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1 8-1 酸鹼定義與命名 酸鹼學說 一 常見的酸鹼 : 1. 酸 : 食醋中之醋酸 添加於飲料之檸檬酸 添加於啤酒之磷酸 乳酪中含的乳酸 胃酸中之鹽酸 藥品中之阿斯匹靈 ( 乙醯柳酸 ) 2. 鹼 : 胃藥成分 - 氫氧化鋁 氫氧化鎂 碳酸氫鈉等 烘烤麵包之焙粉 - 碳酸氫鈉 最早的清潔劑草木灰 ( 碳酸鉀 - 草鹼 ) 二 酸鹼通性 : 依照 水溶液 的性質所得共通性 性質 酸 (acid) 鹼 (base) 外觀特性 水溶液具酸味 水溶液具苦澀味 且有滑膩感 石蕊試紙 變紅色 變藍色 導電性 有 有 化學性質 可與鹼中和失去酸性 水溶液與較活潑金屬生成氫氣 可與酸中和失去鹼性 註 : 實驗室內的濃酸或稀酸有很強的腐蝕性, 絕不可用以口嘗試 三 阿瑞尼斯 (Arrhenius theory) 學說 (1887) 定義 酸 在水溶液中游離或與水作用, 產生氫離子的物質 鹼 在水溶液中游離或與水作用, 產生氫氧根離子的物質 例 HCl H Cl NaOH ( aq) Na ( aq) OH( aq) 強 ( aq) ( aq) ( aq) 3 弱 Al( aq) 3 H2 O( l) Al( OH ) 3( s) 3H( aq) HCO3( aq) H2 O( l) H2CO3( aq) OH( aq) 註 1: 阿瑞尼斯學說, 只適用於水溶液中 ; 且中和必定產生 水 註 2: 強電解質溶於水幾乎完全解離用 表示, 弱電解質溶於水部分解離用 表示 1

2 四 布忍斯特 - 洛瑞 (Brønsted-Lowry) 學說 (1923) 酸 鹼 定義 例 提供質子 (H ) 者, 接受質子 (H ) 者, 即 : 質子予體 (proton donor) 即 : 質子受體 (proton acceptor) NH H O H O NH 4( aq ) 2 ( l ) 3 ( aq ) 3( g ) NH H O NH OH 3( g) 2 ( l) 4( aq) ( aq) 正 NH 4( aq ) HO 2 ( l) HO 2 ( l) NH 3( g) 逆 HO 3 ( aq ) NH 4( aq ) NH 3( g) OH ( aq ) 註 : 水接受質子變成 HO 3 ( aq) ( 鋞離子 :hydronium ion) 其實在水中,H 和 OH 並非 以單一離子存在, 而是與多個水分子形成水合氫離子 H(H 2 O) n 或水合氫氧根離子 OH(H 2 O) n 存在 不過其常簡化成 H H 3 O OH 來表示 1. 共軛酸鹼對 (conjugate acid-base pair): 以布 - 洛觀點, 所有酸 - 鹼反應都是一種酸和一種鹼反應, 產生另一種鹼和另一種酸 由酸提供質子而產生的鹼, 稱為該酸的共軛鹼, 由鹼接受質子而產生的酸, 稱為該鹼 的共軛酸 據此種共軛關係的酸鹼, 稱為 共軛酸鹼對 例 : HA+B A HB 正反應的布洛酸為 HA, 布洛鹼為 B ; 逆反應的布洛酸為 HB, 布洛鹼為 A HA A 和 HB B 為共軛酸鹼對 共軛酸鹼對判斷要領 只相差一個質子 (H ) 2. 兩性物質 (amphoteric substance): 同一化合物可能在一個反應中作為布洛酸, 而在另一個反應中作為布洛鹼 可作為布洛酸又可作為布洛鹼者, 稱為 兩性物質 共軛酸 H 3 O H 2 O NH 4 兩性物質 H 2 O OH NH 3 HSO 3 共軛鹼 OH O 2 NH 2 H 2 SO 3 H 2 S H 2 SO 4 SO 3 2 HS S 2 HSO 4 SO 4 2 2

3 3. 反應傾向 : 強酸 + 強鹼 弱酸 + 弱鹼 (1) 若反應向右酸性 :HA > HB 鹼性 :A < B (2) 若反應向左酸性 :HB > HA 鹼性 :B < A 例 :HNO 3(aq) +F (aq) HF (aq) +NO 3 (aq) ( 酸性 :HNO 3 > HF; 鹼性 :F > NO 3 ) 愈強的酸 共軛鹼愈弱 ; 愈弱的酸 共軛鹼愈強 推理 a. HCl (aq) + H 2 O () H 3 O (aq) + Cl (aq) 反應有利於向右, 故平衡系酸強度 : HCl > H 3 O, 鹼強度 : H 2 O > Cl b. CH 3 COOH (aq) + H 2 O () H 3 O (aq) + CH 3 COO (aq) 反應有利於向左, 故平衡系酸強度 : H 3 O > CH 3 COOH, 鹼強度 : CH 3 COO > H 2 O c. CH 3 COO (aq) + H 2 O () OH (aq) + CH 3 COOH (aq) 反應有利於向左, 故平衡系酸強度 : CH 3 COOH > H 2 O, 鹼強度 : OH > CH 3 COO 歸納 酸性強度 : HCl > H 3 O > CH 3 COOH > H 2 O 鹼性強度 : OH > CH 3 COO >H 2 O > Cl 五 路易斯 (Lewis) 學說 (1923)( 參考 ) 定義 酸 接受未共用電子對而形成配位鍵之 分子或離子者, 即 : 電子對受體 鹼 提供未共用電子對而形成配位鍵之 分子或離子者, 即 : 電子對予體 NH 3 + BF 3 H 3 N-BF 3 H F H F 例 H N: B F H N B F C H F H F BF 3 NH 3 3

4 六 酸鹼學說比較 : 酸鹼學說定義限制實例 阿瑞尼斯 酸 : 在水中解離出 H 鹼 : 在水中解離出 OH 水溶液 HCl NaOH (aq) (aq) H Na (aq) (aq) Cl (aq) OH (aq) 布忍斯特 - 洛瑞 酸 : 提供質子 (H ) 者 鹼 : 接受質子 (H ) 者 含有 H NH 3 +H 2 O NH 4 +OH 鹼酸酸鹼 路易斯 ( 參考 ) 酸 : 接受電子對者 鹼 : 提供電子對者 無限制 H 3 N: + BF 3 H 3 N-BF 3 鹼 ( 電子對 ) 酸 ( 空軌域 ) 1. 阿氏的酸鹼是 絕對 的, 因此物質分為酸性 ( 石蕊變紅 ) 鹼性 ( 石蕊變藍 ) 中性物質 ( 石蕊不變色 ) 三類 所以 H 2 SO 4 為酸,NH 3 為鹼,H 2 O 為中性 2. 布洛的酸鹼是 相對 的, 並非絕對 所以酸鹼範圍擴大許多 H 2 SO 4() + H 3 PO 4() HSO 4 () + H 4 PO 4 () (H 2 SO 4() 為布洛酸 ) HClO 4() + H 2 SO 4() H 3 SO 4 () + ClO 4 () (H 2 SO 4() 為布洛鹼 ) 3. 適用範圍 : 阿瑞尼斯 布 - 洛 路易斯 布洛說可有效解釋酸鹼滴定各指示劑所擔 任角色以及其他酸鹼行為 惟就日常生活接觸之酸鹼而言, 阿氏酸鹼概念即已足夠 範例 1 常見的酸鹼 D 下列哪一個化合物的水溶液呈鹼性? (A) NO 2 (B) H 3 PO 4 (C) CH 3 OH (D) Mg(OH) 2 90 學測 [ 類題 ] 下列氧化物中, 何者溶於水即成為酸性溶液?CD (A)CaO (B)MgO (C)N 2 O 5 (D)P 4 O 10 (E)ZnO 93 指考 範例 2 布 - 洛酸鹼學說 AD 由布洛酸鹼學說, 敘述 NH 3(aq) +H 2 O NH 4 +OH 之反應中, 下列陳述何項正確? (A) NH 3 為鹼 (B) NH 4 為共軛鹼 (C) H 2 O 不為酸 (D) OH 為共軛鹼 (E) NH 4 和 OH 為共軛酸鹼對 4

5 [ 類題 ] 水在下列哪一個反應中作為布洛酸?B (A)HCOOH+H 2 O HCOO +H 3 O (B)HCOOH+OH HCOO +H 2 O (C)NH 4 +H 2 O NH 3 +H 3 O (D)HCO 3 +H 3 O H 2 O+H 2 CO 3 範例 3 共軛酸鹼對 AE 下列何組物質不是共軛酸鹼對? (A)H 3 O OH (B)NH 4 NH 3 (C)HCO 2 3 CO 3 (D)HC 2 H 3 O 2 C 2 H 3 O 2 (E)NaOH OH [ 類題 ] 下列何者為共軛酸鹼對?B (A)H 2 SO 4 H 2 SO 3 (B)NH 3 NH 2 (C)H 3 O OH (D)H 3 PO 2 HPO 2 2 範例 4 反應傾向 A 已知下列兩反應均傾向右方進行 : NH - 2 +H 2 O NH 3 +OH,OH +HCN H 2 O+CN, 則下列何者鹼性最強? (A)NH - 2 (B)OH (C)CN (D)H 2 O [ 類題 ] CH 3 COOH + HS H 2 S + CH 3 COO 反應中, 已知酸性 :CH 3 COOH > H 2 S, 下列敘述何者錯誤?C (A) 反應向右邊進行的傾向較大 (B) H 2 S 為 HS 之共軛酸 (C) 和氫離子結合趨勢 :CH 3 COO > HS (D)CH 3 COO 與 CH 3 COOH 互為共軛酸鹼對 5

