化學世界中的規律子課題
Na 至 Cl 氧化物的性質
Properties of Oxides from Na to Cl
Na₂O 至 Cl₂O 的鍵合、計量成分、酸鹼性質及與水、酸、鹼的反應
Knowledge Groups
核心考點
1. 氧化物鍵合與計量
考評提示：DSE 常考 Na₂O 至 Cl₂O 的鍵合由離子過渡至共價
- Na₂O、MgO、Al₂O₃ 主要按離子氧化物理解：晶格內正、負離子間有強靜電吸引。SiO₂ 是巨型共價網絡，須破壞強共價鍵才熔化；用鍵合及結構定性解釋性質，不套用電荷平方的通則。
- P₄O₁₀、SO₂（及 SO₃）、Cl₂O（及 Cl₂O₇）：共價分子氧化物，熔點低。
- 計量成分（最高氧化態）：Na₂O(+1)、MgO(+2)、Al₂O₃(+3)、SiO₂(+4)、P₄O₁₀(+5)、SO₃(+6)、Cl₂O₇(+7)——族數等於正氧化態最大值。
2. 酸鹼性質變化
考評提示：DSE 常考兩性氧化物 Al₂O₃ 及其與 HCl 及 NaOH 的反應
- Na₂O、MgO：鹼性氧化物，與水反應生成鹼：Na₂O + H₂O → 2NaOH；MgO 僅微溶於水（與酸反應明顯：MgO + 2HCl → MgCl₂ + H₂O）。
- Al₂O₃：兩性氧化物，既與酸反應：Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O；亦與鹼反應：Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]。
- SiO₂：弱酸性，不溶於水，但與熱濃 NaOH 反應：SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O。P₄O₁₀、SO₂、Cl₂O：酸性氧化物，與水反應生成對應的酸（H₃PO₄、H₂SO₃、HOCl）。
- 趨勢總結：由左至右 → 由鹼性（離子）→ 兩性 → 酸性（共價），反映鍵合由離子過渡至共價。
常見題型 · scoring points
描述 Na₂O、MgO、Al₂O₃、SiO₂ 和 SO₂ 的鍵合本質及計量
- Na₂O：離子氧化物（Na⁺ 與 O²⁻，2:1）。
- MgO：離子氧化物（Mg²⁺ 與 O²⁻，1:1），晶格能極高，熔點 2850°C。
- Al₂O₃：以離子鍵為主但有顯著共價性（Al³⁺ 極化力強）；計量 2:3。
- SiO₂：巨型共價網絡（每 Si 連 4 個 O，每 O 連 2 個 Si）；SO₂：共價分子，折線形。
比較 Na₂O、MgO、Al₂O₃ 在水中的習性
- Na₂O 與水反應生成可溶的 NaOH，溶液呈強鹼性：Na₂O + H₂O → 2NaOH。
- MgO 與水的反應較慢，可生成難溶的 Mg(OH)₂；混合物可呈鹼性懸浮液。難溶不能直接等同於弱鹼的離解程度。
- Al₂O₃ 不溶於水，通常不與水反應；它是兩性氧化物，可分別與酸和鹼反應。
- 比較時分清「與水反應」、「溶解」及「氧化物的酸鹼性」；不能只憑是否溶於水判定酸、鹼或兩性。
解釋 Al₂O₃ 的兩性性質並寫出相關方程式
- 兩性：Al₂O₃ 既能與酸反應，亦能與鹼反應。
- 與酸（表現鹼性）：Al₂O₃ + 6HCl(aq) → 2AlCl₃(aq) + 3H₂O。
- 與鹼（表現酸性）：Al₂O₃ + 2NaOH(aq) + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄](aq)。
- 原因：Al³⁺ 半徑小、電荷大，極化力強，使 Al─O 鍵具顯著共價性。
寫出 P₄O₁₀、SO₂ 和 Cl₂O 分別與水反應的方程式
- P₄O₁₀ + 6H₂O → 4H₃PO₄（磷酸，三元酸）。
- SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃（亞硫酸，中等強度，可逆）。
- Cl₂O + H₂O → 2HOCl（次氯酸，弱酸）。
- 此三者皆為酸性氧化物，對應氧化態分別為 +5、+4、+1。
描述由 Na 至 Cl 氧化物酸鹼性質的變化
- Na₂O、MgO：鹼性氧化物（Na₂O 極鹼，MgO 弱鹼）。
- Al₂O₃：兩性氧化物（可與酸及鹼反應）。
- SiO₂：弱酸性（與熱濃 NaOH 反應生成矽酸鹽）。
- P₄O₁₀、SO₂、Cl₂O：酸性氧化物，與水反應生成對應的酸。總體由鹼性 → 兩性 → 酸性。
預測把 MgO 加入水中及加入稀 HCl 中的觀察
- 加入水：MgO 僅微溶，溶液呈微鹼性；以紅石蕊試紙測試會略變藍。
- 方程式：MgO + H₂O → Mg(OH)₂（微溶）。
- 加入稀 HCl：MgO 完全溶解，反應放熱：MgO + 2HCl → MgCl₂ + H₂O。
- 觀察：白色固體消失，溶液透明無色，管壁微熱。
解釋為何由 Na₂O 到 Cl₂O₇ 氧化物的酸鹼性質會轉變
- 第三週期由左至右，金屬性減弱，常見氧化物的鍵合由較離子性過渡至較共價性，酸鹼性由鹼性經兩性轉向酸性。
- Na₂O 與水生成 NaOH；MgO 與酸反應。鹼性以中和酸的反應判斷，不能假定每種鹼性氧化物都易溶於水。
- Al₂O₃ 與酸及鹼都可反應，屬兩性。SiO₂ 與鹼反應而屬酸性，但不與水反應生成酸。
- 部分非金屬氧化物（如 SO₃）與水生成酸；「共價氧化物」本身不足以保證與水反應或呈酸性，須看具體反應。
設計實驗區分 Na₂O、Al₂O₃ 和 SiO₂ 三白色固體
- 測試一：加水。Na₂O 與水反應生成 NaOH，所得溶液呈鹼性，可使紅色石蕊試紙變藍；Al₂O₃、SiO₂ 不與水反應。pH 的數值取決於用量和體積，沒有數據不能指定 pH > 13。
- 測試二：向剩下兩者加入稀 HCl。Al₂O₃ 溶解形成無色 AlCl₃ 溶液；SiO₂ 不反應。
- 測試三：另取 Al₂O₃ 及 SiO₂ 加入熱濃 NaOH(aq)。兩者皆反應——Al₂O₃ 溶解成 Na[Al(OH)₄]；SiO₂ 溶解成 Na₂SiO₃。
- 綜合結果：加水 + 加 HCl 已可分辨三者。
化學世界中的規律 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 化學神器 App。