第四篇 常見的酸和鹼

1、第四篇 常見的酸和鹼4.1 家庭常用的酸和鹼1. 家庭常用的酸: 醋酸、檸檬汁。2. 家庭常用的鹼:玻璃清潔劑、鎂奶(胃藥)。3. 家庭常用的酸與活潑金屬反應(yīng)會產(chǎn)生氫。例如: 醋酸 + 鈣 醋酸鈣 + 氫氣4. 酸鹼試劑酸鹼試劑試劑顏色滴入酸性溶液時的顏色滴入鹼性溶液時的顏色紅石蕊指示劑(紅石蕊試紙)紅色紅色藍(lán)色藍(lán)石蕊指示劑(藍(lán)石蕊試紙)藍(lán)色紅色藍(lán)色通用指示劑(pH 試紙)黃色紅色藍(lán)色酚酚無色無色紅色甲基橙黃色紅色黃色4.2 酸的特性1. 實驗室常用的酸:氫氯酸、硝酸、硫酸2. 稀酸a. 稀酸與以下物質(zhì)的反應(yīng)方程式稀酸與以下物質(zhì)的反應(yīng)稀氫氯酸稀硫酸金屬(鋅)Zn + 2HCl ZnCl2 +

2、H2Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2碳酸鹽(碳酸鈉)Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2碳酸氫鹽(碳酸氫鉀)KHCO3 + HCl KCl + H2O + CO22KHCO3 + H2SO4 K2SO4 + 2H2O + 2CO2金屬氧化物(氧化鎂、氧化銅)MgO + 2HCl MgCl2 + H2OMgO + H2SO4 MgSO4 + H2O氫氧化物(氫氧化鈣)Ca(OH)2 + 2HCl CaCl2 + 2H2OCa(OH)2 + H2SO4 CaSO4 + 2H2Ob. 稀酸與金屬作用

3、後產(chǎn)生氫氣, 是顯示在稀酸內(nèi)含有氫離子。c. 酸要藉著水才能展示它的酸性性質(zhì)。當(dāng)酸溶於水時, 由於水的作用, 酸分子便會電離, 產(chǎn)生酸根離子和氫離子, 氫離子就是酸性的關(guān)鍵。d. 酸生成氫離子的方程式 氫氯酸:HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq) 硝酸: HNO3(aq) H+(aq) + NO3-(aq) 硫酸: H2SO4(aq) H+(aq) + HSO4-(aq) HSO4-(aq) H+(aq) + SO42-(aq) (H2SO4(aq) 2H+(aq) + SO42-(aq) 磷酸: H3PO4(aq) H+(aq) + H2PO4-(aq) H2PO4-(aq) H

4、+(aq) + HPO42-(aq) HPO42-(aq) H+(aq) + PO43-(aq) (H3PO4(aq) 3H+(aq) + PO43-(aq)e. 鹽基度是一摩爾酸所能產(chǎn)生的最大的氫離子摩爾數(shù)。酸一摩爾酸所能產(chǎn)生的最大的氫離子摩爾數(shù)鹽基度氫氯酸 HCl(aq)11硝酸 HNO3(aq)11硫酸 H2SO4(aq)22磷酸 H3PO4(aq)333. 濃酸a. 比較稀酸與濃酸酸的濃度稀酸(稀氫氯酸)濃酸(濃氫氯酸)腐蝕性具腐蝕性高度腐蝕性與金屬的反應(yīng)程度普通劇烈與碳酸鹽的反應(yīng)程度普通劇烈b. 硝酸具氧化性硝酸濃度硝酸與銅的反應(yīng)方程式濃硝酸(15M)4HNO3 + Cu Cu(NO

5、3)2 + 2NO2 + 2H2O4H+ + 2NO3- + Cu Cu2+ + 2NO2 + 2H2O中等濃度的硝酸(2M)8HNO3 + 3Cu 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O8H+ + 2NO3- + 3Cu 3Cu2+ + 2NO + 4H2O極稀的硝酸(0.01M)無反應(yīng)(因為銅的活潑性低)極稀的硝酸與活潑金屬反應(yīng), 則產(chǎn)生氫氣:Mg + 2HNO3 Mg(NO3)2 + H2 c. 濃硫酸具脫水性和氧化性濃硫酸的性質(zhì)濃硫酸與以下物質(zhì)的反應(yīng)反應(yīng)方程式脫水性硫酸銅(II)結(jié)晶 H2SO4(l)CuSO4 .5H2O CuSO4 + 5H2O蔗糖 H2SO4(l)C12H2

