第 14 章 酸和鹼的簡介 14.1 在日常生活和實驗室常用的酸 14.2 酸的性質和化學反應 14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 14.4 酸的鹽基度 14.5 在日常生活和實驗室常用的鹼 14.6 鹼的性質和化學反應 14.7 水在顯示鹼的性質時所扮演的角色 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 P. 1 / 89
重要詞彙進度評估摘要概念圖 P. 2 / 89
14.1 在日常生活和實驗室常用的酸日常生活中常用的酸 酸在日常生活中十分普遍 它們都具有獨特的酸味酸味 活動 14.1 P. 3 / 89
醋 含有乙酸 番茄醬 含有乙酸 汽水 含有碳酸 乳酪 含有乳酸 茶 含有丹寧酸 菠菜 含有草酸葡萄 含有酒石酸圖 14.1 一些含有酸的食品 飲料和調味劑 柑橘類水果 含有抗壞血酸 ( 丙種維生素 ) 和檸檬酸 14.1 在日常生活和實驗室常用的酸 P. 4 / 89
實驗室內常用的酸 學校實驗室常用的酸包括 : 氫氯酸 (HCl) 硫酸 (H 2 SO 4 ) 硝酸 (HNO 3 ) 這三種酸又稱為礦酸礦酸 14.1 在日常生活和實驗室常用的酸 圖 14.2 實驗室內三種常用的礦酸 P. 5 / 89
14.2 酸的性質和化學反應 實驗室所用的稀酸稀酸通常是經稀釋的酸溶液 學習錦囊 純酸可以是氣體 ( 例如氯化氫 HCl) 液體 ( 例如硫酸 H 2 SO 4 硝酸 HNO 3 ) 或固體 ( 例如檸檬酸 ) 味道 稀酸帶有酸味酸味 實驗 14.1 實驗 14.1 P. 6 / 89
導電性 酸是電解質電解質 當酸溶於水時, 它會形成可導電導電的水溶液 對石蕊試紙的影響 稀酸會令藍色石蕊試紙變為紅色 藍色石蕊試紙 稀酸 圖 14.3 稀酸令藍色石蕊試紙變為紅色 14.2 酸的性質和化學反應 P. 7 / 89
與金屬的反應 稀酸與金屬活性序中位置高於銅位置高於銅的金屬反應, 會生成鹽和氫鹽和氫 例如 : Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl 2 (aq) + H 2 (g) Fe(s) + H 2 SO 4 (aq) FeSO 4 (aq) + H 2 (g) Ca(s) + 2HNO 3 (aq) Ca(NO 3 ) 2 (aq) + H 2 (g) ( 極稀 ) 無色氣泡 ( 氫氣 ) (a) 鎂帶 鐵釘 (b) 圖 14.4 稀酸與金屬的反應 (a) 鎂與稀氫氯酸的反應迅速 (b) 鐵與稀氫氯酸的反應緩慢 14.2 酸的性質和化學反應 P. 8 / 89
學習錦囊 只有極稀硝酸會與金屬反應, 釋出氫氣 而稀硝酸與金屬的反應則與上述不同, 有關的特性差異會在第 3B 冊第 30 章中再作討論 課文重點 酸 + 金屬 鹽 + 氫 例題 14.1 課堂練習 14.1 14.2 酸的性質和化學反應 P. 9 / 89
與金屬氫氧化物和金屬氧化物的反應 稀酸與金屬氫氧化物和金屬氧化物反應, 均會生成鹽和水 金屬氫氧化物和金屬氧化物都是鹽基鹽基 酸與鹽基的反應稱為中和作用中和作用 14.2 酸的性質和化學反應 P. 10 / 89
稀氫氯酸與氫氧化鈣的反應 反應會生成氯化鈣和水 Ca(OH) 2 (s) + 2HCl(aq) CaCl 2 (aq) + 2H 2 O(l) 白色無色 離子方程式 : Ca(OH) 2 (s) + 2H + (aq) Ca 2+ (aq) + 2H 2 O(l) 學習錦囊 在離子方程式中, 固態或不溶於水的離子化合物 ( 例如在本例子中的 Ca(OH) 2 (s)) 不應寫成獨立離子 ( 例如 Ca 2+ (aq) 和 OH (aq)) 14.2 酸的性質和化學反應 P. 11 / 89
稀硫酸與氧化銅 (II) 的反應 反應會生成硫酸銅 (II) 和水 CuO(s) + H 2 SO 4 (aq) CuSO 4 (aq) + H 2 O(l) 黑色藍色離子方程式 : CuO(s) + 2H + (aq) Cu 2+ (aq) + H 2 O(l) 氧化銅 (II) 硫酸銅 (II) 溶液圖 14.5 稀硫酸與氧化銅 (II) 反應, 會生成硫酸銅 (II) 溶液 14.2 酸的性質和化學反應 P. 12 / 89
課文重點酸 + 金屬氫氧化物 鹽 + 水酸 + 金屬氧化物 鹽 + 水 課堂練習 14.2 14.2 酸的性質和化學反應 P. 13 / 89
