化學式與命名：HSC 化學練習考試

這份 tutorgum 原創練習試卷旨在測試你運用化合價、氧化數及 IUPAC 命名法，書寫與命名離子化合物及共價化合物的能力。內容涵蓋化學式的構建、可變氧化數、多原子離子，以及離子化合物與分子化合物之間命名慣例的差異。

本試卷依據 2017 年版 NSW HSC Chemistry 課綱編製，供學生複習使用。這是一份針對特定主題的評量，而非完整課程考試。所有題目均為 tutorgum 原創練習題，並非 NESA 官方題目、認可題目、歷屆試題或預測試題。

01考試說明

評量條件

評量的課綱內容

本試卷評量以下內容：

• 運用化合價及離子電荷書寫離子化合物的化學式。
• 按照 IUPAC 命名慣例命名離子化合物。
• 使用氧化數及羅馬數字標示具有可變氧化數的金屬。
• 使用數字前綴書寫共價分子化合物的化學式及名稱。
• 區分離子化合物與分子化合物。
• 在構建及命名化合物時使用多原子離子。

不包含的內容

本試卷不評量酸類命名、有機化合物命名、化學反應方程式、化學計量或其他化學模組的內容。

參考資料

以下多原子離子可在整份試卷中使用。

請採用以下假設：

• 除非明確標示電荷，否則所有化合物均為電中性。
• 中性化合物中所有元素的氧化數總和為零。
• 本試卷所涉及的化合物中，氧的氧化數為 -2。
• 鹵化物離子的電荷為 -1。
• 本試卷所涉及的化合物中，第 1 族金屬的電荷為 +1，第 2 族金屬的電荷為 +2，而鋁的電荷為 +3。
• 書寫離子化合物的化學式時，使用最簡整數比。
• 若金屬可能具有一種以上的氧化數，離子化合物名稱中須使用羅馬數字。