6、2O11 12C + 11H2O氧化性銅Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O鐵Fe + 2H2SO4 FeSO4 + SO2 + 2H2O碳C + 2H2SO4 CO2 + 2SO2 + 2H2O硫S + 2H2SO4 3SO2 + 2H2Od.描述並解釋在處理和稀釋濃硫酸時的潛在危險。使用濃硫酸時要特別小心, 因為濃硫酸的腐蝕性很高, 它能使皮膚迅速脫水, 導(dǎo)致嚴(yán)重?zé)齻Ｏ♂対饬蛩釙r, 必須將濃酸倒入水中。若果將水倒入濃硫酸中, 因為濃硫酸溶於水時會放出大量熱能, 會使水急速沸騰變成蒸氣而驟然膨脹, 引致爆炸, 濃酸飛濺, 造成灼傷。4.3 酸的濃度1. 酸的相對分子

7、質(zhì)量(分子量)或式量是各成份原子的相對原子質(zhì)量的總和。例如: 硝酸(HNO3)的式量=1+14+3*16=632. 亞佛加德羅常數(shù) = 6.02*10233. 1摩爾原子 = 6.02*1023粒原子。例如: 1摩爾氧原子 = 6.02*1023粒氧原子; 1摩爾氧分子 = 6.02*1023粒氧分子 = 2*6.02*1023粒氧原子。4. 酸的摩爾質(zhì)量是以克表示的一摩爾酸的質(zhì)量:酸酸的式量酸的摩爾質(zhì)量氫氯酸36.536.5 g/mol.硝酸6363 g/mol.硫酸9898 g/mol.碳酸6262 g/mol.磷酸9898 g/mol.乙酸(醋酸)6262 g/mol.5. 酸的濃度是用

8、每立方分米溶液內(nèi)所含溶質(zhì)的摩爾數(shù)來表示的, 亦稱為摩爾濃度。單位是 mol/dm3 或 M 。6. 把工業(yè)上製造的濃酸稀釋便是實驗室中使用的稀酸。a. 將一固體酸溶於水中以製備一指定濃度的酸溶液。例如: 由固體檸檬酸製備100 cm3 1.5M 的檸檬酸溶液方法如下:i. 計算固體酸的質(zhì)量。檸檬酸的摩爾質(zhì)量 = 192 g/mol.所需固體檸檬酸的質(zhì)量ii. 用稱量瓶及電子天平準(zhǔn)確地稱出28.8g固體檸檬酸。iii. 把固體檸檬酸移至燒杯內(nèi), 並溶於50cm3蒸餾水中。iv. 用少量蒸餾水把剩餘在稱量瓶的固體沖洗至燒杯內(nèi)。v. 當(dāng)所有固體溶解後, 把酸溶液倒進(jìn)一個100cm3的容量瓶內(nèi)。vi.

9、 用少量蒸餾水把剩餘在燒杯的溶液沖洗至容量瓶內(nèi)。vii. 把蒸餾水加進(jìn)容量瓶, 直至接近刻度, 然後用滴管逐少加入蒸餾水, 直至液面到達(dá)容量瓶的刻度。viii. 蓋上瓶塞, 把容量瓶倒置數(shù)次搖勻瓶內(nèi)溶液。b. 用稀釋法製備一指定摩爾濃度的酸溶液。例如: 把1.5M檸檬酸稀釋, 製備250.0cm3的0.15M檸檬酸溶液, 方法如下:i. 計算原溶液的體積所需原溶液的體積 = 250.0 * 0.15 / 1.5 = 25cm3ii. 用蒸餾水洗滌移液管, 然後用少許檸檬酸原液潤洗移液管兩次。使用移液管及膠泵移送25.0cm3檸檬酸原液至一個盛有約100cm3蒸餾水的燒杯中。iii. 把燒杯中的

10、溶液倒進(jìn)250cm3的容量瓶中。iv. 用蒸餾水多次沖洗燒杯, 把洗液倒入容量瓶中, 直至液面接近容量瓶的刻度。v. 用滴管加入蒸餾水, 直至液面到達(dá)容量瓶的刻度。vi. 蓋上瓶塞, 把容量瓶倒置數(shù)次, 充分搖勻瓶內(nèi)的溶液。4.4 鹼的特性1. 實驗室常用的鹼: 氫氧化鉀(苛性鉀)氫氧化鈉(苛性鈉燒鹼)氫氧化鈣(熟石灰石灰水)氨水(氫氧化銨)2. 鹼生成氫氧離子的方程式a. 氫氧化鉀: KOH(aq) K+(aq) + OH-(aq)b. 氫氧化鈉: NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq)c. 氫氧化鈣: Ca(OH)2(aq) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)d. 氨的水

11、溶液: NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)3. 鹼與鉛(II)、銅(II)、鐵(II)和鐵(III)離子的反應(yīng)離子反應(yīng)的離子方程式觀察鉛(II)離子Pb2+(aq) + 2OH-(aq) Pb(OH)2(s)產(chǎn)生白色沉澱物銅(II)離子Cu2+(aq) + 2OH-(aq) Cu(OH)2(s)產(chǎn)生藍(lán)色沉澱物鐵(II)離子Fe2+(aq) + 2OH-(aq) Fe(OH)2(s)產(chǎn)生深綠色沉澱物鐵(III)離子Fe3+(aq) + 3OH-(aq) Fe(OH)3(s)產(chǎn)生棕色沉澱物以上反應(yīng)中都產(chǎn)生金屬氫氧化物沉澱物, 顯示在鹼的水溶液中含有氫氧離子。4.