與碳酸鹽和碳酸氫鹽的反應 反應會生成鹽 二氧化碳和水二氧化碳和水 例子 1 CaCO 3 (s) + 2HCl(aq) CaCl 2 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O(l) 離子方程式 : CaCO 3 (s) + 2H + (aq) Ca 2+ (aq) + CO 2 (g) + H 2 O(l) 例子 2 2NaHCO 3 (aq) + H 2 SO 4 (aq) Na 2 SO 4 (aq) + 2CO 2 (g) + 2H 2 O(l) 離子方程式 : HCO 3 (aq) + H + (aq) CO 2 (g) + H 2 O(l) 14.2 酸的性質和化學反應 P. 14 / 89
酸與碳酸鹽或碳酸氫鹽的反應會生成無色的氣泡 ( 二氧化碳 ), 並出現泡騰現象出現泡騰現象 二氧化碳會令石灰水變得乳濁 課文重點 圖 14.6 稀氫氯酸與碳酸鈣反應時, 會出現泡騰現象 酸 + 碳酸鹽 鹽 + + 二氧化碳水 酸 + 碳酸氫鹽 鹽 + + 二氧化碳水 14.2 酸的性質和化學反應 例題 14.2 課堂練習 14.3 P. 15 / 89
14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色水在顯示檸檬酸的性質時所扮演的角色 固態檸檬酸不會不會令乾燥的藍色石蕊試紙產生變化 加入水把固態酸溶解後, 會形成檸檬酸水溶液 檸檬酸水溶液令乾燥的藍色石蕊試紙變為紅色 學習錦囊檸檬酸的分子結構如下 : P. 16 / 89
乾燥的藍色石蕊試紙 乾燥的藍色石蕊試紙變為紅色 固態檸檬酸 (a) 檸檬酸水溶液 圖 14.7 檸檬酸對乾燥的藍色石蕊試紙的影響 (a) 固態檸檬酸不會令乾燥的藍色石蕊試紙產生任何變化 (b) 檸檬酸水溶液令乾燥的藍色石蕊試紙變為紅色 (b) 14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 P. 17 / 89
固態檸檬酸不會不會與鎂發生反應 加入水把固態酸溶解後, 檸檬酸水溶液會與鎂反應, 生成氫 無色的氣泡 ( 氫氣 ) 鎂 固態檸檬酸 檸檬酸水溶液 (a) (b) 圖 14.8 檸檬酸與鎂的反應 (a) 固態檸檬酸不會與鎂產生任何反應 (b) 檸檬酸水溶液與鎂反應, 生成無色的氣泡 ( 氫氣 ) 14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 P. 18 / 89
試驗 固態檸檬酸 檸檬酸水溶液 導電性不會導電能導電 與固態氧化銅 (II) 的反應 與無水碳酸鈉的反應 與固態碳酸氫鈉的反應 沒有可觀察的變化 沒有可觀察的變化 沒有可觀察的變化 混合物受熱後, 溶液會變為藍色 釋出無色的氣泡 ( 二氧化碳 ) CO 3 2 (aq) + 2H + (aq) CO 2 (g) + H 2 O(l) 釋出無色的氣泡 ( 二氧化碳 ) HCO 3 (aq) + H + (aq) CO 2 (g) + H 2 O(l) 表 14.1 一些有關固態檸檬酸和檸檬酸水溶液性質的比較 檸檬酸只能在有水的情況下, 才能展示酸性性質 概念檢查 實驗 14.2 實驗 14.2 14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 P. 19 / 89
酸在水中的電離作用檸檬酸在水中的電離作用 純檸檬酸是由檸檬酸分子組成的共價化合物 圖 14.9 固態檸檬酸 14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 P. 20 / 89
當檸檬酸溶於水時, 分子會在水中電離, 生成氫離子 H + (aq) 過程稱為電離作用電離作用 檸檬酸 水 H + + 檸檬酸根離子 學習錦囊 檸檬酸分子在水中電離時, 所生成的陰離子是檸檬酸根離子 14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 P. 21 / 89
檸檬酸分子 H + 離子 檸檬酸根離子 圖 14.10 檸檬酸水溶液含有檸檬酸分子 氫離子和檸檬酸根離子 ( 註 : 圖中並沒有顯示水分子及檸檬酸水溶液中粒子的實際數目和大小 ) 檸檬酸水溶液的所有酸性性質, 都是源於它所含的氫離子 14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 P. 22 / 89
氯化氫 硫酸和硝酸在水中的電離作用 氯化氫是由氯化氫分子所組成的共價化合物 氯化氫氣體溶於水時, 氯化氫分子便會在水中電離, 生成氫離子 H + (aq) 水 HCl(g) H + (aq) + Cl (aq) Cl 離子 H + 離子 圖 14.11 氫氯酸含有氫離子和氯離子 ( 註 : 圖中並沒有顯示水分子及氫氯酸水溶液中粒子的實際數目和大小 ) 14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 P. 23 / 89
