GCSE 科學/酸鹼、鹽和電解
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- 來自動物和植物材料的酸稱為有機酸。
- 化學家找到方法創造的酸稱為無機酸。
- 酸溶液可以是稀釋的或濃縮的。
- 酸是在溶解於水中時釋放氫離子的物質。
性質
- 酸具有酸味。
- 酸會改變指示劑的顏色：酸會使藍色石蕊試紙變紅。
- 酸與金屬反應生成氫氣和金屬鹽。
- > 一些金屬反應緩慢，例如銅，一些反應非常快，例如鈉。
- 金屬 + 酸 -> 金屬鹽 + 氫氣
- 鋅 + 硫酸 -> 硫酸鋅 + 氫氣
- Zn (s) + H2SO4 (aq) -> H2 (g) + ZnSO4 (aq)
- > 金屬取代酸中所含的氫。
- 酸與碳酸鹽反應生成二氧化碳、鹽和水。
- 碳酸鎂 + 鹽酸 -> 二氧化碳 + 氯化鎂 + 水
- MgCO3 (s) + 2HCl (aq) -> CO2 (g) + MgCl2 (aq) + H2O
- 酸中和鹼僅形成鹽和水。
- 酸具有H+離子，這些離子與鹼中的OH-離子結合形成H2O，這是中和反應的結果。
- 鹼是與酸反應僅形成鹽和水的物質。
- 酸 + 鹼 -> 鹽 + 水
- 氫氧化鈣 + 硝酸 -> 硝酸鈣 + 水
- 鹼是可溶性鹼
- 氫氧化鈉 + 鹽酸 -> 氯化鈉 + 水
- NaOH (aq) + HCl (aq) -> NaCl (aq) + H2O (l)
- 石灰水是鹼（氫氧化鈣）。當二氧化碳氣體透過它時，它會變渾濁。沉澱物是碳酸鈣。
- 二氧化碳 + 氫氧化鈣 -> 碳酸鈣 + 水
性質
- 鹼中和酸僅形成鹽和水。
- 可溶性鹼會改變指示劑的顏色（例如，使紅色石蕊試紙變藍）。
- 可溶性鹼摸起來有滑膩感（它們會將皮膚上的一些油脂轉化為肥皂）。減少劑；將油脂轉化為肥皂。
- 水中鹼的溶液含有氫氧根離子OH- (aq)。由於大多數金屬氫氧化物不溶，因此新增到金屬鹽溶液中的鹼會沉澱出不溶性金屬氫氧化物。
- 含有更多氫離子的酸（電離程度更大）反應更快（例如 HCl）。
- 這是一種強酸（幾乎所有酸分子都形成離子）。
- 在弱酸中，只有部分酸分子形成離子。
- 相同濃度的強酸的pH值低於弱酸。
強酸 弱酸 鹽酸 乙酸 硫酸 檸檬酸 硝酸 碳酸
- 強鹼在溶液中幾乎完全以離子的形式存在。
- 弱鹼，溶液中只有部分分子會形成離子。
強鹼 弱鹼 氫氧化鈉 氨水 氫氧化鉀 氫氧化鈣
- pH是水溶液或液體的酸度或鹼度的水平。
- 通用指示劑在強酸性和弱酸性溶液中會變成不同的顏色。
- 它既有液體形式，也有溶液形式。
- 酸的pH值小於7。
- 鹼的pH值大於7。
- 中性物質的pH值為7。
指示劑 酸性顏色 中性顏色 鹼性顏色 石蕊 紅色 紫色 藍色 酚酞 無色 無色 粉色 甲基橙 紅色 黃色 黃色
- 大多數植物在土壤pH值接近7時生長最好。
- 如果土壤太酸性或太鹼性，植物會生長不良或根本不生長。
- 化學物質被新增到土壤中以調節pH值。
- 最常見的是，土壤太酸性，因此用生石灰（氧化鈣）、熟石灰（氫氧化鈣）或石灰石（碳酸鈣）處理。這些都是廉價的鹼。
- 鹼性氧化物 + 鹼 -> 無明顯反應
- 鹼性氧化物 + 酸 -> 鹽 + 水
- 鹼性氧化物 + 水 -> 鹼
- CaO、MgO、CuO、Na2O、K2O
- P + K的氧化物加熱時會形成過氧化物，其他氧化物會分解。
- 酸性氧化物 + 鹼 à 鹽 -> 水 [SO3(s) + 2NaOH(aq) -> Na2SO4 (aq) + H2O (l)]
- 酸性氧化物 + 酸 -> 無明顯反應 [NO2 + HCl -> 無反應]
- 酸性氧化物 + 水 -> 酸 [2NO2 + H2O -> HNO3 + HNO2] *例外：混合酸酐
- 例外：2NO2 + 2NaOH -> NaNO3 + NaNO2 + H2O *混合酸酐
