基化一 第2章 2-1

[莫斯利高中自然科學]

基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

2-1 原子結構

筆記:原子結構的發展

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基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

電子的發現

1.陰極射線的發現：1879 年，英國科學家克魯克斯。 在管壁塗有硫化鋅的氣體放電管中，兩電極間施以約一萬伏特的高電壓，同時將管內氣體壓 力抽至 10－6 atm 以下，即可看到從放電管陰極產生一束射線打在其對面管壁上，進而發出螢光， 此束射線稱為陰極射線。

 1atm: 氣體太密(____無法加速) 。

 10－2 ~10－4 atm: 撞外層電子:

撞內層電子:

氣體不同: 輻射光的顏色不同

－6 10 atm 以下: 氣體____，碰撞___，管內螢光消失

在陽極處之螢光層有螢光

 0 atm:斷路(有電壓無電流)

2.電子的發現：1897 年，英國科學家湯木生(J.J.Thomson) (1) 研究陰極射線的性質： 條 件

裝 置

實驗結果與結論 陰極對面管壁形成障礙物陰影

置一障礙物於管中

顯示陰極射線是 ______前進 轉輪可轉動

置一小轉輪於管中

顯示陰極射線是具有_____的粒 子流

射線偏向

管外加一磁場

顯示陰極射線為 帶___電之粒子

射線偏向正極

管外加一電場

顯示陰極射線為 帶____電之粒子

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基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

(2) 研究陰極射線並外加電磁場，測出陰極射線的荷質比。

e 11 m 為 1.759×10 庫侖／公斤

(3) 不論陰極的材質或管中的氣體為何，陰極射線均有_____的荷質比。 (4) 推定陰極射線是由帶負電的粒子所組成，將其命名為電子，此為所有原子的基本粒子。 (5) 湯木生首先提出原子模型「正電荷分布於原子整體，電子亦均勻地分布於其內，正負電荷 相等而成電中性且質量均勻分布，如同西瓜模型」。

★拉塞福發現放射線可分成三類：α 射線(alpha，阿伐)、β 射線(beta，貝他)和 γ 射線(gamma，加馬)。 α 射線

β 射線

γ 射線

0.1C

0.4~0.9C

C

微曲

甚曲

不偏折

本質 電性 質量比 速度 穿透能力 磁場作用

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基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

1.下列關於陰極射線的敘述，何者正確？ (Ａ)其荷質比隨陰極板的材料種類而異 (Ｂ)由陽極發出，射向陰極 (Ｃ)屬於電磁波 (Ｄ)陰極射線的性質與發射來源無關

2.下列有關陰極射線管及陰極射線的敘述，何者錯誤？ (Ａ)湯姆森利用陰極射線在電場及磁場作用下測得電子的帶電量 (Ｂ)陰極射線管為一高電壓低氣壓的氣體放電管，用於研究電流通過氣體的現象，霓虹 燈管、日光燈管及傳統電視映像管，均依相同原理製造 (Ｃ)陰極射線與放電管中氣體種類及陰極材料（金屬板）無關 (Ｄ)陰極射線由陰極射出到陽極，為直線高速運動之粒子束 3.質量數為 19 之 F2

＋

其荷質比(庫倫/克)為?

4.下列何種粒子具有最大的電荷與質量比值（簡稱荷質比，單位為 coul/g） (A) 粒子

(B)電子

(C)中子

？

(D)質子。

5.下列哪一粒子之荷質比的數值為最小值？ (A)氫離子

(B) 粒子

(C)電子

6.已知某元素 M 於質譜中測得 干？

(A)20

(B)28

(D)中子。

之

(C)55 (D)64

值為 3.509

庫侖/克，求該元素的原子量為若

(E)207

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電子電量的測定:密立坎（Millikan）的油滴實驗

1.由油滴實驗得知： (1) 油滴所帶的電量均為電子電量（e）的簡單整數倍。 (2) 測得電子的電量（e）＝1.602 × 10－19 庫侖。

(3)推論：

由

可計算出電子質量（m） 1.602×10 19 － ＝ 1.759×1011 ＝9.109×10 31 kg。 －

1. 帶電的粒子不可能具有下列何項電量？ (A) 1.28×10－18 庫侖 (B) 1.44×10－18 庫侖 (C) 3.20×10－19 庫侖 (D) 5.60×10－19 庫侖 (E) 8.00×10－19 庫侖。

2.從密立坎的油滴實驗中，觀察到的油滴電量有下列五種：4.32 × 10－9 esu（靜電單位） 、 －9 －9 －9 －10 3.84 × 10 esu、2.88 × 10 esu、1.44 × 10 esu、9.60 × 10 esu。若另一油滴之電量為 4.80 × 10－9 esu，則該油滴吸附有多少個電子？ (Ａ) 6 (Ｂ) 10 (Ｃ) 12 (Ｄ) 15

3. 假如在密立坎的油滴實驗中，各油滴的帶電量分別為－3 × 10 19 侖、－4.5 × 10 19 侖、 －9 × 10－19 侖、－6 × 10－18 侖，分析以上數據後，你認為一個電子可能的帶負電量為多 少？（侖為一種假設單位） － － － － － (Ａ) 1.5 × 10 19 (Ｂ) 3.0 × 10 19 (Ｃ) 5 × 10 20 (Ｄ) 3 × 10 20 (Ｅ) 6 × 10 19 －

－

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基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

課外補充題

1. 質譜儀測量 X2＋ 離子三條譜線的質量數分別為 20、21、22，強度比為 1：8：16，下列 關於元素 X 之敘述，何者正確？ (Ａ)元素 X 有兩種同位素 (Ｂ)元素 X 有三種同位素 (Ｃ) 11X 約占 80％ (Ｄ) 10X 約占 80％ (Ｅ)元素 X 之原子量約為 10.8

2. 元素 X 在質譜儀中測得 X+2 有 2 條譜線，其荷質比依序為 7720 與 8042，強度比為 3:7， 則 X 的原子量?

(A)24.3 (B)24.7 (C)12.15 (D)12.35

3.