6 8-1.2 酸鹼命名 一 酸的命名 1. 無機酸 : (1) 氫酸 (hydroacid): 純質 ( 多為氣體 ): 某化氫 ; 水溶液 : 氫某酸 H 2 S (g) 硫化氫 H 2 S (aq) 氫硫酸 HCN (g) 氰化氫 HCN (aq) 氫氰酸 HCl (g) 氯化氫 HCl (aq) 氫氯酸 註 : 氫氯酸在工業上 以食鹽為原料製造, 故俗稱 鹽酸 HBr (g) 溴化氫 HBr (aq) 氫溴酸 (2) 含氧酸 (oxyacid): a. 依照所含元素命名 : 某酸 磷酸 硫酸 碳酸 硝酸 氯酸 H 3 PO 4 H 2 SO 4 H 2 CO 3 HNO 3 HClO 3 錳酸 硼酸 矽酸 鉻酸 二鉻酸 H 2 MnO 4 H 3 BO 3 H 4 SiO 4 H 2 CrO 4 H 2 Cr 2 O 7 註 : 硝酸也稱為氮酸, 其因以智利硝石為原料, 故俗稱 硝酸 b. 依照所含元素之氧化態不同分為 : 過某酸, 正某酸, 亞某酸, 次某酸 過某酸 ( 正 ) 某酸 亞某酸 次某酸 HClO 4 HClO 3 HClO 2 HClO H 3 PO 4 H 3 PO 3 H 3 PO 2 H 2 SO 4 H 2 SO 3 HNO 3 HNO 2 HMnO 4 H 2 MnO 4 c. 脫水酸 : 偏 焦 酐偏某酸 焦某酸 酸酐 1 分子含氧酸失去 1 分子水偏磷酸 (HPO 3 ) 偏矽酸 (H 2 SiO 3 ) 偏硼酸 (HBO 2 ) 2. 有機酸 : 2 分子含氧酸失去 1 分子水焦硫酸 (H 2 S 2 O 7 ) 焦亞硫酸 (H 2 S 2 O 5 ) 焦磷酸 (H 4 P 2 O 7 ) 含氧酸 脫水 脫至沒有可游離 H 存在之氧化物硫酸酐 (SO 3 ) 碳酸酐 (CO 2 ) 如 :HCOOH ( 甲酸, 俗名蟻酸 ) CH 3 COOH ( 乙酸, 俗名醋酸 ) (CH 3 CO) 2 O ( 乙酐 ) H 2 C 2 O 4 ( 乙二酸, 俗名草酸 ) C 6 H 5 COOH ( 苯甲酸, 俗名安息香酸 ) 6

7 二 酸的分類 : 1. 單質子酸 ( 一元酸 ):HCl HCN CH 3 COOH H 3 PO 2 2. 二質子酸 ( 二元酸 ):H 2 SO 4 H 2 CO 3 H 3 PO 3 3. 三質子酸 ( 三元酸 ):H 3 PO 4 註 1: 含氧酸必含 O-H 鍵, 且僅能游離 O-H 鍵上的 H 成為 H 註 2: 磷含氧酸的各項整理 : 名稱 次磷酸 亞磷酸 磷酸 種類 單質子酸 雙質子酸 三質子酸 結構 H O H H O H H O P P H O P O H H O O O H O 形成鹽類 NaH 2 PO 2 ( 次磷酸鈉 ) NaH 2 PO 3 ( 亞磷酸氫鈉 ) Na 2 HPO 3 ( 亞磷酸鈉 ) NaH 2 PO 4 ( 磷酸二氫鈉 ) Na 2 HPO 4 ( 磷酸氫鈉 ) 種類 Na 3 PO 4 ( 磷酸鈉 ) 三 鹼的命名 : 1. 無機鹼 : (1) 只有一種氧化數者 : 氫氧化某 如 :NaOH( 氫氧化鈉 ) Ca(OH) 2 ( 氫氧化鈣 ) (2) 有兩種氧化數者, 較高氧化數者 : 氫氧化某較低氧化數者 : 氫氧化亞某或氫氧化某 ( 價數 ) 如 :Fe(OH) 3 ( 氫氧化鐵 (III) 或氫氧化鐵 ); Fe(OH) 2 ( 氫氧化鐵 (II) 或氫氧化亞鐵 ) Cu 2 ( 銅 ) Sn 4 ( 錫 ) Co 3 ( 鈷 ) Cu ( 亞銅 ) Sn 2 ( 亞錫 ) Co 2 ( 亞鈷 ) Cr 3 ( 鉻 ) Hg 2 ( 汞 ) Pt 4 ( 鉑 ) Cr 2 ( 亞鉻 )Hg 2 2 ( 亞汞 ) Pt 2 ( 亞鉑 ) 2. 有機鹼 : 如 :CH 3 NH 2 ( 甲胺 ) C 6 H 5 NH 2 ( 苯胺 ) 四 鹼的分類 : 1. 一元鹼 :NaOH NH 3 2. 二元鹼 :Ca(OH) 2 Ba(OH) 2 3. 三元鹼 :Al(OH) 3 La(OH) 3 註 : 金屬的氫氧化物為鹼, 非金屬的氫氧化物為 酸, 如硼酸 B(OH) 3 7

8 範例 5 酸鹼命名 C 下列化學式的命名, 何者不正確? (A)Sn(OH) 2 氫氧化錫 (II) (B)HClO 次氯酸 (C)H 2 SO 4 氫硫酸 (D)H 3 PO 3 亞磷酸 [ 類題 ] 下列化合物的中文名, 何者錯誤? A (A)HCl (g) 鹽酸 (B)H 2 S (aq) 氫硫酸 (C)HClO (aq) 次氯酸 (D)HClO 4(aq) 過氯酸 酸鹼強度 一 常見酸的強度順序 : HClO 4 > HI > HBr > HCl > HNO 3 > H 2 SO 4 > H 3 O > 過氯酸氫碘酸氫溴酸氫氯酸硝酸硫酸鋞離子 H 2 C 2 O 4 > H 2 SO 3 > HSO 4 > 草酸亞硫酸硫酸氫根 H 3 PO 4 > HF > C 6 H 5 COOH> CH 3 COOH> H 2 CO 3 > H 2 S > 磷酸氫氟酸苯甲酸醋酸碳酸氫硫酸 NH 4 > HCN 銨根離子 氫氰酸 二 氫化物 & 氫氧化物 ( 氧化物 含氧酸 ) 之週期傾向 : 1. 氫化物 : (1) 同列越右越酸, 如酸度 :LiH<BeH 2 <B 2 H 6 <CH 4 <NH 3 <H 2 O<HF (2) 同族金屬氫化物越下越鹼, 如鹼度 :LiH<NaH<KH<RbH<CsH (3) 同族非金屬氫化物越下越酸, 如酸度 :HF<<HCl<HBr<HI ; H 2 O<H 2 S<H 2 Se<H 2 Te 2. 氫氧化物 : (1) 同列越右越酸 ( 鹼越弱 ), 如酸度 :NaOH<Mg(OH) 2 <Al(OH) 3 <H 4 SiO 4 <H 3 PO 4 <H 2 SO 4 <HClO 4 (2) 同族越下越鹼 ( 酸越弱 ), 如鹼度 :LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH; 酸度 :HNO 3 >H 3 PO 4 >H 3 AsO 4 ;HClO 3 >HBrO 3 >HIO 3 8

9 3. 歸納 : 鹼 酸 LiH BeH 2 B 2 H 6 CH 4 NH 3 H 2 O HF NaH Mg(OH) 2 HNO 3 HF KH Ca(OH) 2 鹼 H 3 PO 4 酸 HCl RbH Sr(OH) 2 H 3 AsO 4 HBr CsH Ba(OH) 2 H 3 SbO 4 HI 酸 NaOH Mg(OH) 2 Al(OH) 3 Si(OH) 4 P(OH) 5 S(OH) 6 Cl(OH) 7 強鹼 弱鹼 兩性 極弱酸 弱酸 強酸 極強酸 三 含氧酸 XO m (OH) n 規則 : 1. m 愈大愈酸 (O 幫忙拉電子 ): (1) m=0 時, 極弱酸 (K ):HClO H 3 BO 3 H 4 SiO 4 (2) m=1 時, 弱酸 (K ):HClO 2 HNO 2 H 2 SO 3 H 3 PO 4 (3) m=2 時, 強酸 (K ):HClO 3 HNO 3 H 2 SO 4 (4) m=3 時, 極強酸 (K ):HClO 4 例 :HClO 4 >H 2 SO 4 >H 3 PO 4 >H 4 SiO 4 ; HClO 4 >HClO 3 >HClO 2 >HClO 例外 H 3 PO 3 ( 亞磷酸 )>H 3 PO 2 ( 次磷酸 )>H 3 PO 4 ( 正磷酸 ) 2. m n 相同,X 愈右上愈酸 ( 電負度 ): 例 :HClO>HBrO>HIO 四 其他 : 愈 + 愈酸 ( 愈 - 愈鹼 ) 1. 陽離子 :Al 3 >Mg 2 >Na ; Fe 3 >Fe 2 2. 多元酸 :H 3 PO 4 >H 2 PO 4 >HPO 2 4 >PO 3 4 ; H 2 CO 3 >HCO 2 3 >CO 3 3. 氧化物 :CrO 3 ( 酸 )>Cr 2 O 3 ( 兩性 )>CrO( 鹼 ) ; Mn 2 O 7 ( 酸 )>MnO 2 ( 中性 )>Mn 2 O 3 ( 鹼 ) 4. 氧化物 :SO 3 >SO 2 9

10 五 由布忍斯特 - 洛瑞 (Brønsted-Lowry) 學說 : 愈強酸之共軛鹼為愈弱鹼, 愈弱酸之共軛鹼為愈強鹼 酸強度漸增 酸 最強酸 HClO 4 ClO 4 最弱鹼 HI HBr HCl HNO 3 H 3 O H 2 SO 3 HSO 4 HF CH 3 COOH H 2 CO 3 H 2 S NH 4 HCN HCO 3 HS H 2 O 鹼 I Br Cl NO 3 H 2 O HSO 3 SO 4 2 F CH 3 COO HCO 3 HS NH 3 CN CO 3 2 S 2 OH NH 3 最弱酸 OH O 2 最強鹼 NH 2 鹼強度漸增 範例 6 下列方程式, 哪些反應平衡後傾向右方? C (A) H2CO3 HSO 3 HCO3 H2SO3 (B) CH3COOH F CH3COO HF (C) HNO3 NO 2 NO3 HNO2 (D) H2PO 4 H2CO3 H3PO4 HCO3 [ 類題 ] 下列酸或鹼, 請比較強弱排列出順序, 何者正確? C (A) 鹼性 :I >Br >Cl (B) 酸性 :H 3 PO 4 >H 2 SO 4 >HClO 4 (C) 酸性 :HClO 3 >HClO 2 >HClO (D) 酸性 :HCN>H 2 S>HF 10