純硫酸和純硝酸分別是由硫酸分子和硝酸分子組成的共價化合物 當它們溶於水後, 分子便會在水中電離, 生成氫離子 H + (aq) 水 H 2 SO 4 (l) 2H + (aq) + SO 2 4 (aq) 水 HNO 3 (l) H + (aq) + NO 3 (aq) 14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 P. 24 / 89
酸的性質和氫離子 課文重點酸是一種共價分子化合物, 溶於水時會生成氫離子 H + (aq) 為唯一的 陽離子 氫離子 (H + (aq)) 不能單獨存在於水溶液中 它會與水分子 (H 2 O(l)) 結合成水合氫離子 ( 或鋞離子 ) (H 3 O + (aq)) 14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 P. 25 / 89
在撰寫方程式時, 我們通常會慣用 H + (aq) 來表示水溶液中的水合氫離子 氫離子 水分子 水合氫離子 ( 或鋞離子 ) 圖 14.12 H + 不含任何電子, 它會傾向與水分子中氧原子的孤電子對形成配位共價鍵, 因而生成水合氫離子 H 3 O + 例題 14.3 課堂練習 14.4 14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 P. 26 / 89
14.4 酸的鹽基度 不同的酸在水溶液中, 生成氫離子的數目也會不同 一個酸分子可生成的氫離子的最大數目, 便是該酸的鹽基度鹽基度 一元酸 每個氯化氫 (HCl) 分子在水中電離, 只會生成一個氫離子 氫氯酸的鹽基度是 1 HCl(aq) H + (aq) + Cl (aq) P. 27 / 89
二元酸 每個硫酸 (H 2 SO 4 ) 分子在水中電離, 會生成兩個氫離子 硫酸的鹽基度是 2 硫酸分子在水中的電離作用分兩個步驟進行 : 學習錦囊 H 2 SO 4 (aq) H + (aq) + HSO 4 (aq) HSO 4 (aq) H + (aq) + SO 4 2 (aq) 單箭號 表示該酸在水中完全電離 雙箭號 則表示該酸在水中不完全或部分電離 14.4 酸的鹽基度 P. 28 / 89
三元酸 每個磷酸 (H 3 PO 4 ) 分子在水中電離, 會生成三個氫離子 磷酸的鹽基度是 3 磷酸分子在水中的電離作用分三個步驟進行 : H 3 PO 4 (aq) H + (aq) + H 2 PO 4 (aq) H 2 PO 4 (aq) H + (aq) + HPO 2 4 (aq) HPO 2 4 (aq) H + (aq) + PO 3 4 (aq) 14.4 酸的鹽基度 P. 29 / 89
多元酸 每個分子含有超過一個可電離的氫原子的酸, 稱為多元酸 多元酸 ( 例如硫酸和磷酸 ) 的電離作用會分步驟進行 14.4 酸的鹽基度 P. 30 / 89
酸 在水中的電離作用 鹽基度 氫氯酸 HCl(aq) H + (aq) + Cl (aq) 硝酸 HNO 3 (aq) H + (aq) + NO 3 (aq) 亞硝酸 HNO 2 (aq) H + (aq) + NO 2 (aq) 乙酸 CH 3 COOH(aq) H + (aq) + CH 3 COO (aq) 硫酸 H 2 SO 4 (aq) 2H + (aq) + SO 2 4 (aq) 亞硫酸 H 2 SO 3 (aq) 2H + (aq) + SO 2 3 (aq) 碳酸 H 2 CO 3 (aq) 2H + (aq) + CO 2 3 (aq) 草酸 H 2 C 2 O 4 (aq) 2H + (aq) + C 2 O 2 4 (aq) 磷酸 H 3 PO 4 (aq) 3H + (aq) + PO 3 4 (aq) 表 14.2 一些常見的酸的鹽基度 1 ( 一元酸 ) 2 ( 二元酸 ) 3 ( 三元酸 ) P. 31 / 89
酸的鹽基度不一定等於不一定等於酸分子內氫原子的總數目 乙酸分子含有四個氫原子, 它的鹽基度是 1 而不是 4 學習錦囊 CH 3 COOH(aq) H + (aq) + CH 3 COO (aq) 草酸的結構式如下 : 草酸又稱為乙二酸 課文重點 H H H H 只有這個氫原子能生成氫離子 圖 14.13 由於每個乙酸 (CH 3 COOH) 分子只會產生一個氫離子, 故乙酸是一元酸 酸的鹽基度鹽基度是指一個酸分子可生成的 氫離子的最大數目 14.4 酸的鹽基度 課堂練習 14.5 P. 32 / 89
14.5 在日常生活和實驗室常用的鹼 鹽基是一些化學性質與酸截然不同的化合物 鹽基與酸反應, 只會生成鹽和水 鹽基的例子包括金屬氧化物金屬氧化物和金屬氫氧化物金屬氫氧化物 只有小部分小部分鹽基可溶於水 那些可溶於水的鹽基稱為鹼 鹼的例子包括 : 氫氧化鈉 氫氧化鉀 氫氧化鈣氧化鈉 氧化鉀學習錦囊氨氫氧化鈣只微溶微溶於水 P. 33 / 89
