國中教育會考 理化(一)・八年級上學期 理化

物質的組成與變化

純物質與混合物、原子與分子、物理化學變化

內容概述

物質分為純物質與混合物:純物質有固定性質(熔點、沸點),又分元素(同種原子:O₂、Fe)與化合物(不同原子依固定比例化合:H₂O、CO₂);混合物無固定組成(空氣、糖水、合金)。物質三態變化(熔化、凝固、汽化、凝結、昇華、凝華)是物理變化——分子本身不變、只是排列與運動改變;化學變化則產生新物質(燃燒、生鏽、光合作用),伴隨顏色改變、沉澱、氣體產生等現象。原子是化學變化中的最小粒子,分子是保有物質性質的最小粒子。質量守恆定律:化學反應前後總質量不變,因為原子只是重新排列。

學習重點

  1. 1物質分類樹:物質→純物質(元素/化合物)+混合物;判斷關鍵:有無固定熔沸點與組成比例
  2. 2元素 vs 化合物:元素無法用化學方法再分解(Fe, O₂);化合物可分解成兩種以上元素(水電解成 H₂+O₂)
  3. 3物理變化:無新物質生成(三態變化、溶解、切割);化學變化:有新物質生成(燃燒、生鏽、消化)
  4. 4粒子模型:固態粒子排列緊密只能振動、液態可流動、氣態粒子距離大自由運動——溫度越高粒子運動越劇烈
  5. 5質量守恆定律:反應前後原子種類與數目不變,總質量不變(拉瓦節);但開放容器中氣體逸出會使「表觀質量」改變
  6. 6常見化學式:H₂O(水)、CO₂(二氧化碳)、O₂(氧)、NaCl(氯化鈉)、CaCO₃(碳酸鈣)

國中教育會考出題趨勢:會考常考:①物理變化與化學變化的判別(溶解、三態變化是物理;燃燒、生鏽是化學);②元素、化合物、混合物的分類(常以粒子示意圖呈現);③質量守恆的應用——開放容器中反應後質量變化的解釋;④粒子模型解釋三態與溫度的關係。粒子圖判讀題(●○ 圖示)年年出現。

108 課綱對應

進階探究・深度解析

粒子示意圖的判讀法則是會考的招牌題型:圖中「一種圓圈」=元素(單原子如 He,或同原子分子如 O₂);「兩種以上圓圈黏在一起成固定組合」=化合物;「不同的分子混在一起」=混合物。關鍵區別:化合物是「原子間化學結合成新粒子」,混合物是「不同粒子物理共存」。看圖先問:粒子有幾種?同一粒子內原子有幾種?兩步就能分類。

「溶解是物理變化」但有例外思辨:糖溶於水,糖分子仍是糖分子(物理變化);但鈉投入水中會劇烈反應產生氫氣(化學變化)。判斷標準永遠是「有沒有新物質」,不是「有沒有溶掉」。同理「發光發熱」也不一定是化學變化——燈泡發光是物理現象(電能轉光能),蠟燭燃燒才是化學變化。會考陷阱題專門測這些邊界案例。

質量守恆的「開放容器陷阱」:小蘇打加醋反應後,開放容器中總質量「變輕」——不是質量不守恆,而是生成的 CO₂ 逸散到空氣中。反過來,鐵生鏽後質量「變重」——因為結合了空氣中的氧。答題模板:「質量守恆恆成立;表觀質量改變是因為氣體(逸出/加入),若在密閉容器中測量,總質量不變。」

章節試題(4 題・附詳解)

1.基礎下列何者屬於「化合物」?

測驗重點:物質分類

  1. (A) 空氣
  2. (B) 氧氣(O₂)
  3. (C) 水(H₂O)
  4. (D) 糖水
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正確答案:(C) 水(H₂O)

化合物是「兩種以上元素依固定比例化合」的純物質:水由氫、氧兩種原子以 2:1 組成,屬化合物。氧氣是元素(同種原子);空氣與糖水是混合物(無固定組成比例)。故選(C)。

2.中等下列哪一個變化屬於「化學變化」?

測驗重點:物理化學變化判別

  1. (A) 冰塊熔化成水
  2. (B) 鐵釘在潮濕空氣中生鏽
  3. (C) 把方糖搗碎成糖粉
  4. (D) 酒精揮發
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正確答案:(B) 鐵釘在潮濕空氣中生鏽

化學變化的判準是「產生新物質」:鐵生鏽是鐵與氧、水反應生成新物質(氧化鐵),屬化學變化。熔化、揮發是三態變化,搗碎只改變外形——三者皆無新物質生成,屬物理變化。故選(B)。

3.中等在「開放」燒杯中將小蘇打與醋混合,反應後測得總質量比反應前輕。最合理的解釋為何?

測驗重點:質量守恆

  1. (A) 質量守恆定律在此反應不成立
  2. (B) 反應生成的二氧化碳氣體逸散到空氣中
  3. (C) 小蘇打被醋完全消滅了
  4. (D) 秤出了故障
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正確答案:(B) 反應生成的二氧化碳氣體逸散到空氣中

質量守恆定律恆成立(原子只是重新排列)。開放容器中變輕是因為生成的 CO₂ 氣體逸出——若改在密閉容器中反應,總質量不變。「表觀質量改變≠質量不守恆」是本定律的核心觀念題。故選(B)。

4.進階某容器內的粒子示意圖顯示:圖中有兩種分子,一種由兩個●組成(●●),另一種由一個●與一個○組成(●○),兩種分子散布共存。此容器內的物質應分類為?

測驗重點:粒子模型判讀

  1. (A) 元素
  2. (B) 化合物
  3. (C) 混合物
  4. (D) 純物質
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正確答案:(C) 混合物

圖中存在「兩種不同的分子」(●●是元素分子、●○是化合物分子)物理共存——不同純物質混在一起即為混合物。判讀兩步驟:①粒子(分子)有幾種?兩種以上→混合物;②單一分子內原子有幾種?一種→元素、兩種以上→化合物。故選(C)。