稀HNO3反應製取硫化氫氣體

( Ｃ ) 2.下列過渡元素，可以存在的各種氧化態中，以何者最高？(Ａ) V　　(Ｂ) Cr　　(Ｃ) Mn　　(Ｄ) Fe

*(ＡＣ) 3.下列有關金屬的敘述，何者正確？

Ｄ　　　(Ａ)錫的活性與鐵相近，常用來鍍在鐵片的表面(Ｂ)鋅的活性比鐵小，常用來鍍在鐵片的表面防止鐵生鏽(Ｃ)鉑的活性小不與強酸鹼作用，可用來製造坩鍋(Ｄ)金的活性小，是電與熱的良導體，可作為抗腐蝕的導線(Ｅ)鋅為乾電池正極的材料

( Ｂ ) 4.下列各組中兩化合物水溶液濃度均為0.1 M，各取等量混合後，何組不會有顯著的顏色變化？ (Ａ) K3Fe(CN)6(aq)＋FeSO4(aq)　　(Ｂ) K3Fe(CN)6(aq)＋FeCl3(aq)(Ｃ) K4Fe(CN)6(aq)＋FeCl3(aq)　　 (Ｄ) KSCN(aq)＋FeCl3(aq)

( Ｄ ) 5.有關金屬的敘述，下列何者錯誤？【85.學測】(Ａ)地殼中含量最多的金屬是鋁　　(Ｂ)導電性最好的是銀(Ｃ)延展性最好的是金　　　　　　(Ｄ)所有金屬均很堅硬，熔點均在800 ℃以上(Ｅ)金屬氧化物溶於水後大都呈鹼性，僅少部分水溶液呈酸性

( Ａ ) 6.鐵是工業上重要的金屬之一，提煉法是以焦碳在高爐內將鐵礦還原。在生鐵、熟鐵、鋼此三種物質中，含碳量多寡之順序為：【86.學測】(Ａ)生鐵＞鋼＞熟鐵　　(Ｂ)生鐵＞熟鐵＞鋼(Ｃ)鋼＞熟鐵＞生鐵　　(Ｄ)熟鐵＞生鐵＞鋼

( Ｃ ) 7.由黃銅礦製銅時，因其含銅量較少，常將研細之礦粉加入水及少量松節油以浮選法濃縮之。該濃縮法所根據之原理，是利用含銅礦粉與岩石碎粒間哪項性質之差異？(Ａ)比重　　(Ｂ)磁性　　(Ｃ)吸附於泡沫之能力　　(Ｄ)對松節油水溶液之溶解度

( Ｂ ) 8.下列有關合金的敘述，何者不正確？(Ａ)是金屬和他種金屬或非金屬元素所形成的物質(Ｂ)鐵和碳所形成的鋼其硬度比鐵小(Ｃ)通常將純金稱為24 K金，18 K金則是以18／24純金及6／24銅製成的合金(Ｄ) 18 K金較純金的熔點低，廣用於金飾製品

*(ＢＣ) 9.下列化合物的顏色與用途完全正確的為何？

Ｅ　　　(Ａ)過錳酸鉀（KMnO4），黑紫色，為強還原劑(Ｂ)二鉻酸鉀（K2Cr2O7），橙色，為氧化劑(Ｃ)二氧化鈦（TiO2），白色塗料(Ｄ)四氧化三鉛（Pb3O4），黑色，防生鏽(Ｅ)氫氧化鋁（Al(OH)3），白色，淨水劑

*(ＣＥ)10.已知某一水溶液，僅含Pb2＋或Ag＋的其中一種陽離子，則下列(甲)～(戊)方法中，哪些可用來協助判斷其所含的離子為Pb2＋或Ag＋？(甲)溶液顏色；(乙)加入鹽酸，觀察沉澱物顏色；(丙)加入鹽酸會產生沉澱，再加熱並觀察其沉澱是否消失；(丁)通入硫化氫，觀察沉澱物顏色；(戊)加入鉻酸鉀水溶液，觀察沉澱物顏色。【91.指考研究】(Ａ)甲　　(Ｂ)乙　　(Ｃ)丙　　(Ｄ)丁　　(Ｅ)戊

*(ＣＤ)11.探討化學反應時，若將反應中的特定原子以同位素替代（標記），便可得知其反應途

Ｅ　　　徑，例如，在乙酸與乙醇的酯化反應中，若以氧的同位素18O，標記乙醇分子中的氧原子，使之成為C2H518OH，便可得知乙酸乙酯的生成主要是乙酸中的OH基被乙醇的18OC2H5取代所致：CH3COOH＋C2H518OH → CH3CO18OC2H5＋H2O因此涉及下述化學鍵斷裂：