鹽基 ( 與酸反應, 只會生成鹽和水的化合物 ) 鹼 ( 可溶於水的鹽基 ) 課文重點 圖 14.14 所有鹼都是鹽基, 但並非所有鹽基都是鹼 鹽基是一種與酸反應時, 只會生成鹽和水的化合物 可溶於水的鹽基鹽基稱為鹼 14.5 在日常生活和實驗室常用的鹼 P. 34 / 89
日常生活中常用的鹼 氫氧化鈉 在通渠劑和焗爐清潔劑中找到氨 在玻璃清潔劑中找到氫氧化鈣 在熟石灰中找到 圖 14.15 這些家居清潔劑都含有鹼 14.5 在日常生活和實驗室常用的鹼 P. 35 / 89
實驗室內常用的鹼 氫氧化鈉溶液 (NaOH(aq)) 氫氧化鉀溶液 (KOH(aq)) 氫氧化鈣溶液 (Ca(OH) 2 (aq)) ( 石灰水 ) 氨水 (NH 3 (aq)) 圖 14.16 實驗室內常用的鹼 學習錦囊純鹼是固體 ( 除氨外, 它是氣體 ) 然而, 實驗室所用的鹼都是水溶液狀態 14.5 在日常生活和實驗室常用的鹼 活動 14.2 P. 36 / 89
14.6 鹼的性質和化學反應味道 稀鹼一般帶有苦味帶有苦味 質感 稀鹼的質感 滑溜滑溜 濃的氫氧化鉀和氫氧化鈉溶液則會侵蝕及灼傷皮膚 這兩種鹼稱為苛性鹼苛性鹼 P. 37 / 89
導電性 鹼是電解質電解質 當鹼溶於水時, 會形成可導電導電的水溶液 對石蕊試紙的影響 稀鹼會令紅色石蕊試紙變為藍色 紅色石蕊試紙 稀鹼 圖 14.17 稀鹼令紅色石蕊試紙變為藍色 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 38 / 89
與酸的反應 稀鹼與酸反應, 會生成鹽和水鹽和水 例如 :NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H 2 O(l) 課文重點 鹼 + 酸 + 鹽水 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 39 / 89
與非金屬氧化物的反應 稀鹼會與一些非金屬氧化物如二氧化碳 (CO 2 ) 產生反應 例子 1 Ca(OH) 2 (aq) + CO 2 (g) CaCO 3 (s)+ H 2 O(l) 無色 不溶的白色固體 石灰水是飽和的氫氧化鈣水溶液飽和的氫氧化鈣水溶液 把二氧化碳通入石灰水中, 它們會產生反應, 生成不溶的白色固體 ( 碳酸鈣 ), 並懸浮於溶液中, 令石灰水變得乳濁 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 40 / 89
例子 2 2NaOH(aq) + CO 2 (g) Na 2 CO 3 (aq) + H 2 O(l) 無色可溶於水 學習錦囊 二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應, 生成的碳酸鈉是可溶於水的 因此, 氫氧化鈉溶液不能不能用作測試二氧化碳 課文重點鹼 + 二氧化碳 金屬碳酸鹽 + 水 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 41 / 89
與銨化合物的反應 把稀鹼與銨化合物一起加熱加熱時, 它們會產生反應, 並生成鹽 水和帶刺激性氣味帶刺激性氣味的氨 氨氣能令濕潤濕潤的紅色石蕊試紙變為藍色 例子 加熱 NH 4 Cl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + NH 3 (g) + H 2 O(l) 離子方程式 : NH 4+ (aq) + OH 加熱 (aq) NH 3 (g) + H 2 O(l) 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 42 / 89
濕潤的紅色石蕊試紙 濕潤的紅色石蕊試紙變為藍色 銨化合物 + 鹼 圖 14.18 銨化合物與鹼反應生成氨氣 氨氣會把濕潤的紅色石蕊試紙變為藍色 課文重點銨化合物 + 鹼 加熱 鹽 + 氨 + 水 課堂練習 14.6 實驗 14.3 實驗 14.3 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 43 / 89
與含金屬離子的水溶液的反應 除氫氧化鈉和氫氧化鉀外, 其他金屬氫氧化物都不溶於水或只微溶於水 把鹼水溶液加入含有金屬離子的溶液中, 會生成金屬氫氧化物沉澱 例子 MgSO 4 (aq) + 2NaOH(aq) Mg(OH) 2 (s) + Na 2 SO 4 (aq) 白色沉澱 離子方程式 :Mg 2+ (aq) + 2OH (aq) Mg(OH) 2 (s) 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 44 / 89
