單元肆：酸與鹼的表示法

一、 酸鹼的濃度 ：

(一)溶液濃度的表示法：

1.常用的濃度表示法如下：

(1)體積百分濃度：100ml的水溶液中含有溶質的體積。

(2)重量百分濃度：100克的水溶液中含有溶質的質量。

(3)容積莫耳濃度：每1公升的水溶液中；含有溶質的莫耳數，可簡稱：

【莫耳濃度】。

(二)容積莫耳濃度與PH值：

1.純水的解離：

(1)純水在室溫下（25℃），會有少量的水分子解離的現象，經過精密的測量；一莫耳的純水會有10^－7莫耳水分子分解成離子。

(2)純水的解離反應式為：

2.在25℃時，無論何種水溶液，水中必同時含有氫離子和氫氧根離子，且兩離子的莫耳濃度關係為：【H^＋】×【OH^-】＝10^{－14 M2}。

3.pH值：以水溶液中氫離子的莫耳濃度；簡記為﹝H^＋﹞表示。

(1)中性：氫離子的莫耳濃度【H^＋】＝10^－7 M，pH值＝7。

(2)酸性：氫離子的莫耳濃度【H^＋】＞10^－7 M，pH值＜7。

(3)鹼性：氫離子的莫耳濃度【H^＋】＜10^－7 M，pH值＞7。

4.溶液稀釋前後，溶質的【莫耳數】維持不變。因此，M_前V_前＝M_後 V_後。

   M_前：表示稀釋前溶液的莫耳濃度；V_前：表示稀釋前溶液的體積，

M_後：表示稀釋後溶液的莫耳濃度；V_後：表示稀釋後溶液的體積。

5.酸鹼指示劑在不同的pH值下會呈現不同的顏色。

 

二、 酸鹼中和及其產物 ：

(一)酸鹼中和反應：

1.酸鹼中和反應：酸＋鹼→鹽＋水＋熱量。

2.酸鹼中和是【放熱反應】，水溶液溫度會上升。

3.中和反應實際參與反應者是【H^＋和OH^－】離子，其離子反應式為：
 H^＋＋OH^－→H₂O 。

4.當酸和鹼完全中和時，水溶液中的【H^＋的莫耳數＝OH^－的莫耳數】。

5.酸雨造成農田酸化，稻草燃燒會產生碳酸鉀（K₂CO₃）溶於水成鹼性可中和土壤，並可為土壤增添鉀肥。
K₂CO₃＋H₂O→HCO₃^－＋2K^＋＋OH^－

6.胃藥中成分含有俗稱為小蘇打（碳酸氫鈉）、氫氧化鎂等弱鹼性物質，可中和胃液的酸性。

7.人體中每一器官或部位都有其酸鹼值，且不斷進行酸鹼中和反應並達成巧妙的化學平衡，以維持人體正常的新陳代謝。

(二)酸鹼中和滴定實驗：

1.實驗目的：

藉由氫氧化鈉溶液和稀鹽酸溶液的中和反應，觀察酸鹼中和反應前後的熱量進出及其反應後所得到的產物的特性。

2.取已知溶液濃度的稀鹽酸置於滴定管中，滴定已知濃度的氫氧化鈉溶液（置於錐形瓶中），並藉由酚酞指示劑（加入錐形瓶中）的顏色變化；控制鹽酸滴定的用量。

3.當錐形瓶內的酚酞指示劑顏色由紅色變成無色時，滴定即達終點。（裝置如圖一所示）：

(1)滴定前測量氫氧化鈉溶液的溫度，紀錄為T₁。

(2)實驗前紀錄鹽酸溶液的在滴定管中的刻度為50ml，滴定達終點時刻度為30ml，則鹽酸使用量為50－30＝20ml。

(3)滴定達終點時水溶液溫度為T₂，且溫度大小關係為T₂＞T₁，滴定後溫度上升。

4.酸鹼中和反應後的溫度較反應前高，代表水溶液的溫度會上升，所以酸鹼中和反應為：放熱的化學反應。

5.反應所得的產物經加熱蒸發後，可得到的鹽類結晶為食鹽：NaCl晶體。

6.本實驗的化學反應方程式為：NaOH＋HＣl → H₂O＋NaCl 。

7.當滴定達終點時，鹽酸和氫氧化鈉的莫耳數分别為：

三、 鹽類及其性質 ：

1.鹽類：酸鹼中和或金屬與酸作用所形成的離子化合物。

2.氯化鈉：

(1)俗名食鹽，化學式ＮａＣl。

(2)大部分的食鹽都由海水蒸發製得，也有由天然的鹽礦中製取。

(3)食鹽除了用於保存食品外，也用於製造氯氣及金屬鈉。

(4)例：熔化的氯化鈉電解時，可生成鈉與氯。
２NaＣl→２Na＋Ｃl₂。

3.硫酸鈣：

(1)化學式ＣａＳＯ₄，是白色固體，不易溶於水。

(2)含有結晶水的硫酸鈣有兩種，即：
石膏ＣａＳＯ₄‧２Ｈ₂Ｏ與燒石膏ＣａＳＯ₄‧Ｈ₂Ｏ。

4.碳酸鈣：

(1)白色固體，化學式ＣａＣＯ₃，為大理石、石灰石、貝殼的主要成分。

(2)碳酸鈣加熱至約800℃時，分解出氧化鈣和二氧化碳。

5.碳酸鈉(Ｎａ₂ＣＯ₃)與碳酸氫鈉(ＮａＨＣＯ₃)

(1)碳酸鈉易溶於水而呈鹼性，可供家庭中的洗滌劑，故又名洗滌鹼。

(2)氨與二氧化碳通入飽和食鹽水中，生成碳酸氫鈉沈澱，將沈澱的碳酸氫鈉濾出，加熱後即得碳酸鈉固體。

(3)碳酸氫鈉可製造滅火器，市售的發粉也含有碳酸氫鈉。

6.碳酸鈉和碳酸氫鈉兩者溶於水時會與水分子起化學反應使水溶液成為弱鹼性，稱為水合反應（如表一所示）：

 

7.碳酸鈉和碳酸氫鈉兩者皆為白色晶體，故由外觀不易分辨比較，唯兩對熱的反應不同，是辨別的好方法，碳酸鈉和碳酸氫鈉兩者性質整理如表二：