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離子鍵及金屬鍵

本節重點

• 離子鍵

• 離子化合物的命名與化學式

• 金屬鍵

導電體、電解質及非導電體7.1

根據物質的導電性，我們可以把它們分成三大類：

• 導電體　這些物質能導電，但在導電過程中不會產生化學變化，例如金屬便是導電體（圖 7.1）。

• 電解質　這些是在熔融或水溶液狀態時才能導電的化合物，在導電的過程中它們會被電流分解。由金屬和非金屬組成的化合物，就是電解質（圖 7.2）。

• 非導電體　這些物質無論在固態、熔融狀態還是溶於水時都不能導電。除了石墨外，所有非金屬都是非導電體。由非金屬組成的化合物也是非導電體 ◀（圖 7.3）。

導電體conductor　　電解質electrolyte　　熔融的molten　　非導電體non-conductor

有些由非金屬組成的化合物溶於水後能導電，例如氯化氫、二氧化硫等。

7第節

圖 7.3一些非導電體： (a)糖 (b)乙醇 (c)蒸餾水

a

c

b

圖 7.1一些導電體： (a)銅 (b)鎂 (c)鐵

a c

b

圖 7.2一些電解質： (a)氯化鈉(b)溴化鉛 (II) (c)碘化鉀

a c

b

7.1探究哪些化合物能導電？

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第 7 節離子鍵及金屬鍵 75

圖 7.4把物質按其導電性分類

物質

導電體

電解質

非導電體

• 蒸餾水（成分元素有氫與氧）• 乙醇（成分元素有碳、氫與氧）• 糖（成分元素有碳、氫與氧）

• 碳（鑽石）• 氯• 硫

• 銅• 鎂• 鐵

• 氯化鈉（成分元素有鈉與氯）• 溴化鉛(II)（成分元素有鉛與溴）• 碘化鉀（成分元素有鉀與碘）

例子

非金屬

化合物

通過電解熔融的溴化鉛 ( I I )說明離子的存在

7.2

溴化鉛 ( I I )是電解質。現將電流通過熔融的溴化鉛 ( I I )◀，並留意有甚麼變化（圖 7.5）。

電流通過熔融的溴化鉛 ( I I )時，會有紅棕色的氣體（溴）由正電極釋出，銀白色的固體（鉛）則在負電極生成。電流將熔融的溴化鉛 (II)分解成鉛和溴兩種元素。電解溴化鉛 (II) 鉛 + 溴

溴化鉛 (II)有害。

圖 7.4總結了不同物質的導電性。

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第 2 章微觀世界 I76

圖 7.6溴離子和鉛 (II)離子分別移向正電極和負電極

–+Br–

Br–

Br–

Br–

Pb2+

Pb2+

燈泡

鎳鉻絲電極

鎳鉻絲電極

熔融的溴化鉛(II)

玻璃管（接上連接至煙櫥的膠管）

加熱

圖 7.5電解熔融溴化鉛 (II)的實驗裝置

在固態時，化合物內的離子因強大的吸引力互相連結，不能自由流動。因此，固態的溴化鉛 (II)不能導電。

溴化鉛 (II)受熱熔化後，鉛 (II)離子（Pb2+）和溴離子（Br–）便可自由流動。

溴化鉛 (II) 鉛 (II)離子 + 溴離子

帶負電荷的溴離子會移向正電極（圖 7.6）。這些離子會失去電子，變成原子。該些原子接着以一對一對的形式連結在一起，形成分子。

溴離子 – 電子溴原子溴分子

帶正電荷的鉛 ( I I )離子則會移向負電極（圖 7.6）。這些離子會從電極獲得電子，變成原子。

鉛 (II)離子 + 電子鉛原子

由金屬和非金屬組成的化合物是電解質。這些化合物由正離子及負離子組成。

這現象證明了溴化鉛 ( I I )含有帶正電荷的鉛 ( I I )離子（Pb2+）和帶負電荷的溴離子（Br–）。

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化學鍵7.3

我們知道貴氣體原子的電子排佈十分穩定。其他元素的原子會傾向於達到像貴氣體原子般穩定的電子排佈，為此它們會鍵合起來。它們可能會與相同元素的原子鍵合（例如一個氫原子與另一個氫原子鍵合）或與不同元素的原子鍵合（例如一個氫原子與一個氯原子鍵合）。

把粒子互相連結的引力稱為化學鍵。物質的性質受粒子之間的化學鍵合的類別所影響。

離子鍵7.4

金屬的原子具有一個、兩個或三個最外層電子，所以這些原子會失去其最外層電子以達到像貴氣體原子般的電子排佈。

非金屬的原子的最外電子層還有空間，這些原子須獲得電子才能達到像貴氣體原子般的電子排佈。

金屬的原子失去的電子可由非金屬的原子接收，所以金屬和非金屬能相互反應。這種電子轉移導致離子鍵的形成。

氯化鈉內的離子鍵

鈉原子的電子排佈是 2,8,1。在化學反應中，它通常會失去一個電子，以達到像氖原子般的電子排佈（2,8）。鈉原子失去一個電子，便形成鈉離子（Na+）（圖 7.7）。