天然氯含

75％，其餘為

(Ａ) 70

(Ｂ) 71 (Ｃ) 72

，則一個 Cl2 分子質量可能為多少 amu？ (Ｄ) 74

(Ｅ) 35.5

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基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

一、單選題 (A) 射線

_______1.下列哪一種射線是由電子所組成的？

(B)β 射線

(C) 射線

(D)X 射線。

_______2.1897 年以陰極射線實驗證實原子含有電子微粒之科學家為 (A)道耳頓 (B)拉塞福 (C)查理 (D)湯姆森。 _______3.下列哪一粒子之荷質比的數值為最小值？

(B) 粒子

(A)氫離子

(C)電子

_______4.以陰極射線管實驗，證實原子中含有帶負電微粒之科學家為 (A)道耳頓

(D)中子。

(B)拉塞福

(C)查理

(D)湯姆森。 _______5.經由油滴實驗測得電子電量為 1.6×10

－19

庫侖的科學家是

(A)湯姆森

(B)密立坎

(C)莫斯利

(D)法拉第。

二、多選題 _______1.有關陰極射線之敘述，下列何者正確？ 吸引而偏向電場的正極

(A)陰極射線屬於電磁輻射

(B)陰極射線會受到電場的

(C)陰極射線會受到磁場的吸引而偏向磁場的 N 極

充入何種氣體時，所產生之陰極射線均相同

(D)無論放電管中

(E)陰極射線之荷質比遠大於任何陽離子之荷質

比。 _______2.有關陰極射線的敘述，哪些是正確的？ 線會受到電場的吸引而向正極偏轉

(A)陰極射線由陽極發出，往陰極加速飛行

(B)陰極射

(C)陰極射線會受到磁場的影響，飛行路徑產生變化

不論使用何種金屬當陰極，所產生射線的性質均相同

(D)

(E)陰極射線具有粒子的性質，可由陰

極射線管的實驗測得此粒子的質量。

一、單選題 1.B 2.D 3.D 4.D 5.B 二、多選題 1.BDE 2.BCD

_______1.已知元素 X 的原子量為 48.25，在質譜儀中測得 X 2n  之荷質比( (B)2

(C)3

(D)4。

_______2.從密立坎的油滴實驗中，得知一個電子的電量為－1.6×10 量？

e )為 3×103，則 n 值為何？ (A)1 m

(A)－1.6×10

－19

(B)－3.2×10

－19

(C)－1.36×10

－18

－19

C，則下列何者不是油滴可能帶的電

(D)－1.12×10

_______3.某一陽離子的荷質比為 5.08×103 庫侖／克，此陽離子可能為

19 9

(A) F

＋

－18

C。 16 8

＋

(B) O

14 7

(C) N2

＋

(D)

24 ＋ Mg2 。 12

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基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

(A)質子

_______4.荷質比為粒子電荷量與質量的比值之絕對值，下列何種粒子具有最大的荷質比？ (B)Li

＋

(C)中子

(D)α 粒子。

_______5.下列哪幾種實驗的結果組合後，可以決定電子的質量？(甲)拉塞福的 α 粒子散射實驗；(乙)湯姆 焱的陰極射線實驗；(丙)侖琴的 X 射線實驗；(丁)密立坎的油滴實驗。 (A)甲乙丙丁 丙

(C)乙丁

(B)甲乙

(D)丁丙。

_______6.某元素 M 經質譜儀測定得 M2 之荷質比分別為 x、y 庫侖/克，又測得兩條譜線強度比為 3：1， ＋

則 X 之平均原子量為何？（已知電子的電量為 C 庫侖/個，亞佛加厥數為 NA） (A)

N AC 3 ( ＋ 2 x

2C 3 2C 3 1 1 3 1 N C 1 ) (B) ( ＋ ) (C) A ( ＋ ) (D) ( ＋ )。 NA NA 2 x y x y x y y _______7.下列有關陰極射線管及陰極射線的敘述，何者有誤？ (A)陰極射線管為一高電壓低氣壓的近似 真空管，用於研究電流通過氣體的現象，霓虹燈管、日光燈管及電視映像管，均依相同原理製 造

(B)湯姆森利用陰極射線在電場或磁場中的偏向度量，求得電子的帶電量

放電管中氣體種類及陰極材料（金屬板）無關

(C)陰極射線與

(D)陰極射線由陰極射出到陽極，為直線高速

運動之粒子束。 _______8.某元素 M 在質譜儀中可得 M3 ，若知 M3 之荷質比＝1.07104 庫侖／克，則 M 之原子量為 ＋

(B)24

(C)27

＋

(D)36。

_______9.下列何者不是陰極射線的特性？ 產生

(A)12

(A)可被磁場彎曲

(B)碰到塗有螢光劑的玻璃管壁，會有螢光

(C)改變放電管內的氣體種類，則可改變陰極射線的性質

(D)陰極射線是具有質量的質

點，會使在其通道上的薄片小風車轉動。 _______10.下列敘述何者不正確？ (A)由密立坎油滴實驗測得電子質量約為 9.1 10－28 克 (B)陽極射線是 氣體分子或原子失去電子所形成的

(C)由一種氣體所形成的陽極射線之荷質比，往往有若干

個數值，這完全是因為陽離子所帶的電荷不同所致

(D)陰極射線的荷質比遠大於陽極射線。

_______11.假設在密立坎的油滴實驗中，各油滴的帶電量分別為 9.6×10 －9

esu（靜電單位） ，則一個電子之帶電量可為若干 esu？

×10

－9

(D)2.4×10

－9

(E)4.8×10

－10

－10

、1.44×10 9、1.92×10 9、2.4×10

(A)9.6×10

－

－10

－

(B)7.2×10

－10

(C)1.44

esu。

_______12.下列有關陰極射線管實驗，何者有誤？ (A)湯姆森利用陰極射線實驗發現電子，並求出電子之 荷質比

(B)陰極射線本質為電子

(C)陰極射線在電場、磁場中會偏折

(D)陰極射線射向陰極

(E)陰極射線之荷質比為所有帶電粒子中最大者。 _______13.F 原子的質量數為 19，F2 的荷質比為若干庫侖／克？（1 mol e  電量  96500 庫侖） －

(A)2.54103

(B)5.08103 (C)1.02104 (D)2.04104 (E)3.08104。

_______14.下列有關陰極射線與 X 射線的敍述，何者正確？ (A)兩者的行進均可產生電流 受靜電場的影響而偏向

(C)兩者均為電磁波

(B)兩者均可

(D)陰極射線為帶電粒子，X 射線為電磁波

(E)