11 一 單選題 ( C ) 1. 關於酸的敘述何者是錯的? 試題磨練 (A) 使藍色石蕊是紙變紅 (B) 使水溶液中 H + 的濃度增加 (C) 使水溶液的 ph 值增加 ( D ) 2. 以下何者在水溶液中呈鹼性? (D) 與金屬鋅作用, 放出氫氣 (A)CH 3 OH (B)NaCl (C)HClO (D)NaHCO 3 ( D ) 3. 依布忍斯特 - 洛瑞的酸鹼學說, 下列何者不屬於兩性物質? (A)H 2 PO 4 (B)HSO 3 (C)H 2 O (D)HPO 3 2 ( C ) 4. 已知下列二個反應均趨向右方 :HSO 4 (aq) +CH 3 COO (aq) SO 4 2 (aq) +CH 3 COOH (aq) ; CH 3 COOH (aq) +HS (aq) CH 3 COO (aq)+h 2 S (aq), 則相同濃度的 ( 甲 )CH 3 COOH ( 乙 )NaHSO 4 ( 丙 )H 2 S 水溶液中,[H ] 大小順序為何? (A) 甲 > 乙 > 丙 (B) 丙 > 甲 > 乙 (C) 乙 > 甲 > 丙 (D) 乙 > 丙 > 甲 ( B ) 5. 方程式 HNO 3 +H 2 SO 4 NO 3 +H 3 SO 4, 則下列哪個化合物是布洛鹼? (A)HNO 3 (B)H 2 SO 4 (C)H 2 NO 3 (D) 以上皆非 ( B ) 6. NH 3 +H NH 2 +H 2 中, 下列敘述何者錯誤? (A)NH 3 和 NH 2 互為共軛酸鹼對 (B)NH 3 為布洛鹼 (C)H 為 H 2 之共軛鹼 (D) 該反應有兩對共軛酸鹼對 2 ( B ) 7. 在 2H 2 PO 4 H 3 PO 4 +HPO 4 反應中, 有關 H 2 PO 4 離子的作用是 (A) 僅當作酸 (B) 既當作酸, 又當作鹼 (C) 僅當作鹼 (D) 不當作酸, 也不當作鹼 ( A ) 8. 根據下表數據, 比較相同溫度下, 下列三種酸的相對強度順序, 何者正確? 酸 HX HY HZ 濃度 (M) 解離度 (%) (A)HZ>HY>HX (B)HX>HY>HZ (C)HY>HZ>HX (D)HX>HZ>HY ( D ) 9. NH 2 為一強鹼, 此表示 (A) 它很容易失去 H 而生成 NH 3 (B) 很容易從水中奪取 OH (C) 它在水中易解離出 H (D) 它很容易與水反應而使溶液中 [OH ]>[H ] ( D )10. 下列何者為共軛酸鹼對? (A)H 2 PO 4,HPO 3 2 (B)H 2 SO 4,H 2 SO 3 (C)NaOH,OH (D)NH 4,NH 3 ( D )11. 下列命名何者錯誤? (A)H 2 CO 3 碳酸 (B)H 2 SO 3 亞硫酸 (C)HClO 4 過氯酸 (D)H 3 PO 3 磷酸 ( C )12. 下列何者不為多質子酸? (A) 碳酸 (B) 硫酸 (C) 醋酸 (D) 磷酸 ( D )13. ( 甲 )NH 3 ( 乙 )Cl ( 丙 )S 2 ( 丁 )SO 4 2 上列各粒子中與 H + 結合之趨勢最大與最小者依次為何? (A) 丁與甲 (B) 丙與甲 (C) 戊與乙 (D) 己與乙 11 ( 戊 )OH ( 己 )NH 2, ( A )14. 下列各組酸的強度大小, 由小至大何者正確? 83 夜大 (A) HClO<H 3 PO 4 <H 2 SO 4 <HClO 4 (B) H 3 PO 4 <H 2 SO 4 <HClO<HClO 4 (C) HClO<HClO 4 <H 3 PO 4 <H 2 SO 4 (D) HClO<HClO 4 <H 2 SO 4 <H 3 PO 4 ( D )15. 若將下列各物質當作酸, 則何者之共軛鹼的鹼性最強? 90 日大 (A) H 2 O (B) HCl (C) CH 3 CO 2 H (D) NH 3

12 二 多重選擇題 ( ABD ) 1. 下列何者為共軛酸鹼對? (A)H 2 S HS (B)NH 3 NH 4 (C)H 3 O + OH (D)CH 3 COO CH 3 COOH (E)H 2 CO 3 CO 3 2 ( BDE ) 2. 就布 - 洛的酸鹼學說, 畫有橫線的物質為鹼的是 (A)HSO 4 +CN HCN+SO 4 2 (B)HCO 3 +H 2 O CO 3 2 +H 3 O (C)NH 3 +H 2 O NH 4 +OH (D)NH 2 +H 2 O NH 3 +OH (E)H 2 SO 3 +SO 3 2 2HSO 3 ( BDE ) 3. 相對酸強度為 HClO 4 >HCl>H 3 PO 4 >HF>CH 3 COOH> H 2 CO 3 >HCN>H 2 O>NH 3, 下列敘述何者正確? (A) 鹼度的大小順序為 :NH 4 >OH >Cl (B)NH 2 + H 2 O NH 3 + OH 反應中,H 2 O 為布洛酸 (C)CH 3 COOH + ClO 4 CH 3 COO + HClO 4 反應利於向右 (D)F CN HCO 3 對氫離子的結合力大小順序為 CN >HCO 3 >F (E)HPO 4 2 可為布 - 洛酸, 亦可為布 - 洛鹼 ( ABE ) 4. 下列關於各組化合物之比較, 何者正確? (A) 酸性強弱 :HClO 4 >HClO 3 >HClO 2 >HClO (B) 鹼性強弱 :CsH>RbH>KH>NaH (C) 鹼性強弱 :NO 3 >NO 2 (D) 同為 0.1M 之下列各酸的 ph 值 :HF>HCl>HBr>HI (E) 同為 0.1M 之下列各酸的 H + 濃度大小 :HI=HBr=HCl>HF ( DE ) 5. 在下列反應中,HCO 3 在哪一項作為布洛酸? (A)HCO - 3 (aq ) +H 3 O + ( aq ) 2H 2 O (l) +CO 2(g) (B)HCO - 3 (aq ) +HCl (aq) H 2 O (l) +CO 2 +Cl - ( aq ) (C)HCO - 3 (aq ) +CH 3 COOH (aq) H 2 CO 3 +CH 3 COO - ( aq ) (D)HCO - 3 (aq ) +H 2 OCO 2-3 (aq ) +H 3 O + (E)HCO - 3 (aq ) +HPO 2-4 CO 2-3 (aq ) +H 2 PO - (aq ) 4 ( CDE ) 6. 下列各水溶液的反應, 何者有利於生成物? (A)CH 3 COOH (aq) +H 2 O CH 3 COO (aq)+h 3 O (B)H 2 O+H 2 O H 3 O +OH (C)NH 4 (aq) +OH NH 3(aq) +H 2 O (D)HI (aq) +CN (aq) HCN (aq) +I (aq) 2 (E)H 3 PO 4(aq) +HPO 4 (aq) H 2 PO 4 (aq) +H 2 PO 4 (aq) ( ABE ) 7. 已知下列物質布忍斯特 - 洛瑞酸性強度大小為 : H 3 O >H 3 PO 4 >CH 3 COOH>H 2 S>H 2 O; 選出下列有利於向右的反應 (A)H 2 S+OH HS +H 2 O (C)H 2 S+H 2 OHS +H 3 O (E)CH 3 COOH+HS CH 3 COO +H 2 S (B)H 3 PO 4 +CH 3 COO H 2 PO 4 +CH 3 COOH (D)H 2 O+H 3 PO 4 H 3 O +H 2 PO 4 12

13 8-2 水溶液的酸鹼性 一 水的解離 : 純水是一種弱電解質, 其解離方程式為 H O H OH H=56 kj/mol 2 l( ) aq ( ) aq ( ) 1. 解離常數 (dissociation constant): K c = [H ][OH [H O] 2 ] (10 ). (10 = 1000/ ) (10 = 2. 離子積常數 (ion product constant): K w =[H ][OH ]=10 14 M 2 (at 25 ) ) ( ) = M(at 25 ) 7 [H ] 解離度 % (at 25 ) [H O] 1000/ 水的解離為吸熱反應, 故溫度升高 :K c K w 均變大 ( 參考課本 P.53 表 8-5) 5. 酸鹼性 : (1) [H ]=[OH ] 時是中性溶液 (2) [H ]>[OH ] 時是酸性溶液 (3) [H ]<[OH ] 時是鹼性溶液 6. 無論酸 鹼 中性溶液, 離子積常數 K w 恆為定值 純水時,[H ] = [OH ] = K w, 且 [H ] + [OH ] 之和為最小值 二 ph poh pk w : 1909 丹麥索任生 (S.P.L.Sørensen 1868~1939) 提出以 ph 值表示溶液的酸度 (acidity) 1. 定義 :ph =-log[h ] 或 [H ] = 10 ph poh =-log[oh ] 或 [OH ] = 10 poh pk w =-log K w 或 K w = 10 pkw 2. 計算 :[H ] = a 10 b (1 a<10) 則 ph = b log a 註 :ph 的 p 來自德文 Potenz, 即英文的 power, 為次方之意, 故 ph 值意為 氫的次方 3. 關係 :ph + poh = pk w = 14 (at 25, 不論溶液酸鹼性 ) 時 : 中性溶液,[H + ] = 10 7 M ph = 7 酸性溶液,[H + ] > 10 7 M ph < 7 鹼性溶液,[H + ] < 10 7 M ph > 7 13

14 5. 酸鹼性與溫度 : 25 >25 <25 K w >10 14 <10 14 ph + poh 14 <14 >14 中性水溶液 [H ] = [OH ] = K w =10 7 [H ] = [OH ]>10 7 [H ] = [OH ]<10 7 ph = poh = 2 1 pkw =7 ph = poh < 7 ph = poh > 7 酸性水溶液 [H ] > 10-7 > [OH ] [H ] > [OH ] ph < 7 < poh ph < poh 鹼性水溶液 [H ] <10-7 < [OH ] [H ] < [OH ] ph > 7 > poh ph > poh 範例 1 ph 值的計算 (1) 4.7 (2) 5.1 (3) (4) 8.22 (5) 0.7 試求下列溶液的 ph 值 : (1) [H ]= (2) [H ]= (3) [H ]= (4) [H ]= (5) [H ]=5 註 log10 a = a log1 = 0 log2 0.3 log log4 0.6 log5 0.7 log log log8 0.9 log log10= 1 [ 類題 ] 試求下列溶液的 [H ]:(1)210 5 (2) (3)410 8 (4) (5)1 (1)pH=4.7 (2)pH=5.5 (log3.2=0.5) (3)pH=7.4 (4)pH=6.3 (5)pOH=14 14

15 範例 2 稀釋的影響 C NaOH (aq) 10mL(0.1M), 加水稀釋至 1000mL 時, 其 ph 變為? (A)7 (B)9 (C)11 (D)13 [ 類題 ] 0.05M 硫酸 10mL 用水稀釋成 100mL, 其 ph 值為多少?A (A)2 (B)2.3 (C)3 (D)3.3 範例 3 溫度的影響 B 已知水的解離為吸熱反應, 離子積常數 K w 在 25C 時為 , 下列敘述何者正確? (A) 在 80C 時, 純水之 pk w >14 (B) 在 65C 時, 某水溶液之 poh=7, 則此溶液之 ph<7 (C) 在 4C 時, 純水之 poh<7 (D) 在 80C 時, 鹼性溶液的 poh+ph>14 [ 類題 ] 下列敘述何者正確?ACE (A)50 的純水,pH+pOH<14 (B)10 8 M 的 HCl (aq), 其 ph=8 (C)30 純水之 ph 小於 20 純水之 ph 值 (D)40 時,[H ]=10 7 的溶液呈中性 (E) 等溫時,pH=2 的溶液, 其 [H ] 為 ph=3 溶液之 10 倍 15