並非來自於下述斷裂：

科學家也以類似方法，將水分子中的16O置換成18O，藉以探討鐵的生鏽反應：

2 Fe＋O2＋4 H218O → 2 Fe(18OH)2＋2 H2O

依據上述反應式，下列有關鐵生鏽的敘述，哪些是正確的？【97.指考】(Ａ)與鐵化合的氧，來自空氣中的氧氣(Ｂ)與鐵化合的氧，來自溶於水中的氧分子(Ｃ)與鐵化合的氧，來自水分子中的氧原子(Ｄ)鐵生鏽時，同時進行水的分解(Ｅ)鐵生鏽時，同時有水的產生

10

-

5

錯合物

1. 錯離子（complex ion）

(1) 定義：以具空價軌域的一個金屬原子或陽離子為中心（當作路易斯酸），與具有孤對電子之陰離子或極性分子（配位基）相結合成複雜的帶電荷或中性原子團稱為錯離子。習慣上以[　]表示錯離子之存在，例如：[Ag(NH3)2]＋、[AlF6]3－、[Co(NH3)6]3＋等。

(2) 中心粒子的條件：

eq \o\ac(○,1) 具低能量的空價軌域。

eq \o\ac(○,2) 電荷密度大（即離子半徑小、電荷大）。

2. 錯合物：含有錯離子之化合物，又稱配位化合物（coordination compound）。例如：[Co(NH3)6]Cl3、K3[Fe(CN)6]、K4[Fe(CN)6]等。注意：錯離子內，金屬離子與配位子間的鍵結為共價鍵，而錯離子與另一離子間則為離子鍵。例如：K3[Fe(CN)6]，K+與[Fe(CN)6]3－為離子鍵，而Fe3+與CN－間則為配位共價鍵。

3. 配位基（ligand）：上述具孤對電子的陰離子或極性分子即是。

(1) 條件：具有未共用電子對（即路易斯鹼）。

(2) 配位數：中心粒子與配位基結合處之總數。例如：[Ag(NH3)2]＋，NH3稱為配位基，而中心粒子Ag＋接了兩個NH3，所以配位數為2。注意：錯離子內，金屬離子與配位基間的鍵結為共價鍵，而錯離子與另一離子間則為離子鍵。例如：K3[Fe(CN)6]，K＋與[Fe(CN)6]3－為離子鍵，而Fe3＋與CN－間則為配位共價鍵。

(3) 種類：

eq \o\ac(○,1) 以電荷分：

a. 中性分子：需滿足極性分子及具有未鍵結電子對，例：NH3、H2O、CO等。

b. 陰離子：全部皆可作為配位基，例：X－、OH－、CN－、C2O42－…等。

c. 陽離子：除NO＋外，一般均不可作配位基。

eq \o\ac(○,2) 以配位數分：

a. 單牙基：與中心原子相結合的地方只有一處，如 NH3、Cl－、CO、CN－、H2O等。

b. 多牙基：與中心原子相結合處不只一處的配位基稱之，多牙基與金屬所形成之錯合物稱為鉗合物（chelate）。

(i) 雙牙基：可提供兩對lone pair與中心原子結合，如草酸根（C2O42－）、乙二胺（H2NCH2CH2NH2，簡寫為en）、碳酸根（CO32－）、酒石酸根（C4H4O62－）、硫酸根（SO42－）。

例

：以草酸溶液去除鐵鏽時所形成之可溶性錯離子[Fe(C2O4)3]3－。

6 H2C2O4＋Fe2O3．n H2O → 2 [Fe(C2O4)3]3－＋（3＋n）H2O＋6 H＋

(ii) 六牙基：EDTA4－（乙二胺四乙酸根，ethylenediaminetetraacetate），如下圖示。

4. 錯離子的形狀：一般中心原子為Pt2＋、Cu2＋、Au3＋均為dsp2混成，配位數＝4，平面四邊

形；Pt4+的配位數為6，d2sp3混成，八面體。

混成軌域

幾何形狀

配位數

圖示

常見離子Cu＋

常考實例

sp

直線

2

Ag+，Cu+，Au+

[Ag(CN)2]－、[Ag(NH3)2]＋

sp3

四面體

4

Zn2+，Cd2+，Hg2+，Ni2+，Co2+，Al3+

[Zn(NH3)4]2＋、[Zn(CN)4]2－、[Ni(CO)4]

dsp2

平面四邊形

4

Pt2+，Cu2+，Au3+，Pd2+，Ni2+

[Ni(CN)4]2－、[Cu(NH3)4]2＋、[PtCl4]2－、[Pt(NH3)2Cl2]、[AuCl4]－

d2sp3

八面體

6

Fe2+，Fe3+，Co2+，Co3+，Cr3+，Pt4+，Pd4+，Al3+

[Co(NH3)6]3＋、[Fe(CN)6]4－、[PtCl6]2－、[AlF6]3－、[Fe(C2O4)3]3－

5. 錯合物的解離：錯合物在水中會解離出其錯離子及所含另外之離子。茲以較常出現的鈷系列（Co3+）錯合物說明。

CoCl3．n NH3

（配位數均為6）

n＝3

n＝4

n＝5

n＝6

示性式

[Co(NH3)3Cl3]