化學鍵chemicalbond　　離子鍵 ionicbond

圖 7.7鈉離子的形成

鈉原子

+ e–

鈉離子

+

Na Na

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氯原子的電子排佈是 2,8,7。在化學反應中，它須獲得一個電子才能達到像氬原子般的電子排佈（2,8,8）。氯原子獲得一個電子，便形成氯離子（Cl–）（圖 7.8）。

圖 7.10氯化鈉是由極度活潑的鈉和氯反應所生成的化合物

靜電引力electrostaticforceofattraction　　離子化合物 ioniccompound

圖 7.8氯離子的形成

圖 7.9鈉和氯反應時原子間的電子轉移

Cl

氯原子

+ e–

–

Cl

氯離子

Na NaCl Cl

+ –

鈉原子氯原子鈉離子氯離子

鈉原子轉移一個電子至氯原子，兩個原子均能達到穩定的電子排佈。電子轉移後，兩個原子均變成具有如貴氣體原子般的電子排佈的離子（圖 7.9）。

陽離子和陰離子之間存在着強大的靜電引力。這種連結陽離子和陰離子的引力，是一種稱為離子鍵的化學鍵。生成的化合物是離子化合物，在這個例子中是氯化鈉（NaCl）（圖 7.10）。

任何第 I族金屬與任何第 VII族非金屬均會以相同的方式反應。例如，鉀與溴反應會生成由鉀離子和溴離子組成的溴化鉀。

✓ 離子鍵是陽離子和陰離子之間的強大的靜電引力。

✓ 當一個或多個電子從一個原子（或一組原子）轉移到另一個原子（或另一組原子）時，便形成離子鍵。

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✓ 金屬與非金屬反應生成離子化合物時，金屬原子會失去電子，非金屬原子則會獲得電子。

氧化鋰內的離子鍵

以下考慮鋰與氧的化學反應。鋰原子的電子排佈是 2,1。在化學反應中，它通常會失去一個電子，以達到像氦原子般的電子排佈（2）。

氧原子的電子排佈是 2,6。在化學反應中，它須獲得兩個電子才能達到像氖原子般的電子排佈（2,8）。

鋰與氧反應生成氧化鋰時，每個氧原子會接收由兩個鋰原子轉移過來的兩個電子，形成鋰離子和氧離子，鋰離子和氧離子由離子鍵連結在一起（圖 7.11）。

圖 7.11鋰和氧反應時原子間的電子轉移 ◀

+

+

2–

鋰原子

鋰原子鋰離子

鋰離子

LiLi

LiLi

O

氧原子氧離子

O

氮化鎂內的離子鍵

以下考慮鎂與氮的化學反應。鎂原子的電子排佈是 2,8,2。在化學反應中，它通常會失去兩個電子，以達到像氖原子般的電子排佈（2,8）。

氮原子的電子排佈是 2,5。在化學反應中，它須獲得三個電子才能達到像氖原子般的電子排佈（2,8）。

注意以下不是氧化鋰的電子圖的正確畫法。

Li

2–

O

+

2

8

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鎂與氮反應生成氮化鎂時，每兩個氮原子會接收由三個鎂原子轉移過來的六個電子，形成鎂離子和氮離子，鎂離子和氮離子由離子鍵連結在一起（圖 7.12）。

圖 7.12鎂和氮反應時原子間的電子轉移 ◀

由於在化學反應中發生的電子轉移只涉及原子的最外層電子，因此圖 7.9、 7.11和 7.12可簡化如下：

+

Cl+ ClNa

–

Na+

O O

Li 2–Li+

LiLi

+

NN

Mg

3–

Mg2+

Mg2+

Mg2+ N

3–

N

+Mg

Mg

Mg

N鎂原子鎂離子

鎂離子

鎂離子

氮原子

氮原子氮離子

氮離子

鎂原子

鎂原子

Mg

N

Mg

Mg

2+

Mg

2+

Mg

2+

3–

N

3–

N

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7.1例題 X、Y和 Z是三種不同的元素。X2+離子、 Y–離子和氬原子具有相同的電子排佈。

a) 元素 X和元素 Y分別是甚麼？

b) 繪出由元素 X和元素 Y化合生成的化合物的電子圖（只需顯示最外層的電子）。

c) 元素 Z與元素 X屬同一週期，並與元素 Y屬同一族。元素 Z是甚麼？

a) 元素 X是鈣。

元素 Y是氯。

b)