16 試題磨練 一 單選題 ( C ) 1. 40C 時純水之 [H ]=210 7 M, 則 40C 時純水的離子積常數為 (A) (B) (C) (D) (E) ( D ) 2. ph=2 的水溶液, 其 [H ] 為 ph=5 之溶液的若干倍? (A)2.5 (B)0.25 (C)10 3 (D)10 3 ( B ) 3. 已知 60C 純水的 K w 值為 25C 時之 10 倍, 則下列關於純水及水溶液的敘述, 何者錯誤? (A)60C 純水的 ph 值 =6.5 (B) 在 25C 及 60C 時,pH=1 的水溶液有相同 [OH - ] (C) 水的解離為吸熱反應 (D)60C,pH=7 的水溶液呈鹼性 ( C ) 4. 現有 ph=12 的強鹼, 用水稀釋到原體積的 10 倍 (25C), 欲求稀釋後溶液的 ph 值, 進行下列步驟 : 第一步 : 原溶液,pH=12,[H ]=10 12 M, 第二步 : 稀釋 10 倍後,[H ]=10 13 M 第三步 :[H ]=10 13 M,pH=13, 對於上述步驟之敘述, 何者是正確的? (A) 完全正確 (B) 第一步是錯誤的 (C) 第二步是錯的 (D) 第三步是錯的 ( D ) 5. 在 25C, 下列何項水溶液之 [H ] 與 [OH ] 濃度積最大? (A)HCl (aq) (B)NaCl (aq) (C)NaOH (aq) (D) 皆相等 ( D ) 6. ( 甲 ) 加 HCl ( 乙 ) 加 NaOH ( 丙 ) 加熱 ( 丁 ) 加入更多水, 對一純水而言, 若只改變上述一項變因而其他控制不變, 則會改變純水的解離度之因素為何? (A) 只有丙 (B) 甲丁 (C) 甲乙丙丁 (D) 甲乙丙 ( E ) 7. 均為 ph=3 的甲 乙水溶液, 甲液溫度 10C, 乙液 60C, 則 (A) 甲乙之 [H ][OH ] 值相等 (B) 甲的 K w 較大 (C) 甲乙之 poh 相等 (D) 乙的酸性比甲強 (E) 乙的 [OH ] 較大 ( D ) 8. 對中性水溶液而言, 溫度升高時, 下列正確敘述為 (A)pH 變大 (B)pOH 變大 (C)K w 變小 (D) 水的解離度增加 ( A ) M HCl (aq) 加水稀釋時, 溶液之 ph 值 ( 縱軸 ) 對加入水之體積 ( 橫軸 ) 之函數圖形, 下列何者正確? 16

17 ( B )10. 在常溫常壓下, 某酸性水溶液甲, 其 ph 值為 5; 取甲液 1 毫升, 加水至 1 升為乙液, 則乙液的 ph 值應為何? 85 學測 (A)8 (B)7 (C)6 (D)5 (E)4 ( B )11. 我們喝的汽水都含有 CO 2 大華取得一杯汽水, 滴定其酸鹼度, 二 多重選擇題 求得氫離子的濃度 [H + ] 為 M, 此汽水的 ph 值約為多少? 88 學測 (A)3.5 (B)4.5 (C)5.5 (D)6.5 ( CD ) 1. 下列哪些溶液 ph 值大於 7? (A)25C 時 10 8 M HCl (aq) (B)100C 純水中 (C)10C 純水中 (D)25C 將 10 4 M NaOH 加水稀釋 10 4 倍後 (E)25C 0.01M H 2 SO 4 與同濃度同體積 NaOH 溶液混合後 ( BD ) 2. 某水溶液 ph=0, 其中 (A) 毫無 H + (aq) (B)[H + ]=1mol/L (C)[OH ]=14M (D) 溶液呈酸性 (E) 鹼性很強 (BCDE) 3. 在純水 100mL,25C 時加入 4.0g 之 NaOH, 下列敘述何者正確?(NaOH=40) (A) 水中 K w 值變大 (B)K w 值不變 (C) 水溶液中 [Na ]+[H ]=[OH ] (D) 溶液之 [H ] 約為 M (E) 水中之 [OH ]=1.0M (ACDE) 4. 下列有關水溶液的敘述何者正確? (A) 定溫下任何水溶液的 K w 必相等 (B) 任何水溶液的 ph 必小於其 pk w (C) 定溫下任何水溶液,[H ]+[OH ] 的最小值必出現在中性時 (D) 任何水溶液必含有 H 與 OH (E)25C 下 ph=1 的水溶液其體積用水稀釋成 倍, 其最終的 ph 值必小於 7 ( BCD ) 5. 下列水溶液何者恆為鹼性? (A)pH>7 (B)pH>pOH (C)[OH ]> K w (D)[H ]<[OH pk ] (E)pH< w 2 ( BC ) 6. TC 時, 水的離子積常數 K w =110 15, 可知 (A)T>25 (B) 中性時 poh=ph=7.5 (C)pOH=7 為鹼性 (D)pH 乘 poh 等於 15 (E) 溫度固定, 加入 HNO 3 會使 K w 值變大 (ABDE) 7. 純水加熱至某一溫度時,pH 值變為 6.5, 下列敘述, 何者錯誤? 88 日大 (A) 此時水呈酸性 (B) 此時 poh 為 7.5 (C) 水的解離常數變大 (D) 水的離子積變小 (E) 水的游離百分率不變 17

18 8-3 酸鹼指示劑 一 定義 : 凡於不同的 ph 值溶液中, 能呈不同顏色者, 謂之 指示劑 (indicator) 二 變色原理 : 指示劑通常是一種有機弱酸或弱鹼, 其得失 H + 前後, 因分子組成結構改變, 而呈現不同的顏色 三 以弱酸型指示劑為例 : + HIn( 酸型色 ) In ( 鹼型色 ) H a K [H ][In ] [HIn] 1. 在鹼性溶液中, 反應向右邊進行, 表現出 In 的顏色 2. 在酸性溶液中, 反應向左邊進行, 表現出 HIn 的顏色 四 常見指示劑 : 名稱酸型顏色 ph 變色範圍鹼型顏色 pk a 滴定終點顏色 瑞香草酚藍 (thymol blue) 甲基橙 (methyl orange) 甲基紅 (methyl red) 石蕊 (litmus) 溴瑞香草酚藍 (bromthymol blue) 酚紅 (phenol red) 酚酞 (phenolphthalein) 茜素黃 R (alizarin yellow R) 紅 黃 黃 藍 紅 黃 3.7 橙 紅 黃 5.3 橙 紅 藍 6.8 淡紫 黃 藍 6.8 綠 黃 紅 7.6 橙 無 紅 8.8 粉紅 黃 紅 11 橙 18

19 五 顯色條件 ( 參考 ): [HIn] 1. 欲顯 HIn 酸式顏色之條件 : 10 [In ] [H ] 即 10 [H ] 10Ka ph pk a 1 K a 2. 欲顯 In [In - ] 顏色之條件 : 10 [HIn] K a K a 即 10 [H ] ph pk a 1 [H ] 10 變色範圍 ph 約相差 2 3. 酚酞是一種弱酸, 其 K a 10 9,pK a = 9, 變色範圍 ph 約 8~10( 無到紅 ), 即 ph<8 時, 該指示劑呈無色,pH>10 時, 呈紅色, 如在 8~10 間, 則呈無與紅的中間色 ( 即粉紅色 ), 此為滴定終點的顏色 O O OH - O + OH O - O + H + - OH O 酸式 ( 無色 ) 鹼式 ( 紅色 ) 4. 甲基橙也是一種弱酸, 其變色範圍 ph 約 3~5( 紅到黃 ), 即 ph<3 時, 該指示劑呈紅色,pH>5 時, 呈黃色, 如在 3~5 間, 則呈紅與黃的中間色 ( 即橙色 ), 此為滴定終點的顏色 H 3 C H 3 C N N N SO 3 H 酸式 ( 紅色 ) + OH - + H + H 3 C N N N SO 3 - H 3 C 鹼式 ( 黃色 ) 19

20 範例 1 酸鹼指示劑 本題組與下述酸鹼實驗有關 步驟 : 一. 在五個 150mL 的燒杯中, 依表 1 分別滴入試劑 ( 示意如圖 1) 表 1 各杯溶液的配備 杯號 試劑 滴數 備註 1 NaOH 1 1.NaOH 與 HCl 均為 3.0M 的水溶液 2 HCl 2 2.BTB 是 0.4% 的溴瑞香草酚藍溶液 3 BTB 3 3.PP 是 0.4% 的酚酞溶液 4 NaOH 4 4. 每滴體積相等, 均為 0.10mL 5 PP 5 NaOH HCl BTB NaOH PP 純水 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 圖 1 二. 在各杯內滴入試劑後, 倒 80mL 的蒸餾水於 5 號杯, 得無色溶液 三. 將 5 號杯的無色溶液, 全部倒入 1 號杯, 則溶液立即呈現粉紅色 四. 將 1 號杯的粉紅色溶液倒 60mL 於 2 號杯, 結果溶液褪為無色 五. 將 2 號杯的無色溶液 60mL 全部倒入 3 號杯, 結果溶液變為 x 色 六. 將 3 號杯的 x 色溶液倒 20mL 於 4 號杯, 結果溶液變為紫色 參考表 2 指示劑的顯色, 回答第 1-2 題 表 2 指示劑的顯色 指示劑 酸性 中性 鹼性 BTB 黃 綠 藍 酚酞 無 無 粉紅 1. 試問 x 是什麼顏色?A (A) 黃 (B) 綠 (C) 藍 (D) 紫 (E) 粉紅 98 指考 2. 將作完步驟六後的所有杯中溶液倒在一起, 結果溶液會呈現什麼顏色?D (A) 黃 (B) 綠 (C) 藍 (D) 紫 (E) 粉紅 98 指考 解析 (1) 因為操作到 步驟五 時, 溶液是酸性 BTB 在酸性溶液中顯現黃色, PP 在酸性溶液中顯現無色, 所以加在一起應該顯現出黃色 (2) 作完步驟六後, 將所有杯中溶液倒在一起, 溶液呈鹼性 BTB 在鹼性溶液中顯現藍色,PP 在鹼性溶液中顯現粉紅色, 由 步驟六 的提示, 鹼性溶液在兩種指示劑同時存在下會呈現紫色, 所以最後溶液應該呈現紫色 20