[Co(NH3)4Cl2]Cl

[Co(NH3)5Cl]Cl2

[Co(NH3)6]Cl3

晶體形式

分子晶體

離子晶體

離子晶體

離子晶體

解離

不解離

[Co(NH3)4Cl2]＋＋Cl－

[Co(NH3)5Cl]2＋＋2 Cl－

[Co(NH3)6]3＋＋3 Cl－

每莫耳錯合物在溶液中的粒子總莫耳數

1

2

3

4

加入AgNO3產生的AgCl沉澱莫耳數

0

1

2

3

導電程度

無

小

中

大

6. 錯離子的異構物：

(1) 由錯離子異構物的數目可推得錯合物的形狀。

eq \o\ac(○,1) 配位數為6的錯合物形狀為八面體。

eq \o\ac(○,2) 配位數為4的錯合物形狀為四面體或平面四方形。

(2) 錯離子的幾何異構物（又稱順反異構物）：

eq \o\ac(○,1) 形成原因：配位基在空間的位置不同而形成幾何異構物。

eq \o\ac(○,2) 異構現象（M代表中心原子，A、B、C等代表旁邊的配位基）：

a. 直線形（sp混成）：MA2及MAB型 ⇒ 無順反異構物。

b. 四面體形（sp3混成）：MA2及MAB型 ⇒ 無順反異構物。

c. 平面四方形（dsp2混成）：

(i) MA2B2及MA2BC ⇒ 共有兩種順反異構物，例如〔PtCl2(NH3)2〕。

　　　　

順－[PtCl2(NH3)2]　　　 反－[PtCl2(NH3)2]

(ii) MA4、MA3B、M(AA)2、M(AA)B2及M(AA)BC ⇒ 無順反異構物。例如[Pt(NH3)2(C2O4)]。

註

：(AA)代表一雙牙基，例如C2O42－、en等；(AA)2代表兩個雙牙基。而任一雙牙基之兩個配位鍵只能連於相鄰的角頂，而不能橫跨中心金屬陽離子之相對角頂。

d. 八體形（d2sp3或sp3d2混成）：MA4B2、MA3B3、M(AA)2B2型 ⇒ 共有兩種順反異構物。例如：[CoCl2(en)2]＋有兩種順反異構物，如下圖所示（光學異構物不在討論之列）。

　　　　

反－[CoCl2(en)2]＋　　　 順－[CoCl2(en)2]＋

7. 錯離子的應用：

(1) 照相術中的定影劑（Na2S2O3）可以溶去未感光部分的AgBr，是因生成 [Ag(S2O3)2]3－：AgBr＋2 S2O32－ → [Ag(S2O3)2]3－＋Br－。

(2) AgCl(s)能溶於NH3(aq)、KSCN(aq)或Na2S2O3(aq)，是因為可生成 [Ag(NH3)2]＋、[Ag(CN)2]－或 [Ag(S2O3)2]3－，故利用氨水可分離AgCl與AgI，此因AgI(s)不溶於氨水。AgCl(s)＋2 NH3(aq) → [Ag(NH3)2]＋＋Cl－

(3) 鐵鏽可被草酸溶液除去，是因為可生成 [Fe(C2O4)3]3－之故。

(4) 金（Au）或鉑（Pt）能溶於王水（體積比HNO3：HCl＝3：1），也是因為生成 [AuCl4]－或 [PtCl6]2－的緣故：Au＋4 H＋＋4 Cl－＋NO3－ → [AuCl4]－＋NO＋2 H2O。

(5) 兩性氫氧化物難溶於水，但可溶於強酸或強鹼中，故遇NaOH(aq)先生成沉澱，又溶於過量的NaOH(aq)中，是因生成氫氧根錯離子之故。

(6) 有些含鉑的錯合物可做為抗腫瘤（antitumor）的藥物，例如Pt (NH3)2(C2O4)。

8. 自然界的錯合物

(1) 葉綠素（chlorophyl）：以Mg2＋為中心原子，與含N原子的四牙基，形成錯合物。

(2) 血紅素（heme）：以Fe2＋為中心原子，與含N原子的四牙基，形成錯合物。但Fe2+的配位數為6，另2個配位鍵垂直此四牙基的平面，1個與蛋白質結合，1個與O2結合使血液呈紅色。

　