請回答所有題目。各部分所分配的分數代表該部分預期的作答深度。

02試題

第 1 題（8 分）

寫出以下各種離子化合物的化學式。

第 2 分的題目須展示電荷平衡的計算過程。

(a) 氮化鈣（Calcium nitride）。（1 分）

(b) 硫酸鋁（Aluminium sulfate）。（2 分）

(c) 氧化鐵(III)（Iron(III) oxide）。（2 分）

(d) 碳酸銨（Ammonium carbonate）。（2 分）

(e) 硫化鉀（Potassium sulfide）。（1 分）

第 2 題（8 分）

寫出以下各種離子化合物完整的 IUPAC 名稱。

如有需要，請加入羅馬數字。

(a) \(\ce{Na2S}\)（1 分）

(b) \(\ce{CoBr2}\)（2 分）

(c) \(\ce{Cr2(SO4)3}\)（2 分）

(d) \(\ce{(NH4)2S}\)（2 分）

(e) \(\ce{Al2O3}\)（1 分）

第 3 題（10 分）

本題評量共價分子化合物的命名及化學式書寫慣例。

(a) 寫出五氧化二氮（Dinitrogen pentoxide）的化學式。（2 分）

(b) 寫出六氟化硫（Sulfur hexafluoride）的化學式。（2 分）

(c) 寫出一氧化碳（Carbon monoxide）的化學式。（1 分）

(d) 寫出 \(\ce{PCl3}\) 正確的分子化合物名稱。（2 分）

(e) 寫出 \(\ce{N2O4}\) 正確的分子化合物名稱。（2 分）

(f) 寫出 \(\ce{CBr4}\) 正確的分子化合物名稱。（1 分）

第 4 題（8 分）

本題評量氧化數及其在離子化合物命名中的應用。

(a) 計算 \(\ce{Fe2O3}\) 中鐵的氧化數，並展示計算過程。（2 分）

(b) 判定 \(\ce{CuCl}\) 中銅的氧化數，然後寫出該化合物完整的 Stock 命名法名稱。（2 分）

(c) 寫出磷酸鈷(III)（Cobalt(III) phosphate）的化學式。（2 分）

(d) 計算 \(\ce{V2O5}\) 中釩的氧化數，然後寫出該化合物完整的 Stock 命名法名稱。（2 分）

第 5 題（8 分）

一名學生正在複習離子化合物與分子化合物之間的差異。

(a) 將 \(\ce{MgO}\) 分類為離子化合物或分子化合物。提供一項支持此分類的結構特徵。（1 分）

(b) 將 \(\ce{CO2}\) 分類為離子化合物或分子化合物。提供一項支持此分類的結構特徵。（1 分）

(c) 硝酸銨的化學式為 \(\ce{NH4NO3}\)。

將此化合物分類為離子化合物或分子化合物。指出其中存在的正離子及負離子，並解釋為甚麼它只含有非金屬元素，卻不代表它是分子化合物。（3 分）

(d) 寫出 \(\ce{N2O3}\) 正確的分子化合物名稱。

解釋為甚麼「氮氧化物」（nitrogen oxide）這個名稱不足以明確識別此化合物。（3 分）

第 6 題（8 分）

假設有一種虛構金屬 X，它能形成兩種不同的正離子：

• \(\mathrm{X}^{2+}\)
• \(\mathrm{X}^{3+}\)

此金屬會與硫酸根離子 \(\mathrm{SO_{4}}^{2-}\) 結合，形成電中性的離子化合物。

(a) 寫出硫酸 X(II)（X(II) sulfate）的化學式。（2 分）

(b) 寫出硫酸 X(III)（X(III) sulfate）的化學式。（2 分）

(c) 對於 (b) 部分的化合物，寫出金屬離子與硫酸根離子的最簡整數比，並證明該化學式單位的總電荷為零。（2 分）

(d) 如果 X 代表鐵，寫出 (a) 及 (b) 部分所形成化合物的完整 IUPAC 名稱。（2 分）

03詳解與評分指引

第 1 題詳解

(a) 氮化鈣

鈣會形成 \(\mathrm{Ca}^{2+}\) 離子，而氮會形成 \(\mathrm{N}^{3-}\) 離子。

正電荷與負電荷的總量必須互相抵銷。

2 和 3 的最小公倍數為 6，因此我們需要三個鈣離子及兩個氮化物離子。

化學式為：

\[ \boxed{\ce{Ca3N2}} \]

評分標準：

• 化學式正確，得 1 分。

(b) 硫酸鋁

鋁會形成 \(\mathrm{Al}^{3+}\) 離子，而硫酸根離子為 \(\mathrm{SO_{4}}^{2-}\)。

為了平衡電荷，我們需要兩個鋁離子及三個硫酸根離子：

\[ 2(+3)+3(-2)=0 \]

因此，化學式為：

\[ \boxed{\ce{Al2(SO4)3}} \]

請注意硫酸根外面的括號。因為有三個完整的硫酸根離子，所以數字 3 必須作用於整個多原子離子。

評分標準：

• 正確平衡鋁離子與硫酸根離子的電荷，得 1 分。
• 化學式正確，包括括號的使用，得 1 分。

(c) 氧化鐵(III)

羅馬數字 III 表示鐵的氧化數為 +3。

因此：

• 鐵：\(\mathrm{Fe}^{3+}\)
• 氧化物離子：\(\mathrm{O}^{2-}\)

3 和 2 的最小公倍數為 6。

我們需要兩個鐵離子及三個氧化物離子：

\[ 2(+3)+3(-2)=0 \]

化學式為：

\[ \boxed{\ce{Fe2O3}} \]

評分標準：

• 正確寫出電荷比例，得 1 分。
• 化學式正確，得 1 分。

(d) 碳酸銨

銨離子是一種電荷為 +1 的多原子離子：

\[ \ce{NH4+} \]

碳酸根離子的電荷為 -2：

\[ \mathrm{CO_{3}}^{2-} \]

需要兩個銨離子才能平衡一個碳酸根離子。

\[ 2(+1)+(-2)=0 \]

化學式為：

\[ \boxed{\ce{(NH4)2CO3}} \]

括號是必要的，因為這裡有兩個完整的銨離子。

評分標準：

• 離子比例正確，得 1 分。
• 化學式正確，包括括號的使用，得 1 分。

(e) 硫化鉀

鉀會形成 \(\mathrm{K}^{+}\) 離子，而硫化物會形成 \(\mathrm{S}^{2-}\) 離子。

兩個鉀離子可以平衡一個硫化物離子。

化學式為：

\[ \boxed{\ce{K2S}} \]

評分標準：

• 化學式正確，得 1 分。

第 1 題總分：8 分

第 2 題詳解

(a) \(\ce{Na2S}\)

鈉是第 1 族金屬，會形成電荷為 +1 的離子。硫則會形成電荷為 -2 的硫化物離子。

正確名稱為：

\[ \boxed{\text{硫化鈉}} \]