21 [ 類題 ] 3-4 為題組 : 事先配好甲與乙兩杯溶液, 如表 3 表 3 酸或鹼 濃度 體積 (ml) 指示劑 甲杯 HCl 0.1 M 30 BTB 乙杯 NaOH 0.2 M 20 PP 甲杯為 0.1 M 的鹽酸溶液 30 毫升, 滴有指示劑溴瑞香草酚藍 (BTB), 呈黃色 乙杯為 0.2 M 的氫氧化鈉溶液 20 毫升, 滴有指示劑酚酞 (PP), 呈粉紅色 指示劑的顏色變化如表 4 表 4 指示劑 酸型顏色 變色範圍 (ph) 鹼型顏色 備註 BTB 黃 6.2~7.6 藍 中性為綠色 PP 無 8.2~10.0 粉紅 中性為無色 3. 若將乙杯的溶液邊攪拌邊慢慢地倒入甲杯中, 則甲杯內溶液的顏色, 會由黃色先變為 X 色, 再多加一點乙杯的溶液, 則變為藍色 試問 X 是什麼顏色? B (A) 黃 (B) 綠 (C) 無 (D) 紫 (E) 粉紅 99 學測 4. 若將乙杯的溶液全部倒入甲杯, 則溶液變為什麼顏色? D (A) 黃 (B) 綠 (C) 無 (D) 紫 (E) 粉紅 99 學測 解析 (3) 甲杯內溶液的顏色, 會由黃色先變為 X 色, 再多加一點乙杯的溶液, 則變為藍色, 代表 X 位於中性區, 所以為綠色 (4) 乙杯 (0.2 M 的氫氧化鈉溶液 20 毫升 ) 的溶液全部倒入甲杯 (0.1 M 的鹽酸溶液 30 毫升 ), 鹼過量溶液呈鹼性, 酚酞 (PP) 在鹼中呈粉紅, 再加上 BTB 在鹼中呈藍色, 兩者混合呈紫色 21

22 試題磨練 一 單選題 1-2 題為題組 紫甘藍又稱紫色高麗菜, 可做沙拉冷盤生食, 其中所含的多種天然色素, 可用沸騰的熱水 浸泡萃取 由此所得的紫甘藍汁會隨環境不同, 呈現多種顏色, 隨 ph 值改變的顏色如下表 ph 值 顏色 紅 粉紫 藍紫 綠青 草綠 黃 ( A ) 1. 將紫甘藍汁加入與胃液的 ph 值相當的溶液中, 呈現的顏色為何? 89 學測 (A) 紅 (B) 粉紫 (C) 藍紫 (D) 綠青 (E) 黃 ( E ) 2. 烹炒青菜時, 常希望看到一盤綠意盎然的青菜, 紫甘藍色素遇到下列哪一種物質最可能顯出綠色? 89 學測 (A) 白砂糖 (B) 食醋 (C) 沙拉油 (D) 食鹽 (E) 小蘇打粉 ( C ) 3. 濃度 0.10M 的某單質子弱酸溶液, 以剛果紅試紙試之呈紅色, 以溴瑞香草酚藍試紙試之呈黃色 已知此二種酸鹼指示劑變色的 ph 值範圍如下表, 則該弱酸溶液的 [H ] 值可能為下列何者? 指示劑 變色的 ph 值範圍及呈色 剛果紅 ( 藍 )3.1~5.1( 紅 ) 溴瑞香草酚藍 ( 黃 )6.2~7.6( 藍 ) (A) M (B) M (C) M (D) M ( B ) 4. 安安在實驗室發現了一個標籤已脫落之瓶子, 打開後發現為白色粉末, 於是安安做了以下實驗 : (1) 取 5 克樣品配成 100mL 之未知水溶液 (2) 利用下列指示劑檢驗得結果如下 : 指示劑 酸型變色之 ph 鹼型檢驗顏色值範圍顏色結果 甲基紅 紅色 4~6 黃色 黃色 石蕊 紅色 5~8 藍色 藍色 溴瑞香草酚藍 黃色 6~8 藍色 藍色 酚酞 無色 8~10 紅色 紅色 (3) 取出 5mL 放入試管中, 慢慢滴加 1.0M 的鹽酸, 發現產生無色 無味的氣體 則此瓶內的藥品可能為下列何者? (A) 氯化銨 (B) 碳酸氫鈉 (C) 氧化鈣 (D) 硫酸鈣 22

23 8-4 酸鹼中和與酸鹼滴定 酸鹼中和 一 中和 (neutralization): 當酸與鹼的水溶液起反應時, 酸的 H 和鹼的 OH 結合成水的反應 二 表示法 : 1. 強酸與強鹼 :( 兩者均完全解離, 用離子表示 ) (1) 分子方程式 :HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) Na (aq) 和 Cl (aq) 沒有實際參與反應 稱為旁觀離子 (2) 離子方程式 :H (aq) + Cl (aq) + Na (aq) + OH (aq) Na (aq) + Cl (aq) + H 2 O (l) (3) 淨離子方程式 :H (aq) + OH (aq) H 2 O (l) 2. 弱酸與強鹼 :( 弱酸未完全解離, 需用分子表示 ) (1) 分子方程式 :CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l) (2) 離子方程式 :CH 3 COOH (aq) + Na (aq) + OH (aq) CH 3 COO (aq) + Na (aq) +H 2 O (l) (3) 淨離子方程式 :CH 3 COOH (aq) + OH (aq) CH 3 COO (aq) + H 2 O (l) 3. 強酸與弱鹼 :( 弱鹼未完全解離, 需用分子表示 ) (1) 分子方程式 :HCl (aq) + NH 3(aq) NH 4 Cl (aq) (2) 離子方程式 :H (aq) + Cl (aq) + NH 3(aq) NH 4 (aq) + Cl (aq) (3) 淨離子方程式 :H (aq) + NH 3(aq) NH 4 (aq) 4. 弱酸與弱鹼 :( 兩者均用分子表示 ) (1) 分子方程式 :CH 3 COOH (aq) + NH 3(aq) CH 3 COO (aq) + NH 4 (aq) 註 1: 弱酸與強鹼中和時, 弱酸本不易解離, 但產生的 H 不停地被 NaOH 中和掉, 依勒沙特列原理, 平衡向右移, 使弱酸再解離, 這時弱酸分子就像強酸般, 被強鹼所迫而完全解離 註 2: 酸鹼中和後, 混合液不一定是中性的, 視酸與鹼的比較強度而定 23

24 三 應用 : 1. 烘烤麵包所用的膨鬆劑 ( 主要含小蘇打 ) 利用酸鹼反應產生二氧化碳, 而使麵團變得鬆軟, 如, 其中 H 來自乳酪中的乳酸, 不過含量低, 無法短時間提供充分 CO 2 氣體 ; 因此添加添加更多 H, 如 Ca(H 2 PO 4 ) 2, 以便在短時間達到膨鬆效果, 如 HCO 3 + H H 2 O + CO 2 H 2 PO 4 + HCO 3 HPO H 2 O + CO 2 2. 利用制酸劑 ( 如氫氧化鎂 氫氧化鋁 碳酸氫鈉 碳酸鈣 ) 以抑制過多胃酸 Mg(OH) 2 + 2H Mg 2 +2H 2 O Al(OH) 3 + 3H Al 3 +3H 2 O 3. 酸雨會腐蝕大理石雕像 ( 主成分含碳酸鈣 ):CaCO 3 +2H Ca 2 +H 2 O+CO 2 若湖水和土壤的 ph 值太低, 補救之道在湖水或土壤撒生石灰 氫氧化鈣等 4. 蜜蜂或螞蟻蜇咬時, 釋出蟻酸 ( 甲酸,HCOOH), 可加入氨水予以中和, 有效減輕患部疼痛 HCOOH+NH 3 NH 4 +HCOO 範例 1 中和應用 D 阿司匹靈是脂溶性的, 人體非常容易經由胃壁吸收 當服用過量的阿司匹靈而中毒時, 可以利用酸鹼中和的原理, 立即灌入大量稀釋的小蘇打 ( 碳酸氫鈉 ) 水急救 那麼阿司匹靈應該是下列哪一種酸鹼? (A) 強鹼 (B) 弱鹼 (C) 強酸 (D) 弱酸 88 學測 [ 類題 ] 酸雨的危害包括腐蝕大理石的建築物及雕像, 也會酸化河水 湖泊, 影響水中的生 態 位於下列哪一種地質環境的湖泊, 其湖水的 ph 值受酸雨的影響最小?C (A) 花崗岩 (B) 安山岩 (C) 石灰岩 (D) 玄武岩 95 學測 範例 2 中和計算 C 25C 時, 將 0.20M 的 NaOH (aq) 20mL 和 0.10M 的 HCl (aq) 80mL 混合, 反應後溶液的 [H ] 為若干 M? (A)10 7 (B)0.02 (C)0.04 (D)0.08 [ 類題 ] 室溫時, 若將 20mL 的 MHCl 溶液與 40mL 的 MNaOH 溶液, 均勻混合, 則混合後溶液的 ph 值最接近下列哪一個數值?A (A)2.0 (B)3.5 (C)7.0 (D)8.0 (E) 指考 24

25 四 當量 當量數 : 1. 當量 (E): 供應 1 莫耳 H (OH ) 所需酸 ( 鹼 ) 的重量 M E a M: 分子量 (or 式量 ),a: 酸解離出的 H 數目 (or 鹼解離出的 OH 數目 ) 例 :HCl 的當量 = 36.5 / 1 = 36.5 ; H 2 SO 4 的當量 = 98 / 2 = 49 想得到 1 莫耳 H 需要 36.5gHCl 或 49g H 2 SO 4 2. 當量數 (E s ):Wg 的酸 (or 鹼 ) 有多少個當量 W E s E W M / a W M a E s n a W: 酸 ( or 鹼 ) 的重量,n: 莫耳數 例 :98g 的 H 2 SO 4 的當量數 = 98 / 49 = 2 意義 :Wg 的酸 (or 鹼 ) 可供應 多少莫耳 H (OH ) 98g H 2 SO 4 可供應 2 莫耳 H 3. 當量濃度 (C N ): 每升溶液所含溶質的當量數 Es n a n CN a C N CM a V V V C M : 體積莫耳濃度,V: 溶液體積 (L) 克當量和當量其他意義相同, 只是一個有單位, 另一個無 如 H 2 SO 4 的克當量為 49 克 ; 當量為 49 如同 H 2 SO 4 的克分子量為 98 克 ; 分子量為 當量點 : 滴定時酸鹼恰巧完全中和 E E ( 即 : 酸可供應的 H 莫耳數 = 鹼可供應的 OH 莫耳數 ) s酸 s 鹼 C N 酸 V 酸 = C N 鹼 V 鹼 C M 酸 a 酸 V 酸 =C M 鹼 a 鹼 V 鹼 5. 酸鹼中和時的當量關係 : (1) HCl + NaOH NaCl + H 2 O ( 完全中和 ) 1 莫耳 1 莫耳 ( 莫耳數 ) 1 個當量 1 個當量 ( 當量數 ) (2) H 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + 2H 2 O ( 完全中和 ) 1 莫耳 2 莫耳 ( 莫耳數 ) 2 個當量 2 個當量 ( 當量數 ) 中和時, 酸和鹼的莫耳數不一定相等, 但是當量數必相等 ; 故將恰巧完全中和時 ( 酸和鹼的當量數相等 ), 稱為 當量點 25