　　1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《錯合物的性質》　　

工業上精製鎳的方法如下：在常溫時先讓鎳與一氧化碳反應，生成四面體的錯合物Ni(CO)4，其沸點為43 ℃。然後將溫度提高到200 ℃，Ni(CO)4分解成鎳與一氧化碳。則下列敘述何者正確？【90.日大】(Ａ)若CO的分壓加大，有利於Ni(CO)4的生成　　(Ｂ)若此錯合物在室溫下為液體，則其具高揮發性(Ｃ)此錯合物中CO為雙牙基(Ｄ)此錯合物中鎳的配位數為4(Ｅ)此錯合物中，Ni以dsp2的混成軌域鍵結

答

ＡＢＤ　　(Ａ) Ni＋4 CO → Ni(CO)4，故加壓平衡向右移；(Ｃ)單牙基；(Ｅ)因為是4面體，故為sp3。

類題

1. 錯合物 [Pt(NH3)4Cl2]Cl2中，鉑的氧化數是(a)　　　，配位數是(b)　　　，混成軌域是(c)　　　，若於 1 莫耳此錯合物的水溶液中加入過量的硝酸銀，可立刻產生(d)　　　莫耳的氯化銀。

答

：　　(a)＋4；(b) 6；(c) d2sp3；(d) 2　　。

　　2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《錯合物的解離》　　

下列有關錯合物的敘述，何者正確？(Ａ) [Fe(C2O4)3]3－中鐵的配位數為3(Ｂ) [Cu(NH3)4]2＋為平面四方形的錯離子(Ｃ)在1莫耳的[Co(NH3)4Cl2]Cl溶液中加入足量的硝酸銀可產生1莫耳的沉澱(Ｄ)等莫耳時，[Co(NH3)5Cl]Cl2的導電度大於[Cr(NH3)4Cl2]Cl(Ｅ) Co(EDTA)－的Co3+其配位數為6

答

ＢＣＤＥ

(Ａ)為6；(Ｃ)解離成[Co(NH3)4Cl2]++Cl－，故可得1莫耳的沉澱；(Ｄ) [Co(NH3)5Cl]Cl2 →[Co(NH3)5Cl]2＋＋2 Cl－；[Cr(NH3)4Cl2]Cl → [Cr(NH3)4Cl2]＋＋Cl－，故前者導電度較大。

類題

2. 將1莫耳的錯合物[Cu(NH3)4] [PtCl4]溶於1升的水中，下列敘述何者正確？(Ａ)兩錯離子的形狀皆為四面體(Ｂ)中心銅離子與鉑離子的氧化數皆為＋2(Ｃ)溶液中共含有3莫耳離子(Ｄ)加足量的硝酸銀於溶液中可得4莫耳的氯化銀沉澱(Ｅ)中心銅離子與鉑離子皆以dsp2混成與其配位基形成共價鍵

答

：　ＢＥ　。

　　3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《錯合物的異構物》　　

兩錯合物，NH4Pt(NH3)Cl3及(NH4)2Pt(C2O4)2Cl2，下列有關其性質的敘述何者正確？(Ａ)兩者中心的鉑之氧化數皆相同　　　　　　　　　　(Ｂ)兩者皆有順反異構物(Ｃ)兩者溶於水後，加入硝酸銀皆可產生氯化銀沉澱　　(Ｄ)兩者的立體形狀不相同

答

Ｄ

前者為[PtCl3(NH3)]－，Pt為2＋，故為配位數4之平面四邊形，無順反異構物。後者為[Pt(C2O4)2Cl2]2－，Pt為4＋，故為配位數6之八面體，有兩種順反異構物。(Ｃ)二者的氯皆不能解離，故無沉澱。

自我挑戰題

（*多重選擇題）

( Ｄ ) 1.下列何者不能做為配位基？

(Ａ) NH3　　(Ｂ) CN－　　(Ｃ) PF3　　(Ｄ) BF3

*(ＢＤ) 2.下列有關金屬元素及其化合物的敘述，何者正確？【80.日大】

(Ａ) [Fe(C2O4)3]3－中鐵的配位數為3(Ｂ)鉻酸鉀水溶液的顏色是黃色的(Ｃ)氫氧化鋁為鹼性，與強酸作用但不與強鹼作用(Ｄ)礬土是氧化鋁的俗稱(Ｅ) [Zn(NH3)4]2＋為平面四方形的錯離子

( Ｅ ) 3.下列現象何者與錯離子的存在無關？(Ａ)定影劑可洗去未感光的AgBr(Ｂ) I2 溶於KI(aq)而成棕色溶液 (Ｃ)氯化銀可溶於過量的氨水(Ｄ)血紅素有攜氧之功能 (Ｅ)鹽酸可除鐵鏽

*(ＢＥ) 4.下列配位基何者為多牙基？(Ａ) CO　　　　(Ｂ) C2O42－(Ｃ) CN－　　　　(Ｄ) NH3(Ｅ) EDTA4－

( Ａ ) 5.等莫耳數的下列各錯合物，溶於水後何者的導電度最高？

(Ａ) K4[Fe(CN)6](Ｂ) K3[Fe(CN)6]