評分標準：

• 名稱正確，得 1 分。

(b) \(\ce{CoBr2}\)

溴化物離子的電荷為 -1。

這裡有兩個溴化物離子，因此總負電荷為 -2。

由於化合物是電中性的，鈷的氧化數必須為 +2。

正確名稱為：

\[ \boxed{\text{溴化鈷(II)}} \]

羅馬數字 II 用來標示鈷的氧化數。

評分標準：

• 正確判定鈷的氧化數為 +2，得 1 分。
• 完整名稱正確，得 1 分。

(c) \(\ce{Cr2(SO4)3}\)

每個硫酸根離子的電荷為 -2。

三個硫酸根離子所提供的總電荷為：

\[ 3(-2)=-6 \]

這個化合物中有兩個鉻原子，因此它們的氧化數總和必須為 +6。

所以，每個鉻的氧化數為 +3。

正確名稱為：

\[ \boxed{\text{硫酸鉻(III)}} \]

評分標準：

• 正確計算出鉻的氧化數為 +3，得 1 分。
• 完整名稱正確，得 1 分。

(d) \(\ce{(NH4)2S}\)

此化合物含有銨離子及硫化物離子。

正離子是銨離子，而負離子是硫化物離子。

正確名稱為：

\[ \boxed{\text{硫化銨}} \]

不需要使用羅馬數字，因為銨離子的電荷是固定的。

評分標準：

• 正確命名銨離子，得 1 分。
• 正確命名硫化物離子，並寫出完整化合物名稱，得 1 分。

(e) \(\ce{Al2O3}\)

在此化合物中，鋁具有固定的 +3 氧化數，而氧會形成氧化物離子。

正確名稱為：

\[ \boxed{\text{氧化鋁}} \]

由於鋁在本試卷所考慮的化合物中具有固定電荷，因此不需要使用羅馬數字。

評分標準：

• 名稱正確，得 1 分。

第 2 題總分：8 分

第 3 題詳解

共價分子化合物使用數字前綴命名，以表示各種元素的原子數量。

本題涉及的前綴包括：

請記住，當第一個元素只有一個原子時，通常不會使用前綴 mono-。第二個元素的名稱則會以 -ide 結尾。

(a) 五氧化二氮（Dinitrogen pentoxide）

前綴 di- 表示有兩個氮原子。

前綴 pent- 表示有五個氧原子。

因此：

\[ \boxed{\ce{N2O5}} \]

評分標準：

• 正確判斷原子數量，得 1 分。
• 化學式正確，得 1 分。

(b) 六氟化硫（Sulfur hexafluoride）

硫前面沒有前綴，因此代表有一個硫原子。

前綴 hexa- 表示有六個氟原子。

因此：

\[ \boxed{\ce{SF6}} \]

評分標準：

• 正確判斷原子數量，得 1 分。
• 化學式正確，得 1 分。

(c) 一氧化碳（Carbon monoxide）

碳前面沒有前綴，因此代表有一個碳原子。

Monoxide 表示有一個氧原子。

因此：

\[ \boxed{\ce{CO}} \]

請注意，即使第一個元素省略了 mono-，monoxide 中仍然保留 mono-。

評分標準：

• 化學式正確，得 1 分。

(d) \(\ce{PCl3}\)

第一個元素是磷。

這裡有三個氯原子，因此第二個元素須使用前綴 tri-，並將名稱結尾改為 -ide。

正確名稱為：

\[ \boxed{\text{三氯化磷}} \]

評分標準：

• 正確識別磷元素，得 1 分。
• 正確使用 trichloride 命名三個氯原子，得 1 分。

(e) \(\ce{N2O4}\)

這裡有兩個氮原子，因此使用前綴 di-。

這裡有四個氧原子，因此使用前綴 tetra-。

正確名稱為：

\[ \boxed{\text{四氧化二氮}} \]

請注意，正確拼法是 tetroxide，而不是 tetraoxide。為了方便發音，前綴最後的母音會被省略。

評分標準：

• 第一個元素及其前綴正確，得 1 分。
• 第二個元素及其前綴正確，得 1 分。

(f) \(\ce{CBr4}\)

這裡有一個碳原子及四個溴原子。

正確名稱為：

\[ \boxed{\text{四溴化碳}} \]