12、 濃鹼具腐蝕性, 因濃鹼能分解蛋白質(zhì)。4.5 pH1. pH 是標(biāo)示氫離子濃度的一種方式: pH = -logH+pHH+(mol/dm3)pHH+(mol/dm3)01=100810-810.1=10-1910-920.01=10-21010-1030.001=10-31110-1140.0001=10-41210-1250.00001=10-51310-1360.000001=10-61410-1470.0000001=10-72. pH值 是用以標(biāo)示溶液的酸度和鹼度:pH值 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14 溶液性質(zhì) 強(qiáng)酸 弱酸 弱鹼 強(qiáng)鹼 中性3.

13、不同pH值的溶液對頭髮的影響a. 頭髮是由蛋白質(zhì)組成的, 當(dāng)頭髮有少許酸性時(pH5), 它們便是健康和強(qiáng)壯。b. 洗髮劑主要含有清潔劑, 清潔劑是弱鹼(pH8); 因此, 利用洗髮劑清洗頭髮會造成傷害。c. 洗頭後, 使用護(hù)髮素可調(diào)節(jié)頭髮的pH值至正常的數(shù)值。d. 燙髮水大多是強(qiáng)鹼, 破壞頭髮組織, 使頭髮捲曲變形; 但會嚴(yán)重?fù)p害頭皮, 使頭髮外皮變皺, 失去光澤, 變得粗糙脆弱及易斷。4.6 酸和鹼的強(qiáng)度1. 酸和鹼的強(qiáng)度指它在水中電離的程度酸和鹼的強(qiáng)度例子*pH值電離的程度導(dǎo)電性強(qiáng)酸氫氯酸硫酸硝酸1完全電離強(qiáng)弱酸乙酸碳酸3-4部分電離弱強(qiáng)鹼氫氧化鉀氫氧化鈉14完全電離強(qiáng)弱鹼氨水9部分電離

14、弱 *溶液濃度相同, e.g. 0.1M4.7 中和作用1. 中和作用的意義中和作用是H+(aq) 及 OH-(aq) 的相互結(jié)合而生成水的過程。 2. 中和作用的離子方程式: H+(aq) + OH-(aq) H2O(l)3. 中和作用是一放熱反應(yīng), 所放出的熱能稱為中和熱, 可以從中和反應(yīng)中所產(chǎn)生的溫度變化而測知。4. 中和反應(yīng)生成鹽a.酸與鹼反應(yīng)的生成物氫氯酸 HCl硝酸 HNO3硫酸 H2SO4氫氧化鉀KOH氯化鉀 KCl硝酸鉀 KNO3硫酸鉀 K2SO4氫氧化鈉NaOH氯化鈉 NaCl硝酸鈉 NaNO3硫酸鈉 Na2SO4氫氧化鈣 Ca(OH)2氯化鈣 CaCl2硝酸鈣 Ca(NO3

15、)2硫酸鈣 CaSO4氨水 NH3(aq)氯化銨 NH4Cl硝酸銨 NH4NO3硫酸銨 (NH4)2SO4b. 鹽的種類鹽的種類正鹽酸式鹽鹼式鹽定義當(dāng)酸裡可電離的氫原子都被金屬離子或銨離子全部取代時當(dāng)酸裡可電離的氫原子都被金屬離子或銨離子部分取代時含有氧化物或氫氧化物的鹽例子氯化鈉 NaCl碳酸鈉 Na2CO3硫酸鉀 K2SO4碳酸銨 (NH4)2CO3碳酸氫鈉 NaHCO3硫酸氫鉀 KHSO4碳酸氫銨 NH4HCO3鹼式碳酸銅(II)CuCO3.Cu(OH)25. 從酸鹼反應(yīng)中製備和分離所生成的鹽例如: 從氫氯酸與氫氧化鈉反應(yīng)中製備和分離所生成的鹽。用滴定法混和酸和鹼以製備鹽, 步驟如下:i. 用移液管及膠泵把25cm3氫氧化鈉溶液置於錐形瓶中, 然後加入一滴甲基橙指示劑, 這時溶液呈黃色。ii. 把滴定管注滿氫氯酸, 記錄起始的讀數(shù)。iii. 把氫氯酸慢慢加入錐形瓶中, 直至溶液變?yōu)槌壬?。iv. 計算與鹼中和所需的氫氯酸體積。v. 按照以上酸和鹼溶液的體積混和, 但不要加入指示劑, 便可得純氯化鈉溶液。vi. 把溶液中多餘的水分蒸發(fā), 利用結(jié)晶法可得到氯化鈉的晶體。6. 中和作用的應(yīng)用例子應(yīng)用例子解釋土壤pH值的調(diào)