Cl

–

Ca

2+

Cl

–

c) 溴

2 下表列出四種元素的原子序。

元素 W X Y Z

原子序 2 9 10 13

a) 哪兩種元素會反應生成離子化合物？

b) 繪出這離子化合物的電子圖（只需顯示最外層的電子）。

1 以電子圖分別展示下列兩對元素反應時原子間的電子轉移。

a) 鎂和氧

b) 鈉和氮

多原子離子polyatomic ion

多原子離子7.5

直至目前為止，我們只討論一些由一個原子形成的簡單離子。其實也有離子是由兩個或以上的原子組成的，這些離子稱為多原子離子。

例如碳酸根離子（CO32–）是由一個碳原子和三個氧原子

組成的多原子離子，全組原子帶兩個負電荷。

小測試 7.1

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表 7.1

多原子離子的例子

離子名稱氫氧離子硝酸根離子碳酸根離子硫酸根離子銨離子

化學式 OH– NO3– CO3

2– SO42– NH4

+

離子的模型H H

N

H

HO O

O

S

O

O

CO O

O

NO O

O H

表 7.2

一些常見的陽離子的名稱

帶一個正電荷帶兩個正電荷帶三個正電荷

化學式離子名稱化學式離子名稱化學式離子名稱

Li+ 鋰離子 Mg2+ 鎂離子 Al3+ 鋁離子

Na+ 鈉離子 Ca2+ 鈣離子 Fe3+ 鐵 (III)離子

K+ 鉀離子 Zn2+ 鋅離子

Ag+ 銀離子 Fe2+ 鐵 (II)離子

H+◀ 氫離子 Cu2+ 銅 (II)離子

NH4+◀ 銨離子 Pb2+ 鉛 (II)離子

Cu+ 銅 (I)離子

表 7.1展示一些多原子離子的例子。

離子的命名7.6

陽離子的命名

表 7.2列出一些常見的陽離子的名稱。某些金屬原子只能形成一種陽離子，命名這些離子時，只要在該金屬的名稱後面加上「離子」二字即可，例如鉀原子（K）形成鉀離子（K+）。

H+及 NH4+是由非金屬形成的

陽離子。

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有些金屬原子能形成多於一種的陽離子。例如銅原子能形成兩種陽離子，一種帶有一個正電荷（Cu +），另一種則帶有兩個正電荷（Cu2+）。在這種情況下，要在金屬名稱後加上羅馬數字，並加上括號，表示該離子所帶的正電荷的數目，以資識別。所以我們稱 Cu+為銅 (I)離子，Cu2+為銅 (II)離子（表 7.3）。

表 7.3

能形成多於一種陽離子的金屬的例子

離子離子名稱化合物的例子

Cu+ 銅 (I)離子氧化銅 (I)

Cu2+ 銅 (II)離子氧化銅 (II)

Fe2+ 鐵 (II)離子氯化鐵 (II)

Fe3+ 鐵 (III)離子氯化鐵 (III)

陰離子的命名

陰離子包括所有由非金屬原子形成的簡單離子（H +除外）和大部分多原子離子（例如 SO3

2–和 CO32–）。

命名由一個非金屬原子形成的簡單陰離子時，只要在該非金屬的名稱後面加上「離子」二字即可，例如氧原子形成氧離子（O2–），硫原子形成硫離子（S2–）。

圖 7.13左：氧化銅 (I)；右：氧化銅 (II)

圖 7.14左：氯化鐵 (II)；右：氯化鐵 (III)

圖 7.13和圖 7.14分別展示銅的氧化物和鐵的氯化物。

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命名某元素原子與氧原子組成的多原子離子時 ◀，在該元素的名稱後面加上「酸根」二字，作為離子的名稱，例如碳原子與氧原子組成碳酸根離子（CO3

2–）。

若某元素原子與氧原子組成兩種或以上的多原子離子，命名時便要在含較少氧原子的離子的名稱上再加上「亞」字，例如：

NO2– 亞硝酸根離子及 NO3

– 硝酸根離子

SO32– 亞硫酸根離子及 SO4

2– 硫酸根離子

表 7.4列出一些常見的陰離子的名稱。

表 7.4

一些常見的陰離子的名稱

帶一個負電荷帶兩個負電荷帶三個負電荷

化學式離子名稱化學式離子名稱化學式離子名稱

F– 氟離子 O2– 氧離子 N3– 氮離子

Cl– 氯離子 S2– 硫離子 PO43– 磷酸根離子

Br– 溴離子 SO32– 亞硫酸根離子

I– 碘離子 SO42– 硫酸根離子

NO2– 亞硝酸根離子 CO3

2– 碳酸根離子

NO3– 硝酸根離子 Cr2O7

2– 重鉻酸根離子

OH– 氫氧離子

HCO3– 碳酸氫根離子

HSO4– 硫酸氫根離子

MnO4– 高錳酸根離子

由一個氫原子和一個氧原子組成的多原子離子稱為氫氧離子（OH –），名字中不需要加上「酸根」二字。

離子化合物的命名7.7

命名離子化合物時，先寫陰離子的名稱，然後寫陽離子的名稱，並在中間加上「化」字。例如包含鈉離子和氯離子的化合物就稱為氯化鈉（注意把「離子」二字略去）。

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表 7.5

一些離子化合物的名稱

化合物內的陽離子化合物內的陰離子化合物名稱

鋰離子氧離子氧化鋰

鎂離子氮離子氮化鎂

銨離子氯離子氯化銨

鈣離子氫氧離子氫氧化鈣

銅 (II)離子碳酸根離子碳酸銅 (II)

鐵 (III)離子硝酸根離子硝酸鐵 (III)

鐵 (II)離子硫酸根離子硫酸鐵 (II)