26 範例 3 中和與當量數 C 常溫下, 某酸溶液 35.0 毫升, 其中含此酸 克, 以 M 的氫氧化鈉溶液滴定至當量點時, 用去 40.0 毫升的氫氧化鈉溶液, 則此酸最可能為下列何種酸? ( 原子量 :S=32,Cl=35.5,I=127) (A) 氫硫酸 (B) 鹽酸 (C) 氫碘酸 (D) 氫氰酸 88 日大 [ 類題 ] 以 0.10M 的鹽酸滴定 50 毫升之氫氧化鉀溶液, 用去 30 毫升時, 達到滴定終點 請問原來氫氧化鉀之濃度為?D (A)1.5M (B)0.5M (C)0.15M (D)0.06M 85 抽測 酸鹼滴定 一 滴定 (titration): 利用一種已知濃度的標準液, 測定另一種未知濃度的溶液 二 所需實驗儀器 : 容量瓶 移液管 滴定管 鹼式及酸式滴定管 進行滴定 26

27 三 滴定步驟 : 1. 用移液管 ( 又稱吸液管 ) 將 固定體積 未知濃度酸液裝於錐形瓶內 2. 選取適當的指示劑, 加數滴 (2-3 滴 ) 於錐形瓶中, 並置於滴定管下 3. 在滴定管中裝 已知濃度 的鹼標準液 ( 利用容量瓶配製 ), 讀出其刻度 4. 將標準液逐滴加入錐形瓶中, 直到指示劑變色為止 註 1: 變色瞬間稱為滴定終點註 2: 吸量管 ( 又稱分度吸量管 ) 也可代替吸液管, 儀器請參見實驗手冊 5. 注意事項 : (1) 滴定管至少用裝盛之溶液沖洗兩次 (2) 酸溶液裝在 玻璃製活栓 之滴定管 ; 鹼溶液裝在 橡皮管滴定頭 之滴定管 (3) 滴定管液體裝好後, 開下面活塞使液體充滿滴定管尖端 ; 並檢查滴定管尖端有無空氣泡 ; 若有氣泡, 鹼式滴定管用右圖法移去空氣泡 ; 酸式滴定管讓滴定管內液體迅速流出而沖掉 (4) 指示劑不可多加, 一般加 2 滴左右 ( 約 0.1 毫升 ) (5) 當滴下溶液令錐形瓶溶液變色速率變慢時, 則滴定液的速率也應變慢 (6) 當滴定到溶液變色持續 10 秒不消失時, 表示達滴定終點 (7) 錐形瓶下方放一張白紙對觀察顏色的變化有益 (8) 由滴定管讀體積時, 須取彎月面凹處的刻度, 且讀數與眼睛同一平面 ; 滴定往往要重複 2-3 次 (9) 由於潮解或揮發等因素, 多數酸鹼試劑的標示成分常與有效成分有所差異, 因此利用這些試劑之前, 必須施予濃度校正 ( 標定 ) 如利用精稱乾燥之酞酸氫鉀 ( 鄰苯二甲酸氫鉀, 簡稱 KHP) 固體來標定氫氧化鈉溶液, 再利用已知濃度的氫氧化鈉溶液來滴定鹽酸 COOH COOK KHP 之結構式 27

28 四 當量點與終點 : 1. 當量點 (equivalence point): 酸鹼滴定, 當酸鹼當量數相等時, 稱為當量點 2. 滴定終點 (end point): 滴定時, 指示劑改變顏色的瞬間為滴定的終止點, 稱為終點 當量點與滴定終點不一定相同, 但通常以滴定終點代表當量點 3. 中和點 (neutral point): 係指在滴定過程中, 溶液的 ph 值恰等於 7 之點, 又叫中性點 中和點與當量點並不一定相同 五 當量點的酸鹼性 : 1. 強酸和強鹼滴定達當量點時 : 溶液成中性,pH=7 2. 強酸和弱鹼滴定達當量點時 : 溶液成酸性,pH<7 3. 弱酸和強鹼滴定達當量點時 : 溶液成鹼性,pH>7 範例 4 實驗儀器 B 量取 25 毫升鹽酸時, 應該使用何種器材最佳? (A) 量筒 (B) 移液管 (C) 酸式滴定管 (D) 燒瓶 [ 類題 ] 在滴定實驗中, 被滴定液 ( 未知濃度溶液 ) 最適合裝在哪一種器具中?B (A) (B) (C) (D) 範例 5 滴定實驗 B 下列有關酸鹼滴定實驗的敘述, 何者正確? 89 學測 (A) 加入指示劑量的多寡, 不會影響滴定的結果 (B) 達到滴定終點時, 溶液不一定成中性 (C) 達到滴定終點時, 酸的莫耳數等於鹼的莫耳數 (D) 達到滴定終點時, 酸的重量等於鹼的重量 (E) 不論待測溶液的性質如何, 為了安全, 滴定液的濃度越稀越好 [ 類題 ] 如右圖的裝置進行酸鹼滴定實驗, 測定 NaOH 的含量時, 下列何者會降低實驗的準確度? 84 學測 D (A) 滴定前, 從滴定管尖端除去氣泡或滴下的酸液 (B) 將標準酸液稀釋成一半 (C) 在 NaOH 溶液中加入蒸餾水 (D) 將 NaOH 溶液留置桌上, 隔數日後再滴定 28 標準酸液 NaOH 溶液

29 六 滴定曲線 (titration curve): 1. 強鹼滴定強酸 ( 以 0.1 M NaOH 滴定 50 ml 0.1 M HCl 溶液為例 ): 編號說明 NaOH [H ] 的計算式 ph 酚酞甲基橙 僅酸溶液 0.0mL [H ] = [HCl] 無紅 10.0mL 酸過量 1.18 無紅 一半中和 25.0mL [H NAVA NBV 1.48 無紅 B ] = 99.8% 中和 49.9mL VA VB 4.00 無橙 當量點 50.0 [H ] = K w 7.00 無黃 50.1mL 鹼過量 紅黃 鹼過量 60.0mL [OH NBVB NAV 紅黃 A ] = 80.0mL VA VB 紅黃 2. 強酸滴定強鹼 ( 以 0.1 M HCl 滴定 50 ml 0.1 M NaOH 溶液為例 ): 編號說明 HCl [OH ] 的計算式 ph 酚酞甲基橙 僅鹼溶液 0.0mL [OH ] = [NaOH] 紅黃 10.0mL 鹼過量 紅黃 一半中和 25.0mL [OH NBVB NAV 紅黃 A ] = 99.8% 中和 49.9mL VA VB 紅黃 當量點 50.0 [OH ] = K w 7.00 無黃 50.1mL 酸過量 4.00 無橙 酸過量 60.0mL [H NAVA NBV 2.04 無紅 B ] = 80.0mL VA VB 1.64 無紅 圖 1 強鹼滴定強酸圖 2 強酸滴定強鹼 29

30 3. 類型整理 滴定類型 滴定曲線 終點 ph 變化範圍 當量點 所生鹽類之性質 指示劑 強酸與強鹼 (HCl-NaOH) 1A-4B 4A-1B 3.5~10.5 ph=7 NaCl 不水解呈中性 甲基橙, 甲基紅石蕊, 酚酞溴瑞香草酚藍 強酸與弱鹼 (HCl-NH 3 ) 2A-4B 4A-2B 3.5~6.5 ph 5 NH 4 Cl 會水解呈弱酸性 酸性指示劑 : 甲基橙甲基紅 弱酸與強鹼 (CH 3 COOH -NaOH) 1A-3B 3A-1B 7.5~10.5 ph 9 CH 3 COONa 會水解呈弱鹼性 鹼性指示劑 : 酚酞 範例 6 滴定曲線 (1) d,a,b (2) 酚酞 (3)0.08,0.06,0.10 濃度未知的三種酸液 : 硫酸 醋酸和鹽酸, 各取 25.0 毫升, 分別用 0.10 N 的 NaOH (aq) 或 0.10 N 的 NH 3(aq) 滴定, 得右圖的滴定結果 酸鹼指示劑有甲基紅 石蕊與酚酞可供選用 請回答下列問題 : (1) 由圖中選出適當滴定曲線 : 硫酸與 NH 3(aq) 為 醋酸與 NaOH (aq) 為 鹽酸與 NaOH (aq) 為 (2) 由第 1 題的 與 的兩種滴定, 可使用的共通指示劑應為何? (3) 滴定前, 硫酸, 醋酸, 鹽酸的莫耳濃度分別為若干 M? 0.1N NaOH( 或 NH 3 ) 的體積 (ml) 30

31 [ 類題 ] 某一元弱酸 (K a =10 3 ~10 7 ) 之溶液 100 毫升, 以 0.5M 的氫氧化鈉溶液滴定後, 得滴定曲線如右圖, 試回答下列題目 : (1) 弱酸滴定前的濃度為若干? ph (2) 滴定前弱酸溶液的氫氧根濃度為若干? (3) 當量點 ph 值約為若干? (4) 指示劑應選用下列何者? (A) 變色範圍 :ph 值 2.9~4.0 (B) 變色範圍 :ph 值 3.1~4.4 (C) 變色範圍 :ph 值 4.2~6.3 (D) 變色範圍 :ph 值 8.0~9.6 (E) 變色範圍 :ph 值 10.1~ M NaOH(mL) (1)0.1M (2)10 11 (3)9 (4)D 範例 7 反滴定 假設某一胃藥片之制酸劑為碳酸鈣, 其中所含之制酸劑的測定步驟如下 : (a) 取一粒 克的此種胃藥片, 磨碎後加入 50.0 毫升蒸餾水 (b) 加入過量之 80.0 毫升 M HCl 溶液, 煮沸後並冷卻 (c) 以酚酞為指示劑, 用 M NaOH 滴定, 需 44.0 毫升始達滴定終點 ( 原子量 :C 12.0;O 16.0;Ca 40.0) 89 日大 (1) 寫出步驟 (b) 相關反應之方程式 (2) 步驟 (c) 達滴定終點時, 溶液呈何種顏色? (3) 胃藥片中含碳酸鈣多少克? (4) 為什麼不直接用鹽酸來滴定此胃藥片內的鹼含量? (1) CaCO 3 2HCl CaCl 2 CO 2 H 2 O (2) 紅色 (3) 克 (4) CaCO 3 難溶於水, 直接滴定時當量點不易判定 [ 類題 ] 維生素 C 又名抗壞血酸, 分子式為 C 6 H 8 O 6, 是一種單質子弱酸 今取某維生素 C 藥丸 克完全溶於 40.0 毫升 0.10 M NaOH 水溶液中, 再以 0.10 M 稀鹽酸滴定多餘的 NaOH, 達當量點共耗稀鹽酸 15.0 毫升 則此藥丸含維生素 C 之重量百分率為?B (A) 95% (B) 88% (C)72% (D)53% 31