(Ｃ) [Co(NH3)5Cl](NO3)2　　(Ｄ) Li[Pt(NH3)Cl3]

( Ｃ ) 6.葉綠素含有何種金屬離子？【84.日大】(Ａ) Fe2＋　 　(Ｂ) Ca2＋(Ｃ) Mg2＋　　(Ｄ) Zn2＋

( Ｄ ) 7.欲除去衣服上的鐵鏽，以下列何種物質的水溶液最適當？【87.日大】(Ａ) KMnO4　　(Ｂ) NaCl(Ｃ) NaOH　 　(Ｄ) H2C2O4

8.比較下列各項物質之性質，請將答案由大到小排列之。【90.日大】

導電度：0.1 M [Co(NH3)6]Cl3(aq)、0.1 M [Co(NH3)5Cl]Cl2(aq)、0.1 M [Co(NH3)4Cl2]Cl(aq)。

答

：eq \o([Co(NH3)6]Cl3＞[Co(NH3)5Cl]Cl2＞[Co(NH3)4Cl2]Cl,__________________________________________________)。

10

-

6

常見金屬離子的檢驗

一

兩性物質（沉澱的再溶解）

　　　　兩性物質加入鹼時會產生沉澱，若持續加入強鹼時，沉澱會再溶解，這是因為產生了氫氧錯離子。常見的離子有：Sn2＋、Be2＋、Cr3＋、Al3＋、Pb2＋、Zn2＋、Ga3＋。

　　

例

：Al3＋、Zn2＋ eq \o(OH－,───→,←───,強H＋) Al(OH)3(s)、Zn(OH)2(s) eq \o(過量OH－,─────→,←──────, 強H＋) Al(OH)4－、Zn(OH)42－

二

金屬與氨形成的錯離子

　　過渡元素之氫氧化物難溶於水，但可溶於過量的氨水，這也是因為生成了氨錯離子。

常見的離子有：Cu2＋、Co2＋、Ag＋、Cd2＋、Zn2＋、Ni2＋。

　　

例

：

三

金屬離子的分離與辨識

　　　　利用兩性物質及過渡元素可與特定離子產生錯離子的特性，我們可以在一含有多種金屬離子的溶液中，將這些粒子逐一分離。例如：一溶液含有Sr2＋、Ca2＋、Na＋三種離子，我們可以依右圖加以分離。

　　1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《沉澱的再溶解》　　

下列各實驗中，若所加入的試劑為過量，何者最後沒有沉澱？

(Ａ)加濃氨水於0.1 M的硝酸鋁溶液　　(Ｂ)加氫氧化鈉於0.1 M的硫酸銅溶液(Ｃ)加AgCl於0.1 M的氨水中　　　　　(Ｄ)通CO2於0.1 M的氧化鈣水溶液中

答

Ｄ

(Ａ) Al3＋不溶於過量氨水；(Ｂ) Cu2＋不溶於過量的NaOH；(Ｃ)因為是加過量氯化銀，而非過量的氨水，故會有AgCl(s)；(Ｄ) CaO＋2 CO2＋H2O → Ca(HCO3)2(aq)。

類題

1. 下列反應完成後，何者會有沉澱？(Ａ) BaCl2＋Na2CO3，再加入足量的CH3COOH(Ｂ) NaOH＋AgNO3，再加入過量的氨水(Ｃ) ZnSO4＋NH4OH，再加入過量的NaOH(Ｄ) AgNO3＋Na2CO3，再加入足量的HCl(Ｅ) Ca(OH)2＋FeCl3，再加入足量的HNO3

答

：　Ｄ　。

　　2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《離子的分離》　　

一混合液中含有Ba2＋、Ti4＋、Al3＋及Cu2＋，可以下列流程圖分離。試問：

(1) 沉澱物A、B、C及F為何？

(2) 濾液D、E及G主要為何種金屬錯合物及金屬離子？（注意：流程圖中長方框內可能含一種以上產物）【81.日大】

答

(1) A：BaSO4，B：Ti(OH)4及Cu(OH)2，C：Ti(OH)4，F：Al(OH)3；(2) D：Cu(NH3)42＋，E：Al(OH)4－，G：Na＋

類題

2. 某一混合液含有Ag＋、Fe3＋和Al3＋，可以下列流程圖加以分離和鑑定。【89.日大】

(a)寫出濾液A中主要之金屬離子或金屬錯離子的化學式。

(b)寫出沉澱F的化學式。

(c)寫出步驟(2)中生成沉澱B的反應方程式。

(d)寫出步驟(4)中生成沉澱E的反應方程式。

(e)根據步驟(6)，如何鑑定溶液G中含有何種金屬離子？

答

：eq \o((a) Ag(NH3)2＋；(b) Fe(OH)3；(c) Ag(NH3)2＋＋Cl－＋2 H＋ → AgCl(s) ＋2 NH4＋；,___________________________________________________________________)eq \o((d) Al(OH)4－＋H＋ → Al(OH)3(s)＋H2O；(e) FeSCN2＋（溶液呈血紅色）　　　　,___________________________________________________________________)。