- SO2、SO3、NO2、P2O5（五氧化二磷）、P2O3
- 非金屬氧化物（但不是酸性）
- CO（一氧化碳）、NO（一氧化氮）、N2O（一氧化二氮）、H2O（水）
- 與任何物質都不反應
- 兩性氧化物 + 酸 -> 鹽 + 水
- 兩性氧化物 + 鹼 (+ 水) -> 絡鹽
- ZnO (s) + 2NaOH (aq) -> H2O -> Na2Zn(OH)4（鋅酸鈉）
- Al2O3 + 2NaOH + 3H2O -> 2NaAl(OH)4（鋁酸鈉）
- PbO + 2NaOH + H2O -> Na2Pb(OH)4（鉛酸鈉）
- 對於Pb、Cu、Zn、Fe、Al，加熱金屬硝酸鹽、氫氧化物或碳酸鹽
(a) 2Cu(NO3)2 (s) -∆-> 2CUO (s) + 4NO2(g) + O2 (g)
- 可識別為棕色的二氧化氮氣體
(b) Cu(OH)2 (s) -∆-> CuO (s) + H2O (g/l)
(c) CuCO3 (s) -∆-> CuO (s) + CO2 (g)
- 當酸中的所有或部分氫離子被金屬離子或銨離子取代時形成的物質。
- 酸被鹼中和時生成（同時生成水）
- 無水鹽 – 不含水的鹽
- 水合鹽 – 含有固定百分比的水（結晶水或水合水）– 對鹽的形狀和顏色很重要
- 可溶性鹽溶解後會留下澄清溶液
- 不溶性鹽沉澱
| 可溶 | 不溶 |
| 所有氯化物 | 氯化銀 |
| 氯化鉛（II） | |
| 所有硫酸鹽 | 硫酸鋇 |
| 硫酸鈣 | |
| 硫酸鉛（II） | |
| 所有硝酸鹽 | |
| 碳酸鈉 | |
| 碳酸鉀 | 所有碳酸鹽 |
| 所有乙酸鹽 | |
| 鈉鹽 | |
| 鉀鹽 | |
| 銨鹽 |
- 酸 + 金屬 -> 鹽 + 氫氣
加熱酸，加入過量的金屬，等待直到不再產生氫氣
- 酸 + 金屬氧化物 -> 鹽 + 水
向酸中加入過量的金屬氧化物。等待直到溶液不再使藍色石蕊試紙變紅
- 酸 + 金屬碳酸鹽 -> 鹽 + 水 + 二氧化碳
向酸中加入過量的金屬碳酸鹽。等待直到不再產生CO2
- 酸 + 鹼 -> 鹽 + 水
- 加入過量的固體以確保沒有剩餘的酸
進行上述操作後，過濾掉溶液中的多餘固體。將濾液在水浴上蒸發。當玻璃棒上形成晶體時，可以將其取出。溶液冷卻至結晶。然後可以透過過濾分離溶液，用蒸餾水洗滌晶體，然後將晶體晾乾。
- 所有不溶性鹽都將經歷複分解反應
- 較活潑的金屬會置換溶液中較不活潑的金屬
碘化鉛（II）是一種不溶性鹽，將由碘化鈉製備。將硝酸鉛（II）加入溶液中（所有硝酸鹽都可溶於水）。由於鈉置換鉛，因此會形成碘化鉛（II）沉澱。
NaI (aq) + Pb (NO3)2 (aq) -> PbI2 (s) + 2NaNO3 (aq)
過濾含有沉澱的溶液，並用蒸餾水洗滌以溶解任何殘留的NaNO3。用烘箱或乾燥器乾燥殘留物以獲得不溶性鹽。
陽離子 NaoH (aq) NH3 (aq) 鋁 (Al3+) 白色沉澱，過量溶液中可溶 白色沉澱，過量溶液中不溶 銨 (NH4+) 與NaOH加熱產生氨氣 鈣 (Ca2+) 白色沉澱，過量溶液中不溶 無沉澱或少量白色沉澱 銅 (Cu2+) 淺藍色沉澱，過量溶液中不溶 淺藍色沉澱，過量溶液中可溶，形成深藍色溶液 鐵（II）(Fe2+) 綠色沉澱，過量溶液中不溶 綠色沉澱，過量溶液中不溶 鐵（III）(Fe3+) 紅棕色沉澱，過量溶液中不溶 紅棕色沉澱，過量溶液中不溶 鋅 (Zn2+) 白色沉澱，過量溶液中可溶，形成無色溶液。 白色沉澱，過量溶液中可溶，形成無色溶液。
陰離子 測試 測試結果 碳酸根 (CO32‑) 加入稀酸 + 石灰水 產生氣泡，生成CO2 氯離子 (Cl-) 加入稀硝酸，然後加入硝酸銀。 白色沉澱。 碘離子 (I-) 用稀硝酸酸化，然後加入硝酸鉛（II）溶液 黃色沉澱。 硝酸根 (NO3-) 加入氫氧化鈉溶液，鋁箔，小心加熱。 產生氨氣 硫酸根 (SO2-4) 酸化，加入硝酸鋇或鋇 白色沉澱。