氨水含有氫氧離子 (OH (aq)) 把數滴氨水加入硫酸鎂溶液中, 會生成白色的沉澱 ( 氫氧化鎂 ) 學習錦囊 在第 24 頁第 14.7 節中, 你將會研習為甚麼氨水含有氫氧離子 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 45 / 89
金屬離子 與 NaOH(aq) 或 NH 3 (aq) 的沉澱作用 在沉澱加入過量 NaOH(aq) 在沉澱加入過量 NH 3 (aq) Ca 2+ (aq) 與 NaOH(aq): Ca 2+ (aq) + 2OH (aq) Ca(OH) 2 (s) 白色沉澱與 NH 3 (aq) : 沒有可觀察的變化 不溶 沒有可觀察的變化 沒有可觀察的變化 沒有可觀察的變化 Mg 2+ (aq) Mg 2+ (aq) + 2OH (aq) Mg(OH) 2 (s) 無色白色沉澱 不溶 不溶 Al 3+ (aq) Al 3+ (aq) + 3OH (aq) Al(OH) 3 (s) 無色白色沉澱 溶解並生成無色的溶液 不溶 Zn 2+ (aq) Zn 2+ (aq) + 2OH (aq) Zn(OH) 2 (s) 無色白色沉澱 溶解並生成無色的溶液 溶解並生成無色的溶液 表 14.3 一些含金屬離子的水溶液與氫氧化鈉溶液和氨水的反應 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 46 / 89
金屬離子 與 NaOH(aq) 或 NH 3 (aq) 的沉澱作用 在沉澱加入過量 NaOH(aq) 在沉澱加入過量 NH 3 (aq) Fe 2+ (aq) Fe 2+ (aq) + 2OH (aq) Fe(OH) 2 (s) 綠色暗綠色沉澱 不溶 不溶 Fe 3+ (aq) Pb 2+ (aq) Fe 3+ (aq) + 3OH (aq) Fe(OH) 3 (s) 黃色或紅棕色沉澱棕色 Pb 2+ (aq) + 2OH (aq) Pb(OH) 2 (s) 無色白色沉澱 不溶 溶解並生成無色的溶液 不溶 不溶 Cu 2+ (aq) Cu 2+ (aq) + 2OH (aq) Cu(OH) 2 (s) 藍色淺藍色沉澱 不溶 溶解並生成深藍色的溶液 Ag + (aq) 2Ag + (aq) + 2OH (aq) Ag 2 O(s) +H 2 O(l) 無色深棕色沉澱 不溶 溶解並生成無色的溶液 表 14.3 一些含金屬離子的水溶液與氫氧化鈉溶液和氨水的反應 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 47 / 89
Mg(OH) 2 (s) Al(OH) 3 (s) Zn(OH) 2 (s) Fe(OH) 2 (s) 圖 14.19 把少量氫氧化鈉溶液或氨水加入含金屬離子的水溶液後, 所形成的沉澱的顏色 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 48 / 89
Fe(OH) 3 (s) Pb(OH) 2 (s) Cu(OH) 2 (s) 圖 14.19 把少量氫氧化鈉溶液或氨水加入含金屬離子的水溶液後, 所形成的沉澱的顏色 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 49 / 89
把過量的氨水加入鈣離子水溶液中, 也不會生成沉澱 氨水中所含的氫氧離子不足以生成氫氧化鈣 學習錦囊 金屬氫氧化物的顏色和它們在過量的鹼性溶液中的溶解度, 有助我們辨識水溶液中可能含有的金屬離子 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 50 / 89
溶於過量氫氧化鈉溶液的沉澱 氫氧化鋁 氫氧化鋅和氫氧化鉛 (II) 均是白色沉澱白色沉澱 把過量氫氧化鈉溶液分別加入該三種氫氧化物中, 會生成可溶的絡離子可溶的絡離子 該三種氫氧化物均溶於溶於過量氫氧過量氫氧化鈉溶液中, 並生成無色的溶液 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 51 / 89
Al(OH) 3 (s) + OH (aq) 白色沉澱 Zn(OH) 2 (s) + 2OH (aq) 白色沉澱 來自過量氫氧化鈉溶液 Pb(OH) 2 (s) + 2OH (aq) 白色沉澱 來自過量氫氧化鈉溶液 來自過量氫氧化鈉溶液 [Al(OH) 4 ] (aq) 四羥合鋁酸根離子無色的溶液 [Zn(OH) 4 ] 2 (aq) 四羥合鋅酸根離子無色的溶液 [Pb(OH) 4 ] 2 (aq) 四羥合鉛 (II) 酸根離子無色的溶液 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 52 / 89
