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※第2章　水和空氣──生活的要素 2-1 水的性質與三態變化 一、物質 1. 物質的定義：凡是具有質量、占有體積者。 2. 物質的狀態：固態、液態、氣態。 3. 改變物質狀態的因素：溫度和壓力。 4. 物質三態的特性 (1) 固態：物質有固定的體積、有固定的形狀。 (2) 液態：物質有固定的體積、沒有固定的形狀。 (3) 氣態：物質沒有固定的體積、沒有固定的形狀。 二、物質的變化 1. 物質在固體與液體間的變化 (1) 物質由液態變為固態的過程，稱為凝固。 (2) 物質由固態變為液態的過程，稱為熔化。 2. 物質在液體與氣體間的變化 (1) 物質從液態變為氣態的過程，稱為氣化。 (2) 物質從氣態變為液態的過程，稱為凝結。 3. 物質在固體與氣體間的變化 (1) 物質直接由固態變為氣態，稱為昇華。 (2) 物質直接由氣態變為固態，稱為凝華。 4. 物質三態變化圖 三、水的三態 1. 水的三態為冰（固態）、水（液態）、水蒸氣（氣態）。 2. 水從表面開始結冰的原因 (1) 在4℃～100℃，水的溫度愈高，體積愈大，密度愈小。故氣溫在4℃以上時，水底的水溫是最冷的，因為愈冷的水密度愈大，就愈往下沉。 (2) 在4℃～0℃，水的溫度愈低，體積愈大，密度愈小。故氣溫在0℃~4℃時，愈冷的水愈接近表面，因此氣溫低於0℃時，水面會結冰，而冰層下方並不會結冰。 2-2 水溶液 一、溶液 1. 包含溶質和溶劑。 (1) 溶質：被溶解的物質，如糖、鹽、二氧化碳等。 (2) 溶劑：用來溶解其他物質的物質，如水、酒精、丙酮等。 2. 以水為溶劑而均勻混合的溶液，稱為水溶液；某些物質（油汙）不溶於水，卻可溶於其他溶劑中，稱為非水溶液，如酒精、丙酮、去漬油等。 二、飽和溶液與未飽和溶液 1. 定溫下，一定量的溶劑不能再溶解更多的溶質時，此時的溶液稱為飽和溶液。 2. 定溫下，一定量的溶劑所能溶解的溶質，尚未達到最大量，則此時的溶液稱為未飽和溶液。 三、溶液濃度大小之表示法 1. 重量百分濃度的定義：每100公克的溶液中所含溶質的公克數，以％表示；即溶質在溶液中所占的百分比。 2. 公式： 　重量百分濃度（％）＝×100％＝×100％ 四、溶解度 1. 定溫下，在飽和溶液中，100公克的水所能溶解溶質的最大質量是固定的，此量稱為該溶液的溶解度。當水無法再溶解更多的溶質時，此時的溶液為飽和溶液。 2. 影響溶解度的因素：溫度和壓力。 (1) 溶質為固體時，溫度愈高，溶解度愈大，壓力的影響較不明顯。 (2) 溶質為氣體時，溫度愈高，溶解度愈小；壓力愈大，溶解度愈大。 2-3 空氣的成分與性質 一、空氣的組成 1. 地球的空氣組成中，氮氣占總體積最多，氧氣居次，氬氣為第三，二氧化碳為第四，如下表。 成　分 氮 氧 氬 二氧化碳 其他 體積百分比 78.08％ 20.94％ 0.94％ 0.03％ 0.01％ 2. 空氣的組成中，尚含有水蒸氣、臭氧等氣體，其所占的比例因地點、氣候的不同而有所差異。 二、氮氣 1. 是空氣組成中含量最多的氣體，約占空氣總體積的78％。 2. 是一種無色、無味、無臭的氣體，不助燃也不可燃。 3. 在室溫下，幾乎不與其他物質產生任何反應。常用來充填於食品包裝，以隔絕食物與活潑的氧氣接觸，降低食品腐敗的機會。 4. 在特殊情況下（如極高溫的閃電）會使氮氣與氧氣反應，形成氮氧化合物，隨雨水進入土中，成為植物生長所需的氮肥。 5. 工業上製造氨和硝酸，皆以氮為原料；氮的沸點低，故可用低溫的液態氮來當冷凍劑。 三、氧氣 1. 是空氣組成中含量第二多的，約占空氣總體積的21％。 2. 是一種無色、無味、無臭的氣體，難溶於水。 3. 性質活潑，易與其他物質相互作用、產生變化。 4. 氧有助燃性，也是多數物質燃燒所必須的重要成分。 5. 氧氣是生物行呼吸作用的必要物質。 四、高貴氣體：包括氦、氖、氬、氪、氙、氡，又稱惰性氣體、稀有氣體或鈍氣。 1. 氦：密度僅大於氫，可代替可燃性的氫氣填充氣球。 2. 氖：充入氖的燈管通電時可發出紅光，常用來製成信號燈或霓虹燈。 3. 氬：空氣中含量第三多的，在焊接金屬時，可利用氬氣來阻絕氧氣，防止氧化。 2-4 氧氣和二氧化碳 一、氧的製備 1. 實驗裝置 (1) 二氧化錳是黑色的固體，製氧時，加入二氧化錳的目的是做為催化劑，增加反應速率，欲增加氧氣的產量，需增加較多的雙氧水。 (2) 所產生的氧氣用排水集氣法收集，是因為氧氣難溶於水，此反應放熱。 (3) 反應式：雙氧水 氧＋水。 (4) 氧的密度比空氣大，故廣口瓶收集完氣體後，應加蓋並正立放置於桌面上。 (5) 加入雙氧水時，一定要緩緩滴入，避免氧氣產生太快而使得雙氧水自漏斗端噴出；若雙氧水快噴出時應立刻將橡皮導管從