自我挑戰題

（*多重選擇題）

( Ｂ ) 1.在一含有Al3+、Cu2+的溶液中，緩慢地持續加入氨水，所觀察到的現象，下列敘述何者錯誤？(Ａ)剛開始溶液呈現白色混濁　　　　(Ｂ)沉澱量會先增後減，最後又完全溶解 (Ｃ)溶液中最終存在四氨銅錯離子　　(Ｄ)溶液中最終有Al(OH)3(s)的沉澱

( Ｃ ) 2.下列哪一種酸，在水溶液中最易完全溶解Ba(OH)2、Fe(OH)3、Pb(OH)2之混合物而不產生任何沉澱？ (Ａ) H2SO4　　(Ｂ) HCl　　(Ｃ) HNO3　　(Ｄ) H3PO4

( Ｄ ) 3.下列何種試劑可分離Zn2＋(aq)及Al3＋(aq)？(Ａ) H2S　　(Ｂ) NaOH　　(Ｃ) Na2SO4　　(Ｄ) NH3

*(ＢＥ) 4.在含下列離子濃度為0.1 M的各溶液中，加入同體積的0.1 M氯化銨溶液時，何者會發生沉澱？(Ａ) Na＋　　 (Ｂ) Ag＋　　 (Ｃ) Ba2＋　　(Ｄ) Al3＋　　(Ｅ) Hg22＋　　

*(ＤＥ) 5.欲將Zn2＋、Ag＋及Ba2＋之混合溶液作有效分離時，其方法為何？(Ａ)先加S2－後加CO32－　　(Ｂ)先加入CO32－後加入Cl－　　(Ｃ)先加SO42－後加CO32－(Ｄ)先加SO42－後加Cl－　　(Ｅ)先加Cl－後加入SO42－

*(ＡＤ) 6.下列何組混合無反應發生？

Ｅ(Ａ) Na3PO4(aq)與NH4C2H3O2(aq)　　(Ｂ) BaS(aq)與ZnSO4(aq)　　(Ｃ) Pb(NO3)2(aq)與MgSO4(aq)

(Ｄ) MnCl2(aq)與CoSO4(aq)　　　　(Ｅ) SnCl2(aq)與(NH4)2SO4(aq)

( Ｄ ) 7.下列各反應中，後者加入過量時會產生沉澱者為何？(Ａ)於氯化銀中加入氨水　　　　　　　　(Ｂ)於石灰水中加入二氧化碳(Ｃ)於氯化鋅溶液中加入氫氧化鈉溶液　　(Ｄ)於硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉溶液

( Ｃ ) 8.欲分離一溶液中的Mg2＋和Al3＋兩種離子，應使用下列哪一試劑？(Ａ) NH3(aq)　　(Ｂ) NaCO3(aq)　　(Ｃ) NaOH(aq)　　(Ｄ) HCl(aq)

( Ｄ ) 9.某水溶液含有甲、乙、丙三種金屬離子。

若進行右圖所示的實驗操作，即可分離這些離子。試問該水溶液中的甲、乙、丙各為何種離子？（從下面的選項中擇一正確的組合）　　　　　　　　　【92.指考】

選項

甲離子

乙離子

丙離子

(Ａ)

Ag＋

Fe2＋

Zn2＋

(Ｂ)

Ag＋

Fe2＋

Cu2＋

(Ｃ)

Pb2＋

Fe3＋

Cu2＋

(Ｄ)

Pb2＋

Fe3＋

Zn2＋

(Ｅ)