陰極射線為電中性的粒子，X 射線為帶電的粒子。 1.C 2.C 3.A 4.A 5.C 6.A 7.B 8.C 9.C 10.A 11.E 12.D 13.A 14.D

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基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

質子與中子的發現

1. α 粒子金箔散射實驗：1911 年，英國科學家拉塞福。 (1) 實驗內容： 拉塞福以 α 粒子來撞擊極薄的金箔後，發現約 99％的 α 粒子穿透 少數 α 粒子發生較大角度的偏折，僅極少數 α 粒子反向彈回。

金箔而不偏折，

依湯姆森原子模型 預測 α 粒子會直接穿透金箔 依拉塞福原子模型 預測 α 粒子僅極少數產生偏 折或反彈

(2) 實驗結果推測： a.原子中心有一個體積極小且帶正電的原子核，整個 原子的質量大部分集中在原子核，原子核直徑約為 ________公尺。 b.核外絕大部分空間散布著質量極輕的電子，電子有 如行星繞日般繞核旋轉，原子直約為______公尺。

2.質子的發現：1919 年，拉塞福使用鐳所放射出的 α 粒子，撞 擊氮的原子核產生質子，此為人類史上第一個人工核反應。

3.中子的發現：1932 年，英國人查兌克使用鐳所放射的 α 粒子撞擊鈹原子核產生中子，其質量 與質子相近但不帶電荷。

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基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

1. 若將原子與原子核均視為球體，則兩者的體積比（原子：原子核）約為多少？ (Ａ) 1012：1 (Ｂ) 1010：1 (Ｃ) 108：1 (Ｄ) 106：1 2. 下列有關原子及原子核之實驗或理論，何者錯誤？ (Ａ)拉塞福以  射線撞擊金箔做 散射實驗，確定核原子之原子模型 (Ｂ)湯姆森測出電子的實際質量 (Ｃ)查兌克用  射線撞擊鈹原子，發現中子 (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。 3. 將下列學說或實驗，依其在化學史上先後之順序排列：(ａ)密立坎油滴實驗； (ｂ)拉塞福核原子模型；(ｃ)湯姆森測得電子荷質比；(ｄ)查兌克發現中子 (Ａ) (ａ)(ｂ)(ｃ)(ｄ) (Ｂ) (ｃ)(ａ)(ｂ)(ｄ) (Ｃ) (ａ)(ｃ)(ｄ)(ｂ) (Ｄ) (ａ)(ｄ)(ｂ)(ｃ) 。

4. 有關以下事件，請回答下列各題： １ ○ 拉塞福的  粒子散射金箔實驗；２ ○ 道耳頓的原子說；３ ○ 湯姆森的陰極射線實驗 ４ ○ 查兌克以  粒子撞擊鈹原子核；５ ○ 拉塞福以  粒子撞擊氮原子核。 (１)上列事件發生的順序應為 １２ ２１ ２３ ２３ ○３ ○４ ○５ ○ (Ｂ)○ ○３ ○４ ○５ ○ (Ｃ)○ ○１ ○４ ○５ ○ (Ｄ)○ ○１ ○５ ○４ ○。 (Ａ)○ (２)電子的質量是經由兩個實驗結合計算所得，請問除了有密立坎的油滴實驗外， １ (Ｂ)○ ２ (Ｃ)○ ３ (Ｄ)○ ４。 還有何項實驗？ (Ａ)○ ○ 事件之相關敘述，何者正確？ (Ａ)原子的空間大部分被原子核占據 (３)有關第１ (Ｂ)  粒子的來源是由 Ra 放射得來的，相當於氫原子核 (Ｃ)之所以選用金做 實驗是因為這樣才能顯現出這實驗的價值 (Ｄ)原子是有核的且帶正電荷。

5.氪與鉛的核融合反應過程為： (1)高能的

離子轟擊

靶，氪核與鉛核融合，放出 1 個中子，形成新元素 X

(2) 120 微秒後，X 元素的原子核分裂出 1 個氦原子核，而衰變成另一種新元素 Y (3) 600 微秒後又再釋放出一個氦原子核，形成另一種新元素 Z 下列有關此核融合反應的敘述，何者錯誤？ (A)氪核與鉛核融合產生 X 之核反應式為 (B) X→Y 之核反應式為

→

(C) Y→Z 之核反應式為

→

＋

→

＋

＋ ＋

(D)元素 Z 原子核之中子數 171 (E)元素 Y 原子核之中子數為 116。

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基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

_______1.在原子結構發展史中，藉由  粒子撞擊金屬箔片實驗，測出 量

(C)電子的質量

q m

(B)電子的電

(D)原子核的存在。

_______2.拉塞福用  粒子射向金箔，發現 的程度很小

(A)電子的荷質比

(A)大部分的粒子被偏轉了

(C)大部分粒子被偏轉，但偏轉程度很小

(B)少部分粒子被偏轉，但偏轉

(D)很少的粒子被偏轉，但偏轉的角度

很大。 _______3.下列何者是拉塞福  粒子撞擊金箔實驗的觀察？ 大多數  粒子以大於 90自其原來路徑偏離

(A)大多數  粒子毫無阻礙地直穿金箔

(B)

(C)大多數  粒子以小角度自其原來路徑偏離

(D)

大多數  粒子被金原子捕獲。 _______4.歷史上的演變過程：燃素道耳頓拉塞福，相當於下列哪一系列概念的發展？ (A)元素原 子原子核 (B)原子分子離子 (C)元素粒子化合物 (D)電子原子分子

(E)電子

質子中子。 _______5.有關拉塞福的研究，下列何者正確？ (A)用β射線撞擊氮原子核而發現質子 (B)提出電子的觀 念 (C)提出行星原子模型的概念 (D)用α粒子撞擊鈹原子核而發現中子的存在。 _______6.請依發展之先後次序排列下列化學事件：(甲)燃素說出現 (乙)人類開始使用火 (丙)道耳頓原 子說 (丁)中子的發現 (戊)拉瓦節燃燒實驗。 (A)甲乙戊丙丁 丁