加入少量 NaOH(aq) 加入過量 NaOH(aq) Zn(NO 3 ) 2 (aq) Zn(OH) 2 沉澱 含有 [Zn(OH) 4 ] 2 (aq) 離子的溶液 圖 14.20 氫氧化鋅溶於過量的氫氧化鈉溶液中, 生成無色的溶液 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 53 / 89
溶於過量氨水的沉澱 氫氧化鋅和氫氧化銅 (II) 均溶於過量的氨水中, 分別生成無色的溶液和深藍色的溶液 生成可溶的絡離子可溶的絡離子 Zn(OH) 2 (s) + 4NH 3 (aq) [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ (aq) + 2OH (aq) 白色沉澱 四氨合鋅離子無色的溶液 Cu(OH) 2 (s) + 4NH 3 (aq) [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ (aq) + 2OH (aq) 藍色沉澱 四氨合銅 (II) 離子深藍色的溶液 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 54 / 89
加入少量 NH 3 (aq) 加入過量 NH 3 (aq) CuSO 4 (aq) Cu(OH) 2 沉澱 含有 [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ (aq) 離子的溶液 圖 14.21 氫氧化銅 (II) 溶於過量的氨水中, 生成深藍色的溶液 課堂練習 14.7 實驗 14.4 實驗 14.4 14.6 鹼的性質和化學反應 P. 55 / 89
14.7 水在顯示鹼的性質時所扮演的角色鹼的性質和氫氧離子 鹼溶於水時, 會產生氫氧離子 OH (aq) 氫氧化鈉在水中的離解作用 氫氧化鈉是由 Na + 和 OH 離子組成的離子化合物 P. 56 / 89
在固態時, Na + 和 OH 離子不可自由流動 溶於水中後, 這些離子變得可自由流動 過程稱為離解作用離解作用 水 NaOH(s) Na + (aq) + OH (aq) 沒有自由流動的離子 自由流動的離子 ( 化學鍵合沒有改變 ) 離解作用 14.7 水在顯示鹼的性質時所扮演的角色 P. 57 / 89
OH 離子 Na + 離子 圖 14.22 氫氧化鈉溶液含有鈉離子和氫氧離子 ( 註 : 圖中並沒有顯示水分子及氫氧化鈉溶液中粒子的實際數目和大小 ) 14.7 水在顯示鹼的性質時所扮演的角色 P. 58 / 89
氨在水中的電離作用 氨是由氨分子組成的共價化合物 當氨分子溶於水時, 只會輕微電離 ( 形成離子 ), 生成氫氧離子 (OH (aq)) 和銨離子 (NH 4+ (aq)) 氨水亦可稱為氨溶液氨溶液 水 NH 3 (g) NH 3 (aq) NH 3 (aq) + H 2 O(l) NH 4+ (aq) + OH (aq) 電離作用 分子 自由流動的離子 ( 化學鍵合有改變 ) 14.7 水在顯示鹼的性質時所扮演的角色 P. 59 / 89
NH 4 + 離子 OH 離子 NH 3 分子 圖 14.23 氨水含有氨分子 銨離子和氫氧離子 ( 註 : 圖中並沒有顯示水分子及氨溶液中粒子的實際數目和大小 ) 14.7 水在顯示鹼的性質時所扮演的角色 P. 60 / 89
學習錦囊 由於沒有證據顯示氨水中有 NH 4 OH 化合物的存在, 故我們不應把氨水稱為 氫氧化銨 或以化學式 NH 4 OH 來表示氨水 課文重點鹼是一種當溶於水時, 可離解離解或電離成 氫氧離子 OH (aq) 的鹽基鹽基 課堂練習 14.8 STSE 連繫 14.1 14.7 水在顯示鹼的性質時所扮演的角色 P. 61 / 89
14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質濃酸的腐蝕性 濃酸具有腐蝕性腐蝕性 圖 14.24 以上危險警告標籤的意思是腐蝕性 盛有濃礦酸的瓶子都貼上該標籤 圖 14.25 衣服沾及濃硫酸後出現破洞 P. 62 / 89
濃氫氯酸 濃氫氯酸的濃度約為 11 mol dm 3 ( 或大約 11 M), 當中氯化氫所佔的質量為 35% 學習錦囊 M 是指摩爾濃度, 它是溶液濃度的單位 我們會在第 15 章再作討論 當濃氫氯酸暴露於空氣中, 釋出的氯化氫氣體會溶解於空氣的水分中, 生成氫氯酸微滴 ( 即酸霧 ) 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 P. 63 / 89