鉀離子高錳酸根離子高錳酸鉀

離子化合物的顏色7.8

離子化合物含有陽離子和陰離子，只要其中一種離子有顏色，該化合物便會呈同樣的顏色。

現以氯化鉀水溶液和重鉻酸鉀水溶液為例說明。氯化鉀水溶液是無色的（圖 7.15），所以鉀離子一定是無色的。重鉻酸鉀水溶液是橙色的（圖 7.16），所以橙色必定是來自重鉻酸根離子。

圖 7.15無色的氯化鉀水溶液圖 7.16橙色的重鉻酸鉀水溶液

7.2探究離子化合物水溶液的顏色。

若陰離子是多原子離子，只需把「根離子」三字略去，再加上陽離子的名稱即可，例如包含鐵 ( I I )離子和硫酸根離子的化合物就稱為硫酸鐵 (II)。表 7.5列出更多的例子。

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表 7.6

一些離子在水溶液中所呈的顏色

離子名稱化學式顏色

鐵 (II)離子 Fe2+ 淡綠

鐵 (III)離子 Fe3+ 棕黃

銅 (II)離子 Cu2+ 藍或綠

高錳酸根離子 MnO4– 紫

重鉻酸根離子 Cr2O72– 橙

鉻 (III)離子 Cr3+ 綠

鎳 (II)離子 Ni2+ 綠

錳 (II)離子 Mn2+ 極淡粉紅（或無色）

圖 7.17 (a)鐵 (II)離子 (b)鐵 (III)離子 (c)銅 (II)離子 (d)高錳酸根離子在水溶液中所呈的顏色

(a) (b) (c) (d)

寶石的顏色

寶石的顏色主要來自其中微量的有色離子。表 7.7展示一些寶石的顏色及所含的有色離子。

表 7.6和圖 7.17展示一些離子在水溶液中所呈的顏色。

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表 7.7

寶石所含的有色離子

寶石顏色所含的離子離子的化學式

翡翠

綠色鉻 (III)離子 Cr3+

橄欖石

淡綠色鐵 (II)離子 Fe2+

黃玉

棕黃色鐵 (III)離子 Fe3+

綠松石

藍綠色銅 (II)離子 Cu2+

有色離子的移動

我們可以圖 7.18所示的裝置來觀察離子的移動。首先用自來水浸濕濾紙條，然後把一小粒高錳酸鉀晶體放在它的中央。通電數分鐘後，便可看到紫色點向正電極移動，這是因為紫色的高錳酸根離子帶負電荷，會被正電極吸引。帶正電荷的鉀離子也會移向負電極，可是，因為鉀離子無色，所以我們看不見。

7.3觀察離子的移動。

圖 7.18通電後高錳酸根離子的移動情況

+ –

10 V直流電源

紫色點（高錳酸根離子）

高錳酸鉀晶體原位經自來水浸

濕的濾紙

顯微鏡載片

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推斷下列離子的顏色：

a) Q2+(aq)離子；

b) X2+(aq)離子；

c) T2–(aq)離子；

d) Z2–(aq)離子。

1 黃玉呈棕黃色。哪種離子令黃玉呈這種顏色？

2 下表列出三種離子化合物的水溶液的顏色。

化合物水溶液的顏色

QT 藍色

XZ 黃色

XT 無色

圖 7.19電流通過含有銅 (II)離子和重鉻酸根離子的膠凝體時，離子的移動情況

+ –

24 V 直流電源

碳電極

稀硫酸

含有銅 (II) 離子和重鉻酸根離子的膠凝體

負電極周圍的氫離子（H +）會從電極獲得電子，變成氫。

小測試 7.2

參照圖 7.19展示的裝置。電流通過含有銅 ( I I )離子和重鉻酸根離子的膠凝體時，正電極附近會呈橙色，因為帶負電荷的重鉻酸根離子移向正電極。負電極 ◀附近會呈藍色，因為帶正電荷的銅 (II)離子移向負電極。

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離子化合物的化學式7.9

化學式是以符號和數字表示化學物質的一種方法。

離子化合物的化學式顯示：

• 化合物含有哪種離子；及

• 化合物內各種離子的簡單整數比。

化合物不帶電荷。因此，離子化合物中源自陽離子的總正電荷必定相等於源自陰離子的總負電荷。

書寫離子化合物化學式的方法

書寫離子化合物的化學式時，先寫陽離子的符號，然後寫陰離子的符號。讓我們學習如何寫出氯化鈉、氧化鋰、氮化鎂和氫氧化鈣的化學式。

1 氯化鈉　鈉離子（Na +）帶一個正電荷，氯離子（Cl –）則帶一個負電荷。由於氯化鈉不帶電荷，所以 Na +：Cl –的簡單整數比應是 1：1，氯化鈉的化學式是 NaCl（圖 7.20）。

電荷：–1電荷：+1

Cl–Na+

圖 7.20書寫氯化鈉的化學式

電荷：–2電荷：+2

O2–Li+ Li+

圖 7.21書寫氧化鋰的化學式

2 氧化鋰　鋰離子（Li+）帶一個正電荷，氧離子（O2–）則帶兩個負電荷。由於氧化鋰不帶電荷，所以 Li+：O2–的簡單整數比應是 2：1，氧化鋰的化學式是 Li2O（圖 7.21）。