(B)乙甲丙丁戊

(C)乙甲戊丙

(D)乙戊甲丙丁。

_______7.原子量為 1 的氫原子含有哪些基本粒子？

(A)電子、中子

(B)質子、中子

(C)質子、電子

(D)

質子、中子、電子。 _______8.原子核的直徑很小，約為若干公尺(m)？

(A)10

－15

(B) 10

－13

(C) 10

－12

(D) 10

－10

m。

1.D 2.D 3.A 4.A 5.C 6.C 7.C 8.A

一、單選題 _______1.關於原子結構發現的過程，下列敘述何者正確？

(A)拉塞福由  粒子散射實驗證實質子的存在

(B)湯姆森由陰極射線的實驗，推定電子為原子核內的基本粒子 證實原子的質量集中在原子核

(C)拉塞福由  粒子散射實驗

(D)原子內基本粒子的發現順序依序為質子、電子、中子

(E)

拉塞福由  粒子散射實驗證實中子的存在。 _______2.以 α 質點轟擊 2×103 層原子厚的某金屬箔，發現 2×105 個質點中，只有一個發生偏折，若此金屬 原子直徑為 5Å，則該原子之原子核的直徑應為

(A)1.810 4Å －

(B)2.510 4Å －

(C)410 4Å －

(D)4.510 4Å。 －

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基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

_______3.如果以原子為組成物質的單元，則直徑為 0.1 毫米的一粒細砂所含有的原子數目約為多少個？ (A)106 (B)109 (C)1013

（選最接近的數量級）

(D)1017。

_______4.某金屬之密度為 1.5 克／立方公分，其原子半徑為 10 原子核的密度（單位為克／立方公分）大約為

－10

公尺，原子核半徑為 10

(A)1.510

－15

(B)1.5

－15

(C)1.510

公尺，則該

5

15

(D)1.510 。 _______5.下列何者不是拉塞福  粒子散射實驗的結論？ 徑很小

(A)湯姆森的原子模型是錯誤的

(B)原子核的直

(C)原子有核，且核帶正電荷 (D)核內含有中子與質子。 4

_______6.以  粒子撞擊氮核( 147 N)，其核反應為 ＋ 147 NO＋p（已知 p 為質子， 為 2 He2 ） ，則產生的 氧原子核為

＋

(A) 158 O (B) 168 O (C) 178 O (D) 198 O。

_______7.某金屬之密度為 2.0 g/cm 3，構成原子核的物質密度為 2.0  1015 g/cm 3，若其原子半徑為 10 10 m， 則原子核半徑大約為多少公尺？ _______8.下列敘述，何者錯誤？

(A)10 17

(B)10 15

(E)10 9 。

(A)湯姆森從研究陰極射線中，測出電子的荷質比為 1.76×1011 庫侖／克

(B)拉塞福由 α 粒子散射實驗結果，提出核原子模型 現質子

(C)10 13 (D)10 11

(C)拉塞福利用 α 粒子撞擊氮原子核而發

(D)莫斯利測量各元素的 X 射線波長，建立原子序概念。

二、多選題 _______1.下列有關拉塞福的 α 粒子散射實驗的敍述，何者正確？ 結果不符

(A)實驗顯示湯姆森的原子模型與實驗

(B)拉塞福發現大部分用來撞擊的粒子皆穿透過金屬箔片，只有少數粒子有偏折

拉塞福的實驗顯示出原子核與原子的半徑比大小懸殊 且原子絕大部分質量集中在此

(C)

(D)拉塞福的實驗證實原子核帶正電，

(E)拉塞福的實驗證實中子的存在。

_______2.關於「原子模型」的發展，何者有誤？ (A)湯姆森認為原子為一密度均勻的球體，而電子分藏 於其中 (B)湯姆森以α粒子撞擊金屬箔做散射實驗而提出核原子模型 (C)現今我們接受的原 子模型為核帶正電，體積甚小，而電子在核以外一定的軌道運行 (D)拉塞福以α粒子做散射 實驗建立核原子模型

(E)質子為拉塞福發現。

_______3.拉塞福之「α粒子散射實驗」可解釋下列何結論？ (A)原子核帶正電 (B)電子帶負電 (C)原子 質量主要集中在原子核 (D)原子核內有質子與中子

(E)原子核的直徑遠小於原子直徑。

一、單選題 1.C

2.B

3.D

4.D

5.D

6.C

7.B 8.A

二、多選題 1.ABCD

2.BC

3.ACE

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基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

原子的結構

1. 組成原子的三種基本粒子特性： 粒子

符號

電荷（庫侖）

質量

相對 質量比

－28

9.11×10

電子 質子 中子

u（Da）

克

0.000548

1.673×10

－24

1.007277

1.675×10

－24

1.008665

1 u＝1.66×10－24 g 2. 各原子組成粒子數的元素標示法： (1) Z＝元素的原子序＝質子數＝中性原子的電子數 (2) A＝質量數＝中子數＋質子數＝核子數 (3) A－Z＝中子數  質量數為整數，但原子量未必為整數。 3. 同位素：原子序相同，但質量數或中子數不同的元素。 例：氫（11H）、氘（21H）、氚（31H）。 (1) 相同點: 原子序、質子數、核電荷數、中性原子之電子數、化性 (2) 不同點:質量數、質量、中子數、核反應性、物性

101

[莫斯利高中自然科學]

基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

★ 一些常見的同位素及其在自然界的含量 元素

氫

碳

氧

氯

同位素

電子數

質子數

中子數

名稱

自然界含量（％）

1H（H） 1 2H（D） 1 3H（T） 1 12C 6 13C 6 14C 6 16O 8 17O 8 18O 8 35Cl 17 37Cl 17

1

1

0

氕

99.9999

1

1

1

氘

0.001

1

1

2

氚

極微量

6

6

6

碳-12

98.892

6

6

7

碳-13

1.108

6

6

8

碳-14

極微量

8

8

8

氧-16

99.759

8

8

9

氧-17

0.037

8

8

10

氧-18

0.204

17

17

18

氯-35

75.77

17

17

20

氯-37

24.23

1.在自然界的銀有兩種：107Ag、109Ag，其平均原子量為 107.8，下列敘述何者錯誤？ (A) 107Ag 與 109Ag 在自然界中之存量百分比為 4：1 (B) 107Ag 是 109Ag 的同位素 (C) 107Ag 與 109Ag 兩者之化學性質相似，但物理性質不同 (D)已知銀之原子序為 47，則 107Ag＋與 109Ag＋兩者之中子數和為 122 2. 當以 mp 與 mn 分別代表質子與中子的質量時，一個由 Z 個質子與 N 個中子組成的穩 定原子核，其質量 M 與質量數 A＝Z＋N 的關係，可表示為 M＝Zmp + Nmn－