濃氫氯酸是具揮發性的揮發性的無色液體 它暴露於空氣中會冒出酸霧, 並帶有濃烈的氣味 濃氫氯酸會侵蝕皮膚和眼睛 圖 14.26 濃氫氯酸是揮發性的無色液體 照片中的白色煙霧是酸霧 由於濃氫氯酸的氫離子濃度極高氫離子濃度極高, 故它具有腐蝕性 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 P. 64 / 89
濃硝酸 濃硝酸 ( 大約 16 M) 中硝酸所佔的質量約為 70% 它是具揮發性的揮發性的無色液體 暴露於空氣中會冒出酸霧酸霧及帶有濃烈的氣味 硝酸在貯存一段時間後會變黃變黃 濃硝酸會分解為棕色的二氧化氮, 當這些二氧化氮溶於水中, 會形成黃色溶液 光 4HNO 3 (aq) 2H 2 O(l) + 4NO 2 (g) + O 2 (g) 棕色氣體 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 P. 65 / 89
由於光會加快濃硝酸的分解作用, 故濃硝酸通常會貯存於棕色棕色的瓶子中 圖 14.27 濃硝酸是無色或淡黃色的液體, 它必須貯存於棕色的瓶子中, 以防止光加快它的分解 濃硝酸會侵蝕皮膚, 使皮膚立刻變得焦黃 濃硝酸的腐蝕性源於它的氧化性質氧化性質 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 P. 66 / 89
濃硫酸 濃硫酸 ( 大約 18 M) 中硫酸所佔的質量約為 98% 它是無色的油狀液體 由於它不易揮發, 故暴露於空氣中也不會冒不會冒出酸霧出酸霧 學習錦囊 濃硫酸與稀硫酸的化學性質有很大的差異 因此, 提及硫酸時, 必須指明是 濃 還是 稀 的 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 P. 67 / 89
圖 14.28 濃硫酸是無色的油狀液體 當皮膚接觸到濃硫酸時, 酸會使皮膚迅速脫水 ( 除去水分 ), 造成嚴重燒傷 濃硫酸的腐蝕性源於它的氧化性質及脫水性質氧化性質及脫水性質 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 P. 68 / 89
濃鹼的腐蝕性 濃氫氧化鈉溶液和濃氫氧化鉀溶液的腐蝕性極高, 熱的時候更甚 濃鹼會迅速侵蝕皮膚, 使皮膚變黃甚至變黑 由於這些鹼含有的氫氧離子濃度極高, 它們具有高度腐蝕性 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 P. 69 / 89
圖 14.29 盛有濃氫氧化鈉溶液和濃氫氧化鉀溶液的試劑瓶貼上 腐蝕性 的危險警告標籤 圖 14.30 雞腳的皮肉受濃氫氧化鈉溶液侵蝕 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 P. 70 / 89
處理濃酸和濃鹼時的安全措施 1. 戴上防護手套和佩戴安全眼鏡 2. 在煙櫥內進行實驗, 以防吸入煙霧 3. 稀釋濃酸或濃鹼時, 應把酸或鹼緩慢地加入大量的水中, 並不停攪拌 如果把水加入酸和鹼中, 會釋出大量熱能, 使液體濺出 因此, 緊記切勿把水加入酸和鹼中 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 P. 71 / 89
水 濃酸或濃鹼 水 圖 14.31 稀釋濃酸和濃鹼時的正確步驟 實驗 14.5 實驗 14.5 課堂練習 14.9 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 P. 72 / 89
重要詞彙 1. 酸 acid 2. 氫氯酸 hydrochloric acid 3. 硫酸 sulphuric acid 4. 硝酸 nitric acid 5. 電離 ionize 6. 氫離子 hydrogen ion, H + (aq) 7. 電離作用 ionization 8. 鹽基度 basicity 9. 一元酸 monobasic acid 10. 二元酸 dibasic acid P. 73 / 89
11. 三元酸 tribasic acid 12. 多元酸 polybasic acid 13. 鹽基 base 14. 金屬氧化物 metal oxide 15. 金屬氫氧化物 metal hydroxide 16. 鹼 alkali 17. 氨 ammonia 18. 氫氧離子 hydroxide ion, OH (aq) 19. 離解作用 dissociation 20. 離解 dissociate 21. 腐蝕性 corrosive 重要詞彙 P. 74 / 89
