原子、元素與化合物

進階

原子是物質的基本粒子;元素只含一種原子,化合物就由兩種或以上元素的原子按固定比例結合而成。

適合:中一科學 · 單元:原子世界(中二預習) · 建議學習路徑第 8/12 課

學完呢課,你會識:
  • 元素只含一種原子
  • 化合物是元素固定比例化學結合
  • 混合物只是多種物質混合,比例可變
科學Science
讀呢課前,你應該識: 物質的粒子模型

§課文原文 Passage

1世界上的物質千變萬化,組成的藍圖卻非常簡單。原子是構成物質的基本砌塊,也是化學變化中的最小單位;由同一種原子組成的純物質叫元素,例如氧氣只含氧原子,金塊只含金原子;當兩種或以上的元素以固定比例化合,便形成化合物。

2水由氫和氧按固定比例化合而成,食鹽由鈉和氯組成;鐵釘生鏽後變成新的物質氧化鐵。空氣卻是混合物:氮、氧等氣體只是混在一起,並沒有化學結合;鹽水也一樣,各成分仍保留原本性質,可以用蒸發、過濾等物理方法分離。

3有趣的是,化合物的性質可以和組成元素完全不同:氫氣容易燃燒,氧氣幫助燃燒,但兩者化合生成的水卻能用來滅火;鈉是遇水便猛烈反應的金屬,氯是有毒氣體,化合後卻成為餐桌上的食鹽。可見化學結合產生全新的性質,判斷物質必須看整體。

4元素符號和化學式是國際通用的化學語言:氫是 H、氧是 O、碳是 C,H₂O 一寫出來,世界各地的科學家都知道是水。掌握這套語言,就能準確描述物質的組成,理解化學反應如何產生新材料,支撐藥物、材料以至電子科技的發展。

1重點摘要 Summary

原子是物質的基本粒子;元素只含一種原子,化合物就由兩種或以上元素的原子按固定比例結合而成。

2生字卡 Vocabulary

A
Atom原子

構成元素的基本粒子,是化學變化中的最小單位。

E
Element元素

只由一種原子組成的純物質。

C
Compound化合物

不同元素按固定比例化學結合而成的純物質。

M
Mixture混合物

多種物質混合在一起,但沒有形成新化學物質,比例可以改變。

M
Molecule分子

由兩個或以上原子結合而成的粒子,例如一個水分子含有兩個氫原子和一個氧原子。

C
Chemical formula化學式

用元素符號和數字表示物質組成的式子,例如水的化學式是 H₂O。

C
Chemical reaction化學反應

產生新物質的變化,例如鐵生鏽生成氧化鐵。

P
Pure substance純物質

只由一種物質組成,成分和性質固定;元素和化合物都屬於純物質。

3逐步講解 Steps

  1. 由小到大分層這一課的概念可以由小到大分層記憶:原子是化學變化中的最小單位;同類原子組成元素,例如氧氣只含氧原子,金塊只含金原子;不同元素按固定比例發生化學結合,便成為化合物,例如氫和氧化合成水,鐵與氧化合生成鏽。層次分明,判斷物質類別時便不會混亂。
  2. 分清化合物和混合物化合物與混合物要分清楚:水是化合物,氫原子和氧原子的比例固定為 2:1,全世界的海水河水都一樣;空氣中的氮、氧等氣體只是混合在一起,比例隨地點和天氣變化,屬於混合物;鹽水也一樣,鹽多鹽少都是鹽水。固定比例的化學結合,正是化合物的標誌。
  3. 性質可以改變化合物的性質可以和組成元素完全不同:氫氣容易燃燒,氧氣幫助燃燒,但兩者化合生成的水卻能用來滅火,可見化學結合產生了全新的性質。鹽由鈉和氯組成:鈉是遇水便猛烈反應的金屬,氯是有毒氣體,化合後卻成為日常的調味料。判斷物質的性質,必須看整體,不能只看成分。
  4. 化學式是語言元素符號和化學式是國際通用的化學語言:H₂O 一寫出來,世界各地的科學家都知道是水,即兩個氫原子加一個氧原子;CO₂ 則代表二氧化碳。掌握這套語言,才能準確描述物質的組成和反應,正如學會字母才能閱讀一樣,它是繼續學習化學的基礎工具。
  5. 記住常用符號元素符號多以英文名稱的首一兩個字母組成:氫是 H、氧是 O、碳是 C、氮是 N、鐵是 Fe、銅是 Cu;部分來自拉丁名稱,例如鈉是 Na、鉀是 K。書寫規則是首字母大寫、第二個字母小寫,寫錯了意思便完全不同:Co 是鈷元素,CO 是一氧化碳氣體,考試時千萬要留意大小寫。
  6. 分離混合物混合物可以用物理方法分離:鹽水蒸發後留下鹽粒,沙和水用過濾分開,沙中的鐵粉可以用磁鐵吸出。正因為各成分沒有化學結合,仍保留原本的性質,這些方法才可行,這也是辨認混合物的重要線索。物理分離在日常的飲用水處理和資源回收中天天應用,是化學知識最實際的體現。

4圖解 Diagrams

原子 → 元素 → 化合物 From atom to compoundO一粒原子 atom同種相連OO氧分子 O₂(元素)遇氫燃燒OHH水 H₂O(化合物)元素 element只得一種原子化合物 compound:多種原子按比例結合水係化合物:兩粒氫一定配一粒氧——拆唔開就唔係物理方法做得到空氣唔係化合物——氮氧等氣體只是混埋一齊,無固定比例 air is a mixture
圖 1:原子・元素・化合物

5例題示範 Example

例題:氧氣、海水、二氧化碳、金,哪些是元素、化合物或混合物?

  1. 氧氣只含氧原子 → 元素
  2. 海水含水、鹽等幾種物質 → 混合物
  3. 二氧化碳由碳氧固定比例結合 → 化合物
  4. 金只含金原子 → 元素
  5. 答案:氧氣和金只含一種原子,是元素;二氧化碳由碳和氧按固定比例化學結合,是化合物;海水同時含水、鹽等多種物質,成分沒有固定比例,是混合物。判斷要訣:先數成分的種類,再看各成分之間有沒有固定比例的化學結合,三者不可混淆;答題時宜先分類,再各寫一項判斷理由。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 有兩種元素就一定是混合物。
✓ 如果兩種元素化學結合成固定比例,就是化合物。
✗ 化合物只是將物質撈埋。
✓ 化合物有新化學鍵同新性質;混合物通常可以用物理方法分離。
✗ 把元素符號全部寫成大寫,例如把鈉寫成 NA。
✓ 符號首字母大寫、其餘小寫:鈉是 Na;NA 不是任何元素的符號。
✗ 以為混合物一旦混在一起,便無法再分開。
✓ 混合物可以用物理方法分離,例如過濾、蒸發,或用磁鐵吸走鐵粉。

75 題快測 Quick check

Q1元素由多少種原子組成?

Q2水是化合物定混合物?為什麼?

Q3空氣為什麼是混合物?

Q4寫出氧、鐵、鈉的元素符號。

Q5鹽水是混合物還是化合物?可以怎樣分離?

8重點回顧 Recap

  • 元素只含一種原子
  • 化合物是元素固定比例化學結合
  • 混合物只是多種物質混合,比例可變
  • 化合物的性質可能與組成它的元素完全不同
  • 化學式是國際通用的化學語言

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