（c

代表光速）。若 E 隨 A 的變化如附圖所示，則下列敍述何者正確？ (A)穩定原子核 的 Z 與 N 必須相等 (B)穩定原子核的質量，必小於其所含質子與中子的質量總和

(C)兩個 Fe 原子核融合為一個原子核時，質量會減少而轉變成能量 (D)兩個 H 原 子核融合為一個原子核時，質量會減少而轉變成能量。

102

[莫斯利高中自然科學]

基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

1.甲：原子序；乙：質量數；丙：質子數；丁：電子數；戊：中子數；己：物理性質； 庚：化學性質；辛：自然界含量；壬：電子組態。 回答下列問題： (１)甲至壬中，同位素的哪些項目相同？ (２)甲至壬中，同位素的哪些項目相異？ 2. 根據原子結構的觀念完成下表空格：

符 號 中子數 質子數 電子數 淨電荷數

8 8 6 0

－2

12 12

20 15 15

18 ＋1

3.下列關於同位素的敘述，何者正確？ (Ａ)質子數相同而中子數不同的原子稱為同位素 (Ｂ)同位素容易藉著化學方法來分離 (Ｃ)同位素的化學性質幾乎完全相同 (Ｄ) 1H、2H、3H 有相同的中子數 (Ｅ) 12C、13C、14C 為同位素

4.下列為元素甲～戊的原子或離子所含的電子數（e）與中子數（n） ，哪些互為同位素？甲： ＋ 2－ 7e，8n；乙：8e，8n；丙：8e，9n；丁 ：9e，9n；戊 ：10e，10n (Ａ)甲 (Ｂ)乙 (Ｃ)丙 (Ｄ)丁 (Ｅ)戊

5.下列關於原子結構的敘述，何者正確？ (Ａ)  粒子中質子數等於中子數 (Ｂ)原子的質量約為原子核中質子質量的兩倍 (Ｃ)原子呈電中性時，其原子序等於原 子核外電子數 (Ｄ) （氚）和 （氘）為 （氫）的同素異形體 (Ｅ)

（原子序＝19）有 19 個質子，鉀離子與氬（Ar）的質量數相同。

6.某碳氫氧化合物，每分子由 9 個原子構成，且每分子所含的電子數有 26 個，則該化合物可 能的分子量應為下列何者？(O=16、C=12、H=1) (A)34 (B)38 (C)42 (D)46

7.科學家對於各種微小的粒子進行檢測，並以其電量對質量作圖。已知這些微小粒子分屬於： 電子、質子、中子、氘( )原子、 粒子，下列關於這些粒子的確認，何者正確？ (A)甲粒子為電子 (B)乙粒子為質子 (C)丙粒子為氘原子 (D)丁粒子為中子 (E)戊粒子為 α 粒子

103

[莫斯利高中自然科學]

基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

一、單選題 _______1.元素 A，已知其原子序為 92，質量數為 206，其原子核中的中子數為 (A)206 (B)143 (C)114 (D)92。 _______2.硼在自然界有二種同位素 10B、11B，若其原子量為 10.8，則 11B 含量為若干％？ (A)20 (B)40 (C)60 (D)80。 _______3.目前已知原子序最大的元素是在西元 1998 年，由俄羅斯科學家利用一個鈣原子與一個鐠原子熔 289

合而成的 114 Uuq。下列有關此最新元素的敘述，何者正確？ (A)Uuq 的原子序為 175 (B)Uuq 的電子數目為 289 (C)Uuq 原子核中有 423 個中子 (D)Uuq 原子核中有 114 個質子 (E)Uuq 的質量數為 175。 16

_______4. O 與 17O 互相稱為 (A)同素異形體 (B)同分異構物 (C)同晶形物 (D)同位素。 _______5.下列哪一組物質是同位素？ (A)石墨、鑽石、C60 (B)12C、13C、14C (C)葡萄糖 C6H12O6、果糖 C6H12O6 (D)36S、36Cl、36Ar (E)CO、CO2。 _______6.已知 14Si 的三種同位素其中子數分別為 14、15、16，且其原子量為 28.09，則何種同位素的含量 最多？

(A)28Si

(B)29Si

(C)30Si

(D)14Si。

_______7.某元素原子結構示意圖如右，則關於該元素的敘述，下列何者錯誤？ 有 12 個質子

(B)此元素易形成－2 價的陰離子存在

(A)原子核內

(C)原子核外有 12 個電子

(D)價電子有 2 個。 _______8.利用中子來撞擊重原子核，使重核發生分裂，產生兩個較小的核與中子，並放出巨大的能量， 這種產生核能的方式稱為「核分裂」 。例如用中子撞擊鈾原子核，可用下列的核反應式來表示： 235 92

92 1 U＋ 10 n 141 56 Ba＋ w Kr＋x 0 n＋能量。下列哪一個選項中的兩個數字，正確表示上式中的 w 與

x？（註：式中的 Kr 是與 He、Ne 同屬於週期表的第 18 族（8A 族）的元素） (A)35 與 4 與5

(C)36 與 2

(B)35

(D)36 與 3。

_______9.目前已知碳的同素異形體中，何者最晚被發現？ (A)石墨

(B)金剛石

(C)巴克球

(D)鑽石。

_______10.美國與俄羅斯科學家宣稱，利用設在俄羅斯杜布納的 U400 回旋加速器實驗設備，兩次將許多 鈣‐48 離子加速，用來轟擊人造元素鉲(Cf)‐249，從而製造出 3 顆新原子。此新原子尚未命名， 297 設其元素符號可表示為 118 X。則下列有關此最新元素的敘述，何者正確？