進度評估 1. 你能舉出一些日常生活或在學校實驗室內常用的酸嗎? 2. 稀酸會與藍色石蕊試紙有甚麼反應? 3. 稀酸 ( 如氫氯酸和硫酸 ) 與金屬反應, 會觀察到甚麼結果? 4. 稀酸與金屬氧化物 金屬氫氧化物 碳酸鹽和碳酸氫鹽反應, 會觀察到甚麼結果? 5. 水在顯示酸的性質時扮演了甚麼角色? 6. 所有酸溶於水中, 都會形成哪一種離子? 7. 酸的 鹽基度 是甚麼? 8. 你能舉出一些日常生活或學校實驗室內常用的鹼嗎? P. 75 / 89
9. 稀鹼會與紅色石蕊試紙有甚麼反應? 10. 鹼與酸反應, 會觀察到甚麼結果? 11. 鹼與非金屬氧化物反應, 會觀察到甚麼結果? 12. 鹼與銨化合物反應, 會觀察到甚麼結果? 13. 把鹼加入含有金屬離子的水溶液中, 會觀察到甚麼結果? 14. 所有鹼溶於水中, 都會形成哪一種離子? 15. 水在顯示鹼的性質時扮演了甚麼角色? 16. 濃酸和濃鹼都具有甚麼危險性? 17. 處理濃酸和濃鹼時, 應採取甚麼安全措施? 進度評估 P. 76 / 89
摘要 14.1 在日常生活和實驗室常用的酸 1. 日常生活中常見的酸包括檸檬酸 ( 在檸檬中找到 ) 乙酸 ( 在醋中找到 ) 和碳酸 ( 在汽水中找到 ) 2. 實驗室內常用的酸包括氫氯酸 硫酸和硝酸 P. 77 / 89
14.2 酸的性質和化學反應 3. 稀酸的性質和化學反應包括 : 帶有酸味 令藍色石蕊試紙變為紅色 能導電 酸 + 金屬 鹽 + 氫 ( 只限金屬活性序中位置高於銅的金屬 ) 酸 + 金屬氫氧化物 鹽 + 水 酸 + 金屬氧化物 鹽 + 水 酸 + 碳酸鹽 鹽 + 二氧化碳 + 水 酸 + 碳酸氫鹽 鹽 + 二氧化碳 + 水 摘要 P. 78 / 89
14.3 水在顯示酸的性質時所扮演的角色 4. 酸是一種共價分子化合物, 溶於水時只會生成氫離子 H + (aq) 為唯一的陽離子 5. 酸在水中會電離, 生成 H + (aq) 離子, 而只有 H + (aq) 離子的存在才能展示酸的典型性質 因此, 水對顯示酸的性質非常重要 14.4 酸的鹽基度 6. 酸的鹽基度是指一個酸分子可生成的氫離子的最大數目 摘要 P. 79 / 89
14.5 在日常生活和實驗室常用的鹼 7. 鹽基是一種與酸反應時, 只會生成鹽和水的化合物 可溶於水的鹽基稱為鹼 8. 日常生活中和實驗室內常用的鹼包括氫氧化鈉 氫氧化鈣 ( 石灰水 ) 和氨 ( 在玻璃清潔劑中找到 ) 摘要 P. 80 / 89
14.6 鹼的性質和化學反應 9. 稀鹼的性質和化學反應包括 : 帶有苦味 質感 滑溜 令紅色石蕊試紙變為藍色 能導電 酸 + 鹼 鹽 + 水 非金屬氧化物 + 鹼 鹽 + 水 加熱銨化合物 + 鹼鹽 + 氨 + 水 與某些含金屬離子的水溶液生成沉澱 摘要 P. 81 / 89
14.7 水在顯示鹼的性質時所扮演的角色 10. 鹼是一種當溶於水時, 可離解或電離成氫氧離子 OH (aq) 的鹽基 只有氫氧離子的存在才能展示鹼的典型性質 14.8 濃酸和濃鹼的腐蝕性質 11. 濃酸和濃鹼都具有腐蝕性, 具腐蝕性的物質會 侵蝕 其他物質, 例如金屬 衣物 紙張及皮膚 12. 濃氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液的腐蝕性極高, 熱的時候更甚 由於這些鹼含有的氫氧離子濃度極高, 故它們具有高度腐蝕性 摘要 P. 82 / 89
概念圖 檸檬酸 ( 在檸檬中找到 ) 乙酸 ( 在醋中找到 ) 碳酸 ( 在汽水中找到 ) 日常生活中 例子 酸 氫氯酸 (HCl(aq)) 硫酸 (H 2 SO 4 (aq)) 硝酸 (HNO 3 (aq)) 實驗室內 P. 83 / 89
一元酸 多元酸 每個酸分子產生 1 個 H + (aq) 離子 每個酸分子產生 2 個或以上 H + (aq) 離子 氫離子 (H + (aq)) 酸 溶於水生成 概念圖 P. 84 / 89
酸 稀酸 性質和化學反應 帶有酸味 令藍色石蕊試紙變為 紅色 能導 電 與一些金屬反應, 生成鹽和 氫 與 金屬氧化物和氫氧化物反應, 生成鹽和水 與碳酸鹽和碳酸氫鹽反應, 生成鹽 二氧化碳和水 概念圖 P. 85 / 89
酸 濃酸 HCl 的危險性 含高濃度的, 氫離子因此具腐蝕性 H 2 SO 4 的危險性 具 脫水及氧化性質, 因此具腐蝕性 HNO 3 的危險性 具 氧化性質, 因此具腐蝕性 概念圖 P. 86 / 89
鹽基 例子 金屬氧化物 金屬氫氧化物 氨 可溶於水的鹽基 ( 鹼 ) 不溶於水的鹽基 溶於水生成 氫氧離子 (OH (aq)) 概念圖 P. 87 / 89
可溶於水的鹽基 ( 鹼 ) 稀鹼 性質和化學反應 帶有苦味 質感 滑溜 令紅色石蕊試紙變為 藍色 能導 電 與 酸反應, 生成鹽和水 與非金屬氧化物反應, 生成 鹽和水 與 銨化合物反應, 生成鹽 氨和水 與一些金屬離子反應, 生成 沉澱 概念圖 P. 88 / 89
可溶於水的鹽基 ( 鹼 ) 濃鹼 危險性 含高濃度的, 氫氧離子因此具高度腐蝕性 概念圖 P. 89 / 89