Pb2＋

Fe2＋

Zn2＋

10

歷屆大考試題觀摩

（*多重選擇題）

10

-

1

鹼金屬

( Ｄ ) 1.市面上有所謂的健康低鈉鹽，下列有關低鈉鹽的敘述，何者最合理？【92.學測】

(Ａ)低鈉鹽含有少量的金屬鈉，故稱為低鈉鹽

(Ｂ)低鈉鹽其實就是一般的氯化鈉鹽類，沒有什麼不同

(Ｃ)低鈉鹽中的鈉離子比氯離子少，所以不是電中性的

(Ｄ)低鈉鹽含有鉀離子，所以比相同莫耳數的氯化鈉含較少的鈉離子

*(ＡＢ) 2.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】

Ｃ　　　(Ａ)原子量 　(Ｂ)原子半徑　　(Ｃ)離子半徑　　(Ｄ)熔點　　(Ｅ)第一游離能

◎右圖為金屬鈉及其相關化合物的製備流程，其中甲、乙及丙均為含鈉的化合物。試根據右圖，回答3.、4.題。【97.指考】

( Ｄ ) 3.試問丙為下列哪一個化合物？(Ａ) NaClO　　　(Ｂ) NaCl(Ｃ) NaOH　　　(Ｄ) Na2CO3(Ｅ) NaHCO3　　

( Ｅ ) 4.若欲以甲的飽和水溶液製備碳酸氫鈉，則步驟(1)中需採用下列哪一個選項所建議的試劑或條件？(Ａ)加熱　　(Ｂ)加CO(g)　　(Ｃ)加HCl(aq)　　(Ｄ)加NaOH(s)　　(Ｅ)加NH3(g)，CO2(g)

(ＡＢ) 5.下列有關鹼金屬的敘述，何者正確？【98.指考】

ＣＤ(Ａ)鹼金屬的價層電子組態為ns1

(Ｂ)鹼金屬氧化物的水溶液呈鹼性

(Ｃ)鋰金屬在水中比鈉金屬容易氧化

(Ｄ)鹼金屬是強還原劑

(Ｅ)電解熔融氯化鈉時，鈉會在陽極析出

10

-

2

鹼土金屬

( Ｂ ) 6.下列有關鹼土金屬或其化合物的敘述，何者錯誤？【88.大考研究】

(Ａ)鹼土金屬包括鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳等元素

(Ｂ)在常溫時與水反應產生氧氣及氫氧化物

(Ｃ)氫氧化鎂水溶液可中和胃酸

(Ｄ)氫氧化鈣水溶液俗稱石灰水，可用於檢驗二氧化碳

(Ｅ)二氧化碳溶入氫氧化鈣水溶液中會產生白色碳酸鈣沉澱

( Ｄ ) 7.鎂離子是海水中含量次多的金屬離子。自海水中提取鎂，通常需經過三個步驟，如下表中的 (Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)。下列哪一選項正確給出此三個步驟所屬的反應類型？

步　　驟

(Ａ)

(Ｂ)

(Ｃ)

(Ｄ)

(Ⅰ)加入氫氧化鈣以形成氫氧化鎂

酸鹼中和

沉澱

酸鹼中和

沉澱

(Ⅱ)加入鹽酸以形成氯化鎂

氧化還原

氧化還原

沉澱

酸鹼中和

(Ⅲ)電解液態氯化鎂而得到鎂

酸鹼中和

酸鹼中和

氧化還原

氧化還原

【92.學測】

10

-

3

鋁、錫、鉛及其化合物

( Ｄ ) 8.下列氧化物何者呈鮮紅色？【85.日大】

(Ａ) MgO　　(Ｂ) Al2O3　　(Ｃ) TiO2　　(Ｄ) Pb3O4

*(ＡＣ) 9.下列有關ⅠA到ⅡA族元素氧化物的敘述，何者正確？【93.指考補考】

ＤＥ　　(Ａ)化合物Al2O3為兩性化合物，會分別與HCl和NaOH水溶液反應生成AlCl3和Al(OH)4－

(Ｂ)白磷在氧氣不足時氧化生成P4O6，其中每個磷與4個氧鍵結

(Ｃ)化合物Bi2O3與鹼金屬、鹼土金屬氧化物一樣具鹼性

(Ｄ)化合物SO3，可用來製造硫酸

(Ｅ)石英的成分為二氧化矽

◎ 氫氧化鋁在不同pH值水溶液中的溶解度列於右表。根據右表資料，回答第10.題：【97.學測】

( Ｄ )10.下列有關氫氧化鋁溶解度的敘述，哪一項正確？

(Ａ)水溶液的pH值為6時，氫氧化鋁溶解度最大(Ｂ)酸性的水溶液中，若H＋離子濃度愈大，則氫氧化鋁溶解　度愈小(Ｃ)鹼性的水溶液中，若OH－離子濃度愈大，則氫氧化鋁溶　解度愈小

(Ｄ)在一公升0.0001 M鹽酸溶液比在一公升純水中溶解度大

10

-

4

鐵、銅、銀、金、鋅及其化合物

◎ 鐵鏽（Fe2O3．x H2O）產生時需有氧氣與水的存在，且酸和鹽會加速鐵生鏽的速率。當鐵生鏽時，水中會含有較高濃度的鐵而影響水質。若生鏽更嚴重則會使鐵管破裂。右圖為一種經濟且簡單的防止埋於地下鐵管生鏽的方法。經一段時間後，我們會觀察到鎂片被侵蝕（鎂離子產生）且鐵管不易生鏽等事實。回答第11.～13.題：　　　【94.學測研究】