評分標準：

• 名稱正確，得 1 分。

第 3 題總分：10 分

第 4 題詳解

(a) \(\ce{Fe2O3}\) 中鐵的氧化數

我們已知：

• 氧的氧化數為 -2。
• 此化合物是電中性的。
• 其中有兩個鐵原子及三個氧原子。

設鐵的氧化數為 \(x\)。

所有元素的氧化數總和必須等於零：

\[ 2x+3(-2)=0 \]

展開：

\[ 2x-6=0 \]

\[ 2x=6 \]

\[ \boxed{x=+3} \]

因此，鐵的氧化數為 +3。

評分標準：

• 正確列出氧化數方程式，得 1 分。
• 計算出 +3，得 1 分。

(b) \(\ce{CuCl}\) 的氧化數及名稱

氯化物的氧化數為 -1。

由於此化合物是電中性的，銅的氧化數必須為 +1。

\[ x+(-1)=0 \]

\[ x=+1 \]

正確的 Stock 命名法名稱為：

\[ \boxed{\text{氯化銅(I)}} \]

羅馬數字 I 表示銅的氧化數為 +1。

評分標準：

• 正確判定銅的氧化數為 +1，得 1 分。
• Stock 命名法名稱正確，得 1 分。

(c) 磷酸鈷(III)的化學式

鈷(III)表示鈷離子的電荷為 +3：

\[ \mathrm{Co}^{3+} \]

磷酸根離子的電荷為 -3：

\[ \mathrm{PO_{4}}^{3-} \]

兩者的電荷可以按照 1:1 的比例互相抵銷。

\[ (+3)+(-3)=0 \]

因此，化學式為：

\[ \boxed{\ce{CoPO4}} \]

評分標準：

• 正確判斷離子電荷及比例，得 1 分。
• 化學式正確，得 1 分。

(d) \(\ce{V2O5}\) 的氧化數及名稱

氧的氧化數為 -2。

設釩的氧化數為 \(x\)。

此化合物是電中性的：

\[ 2x+5(-2)=0 \]

\[ 2x-10=0 \]

\[ 2x=10 \]

\[ \boxed{x=+5} \]

因此，釩的氧化數為 +5。

正確的 Stock 命名法名稱為：

\[ \boxed{\text{氧化釩(V)}} \]

評分標準：

• 正確計算出氧化數為 +5，得 1 分。
• Stock 命名法名稱正確，得 1 分。

第 4 題總分：8 分

第 5 題詳解

(a) \(\ce{MgO}\) 的分類

\(\ce{MgO}\) 是一種離子化合物。

鎂是金屬，而氧是非金屬。此化合物由帶正電及帶負電的離子所組成。

評分標準：

• 正確指出此化合物是離子化合物，並提供適當的支持特徵，得 1 分。

(b) \(\ce{CO2}\) 的分類

\(\ce{CO2}\) 是一種分子化合物（共價化合物）。

碳和氧都是非金屬。它們透過共價鍵形成化合物，而不是由金屬離子與非金屬離子組合而成。

評分標準：

• 正確指出此化合物是分子化合物，並提供適當的支持特徵，得 1 分。

(c) \(\ce{NH4NO3}\) 的分類

硝酸銨是一種離子化合物。

它含有兩種多原子離子：

正離子：

\[ \ce{NH4+} \]

這是銨離子。

負離子：

\[ \ce{NO3-} \]

這是硝酸根離子。

雖然這兩種離子都只含有非金屬元素，但它們帶有電荷。此化合物是由帶正電的銨離子與帶負電的硝酸根離子之間的靜電吸引力所形成。

因此，它應歸類為離子化合物，而非分子化合物。

這是一個重要的例外，說明簡單的「金屬加非金屬」判斷規則並非適用於所有情況。由於多原子離子的存在，即使化合物完全不含金屬元素，仍然可以是離子化合物。

評分標準：

• 正確指出銨離子是正離子，得 1 分。
• 正確指出硝酸根離子是負離子，得 1 分。
• 正確解釋為甚麼此化合物雖然只含非金屬元素，仍然屬於離子化合物，得 1 分。

(d) \(\ce{N2O3}\) 的命名

此化合物含有兩個氮原子及三個氧原子。

前綴 di- 表示有兩個氮原子。

前綴 tri- 表示有三個氧原子。

因此，正確的分子化合物名稱為：

\[ \boxed{\text{三氧化二氮}} \]