179

(B)X 原子核中有 118 個質子

(C)X 原子核中有 405 個中子

(A)X 的原子序為

(D)X 的電子數目為 297

(E)X

質量數 405。 _______11.質子、中子、電子依發現的先後次序排列，應為下列何者？ (A)電子、中子、質子 中子、電子

(C)中子、電子、質子

(B)質子、

(D)電子、質子、中子。

_______12.原子量為 1 的氫原子含有哪些基本粒子？

(A)電子、中子

(B)質子、中子

(C)質子、電子

(D)

質子、中子、電子。

104

[莫斯利高中自然科學]

基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

_______13.已知氘的原子量為 2、氧的原子量為 16，則重水(D2O)中所含的質子、中子、電子數次序為何？ (A)8、10、8

(B)8、8、8

12

(C)10、10、10

(D)10、8、10。

14

_______14.已知 C 的原子序為 6，則 C 的中子數為

(A)6

(B)7

(C)8

(D)資料不足，無法判斷。

_______15.一莫耳原子的質量若以克表示，並取其最接近的整數值，則此整數值與該原子的 (B)質子數

(C)中子數

相等。

(D)質量數

(A)電子

_______16.下列各種粒子中，質量最小的是哪一種？ (A)1amu

_______17.下列選項比較，何者質量最小？

(A)原子序

(B)中子

(B)1 個質子

(C)氫離子 (D)氫原子。

(C)1 個氫原子 (D)1 個電子。

－

_______18.原子序 Z、質量數 A 之原子 X，其陰離子 X 原子核內中子數與核外電子數之比值為 (A)A：Z (B)(A－1)：(Z－1)

(C)(A－Z)：(A－1)

(D)(A－Z)：(Z＋1)。

_______19.硫有 4 種同位素：S‐32、S‐33、S‐34、S‐36，它們四個具有相同的 中子數

(A)電子數

(B)質量數

(C)

(D)物理性質。

_______20.下表為元素甲、乙、丙、丁、戊的原子核中所含的質子數(p)與中子數(n)，試問哪兩者互為同位 素？

(A)甲戊

(B)乙丙

(C)乙戊

(D)甲丁。

甲

乙

丙

丁

戊

質子數

6

7

8

6

5

中子數

6

7

8

7

7

質量數

12

14

16

13

12

二、多選題 _______1.某原子以符號 ZA M 表示，則下列敍述何者正確？ 所帶之正電荷 (D)Z 是原子序 _______2.鈾有兩種同位素

235

(A)Z 是質量數

(B)A 是質量數

(C)Z 是原子核

(E)A 是原子核中之質子數與中子數之總和。

238

U、 U，則它們應具有相同的 (A)質子數 (B)中子數 (C)電子數 (D)質量

(E)化學性質。 _______3.下列為元素甲、乙、丙、丁、戊的原子核中所含的質子數(p)與中子數(n)，試問互為同位素的有 (A)甲：6p，6n (B)乙：7p，7n

(C)丙：8p，8n

(D)丁：6p，7n (E)戊：9p，10n。

_______4.碳元素有 126 C、136 C、146 C 三種同位素，下列各項中對這三種原子都相同的為何項？ 中所占原子含量百分比 _______5. 16 O 與 18 O 有相同的

(B)質子數

(A)電子數

(C)中子數

(B)化學性質

(D)核外電子排列

(C)中子數

(D)質量

(A)在自然界

(E)物性。 (E)質子數。

三、綜合題 1.1808 年，道耳頓所提出的原子學說之內容如下所示： (a)物質構成的最小單位為原子，原子不能再分割，也不能打碎 (b)同一元素的原子，其質量與性質均相同 (c)不同原子以一定比例組成化合物 (d)化學變化為原子間結合的改變，原子不會消失，也不會被創造 則因下列(1)及(2)所發現的事實，修正或否定了上述原子說(a)～(d)的哪一項？ (1)電子的發現。(2)同位素的發現。

105

[莫斯利高中自然科學]

基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

2.原子理論的發展是許多科學家相繼研究不斷努力的成果，可用來幫助人們「看無法看到的物，了解不易了 解的事」 。下面所列這些重要的科學發展或理論，分別為哪一位科學家提出的貢獻？ (A)道耳吞 福

(C)湯姆遜（湯木生）

(D)拉瓦節

(E)法拉第

(F)門得列夫

(G)莫色勒（莫斯萊）

(B)拉塞

(H)查兌克

(1)由陰極射線管實驗發現電子者。 (2)用 α 粒子撞擊氮原子而發現質子者。 (3)用 α 粒子撞擊鈹原子而發現中子者。 (4)提倡原子學說者。 (5)提出質量守恆定律者。 (6)用 α 粒子散射實驗而發現原子核，而提出原子模型者。

一、單選題 1.C 2.D 3.D 4.D 5.B 6.A 7.B 8.D 9.C 10.B 11.D 12.C 13.C 14.C 15.D 16.A 17.D 18.D 19.A 20.D 二、多選題 1.BCDE 2.ACE 3.AD 4.BD 5.ABE 三、綜合題 1.(1)a;(2)b 2.(1)C;(2)B;(3)H;(4)A;(5)D;(6)B

一、單選題 _______1.已知 O2 離子中含有 10 個電子，若氧的質量數為 17，則其原子中所含的中子數為 －

(C)9

(A)7

(B)8

(D)10。

65 _______2.如果銅元素的原子量是 63.5，那麼自然界中銅的同位素 63 (A)3： 29 Cu 和 29 Cu 之原子個數比為何？

1 _______3.一個

(B)1：3

(C)4：1

(D)1：4。

－ CO32 所含之質子數、中子數及電子數分別為何？（C：原子序＝6，質量數＝12；O：原子

序＝8，質量數＝16） _______4.已知自然界中，銀有

107

(A)(30,30,30)