化學式chemicalformula

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電荷：+6 電荷：–6

N3–N3–Mg2+ Mg2+ Mg2+

電荷：+2 電荷：–2

OH–OH–Ca2+

圖 7.22書寫氮化鎂的化學式

圖 7.23書寫氫氧化鈣的化學式

3 氮化鎂　鎂離子（Mg2+）帶兩個正電荷，氮離子（N3–）則帶三個負電荷。由於氮化鎂不帶電荷，所以Mg2+：N3–的簡單整數比應是3：2，氮化鎂的化學式是Mg3N2（圖7.22）。

4 氫氧化鈣　鈣離子（Ca2+）帶兩個正電荷，氫氧離子（OH–）則帶一個負電荷。由於氫氧化鈣不帶電荷，所以 Ca2+：OH –的簡單整數比應是 1：2，氫氧化鈣的化學式是Ca(OH)2（圖 7.23）。

留意若化學式中多原子離子的數目是 2或以上，就必須使用括號來清楚表明離子的數目 ◀。

我們也可依照下列步驟寫出離子化合物的化學式，現以碳酸鈣、硝酸銅 (II)及硫酸銨為例說明（表 7.8）。

如果我們不寫上括號，該化學式便會寫成：CaOH2。 8

這會被詮釋為包含 1個鈣、1個氧和 2個氫。

表 7.8

書寫離子化合物的化學式的步驟

步驟碳酸鈣硝酸銅 (II) 硫酸銨

1 寫出化合物內各離子的符號 ◀。 Ca CO3 Cu NO3 NH4 SO4

2 在符號上方寫上該離子所帶的電荷。

2 2 Ca CO3

2 1 Cu NO3

1 2 NH4 SO4

3 將符號和數值交叉相乘。

2 2 Ca CO3

= Ca2 = (CO3)2

2 1 Cu NO3

= Cu = (NO3)2

1 2 NH4 SO4

= (NH4)2 = SO4

4 將符號組合。若有需要，簡化比例。

CaCO3

（將 2：2簡化為 1：1） Cu(NO3)2 (NH4)2SO4

為簡單起見，我們略去離子所帶的電荷。

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c) 碳酸銨

d) 磷酸鈣

e) 氫氧化鐵 (II)

f) 重鉻酸鉀

3 M是第三週期的元素，它的氫氧化物的化學式是M(OH)3。寫出它的硫酸鹽的化學式。

1 寫出下列化合物的名稱。

a) MgCl2

b) Fe2O3

c) CuCO3

2 寫出下列化合物的化學式。

a) 硫酸鈉

b) 溴化鉛 (II)

7.10 金屬內的金屬鍵

金屬原子傾向失去其最外層電子，形成帶正電荷的離子。

在一塊固體鈉金屬內，原子緊密地擠在一起。每個鈉原子的最外層電子會脫離約束而自由地流動，它不專屬於某個原子而為所有原子所共有，這個可自由流動的電子稱為離域電子。在電子脫離約束後，鈉原子便形成鈉離子。在鈉塊中的所有離域電子會形成一個「電子海」，包圍着以有規律的三維方式排佈的鈉離子（圖 7.24）。

離域電子delocalizedelectron

圖 7.24在鈉內，「電子海」包圍着帶正電荷的鈉離子 ◀

鈉塊依然是由鈉原子組成的。每個鈉原子並沒有失去其最外層電子，電子只是脫離約束而自由流動，它依然存在於結構中。

鈉離子

電子

索引：

可自由流動的電子

小測試 7.3

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在金屬內，離域電子與帶正電荷的金屬離子之間的引力把整個結構連結起來，這種鍵合形式只會在金屬中出現，稱為金屬鍵。