「氮氧化物」（nitrogen oxide）這個名稱不夠明確，因為氮和氧可以形成多種不同的分子化合物。

例如，\(\ce{NO}\)、\(\ce{NO2}\) 及 \(\ce{N2O3}\) 中的氮原子與氧原子數量各不相同。

數字前綴可以明確指出該化合物的確切組成。

評分標準：

• 正確寫出名稱「三氧化二氮」，得 1 分。
• 正確解釋數字前綴的用途，得 1 分。
• 解釋為甚麼「氮氧化物」這個名稱具有歧義，得 1 分。

第 5 題總分：8 分

第 6 題詳解

本題綜合運用化合價、電荷平衡及離子化合物命名的知識。

金屬 X 可以形成兩種不同的離子：

\[ \mathrm{X}^{2+} \qquad \mathrm{X}^{3+} \]

硫酸根離子的電荷為 -2：

\[ \mathrm{SO_{4}}^{2-} \]

(a) 硫酸 X(II) 的化學式

X(II) 的電荷為 +2。

硫酸根的電荷為 -2。

每種離子各需要一個，便足以形成電中性的化合物：

\[ (+2)+(-2)=0 \]

因此：

\[ \boxed{\ce{XSO4}} \]

評分標準：

• 正確判斷離子比例為 1:1，得 1 分。
• 化學式正確，得 1 分。

(b) 硫酸 X(III) 的化學式

X(III) 的電荷為 +3。

硫酸根的電荷為 -2。

3 和 2 的最小公倍數為 6。

因此，我們需要：

• 兩個 X 離子，總電荷為 +6。
• 三個硫酸根離子，總電荷為 -6。

化學式為：

\[ \boxed{\ce{X2(SO4)3}} \]

由於這裡有三個完整的硫酸根離子，因此必須使用括號。

評分標準：

• 正確判斷離子比例為 2:3，得 1 分。
• 化學式正確，包括括號的使用，得 1 分。

(c) 離子比例及電荷驗證

根據化學式：

\[ \ce{X2(SO4)3} \]

每三個硫酸根離子對應兩個金屬離子。

最簡整數比為：

\[ \boxed{2:3} \]

我們可以透過計算總電荷，驗證此化合物是否為電中性：

\[ 2(+3)+3(-2) \]

\[ =+6-6 \]

\[ \boxed{=0} \]

因此，此化學式是電中性的。

評分標準：

• 比例 2:3 正確，得 1 分。
• 正確證明總電荷為零，得 1 分。

(d) 兩種鐵化合物的命名

如果 X 代表鐵，這兩種金屬離子分別為：

• \(\mathrm{Fe}^{2+}\)，鐵(II)。
• \(\mathrm{Fe}^{3+}\)，鐵(III)。

硫酸根在兩種化合物中的名稱都維持不變。

因此：

對於 (a) 部分：

\[ \ce{FeSO4} \]

\[ \boxed{\text{硫酸鐵(II)}} \]

對於 (b) 部分：

\[ \ce{Fe2(SO4)3} \]

\[ \boxed{\text{硫酸鐵(III)}} \]

羅馬數字可以區分鐵的不同氧化數。如果沒有使用羅馬數字，名稱便無法清楚指出所描述的是哪一種鐵化合物。

評分標準：

• 正確寫出硫酸鐵(II)，得 1 分。
• 正確寫出硫酸鐵(III)，得 1 分。

第 6 題總分：8 分

04最終分數總覽

05檢查你的理解

批改試卷後，請特別留意自己犯錯的類型。不同的錯誤通常反映出你在不同知識範疇中的理解不足。

最後檢核表

在完成本主題的學習之前，請確保自己能夠：

• [ ] 將離子化合物的名稱轉換為正確的化學式。
• [ ] 使用最簡整數比平衡離子電荷。
• [ ] 當多原子離子出現多於一次時，正確使用括號。
• [ ] 計算中性化合物中金屬的氧化數。
• [ ] 在離子化合物名稱中正確使用羅馬數字。
• [ ] 使用數字前綴，將共價分子化合物的名稱轉換為化學式。
• [ ] 使用正確的數字前綴命名共價化合物。
• [ ] 解釋為甚麼有些只含非金屬元素的化合物仍然屬於離子化合物。

能夠有信心地雙向轉換–從名稱轉換為化學式，以及從化學式轉換為名稱–是本主題最重要的技能。請練習這兩種轉換方式，而不只是背誦一系列化合物名稱。