32 試題磨練 一 單選題 ( A ) 1. 將 0.2M 硫酸 500mL 與 0.3M 鹽酸 250mL 混合, 需用 0.25M 氫氧化鈉若干毫升始能中和? (A)1100 (B)1000 (C)750 (D)700 ( B ) 2. 此反應中 PO 2NaOH Na HPO H H O 之 H 3 PO 4 當量為若干? (A)32.7 (B)49 (C)98 (D)196 ( B ) 3. 若干 3M H 2 SO 4 溶液與若干 1M NaOH 溶液混合所得的中性溶液中 Na 2 SO 4 的體積莫耳濃度約為 (A)0.75M (B)0.43M (C)0.68M (D)0.36M ( C ) 4. 小宇為瞭解臺北市雨水的酸化程度, 在四個不同地點收集雨水, 再以固定濃度的氫氧化鈉 (NaOH) 溶液中和之, 結果如下表 你認為何處雨水的氫離子濃度最大? (A) 乙 (B) 丙 (C) 甲 (D) 丁 地點雨水體積 (ml) 氫氧化鈉溶液 (ml) 甲 乙 丙 丁 ( A ) 5. 將 0.1M 之 H 2 SO 4 溶液 30ml 和 0.2M 之 NaOH 溶液 20ml 混合, 溶液中各離子濃度大小關係正確者為 (A)[Na ]>[SO 2 4 ]>[H ]>[OH ] (B)[Na ]>[SO 2 4 ]>[OH ]>[H ] (C)[H ]>[Na ]=[OH ]>[SO 2 4 ] (D)[SO 2 4 ]>[OH ]>[Na ]>[H ] ( B ) 6. 某雙質子酸固體 1.50 克溶成 50mL 水溶液, 取出 30mL, 以 0.5M NaOH 溶液滴定, 加入 40mL 之 NaOH 溶液, 恰達當量點, 該雙質子酸之分子量為若干? (A)60 (B)90 (C)120 (D)150 ( D ) 7. 若 0.10M 的 HCl (aq) 和 0.10M 的 CH 3 COOH (aq) 各取 25.0mL, 分別加入適當指示劑後, 再以 0.10M 的 NaOH (aq) 分別滴定之, 關於此滴定的敘述, 下列何者正確? (A) 滴定前兩溶液的 ph 值相等 (B) 滴定達當量點時, 兩溶液的 ph 均為 7 (C) 滴定達當量點時, 兩溶液放出的熱量相等 (D) 滴定達當量點時, 兩溶液所需滴加之 NaOH (aq) 體積相等 ( B ) 8. 某不純 K 2 CO 3(s) 試料 0.690g 溶於水, 以 0.100M HCl (aq) 滴定, 加入 50.0mL 後因滴加過量, 故再以 0.150N 之 NaOH (aq) 反滴定, 當加入 2.0mL 後恰達當量點, 問試料中含 K 2 CO 3(s) 純度百分率 (K=39) (A)4.7% (B)47% (C)53% (D)94% ( A ) 9. 用已標定之氫氧化鈉溶液來滴定未知濃度的鹽酸溶液時, 下列情形 :( 甲 ) 將標準鹼液濃度稀釋成一半 ( 乙 ) 未在鹽酸溶液中加入額外的蒸餾水 ( 丙 ) 以蒸餾水清洗過之滴定管, 使用前未經過滴定液的潤洗 ( 丁 ) 以蒸餾水清洗過之錐形瓶, 使用前未經過被滴定液的潤洗 ( 戊 ) 在錐形瓶中加入 1mL 的指示劑, 其中會降低實驗準確度的有幾項? (A)2 (B)3 (C)4 (D)5 ( A )10. 某固體酸之分子量為 150, 稱取 1.5 克溶於少量水中, 完全溶解後, 再以 1.0M 的 NaOH 溶液滴定, 加入溶液 20mL 達當量點, 則此酸為幾元酸? (A)2 (B)3 (C)1 (D)4

33 ( C ) M 之氫氧化鈉溶液 20mL, 以 H 2 SO 4 滴定, 達滴定終點時, 計用去 H 2 SO 4 溶液 10mL, 則硫酸溶液濃度為若干? (A)0.01M (B)0.05M (C)0.1M (D)0.5M ( B )12. 某工廠所排放之廢硫酸液, 擬選擇下列物質與它中和 鹼 分子量 每公斤市價 ( 元 ) CaCO Ca(OH) NH NaOH 若要花最少的錢中和同量的廢硫酸液, 應選擇那種鹼? 82 日大 (A)CaCO 3 (B)Ca(OH) 2 (C)NH 3 (D)NaOH ( D )13. 以 HCl 溶液 (0.10 M) 滴定 25 毫升 NaHCO 3 溶液 (0.10 M), 下列何圖 最能代表其滴定曲線?( 橫軸為添加 HCl 溶液之毫升數 ) 85 日大 (A) (B) (C) (D) ( D )14. 下列那一種液體的 ph 值最大? 89 日大 (A) 純水 (B) 氯化鈉水溶液 (C) 氯化銨水溶液 (D) 醋酸鈉水溶液 ( D )15. 下列四種酸溶液中, 何者與同體積的 0.1M 氫氧化鈉水溶液混合後, 所得的溶液具有最大的 ph 值? 90 學測 (A) 0.1M 的 H 2 SO 4 (B) 0.1M 的 HCl (C) 0.1M 的 HNO 3 (D) 0.1M 的 CH 3 COOH 二 多重選擇題 ( ACD ) 1. 欲中和鹼使形成 1 莫耳水時, 需用下列何項溶液? (A) 含 H 2 SO 4 49 克的硫酸溶液 (B) 含 22 克 H 3 PO 2 的次磷酸溶液 (C)2M 的 CH 3 CO 2 H (aq) 500mL (D) 通入 STP 下的 HCl (g) 22.4 升 (E) 含 1 莫耳 H 2 CO 3 的碳酸溶液 原子量 :P=31 S=32 Cl=35.5 (ACDE) 2. 下列有關酸鹼滴定的敘述何者錯誤? (A) 當酸與鹼的莫耳數相等時, 視為當量點 (B) 滴定至指示劑恰巧變色滴定即告完成, 此為滴定終點 (C) 當量點恆為滴定終點 (D) 指示劑用量可任意使用 (E) 滴定完成後所得溶液其 [H ]=[OH ] ( BCE ) 3. 有關中和 1M H 2 SO 4 100mL 的下列敘述何者正確?(NaOH=40,Ba(OH) 2 =171) (A) 需要氫氧化鈉 4 克 (B) 需要 1N Ba(OH) 2 200mL (C) 需要 50% NaOH16 克 (D) 需要 Ba(OH) 克 (E) 需要式量為 90 之二元鹼 9 克 ( AB ) 4. 有 ph 值均為 3.0 之鹽酸及醋酸二溶液各 1.0 升, 則下列敘述何者正確? 90 日大 (A) HCl 為強電解質,CH 3 COOH 為弱電解質 (B) 二溶液所含 H 的濃度均為 M (C) 如果將此二溶液分別用水稀釋至 2.0 升, 溶液所含 H 的濃度均為 M (D) 以 M NaOH (aq) 分別滴定此二溶液, 達當量點時, 溶液均呈中性 (E) 以 M NaOH (aq) 分別滴定此二溶液, 達滴定終點時, 用去 NaOH 的體積均相同 33

34 三 非選題 1. 下表為加 0.01M HCl 於 0.01M NaOH 50mL 中的 ph 值變化, 請回答下列各小題並寫出其計算過程才給分 :(log2=0.30 log2.86=0.46 log3=0.48 log3.33=0.52 log6.67=0.82) 加入 HCl 的 體積 V(mL) 溶液的 ph? 11.82?? 7?? 2.54 (1) 加入 V=0.0mL 時溶液之 ph 為多少? (2) 加入 V=25.0mL 時溶液之 ph 為多少? (3) 加入 V=49.9mL 時溶液之 ph 為多少? (4) 加入 V=50.1mL 時溶液之 ph 為多少? (5) 加入 V=75.0mL 時溶液之 ph 為多少? (6) 請用上面之數據, 繪出此滴定曲線, 縱坐標為 ph 值, 橫坐標為加入 HCl 的體積 (1)12 (2)11.52 (3)9 (4)5 (5)2.7 (6) 取 0.51g 的鄰苯二甲酸氫鉀 ( 簡稱 KHP, 式量為 204) 配成溶液來標定 NaOH, 需 NaOH (aq) 20.0mL 始能令酚酞由無色轉成紅色 另取 50mL 未知濃度的鹽酸以上述的 NaOH (aq) 滴定, 得 ph 變化之滴定曲線如右所示 則 (a) 標定的 NaOH 溶液的體積莫耳濃度? (b) 未知濃度的鹽酸體積莫耳濃度? (c) 當鹽酸液中滴入的 NaOH 體積達 75mL 時, 溶液的 [H ] 值若干? (a)0.125m,(b)0.10m,(c) M 3. 以 N NaOH 標準溶液滴定 25.0 毫升 N HCl 溶液 : 首先取 25.0 毫升 N HCl 溶液注入於 250 毫升錐形瓶中, 再把 HCl 溶液以蒸餾水稀釋到 100 毫升, 然後加入三滴適當之指示劑 最後從滴定管滴加 N NaOH 標準溶液, 直到溶液之顏色變化為止 試問 : (1) 稀釋到 100 毫升後, 此 HCl 溶液的 [H ] 為多少? (2) 加入 10.0 毫升 0.100NNaOH 標準溶液時, 此溶液的 [H ] 為多少? (3) 在滴定當量點時, 此溶液中氯化鈉濃度為多少? (4) 在當量點以後, 再滴加 1.00 毫升的 0.100N NaOH 溶液時, 此溶液的 [H ] 為多少? (1)0.025 (2) (3)0.02 (4)