✓ 金屬鍵是帶正電荷的金屬離子與由離域電子組成的「電子海」之間的一種強大的靜電引力。

金屬鍵metallicbond

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掌

握

了

嗎

？

掌握了嗎？

關鍵詞彙

導電體 conductor 74 電解質 electrolyte 74 熔融的 molten 74

非導電體 non-conductor 74 化學鍵 chemical bond 77 離子鍵 ionic bond 77

靜電引力 electrostatic force of attraction 78 離子化合物 ionic compound 78

多原子離子 polyatomic ion 81 氫氧離子 hydroxide ion 82

硝酸根離子 nitrate ion 82 碳酸根離子 carbonate ion 82

硫酸根離子 sulphate ion 82 銨離子 ammonium ion 82

高錳酸根離子 permanganate ion 84 重鉻酸根離子 dichromate ion 84

磷酸根離子 phosphate ion 84 化學式 chemical formula 89

離域電子 delocalized electron 91 金屬鍵 metallic bond 92

學習清單

學習本節以後，你應能

利用電子圖描述離子鍵的形成；

辨認多原子離子；

根據離子的化學式命名常見的陽離子和陰離子；

根據離子化合物所含的離子命名離子化合物；

描述常見離子在水溶液中所呈的顏色；

根據離子化合物所含離子和它們的簡單整數比闡釋其化學式；

根據離子化合物的名稱或所含離子寫出它的化學式；

描述金屬鍵的簡單模型。

（若你已獲取相關的知識，在空格內畫上「✔」號。）

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掌

握

了

嗎

？

摘要

1 根據物質的導電性，可以將它們分成三大類：導電體、電解質和非導電體。

非金屬

非導電體

金屬

導電體電解質

由金屬和非金屬組成的化合物

由非金屬組成的化合物

2 離子鍵是陽離子與陰離子之間的強大的靜電引力。

a) 當一個或多個電子從一個原子（或一組原子）轉移到另一個原子（或另一組原子）時，便形成離子鍵。

b) 金屬和非金屬反應生成離子化合物時，金屬原子會失去電子，非金屬原子則會獲得電子。

3 下圖展示一些常見的離子化合物的電子圖。

離子化合物電子圖

氯化鈉 Na Cl

+ –

鈉離子氯離子

+

+

2–

鋰離子

Li

鋰離子

Li

O

氧離子

鎂離子

Mg

2+鎂離子

Mg

2+

鎂離子

Mg

2+

3–

N

氮離子3–

N

氮離子

氧化鋰

Na Cl

+ –

鈉離子氯離子

+

+

2–

鋰離子

Li

鋰離子

Li

O

氧離子

鎂離子

Mg

2+鎂離子

Mg

2+

鎂離子

Mg

2+

3–

N

氮離子3–

N

氮離子

續下頁

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掌

握

了

嗎

？

離子化合物電子圖

氮化鎂

Na Cl

+ –

鈉離子氯離子

+

+

2–

鋰離子

Li

鋰離子

Li

O

氧離子

鎂離子

Mg

2+鎂離子

Mg

2+

鎂離子

Mg

2+

3–

N

氮離子3–

N

氮離子

4 多原子離子是由兩個或以上的原子組成的。

5 命名陽離子：例子

• 如果金屬原子只能形成一種陽離子，只要在金屬的名稱後面加上「離子」二字即可。

Na+（鈉離子）Mg2+（鎂離子）

• 有些金屬原子能形成多於一種的陽離子。要加上在括號內的羅馬數字，表示該離子所帶的正電荷的數目。

Cu+（銅 (I)離子）Cu2+（銅 (II)離子）

6 命名陰離子：例子

• 如果是由非金屬原子形成的簡單陰離子，只要在非金屬的名稱後面加上「離子」二字即可。

Cl–（氯離子）O2–（氧離子）

• 含氧的多原子離子的名字以「酸根離子」作結。 SO32–（亞硫酸根離子）

SO42–（硫酸根離子）

7 命名離子化合物時，先寫陰離子的名稱，然後寫陽離子的名稱。

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掌

握

了

嗎

？

8 離子化合物含有陽離子和陰離子，只要其中一種離子有顏色，該化合物便會呈同樣的顏色。

下表列出一些離子在水溶液中所呈的顏色。

離子名稱化學式顏色

鐵 (II)離子 Fe2+ 淡綠

鐵 (III)離子 Fe3+ 棕黃

銅 (II)離子 Cu2+ 藍或綠

高錳酸根離子 MnO4– 紫

重鉻酸根離子 Cr2O72– 橙

鉻 (III)離子 Cr3+ 綠

鎳 (II)離子 Ni2+ 綠

錳 (II)離子 Mn2+ 極淡粉紅（或無色）

9 離子化合物的化學式顯示化合物所含離子的類別及這些離子的簡單整數比。

10 金屬鍵是帶正電荷的金屬離子與由離域電子組成的「電子海」之間的一種強大的靜電引力。

下圖展示在金屬中出現的金屬鍵。

鈉離子

電子

索引：

可自由流動的電子

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按節練習

注意：符號顯示題目的難度。

第一部分知識和理解

1 完成以下概念圖。

（提示：陰離子、陽離子、離子（2次）、負、正、氯化鈉）

金屬原子非金屬離子離子

鍵

化合物

失去電子形成

獲得電子形成可形成可形成

有

它們之間的靜電引力稱為

亦稱亦稱

是

(b)

(a)

(d)

(c)

(e)

(f)

(g)

2 寫出下列化合物的化學式。

化合物化學式

硫酸鉛 (II)

氫氧化鐵 (III)

氯化鈣

硝酸銨

氧化鋁

碳酸銅 (II)

碳酸氫鉀

亞硫酸鈉

3 寫出下列化合物的名稱。

化學式化合物

NH4Cl

Ca(NO3)2

FeSO4

PbO

ZnCO3

FeCl3

Mg(OH)2

CaO

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4 完成下表。

化學式離子在水溶液中所呈的顏色

鐵 (II)離子

鐵 (III)離子

銅 (II)離子

重鉻酸根離子

高錳酸根離子

第二部分多項選擇題

5 元素 X和元素 Y化合生成一化合物，其電子圖如下：

Y3–

X2+

23

（只顯示最外層的電子。）

下列哪個組合正確？

X Y A Be O B Al S C Mg N D C O

6 元素 R屬於週期表的第 I族，元素 T則屬於第 VI族。R和 T並非元素符號。

R和 T化合生成的化合物的化學式是

A RT。 B RT6。 C RT2。 D R2T。

(Edexcel Advanced Subsidiary GCE, Unit 1, Jan. 2011,

7(a))