( Ｄ )11.鐵生鏽是屬於何種反應？

(Ａ)酸鹼反應　　(Ｂ)中和反應　　(Ｃ)燃燒反應

(Ｄ)氧化反應　　(Ｅ)沉澱反應

( Ａ )12.在下列哪個pH值下，鐵較易生鏽？

(Ａ) 2　　(Ｂ) 4　　(Ｃ) 6　　(Ｄ) 8　　(Ｅ) 10

( Ｄ )13.右上圖中的鎂，亦可用何種物質取代？

(Ａ)銅　　(Ｂ)銀　　(Ｃ)石墨　　(Ｄ)鋅　　(Ｅ)金

*(ＢＤ)14.將一銅線放入裝有硝酸銀溶液的燒杯中，杯口以塑膠膜封住後，靜置一天。試問下列有關此實驗之敘述，哪些是正確的？【94.指考】

(Ａ)銅線為氧化劑(Ｂ)溶液顏色逐漸變深

(Ｃ)銀離子為還原劑(Ｄ)溶液中液體的質量逐漸減少

(Ｅ)析出的銀和溶解的銅質量相等

*(ＣＤ)15.二氧化錳在實驗室用途廣泛，可以與雙氧水作用製造氧氣，也可以與鹽酸作用製備氯氣， 也可以與草酸作用生成二氧化碳，實用上它也廣泛的用在乾電池中。下列有關二氧化錳的敘述，何者正確？【95.指考研究】

(Ａ)二氧化錳在這些用途中都作為氧化劑

(Ｂ)二氧化錳的錳是四價，在乾電池的作用過後，會變為七價的過錳酸根

(Ｃ)二氧化錳在雙氧水製造氧氣的反應中作為催化劑

(Ｄ)鹽酸製備氯氣中二氧化錳被還原

(Ｅ)二氧化錳在草酸的反應中作為催化劑

*(ＡＢ)16.若用金絲作為負極，而用與高一化學的「簡易電解實驗」相同的方法，電解1 M的氯

Ｄ　　　化鋅水溶液，則在負極會有鋅沉積在金絲電極上。試問實驗後要清洗沾有鋅的金絲電

極，可以採用下列哪些方法？【95.指考】

(Ａ)作為正極，電解0.1 M的Na2SO4溶液

(Ｂ)浸泡於3 M的氫氧化鈉溶液

(Ｃ)浸泡於3 M的食鹽水溶液

(Ｄ)浸泡於3 M的鹽酸溶液

(Ｅ)浸泡於王水

(Ｂ或Ｅ)17.三瓶沒有貼標籤的強酸，已知分別裝有濃鹽酸、濃硫酸及濃硝酸。試問下列哪一種物

質，可以單獨鑑別這三瓶強酸？【96.指考】

(Ａ)方糖　　(Ｂ)牛奶　　(Ｃ)金片　　(Ｄ)鉑片　　(Ｅ)銅片

10

-

5

錯合物

(Ａ或Ｃ)18.

配位化合物Pt(NH3)2(C2O4)可做癌症療藥。下列關於該配位化合物的敘述，何者正確？

(Ａ)沒有異構物　　　　　(Ｂ)有三種配位基　　　　　　(Ｃ)配位數是4【98.指考】

(Ｄ)溶在水中時可導電　　(Ｅ)最可能的結構是四面體

10

-

6

常見金屬離子的檢驗

◎ 有一已磨成粉末的混合物試樣，是由下列六種物質中的數種等量組成：(Ａ) NaCl　　(Ｂ) KCl　　(Ｃ) CaCl2　　(Ｄ) CuSO4（無水）　　(Ｅ) Na2SO4　　(Ｆ) Na2CO3

為了要確定該粉末試樣的成分，王同學先查了資料後，自己研擬了一個檢驗粉末試樣的流程圖，並請李老師指導。李老師認為整個實驗都相當安全，基於鼓勵學生多做「探究學習」，同意王同學在化學實驗室中進行實驗，並要求王同學確實記錄實驗過程，並檢討每一實驗的必要性。以下是報告的一部分：

實驗一：用燒杯取粉末試樣約2克，加蒸餾水約100毫升，攪拌後形成無色的透明溶液X。

實驗二：在溶液X中加了鹽酸，則見在溶液中陸續產生氣泡，至溶液不再冒氣泡，溶液仍為無色透明（貼上標籤Y）。

實驗三：在無色透明的溶液Y中，滴加BaCl2溶液，即見白色沉澱。

實驗四：繼續滴加BaCl2溶液，至白色沉澱不再產生後，過濾分離出白色沉澱，得到透明的無色濾液Z。

實驗五：在濾液Z中，滴入AgNO3溶液，則見白色沉澱，加入稀硝酸，沉澱不溶解。

試根據上文，回答19.～21.題：

【93.學測】

*(ＣＤ)19.根據上述報告，原粉末中一定沒有哪兩種物質？（從(Ａ)～(Ｆ)中選兩項）