(B)(28,30,30) (C)(30,30,28) (D)(30,30,32)。

x

Ag 和 Ag 兩種同位素，且存量比為 3：2，在自然界隨機取 10000 個 Ag

原子，其原子量為 107.8 的 Ag 原子有幾個？ _______5.已知

－ XO42 中有

(A)0

(B)4000

(C)6000

55

59 個電子，則 X 之中子數為多少？（氧之原子序為 8）

(D)10000 (A)26

個。

(B)28

(C)30

(D)32。 _______6.已知 X 原子之質量數為 A，其陰離子 Xn 在核外有 y 個電子，則 X 原子之原子核內的中子數為 －

－y＋n

(B)A－y－n

(A)A

(C)A＋y＋n (D)A＋y－n。

_______7.某金屬的比重為 2，已知此金屬原子和其原子核的半徑比約為 10000：1，則此金屬原子的原子 核密度為何？

(A)110

－15

(B)21015 (C)81015

(D)21012

g/cm3。

_______8.某單原子離子內含 10 個電子、13 個質子、15 個中子，則此離子的價數為 價

(C)正 3 價

(A)負 4 價

(B)負 3

(D)正 2 價。

106

[莫斯利高中自然科學]

基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

_______9.根據原子量表，Cu 之原子量為 63.546，下列敘述何者正確？ (A)所有 Cu 原子的質量均為 63.546 amu (B)原子質量為 63.546 amu 之 Cu 原子不存在 (C)存在一部分原子質量為 63.546 amu 的 Cu 原子 (D)Cu 原子之絕對質量為 63.546 g。 _______10. 60 Co （原子序 27）可作放射性治療用，下列有關鈷六十原子結構的相關描述，何者正確？ (A)60Co 有 27 個電子

(B)60Co 有 60 個中子

_______11.下列有關原子結構的敍述，何者正確？ (B)大多數原子核僅由質子所構成

(C)60Co3 有 24 個質子

(D)60Co3 有 27 個中子。

＋

＋

(A)原子呈電中性時，其原子序等於原子核外的電子數

(C)原子核內的中子數一定等於質子數 (D)質子的質量為電

子的 1837 倍，故原子的質量約略等於原子核中質子質量之和。 12 35 2 _______12.下列原子或離子中，電子數與中子數相同者為何？ (A) 168 O2 (B) 24 12 Mg (C) 6 C (D) 17 Cl。 －

_______13.表中是一些元素的原子序及原子量，在等質量的氫 氣、水、食鹽、銅中，何者具有最多的電子？ 氫氣

(B)水

(C)食鹽

(A)

(D)銅。

＋

元素

H

O

Na

Cl

Cu

原子序

1

8

11

17

29

原子量 1.01 16.0 23.0 35.5 63.5

_______14.某碳氫氧化合物，每分子由 9 個原子構成，且每分子所含的電子數有 26 個，則該化合物可能 的分子量應為下列何者？(O=16、C=12、H=1)

(A)34

(B)38

(C)42

_______15.僅依據密立坎(Millikan)油滴實驗可決定電子的下列何種性質？ (

(D)46。

(A)質量(m) (B)電荷與質量比

q ) (C)電荷(e) (D)能量(E)。 m

_______16.下列何者所含的電子數多於其中子數？

25

(A) 12 X2

＋

(B) 26 13 X

3 (C) 75 33 X

－

33 2 (D) 16 X 。 －

_______17.某金屬氟化物 MF2，電子總數為 43，每個 M 離子具有 23 個電子，已知氟原子核中有 10 個中 子，MF2 質量數共為 94，則 M 原子核內的中子數為 (A)23 (B)29 (C)31 (D)33。 ＋

_______18.HD 中所含中子、質子、電子的數目依次為(A)1，1，1 18 8

－3

(B)1，2，2

2－

(D)1，2，1 。

(C)2，2，1 21

22

_______19.在 210 莫耳的 O （氧離子）中含有多少個電子？ (A)1.210 (B)1.210 (C)9.61020 (D)9.61021 (E)1.91021。 _______20.下列對中子、電子與質子之性質敘述何者正確？ (A)帶電量均 1.60210 子最大 _______21.若

238 92

146

－19

庫侖

(B)質量以質

(D)拉塞福用  粒子撞擊氮原子而發現質子。

(C)首先發現質子，中子最慢發現

U 的原子核放射出一個 α 粒子，則剩下的原子核內含有若干個質子？ (A) 90 (B) 91 (C) (D) 236。

_______22.若 NA 代表亞佛加厥常數，下列說法正確的是： 所含電子數為 10NA

(A) 2g 氫氣所含原子數目為 NA

(C)在常溫常壓下，11.2 L 臭氧所含的原子數為 1.5NA

(B) 17g 氨氣

(D) 20 克重水(D2O)

分子共含有中子數為 8NA。 35 Cl 、 37 _______23.氯有兩種同位素 17 17 Cl ，平均原子量為 35.5，則：

(B)氯的平均分子量為 71

(C)

37 17

Cl 存在百分率 75 % (D)

(A)自然界有原子量為 35.5 的氯原子 35 17

Cl 、 37 17 Cl 的物理性質相同，但化學

性質不同。 65 _______24.如果銅元素的原子量是 63.5，那麼自然界中銅的同位素 63 29 Cu 和 29 Cu 之原子個數比為

(B)1：3

(C)4：1

(D)1：4

_______25.下列何者必為整數？

(A)3：1

(E)1：1。

(A)原子量

(B)質量數

_______26.有關同位素的敘述，下列何者錯誤？

12

(C)分子量 13

(D)平均原子量。

(A)C 及 C 是同位素，它們在週期表中的位置相同

(B)

107

[莫斯利高中自然科學]

基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

同位素的電子排列方式完全相同

(C)同位素的化學性質相似

(D)同位素的質量數必不相同

(E)石墨和碳六十也是同位素。 _______27.某元素有三種同位素，其質量數依次為 A－3，A，A＋1，三者之平均原子量為 A，則質量數為 A＋1 之同位素，其最大含量不超過 (A)40 (B)65 (C)75 (D)80 %。 _______28.原子核外第 N 殼層最多能填入若干個電子？