35 Ch8 歷屆大考試題 1. 在常溫常壓的條件下, 下列關於水溶液之 ph 值的敘述, 何者正確? 91 學測 D (A) 純水的 ph 值是 0 (B) 酸性溶液的 ph 值永遠是正值 (C) 在鹼性溶液中, 0 ph 值 14 (D) 鹼性溶液的 ph 值代表溶液中的氫離子濃度 2-3 題為題組 有一胃病患者, 檢查顯示其胃液中含氫氯酸的濃度為 莫耳 / 升, 用含氫氧化鋁 Al(OH) 3 的胃藥中和, 化學反應式如下 : Al(OH) 3 + 3HCl AlCl 3 + 3H 2 O 2. 若此病人共分泌出 0.3 升的胃液, 需服用多少克的氫氧化鋁, 恰可中和胃酸? ( 原子量 H 為 1.0,O 為 16.0,Al 為 27.0) 91 學測 B (A)0.26 (B)0.47 (C)1.4 (D) 除了氫氧化鋁, 下列哪一種化合物也適合做胃藥的成分? 91 學測 A (A)Mg(OH) 2 (B)KOH (C)NH 4 Cl (D)NaCH 3 COO 4. 下列有關酸鹼的敘述, 何者正確? 91 學測補 B (A) 去離子水不含任何離子, 所以完全不導電 (B) 檸檬汁與石灰水混合時會發生質子轉移的反應 (C) 檸檬汁太酸, 可以藉加入糖分予以中和並減低酸度 (D) 稀釋後的檸檬汁中, 其氫氧根離子濃度大於氫離子濃度 5-6 為題組 胃壁會分泌鹽酸 (HCl), 使胃液之 ph 值維持在 2.3 ( 氫離子濃度 M) 左右, 以利消化食物 當胃酸過多時會造成胃痛, 需服用制酸劑 現有某病患胃液之 ph 值降到 2 5. 該病患服用的制酸劑, 其所含的有效成分 Mg(OH) 2 ( 分子量 58) 需達多少毫克, 才能使一公升胃液的 ph 值恢復至正常值 2.3? 92 學測補 B (A)116 (B)145 (C)232 (D)290 (E) 承上題, 若改服用其他制酸劑, 則下列哪一種有效成分所需的質量最少? 92 學測補 C (A)CaCO 3 ( 分子量 100) (B)NaHCO 3 ( 分子量 84) (C)Al(OH) 3 ( 分子量 78) (D)MgCO 3 ( 分子量 84) 7. 碳酸鈣粉末常用來噴灑經酸雨侵襲過的湖泊, 以減輕酸害 若於一稀鹽酸溶液中加入 過量的碳酸鈣固體, 則下列哪一圖最能代表其 ph 值隨時間的變化情形? 92 學測補 D 35

36 8. 可樂是夏天大眾化的消暑飲料之一, 內含磷酸及碳酸成分 某生經由滴定分析其酸鹼度, 測得氫離子濃度為 M 試問該可樂的 ph 值最接近下列何值? 94 學測 B (A) 1.4 (B) 2.5 (C) 3.8 (D) 6.3 (E) 一般的胃痛大都與胃酸過多有關 在 NaOH KOH Ca(OH) 2 Mg(OH) 2 四種物質中, 只有一種物質不會傷害口腔 食道, 因而適合用於胃藥 關於這一種物質的性質描述, 下列哪一項正確? 95 學測 B (A) 是兩性物質, 可以當作鹼或酸 (B) 在水中的溶解度是四種物質中最小 (C) 為共價化合物 (D) 1 莫耳物質可中和 1 莫耳鹽酸 (E) 可作氧化劑 10. 三支試管分別裝有稀鹽酸 氫氧化鈉溶液及氯化鈉水溶液, 已知各溶液的濃度均為 0.1M, 但標籤已脫落無法辨認 今將三支試管分別標示為甲 乙 丙後, 從事實驗以找出各試管是何種溶液 實驗結果如下 : (1) 各以紅色石蕊試紙檢驗時只有甲試管變藍色 (2) 加入藍色溴瑞香草酚藍 (BTB) 於丙試管時, 變黃色 (3) 試管甲與試管丙的水溶液等量混和後, 上述兩種指示劑都不變色, 加熱蒸發水份後得白色晶體 試問甲試管 乙試管 丙試管所含的物質依序為下列哪一項? 96 學測 B (A) 鹽酸 氯化鈉 氫氧化鈉 (B) 氫氧化鈉 氯化鈉 鹽酸 (C) 氯化鈉 鹽酸 氫氧化鈉 (D) 鹽酸 氫氧化鈉 氯化鈉 為題組氫氧化鋁在不同 ph 値水溶液中的溶解度列於表 3 根據表 3 資料, 回答 題 11. 下列有關氫氧化鋁溶解度的敘述, 哪一項正確? 97 學測 D (A) 水溶液的 ph 値為 6 時, 氫氧化鋁溶解度最大 (B) 酸性的水溶液中, 若 H + 離子濃度愈大, 則氫氧化鋁溶解度愈小 (C) 鹼性的水溶液中, 若 OH 離子濃度愈大, 則氫氧化鋁溶解度愈小 (D) 在一公升 M 鹽酸溶液比在一公升純水中溶解度大 12. 若要將表 3 在有限的空間作圖以便看出溶解度隨 ph 的變化, 則縱座標應使用下列哪一項 ( 最方便 )? 97 學測 E (A) 溶解度 1000 (B) 溶解度 1000 (C) 溶解度 (D) 溶解度 (E) log ( 溶解度 ) 表三 ph 溶解度 (mol/l) 圖 19 之甲 乙二條曲線是以鹼性水溶液, 分別滴定二個酸性水溶液的 ph 值變化圖, 而丙 丁二條曲線則是以酸性水溶液分別滴定二個鹼性水溶液 試問上述哪些酸鹼滴定反應, 適合以酚酞作為指示劑? 98 學測 E (A) 甲乙丙丁 (B) 乙丙丁 (C) 甲乙丁 (D) 甲丙丁 (E) 甲乙丙 36

37 14. 小明以酚酞為指示劑, 用標準的氫氧化鈉溶液, 標定一體積為 ml 的硫酸溶液, 其滴定曲線如圖 9 中的曲線甲 若事先於硫酸溶液中, 加入 1.00 M 的鹽酸 3.00mL, 則滴定曲線如曲線乙 根據這位同學的實驗, 則下列敘述何者正確? 91 指考研究試卷 AE (A) 硫酸濃度為 0.15 M (B) 硫酸濃度為 0.30 M (C) 氫氧化鈉濃度為 0.20 M (D) 氫氧化鈉濃度為 0.30 M 10 甲 乙 ph V (NaOH)/ ml (E) 到達滴定終點時, 則兩溶液顏色皆由無色變成紅色 圖 將 1.0 莫耳的醋酸溶於 10 毫升的重水中, 試問在此溶液中會有那些化合物存在? 91 指考 ABCDE (A) CH 3 COOH (B) CH 3 COOD (C) D 2 O (D) H 2 O (E) HOD 16. 於氫氧化鈉溶液中通入了足夠的二氧化硫, 所得產物經過純化結晶後, 可得下列哪一種化合物 ( 未表明結晶水 )? 92 指考 B (A) NaHSO 2 (B) Na 2 SO 3 (C) Na 2 SO 4 (D) Na 2 SO 5 (E) Na 2 S 2 O 鄰苯二甲酸氫鉀 [C 6 H 4 (COOH)(COOK)], 簡寫為 KHP, 分子量為 204, 在化學實驗中, 常利用其化學性質穩定, 且能與強鹼完全反應之特質, 作為酸鹼滴定之一級標準品 精秤 克之 KHP 固體, 以器皿 X, 配製成 50.0mL 的標準溶液 另用器皿 Y, 取出 20.0mL, 並置於器皿 Z, 加入指示劑後, 以未知濃度的 NaOH 溶液滴定, 到達滴定終點時, 用去 NaOH 溶液之體積為 27.6mL 93 指考 AC (A) 器皿 X 是圖一所標示的丙項器皿 (B) 器皿 Y 是圖一所標示的丁項器皿 (C) 滴定時,NaOH 溶液要裝於圖一所標示庚項器皿 ( 栓塞為鐵弗龍材質 ) (D) 最適合的器皿 Z, 為圖一所標示燒杯甲 滴定時, 並用玻璃棒隨時攪拌 (E) 在圖二所標示的正確讀數為 mL ( 註 : 圖一所標示器皿的刻度值 V, 可為 20mL 或 50mL 各器皿並未以實物大小的比例繪製 ) 圖二 圖一 37

38 18-22 為題組實驗課後王同學發現實驗桌上有六瓶試劑未予歸位, 可能為醋酸 鹽酸 硫酸 氫氧化鉀 氫氧化鈣以及氨水 王同學取出其中兩瓶, 進行簡易分析實驗以辨識二者成分 以下為其實驗記錄 : 95 指考 實驗 I 從第一瓶溶液中取出 ml, 以標準 NaOH 溶液滴定, 滴定結果列於表 1 中 表 1 體積 (NaOH)/ ml ph 圖 4 滴定曲線 實驗 II 從第一瓶溶液中取 ml 後, 加入 ml 0.01 M 的硫酸, 再以同一標準 NaOH 溶液滴定, 滴定結果繪於圖 4 中 實驗 III 從第一瓶與第二瓶溶液中分別取出 ml 與 ml, 相互混合之後, 再以標準 NaOH 溶液滴定 滴定結果也繪於圖 4 中 實驗 IV 完成實驗 III 後, 再加入數滴 BaCl 2, 溶液並無沈澱出現, 但若改加草酸鈉, 則溶液出現白色沈澱 18. 在答案紙上, 比照圖 4 的繪圖方式, 將實驗 I 的滴定結果繪於方格紙內, 並以平滑曲線連接各點 注意 : 繪圖可以先用鉛筆, 但最後要在鉛筆所繪的點與線上, 再用原子筆 鋼珠筆或中性筆描繪 ( 包括縱座標與橫座標 ) Ans: 38

39 19. 計算標準 NaOH 溶液的濃度 ( 單位 :M) 0.01(M) 20. 若在 ml 標準 NaOH 溶液中加入 ml 0.01 M 的鹽酸溶液, 則最後溶液的 ph 值為何? ph=7 21. 寫出第一瓶所含成分的正確中文名稱與化學式, 並計算其濃度 ( 單位 :M) 氫氯酸 HCl 0.01(M) 22. 寫出第二瓶所含成分的正確中文名稱與化學式, 並計算其濃度 ( 單位 :M) 氫氧化鈣 Ca(OH) (M) 23. 有甲 乙 丙 丁 戊 己 庚等七杯各含 100 毫升濃度不等的鹽酸溶液, 各溶液的 ph 值分別為 今將濃鹽酸逐滴滴入各溶液中, 使各溶液的 ph 值, 分別降為 若用各溶液所需加入濃鹽酸的滴數對各溶液的編號作圖, 則所形成的曲線, 應接近下列哪一個? 96 指考 A (A) (B) (C) (D) (E) 39