7 元素 X的原子有 9個質子，元素 Y的原子則有 20個電子，X和 Y化合生成的化合物的化學式是甚麼？

A YX B Y2X C YX2 D Y2X3

8 M是週期表中第三週期的元素。M生成的碳酸鹽的化學式是M2CO3。M的磷酸鹽的化學式是

A M2PO4。 B M3PO4。 C M2(PO4)3。 D M3(PO4)2。

9 銫（Cs）是第 I族元素，其相對原子質量較鉀的大。下列哪項有關銫的陳述不正確？

A 它是質軟的金屬。 B 它會與水反應，生成鹼性溶液。 C 它會與氯反應，生成離子化合物。 D 它所有的化合物都是有色的。

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10 鹵素砹（At）的原子序是 85。下列哪項有關砹的陳述正確？

A 砹在常温常壓下是固體。 B 砹較氯活潑。 C 砹會與氫反應並生成鹽。 D 砹和鉀生成的化合物的化學式是 K2At。

11 鍶（S r）和鈣（Ca）屬於週期表的同一族。下列哪項陳述不正確？

A 把鍶和鈣置於空氣中，它們會變得晦暗無光。

B 鍶和鈣均貯存於水中。 C 鍶較鈣活潑。 D 溴化鍶的化學式是 SrBr2。

12 下列哪項陳述是金屬鍵的最佳描述？

A 它是離子間的引力。 B 它是帶極性化學物種間的引力。 C 它是原子核與鍵合電子對的引力。 D 它是陽離子與離域電子的引力。

(HKDSE, Practice paper 1A, 2012, 15)

13 元素 X（原子序為 11）與元素 Y（原子序為16）化合生成化合物Z。下列哪些陳述正確？

(1) Z是離子化合物。 (2) Z的化學式是 XY2。 (3) X和 Y化合時，每個 X的原子會失去

一個電子。

A 只有 (1)和 (2) B 只有 (1)和 (3) C 只有 (2)和 (3) D (1)、(2)和 (3)

14 元素 X的原子序為 20。下列哪些有關 X的陳述正確？

(1) X與氧反應，會生成離子化合物。 (2) X屬於週期表的第 II族。 (3) X的碳酸鹽能溶於水。

A 只有 (1)和 (2) B 只有 (1)和 (3) C 只有 (2)和 (3) D (1)、(2)和 (3)

15 在週期表中，X、Y和 Z是三個連續的元素。X能形成穩定的陰離子 X –，Z則能形成穩定的陽離子 Z +。下列有關 X、Y和 Z的陳述，何者正確？

(1) X–和 Z+具有相同的電子排佈。 (2) Y和 Z屬於週期表的同一週期。 (3) X容易與 Y起反應。

A 只有 (1) B 只有 (2) C 只有 (1)和 (3) D 只有 (2)和 (3)

16 以下何者是綠色的？

(1) Cr3+(aq)離子 (2) Fe3+(aq)離子 (3) Ni2+(aq)離子

A 只有 (1) B 只有 (2) C 只有 (1)和 (3) D 只有 (2)和 (3)

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第三部分結構性問題

17 鈉與氯反應會生成氯化鈉。

a) 一個鈉原子的質量數是 23，原子序是11。

完成下表有關這原子所具的質子、中子和電子數目的資料。下表已提供有關氯原子的資料。

原子質子數目中子數目電子數目

氯 17 18 17

鈉

b) i) 根據電子轉移，描述鈉原子和氯原子怎樣反應生成氯化鈉。

ii) 寫出在氯化鈉中粒子之間的化學鍵的名稱。

(Edexcel GCSE (Higher Tier), Chemistry, Unit C2,

Jun. 2009, 2(a)–(b)(ii))

18 現代週期表中的第 I族元素具相似的化學性質。

鋰

鈉

鉀

銣

a) 週期表中第 I族元素的名稱是甚麼？

b) 指出第 I族元素的熔點由上至下的變化趨勢。

c) 下圖展示第 I族元素的原子的相對大小。

鋰

鈉

鉀

銣

為甚麼第 I族元素的原子的相對大小會隨着元素的原子序增加而遞增？

d) 鉀與氮化合生成化合物 P。繪出 P的電子圖（只需顯示最外層的電子）。

e) 寫出銣（Rb）的硫酸鹽的化學式。

19 在十九世紀末，攝影師會燃燒鎂作為鎂光燈。這技術用於室內攝影。

a) 鎂的原子序是 12。以下是鎂原子的電子圖。

Mg

氧的原子序是 8。繪出類似的電子圖以展示氧原子的電子結構。

b) 鎂與氧反應時，會形成鎂離子和氧離子。以下是氧離子的電子圖。

O

2–

繪出類似的電子圖以展示鎂離子的電子結構。

c) 氧化鈉是另一種離子化合物。鈉離子（Na+）和氧離子（O2–）結合生成氧化鈉。

寫出氧化鈉的化學式。

(OCR GCSE Gateway Science, Chem. B, Unit 1,

Jan. 2012, 13(b)–(c), (e))