(A)n2

(B)4

(C)16

(D)32

(E)50

個。

3＋

_______29.已知某種鐵的同位素離子 Fe 比鈣原子多出三個電子，且其原子之中子數亦較電子數多出三個， 則該原子的質子數、質量數分別為何？

(A)20，43

(B)23，49

(C)26，55

9

(D)26，56。

4

_______30.英國科學家查兌克以 α 粒子撞擊鈹原子核得到中子，反應式為 4 Be＋ 2 HeX＋ 10 n，則關於 X 原子核的敘述，何者錯誤？

(A)原子序為 6

(B)質量數為 6

(C)中子數為 6

(D)為碳原子核。

二、多選題 _______1.下列關於原子結構的敍述，何者正確？ 第一個提出核原子模型的人 而質子數不同

(A)質子是查兌克以  粒子撞鈹核而發現

(C)原子核的直徑約 10

－15

～10

 14

公尺

(B)拉塞福是

(D)同位素的中子數相同

(E)構成原子的基本粒子中最晚發現的是質子。

_______2.下列有關同一元素之同位素的敍述，何者正確？ (A)因電子數相同，化學性質相同 內的質量數相同，電子數不同 1 1

2 1

(C)原子核內的中子數相同，電子數不同

(B)原子核

(D)氫有三種同位素

3 1

H ， H ， H ，但在自然界中，只有兩種安定存在 (E)在自然界中，鈾‐235 及鈾‐238 為鈾元

素的主要同位素，但鈾‐235 僅占極少量。 19 16 20 24 _______3.下列離子、原子或分子中所含的電子數，彼此相等者為何？（已知 11 H、14 7 N、 9 F、 8 O、 10 Ne、 12 Mg ）

(A)OH

－

＋

(B)NH4

(C)Ne

(D)F2

(E)Mg2 。 ＋

_______4.當以 mp 與 mn 分別代表質子與中子的質量時，一個由 Z 個質子與 N 個中子組成的穩定原子核，其質量 M 與質量數 A＝Z＋N 的關 係，可表示為 M＝Zmp + Nmn－

AE （c 代表光速） 。若 E 隨 A 的 c2

變化如附圖所示，則下列敍述何者正確？

(A)穩定原子核的 Z

與 N 必須相等

(B)穩定原子核的質量，必小於其所含質子與中

子的質量總和

(C)兩個 56 26 Fe 原子核熔合為一個原子核時，質量會減少而轉變成能量

2 1

(D)兩個

H 原子核熔合為一個原子核時，質量會減少而轉變成能量。

_______5.X、Y、Z 三種原子，其電子排列及質量數如下表所示，則下列有關 X、Y、Z 三種原子的敘述，何 者正確？ Y＞X＞Z

(B)X2 的中子數為 10 ＋

(A)X、Y、Z 三種原子均含偶數個中子 (D)X、Y、Z 三種元素的化性有些相似

原子

電子排列

質量數

X

2,8,2

24

Y

2,8,8,2

40

Z

2,2

9

(C)原子半徑的大小為

2＋

(E)Z 具有惰性氣體的電子組態。

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[莫斯利高中自然科學]

基礎化學(一) 第二章 原子結構與週期表

_______6.下列關於同位素的敘述，何者不正確？ 位素容易藉著物理方法來分離 中子數

(A)質子數相同而中子數不同的原子稱為同位素

(C)同位素其化學性質幾乎完全相同

1

2

(B)同

3

(D) H、 H、 H 有相同的

(E)鈾‐235 及鈾‐238 有相同的核子反應。

_______7.甲：2000 個電子；乙：1 個質子；丙：1 個中子；丁：1000 個電子。試比較此四者之質量大小 關係，並選出正確者

(A)甲＞乙＞丙 (B)乙＞丙＞丁

(C)甲＞丙＞乙

(D)丁＞乙＞丙

(E)

丙＞乙＞丁。 －

_______8.下列哪些與 NH2 具有相同的電子數？(N＝7，O＝8，F＝9，Ar＝18，K＝19) (A)NH3 (C)Ar

(D)K

＋

(B)OH

－

－

(E)F 。

_______9.有關原子結構的敘述，下列何者正確？ 性質是由質量數決定

(A)所有原子皆含有質子、中子及電子

(B)元素的化學

(C)湯姆森發現電子，並經由實驗證明電子是帶負電的粒子

質量與中子相近，但遠大於電子的質量 _______10.有關原子結構的敘述，下列何者正確？ (B)原子核中的質子數即為其原子序

(D)質子的

(E)質量數與原子量非常接近。 (A)所有的元素之原子中都必含有質子、中子及電子

(C)元素的化學性質由電子數決定

(D)質子數相同而中子

數不同的原子稱為同素異形（性）體 (E)原子核中的質子數和中子數之和稱為質量數。

三、綜合題 1.(甲)原子序 (乙)質量數 (丙)質子數 (丁)電子數 (戊)中子數 (己)物理性質 (庚)化學性質 (辛)自然 界含量 (壬)電子排列 (1)甲至壬中，同位素哪些性質相同？____________ (2)甲至壬中，同位素哪些性質相異？____________

2 2.在氧離子( 16

8 O )中的質子數、中子數、電子數及質量數各為多少？ －

(1)質子數：____________。(2)中子數：____________。(3)電子數：____________。(4)質量數：____________。 3.碳有三種同位素：碳‐12、碳‐13、碳‐14，氧亦有三種同位素：氧‐16、氧‐17、氧‐18，因此二氧化碳分子有 下列各種形式： 12 16

C O2、12C17O2、12C18O2、12C16O17O、12C16O18O、12C17O18O、13C16O2、13C17O2、13C18O2、13C16O17O、13C16O18O、

13 17

C O18O、14C16O2、14C17O2、14C18O2、14C16O17O、14C16O18O、14C17O18O。

試就上述二氧化碳分子回答下列各題： (1)分子量最大的二氧化碳與分子量最小的二氧化碳，分子量相差多少？ (A)6

(B)8

(2)一分子中含有最多中子的二氧化碳與含有最少中子的二氧化碳，相差多少個中子？ (D)16

(C)10 (A)6

(D)16 (B)8

(E)44。 (C)10

(E)44。

一、單選題 1.C 20.D

2.A 3.D

4.A 5.C 6.A 7.D 8.C

21.A 22.B

23.B 24.A 25.B 26.E

9.B 10.A 11.A 12.C 27.C

28.D

13.A 14.D

15.C 16.D

17.C 18.D

19.B

29.C 30.B

二、多選題 1.BC

2.ADE

3.ABCE 4.BD

5.CDE

6.DE

7.CE 8.ABE

9.CDE

10.BCE

三、綜合題 1.(1)甲丙丁庚壬;(2)乙戊己辛 2.(1)8;(2)8;(3)10;(4)16 3.(1)A;(2)A

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