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20 在週期表中，元素氟展示如下：

19F氟9

a) 所有氟原子均相同。寫出氟原子所具的粒子的名稱、數目和位置。

b) 氟化鈣是離子化合物，它含有鈣離子（Ca2+）和氟離子（F–）。

i) 甚麼是離子？

ii) 氟化鈣的化學式是甚麼？


Mar. 2009, 2(a)–(b)(ii))

21 氧化鋁含有鋁離子和氧離子。

a) 繪出氧化鋁的電子圖（只需顯示最外層的電子）。

b) 寫出氧化鋁的化學式。

c) 甚麼令鋁離子和氧離子緊緊連結在一起？

22 下表列出四種元素的原子的一些資料。

元素原子所具質子數目

原子所具中子數目

W 3 4

X 7 7

Y 16 16

Z 19 20

a) 以上哪些元素屬於同一族？試解釋之。

b) W和 X化合生成離子化合物 P。

i) 繪出 P的電子圖（只需顯示最外層的電子）。

ii) 寫出 P的化學式。

c) Y和 Z化合生成離子化合物 Q。

i) 繪出 Q的電子圖（只需顯示最外層的電子）。

ii) 寫出 Q的化學式。

23 鎂於強熱下可在空氣中燃燒。

a) 寫出鎂在空氣中燃燒時所預期的觀察結果。

b) 鎂在空氣中燃燒時，亦會生成氮化鎂。

i) 寫出氮化鎂的化學式。

ii) 繪出氮化鎂的電子圖（只需顯示最外層的電子）。

(HKCEE, Paper 1, 2009, 2(a))

24 在 2009年 7月，原子序為 112的元素的名稱被定為。這個元素的名稱來自波蘭藉天文學家哥白尼（NicolausCopernicus）。

哥白尼

的符號為 Cp。

a) 的原子序是 112。

i) 一個原子具有多少個質子？

ii) 有些原子的質量數是 277。每個這種原子具有多少個中子？

iii) 直至 2009年 7月，已知有四種同位素。

這四種同位素的原子有甚麼分別？

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b) 由於目前只有幾個原子被製造出來，所以仍未了解其化學和物理性質。

但是，一般預計能生成離子氟化物。這個化合物含有離子（Cp2+）和氟離子（F–）。

i) 寫出氟化的化學式。

ii) 試描述原子（Cp）和氟原子（F）怎樣形成離子（Cp2+）和氟離子（F–）。


Nov. 2010, 2)

25 鍶（Sr）和鈣（Ca）是週期表中第 II族的元素。

a) 這一族元素的名稱是甚麼？

b) i) 鍶的原子序為 38。寫出鍶原子的電子排佈。

ii) 寫出鈣原子與鍶原子在電子排佈上的相同之處。

c) 鍶會與氮反應生成一離子化合物。

i) 繪出該化合物的電子圖（只需顯示最外層的電子）。

ii) 寫出該化合物的名稱。

d) i) 磷酸鍶的化學式是甚麼？

ii) 磷酸鍶含有多少種元素？

e) 某鍶樣本含有三種同位素：86S r、87S r和 88S r。這個樣本的相對原子質量是87.73。88S r的相對豐度是 83.1%。86S r的相對豐度是多少？

26 元素可大概分為「金屬」和「非金屬」。

a) 分別舉出鋅和硫的兩項物理性質以展示金屬和非金屬的分別。

b) i) 鎂原子的電子排佈是 2,8,2，氧原子的電子排佈則是 2,6。根據電子轉移，解釋氧化鎂如何生成。

ii) 解釋為甚麼兩種金屬不會化合生成化合物。

c) 指出週期表中哪一族非金屬最不活潑，並加以解釋。

(Edexcel GCE O Level, Paper 2, Jun. 2010, 8(a)(i),

b(i), (iii), (d))

27 這問題比較鈉和氧化鈉的鍵合類別。

a) 鈉（Na）是金屬元素。輔以標示圖解釋「金屬鍵合」一詞。

b) 鈉與氧反應會生成離子化合物氧化鈉（Na2O）。

i) 寫出「離子鍵」一詞的意思。

ii) 繪出電子圖以展示 Na2O的鍵合（只需顯示最外層的電子）。

(OCR Advanced Subsidiary GCE, Chem. A, F321,

Jun. 2009, 2(a), b(ii)–(iii))

28 以下簡圖展示一個鎢燈泡。內裏的燈絲是以鎢金屬（原子序 = 74）製成的。這燈絲通電而達到極高温度時便會發光。在真空狀態下，燈絲會在極高温下釋出鎢粒子而令燈泡變黑。為防止這情況發生，燈泡內必須填充氣體。

燈絲

a) 輔以一圖，描述鎢金屬的結構和鍵合。

b) 除了鎢在極高温時可發光的性質外，提出另一項物理性質可讓它適合製造燈絲，並解釋為甚麼它具有這性質。

c) 於一般情況下，鎢在空氣中是穩定的。然而，以空氣來填充鎢燈泡並不恰當。試解釋之。

d) 附以根據電子排佈的解釋，建議一種適當的氣體來填充鎢燈泡。

e) 解釋為甚麼從能量角度來看，鎢燈泡的效率不夠高。

(HKCEE, Paper 1, 2008, 12)

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7 離子鍵及金屬鍵 - chem.jingkung.com

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