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自然與生活科技講義(第四冊) 班級: 姓名:e2 1認識電解質f1. 電 解 質 : 凡 ，溶於 ，能 的物質。 非電解質 : 化合物溶於水，不能導電的物質。例 : 、 、 。2. 電解質的分類 : (1) 酸 類 : 水溶液中可以導電，但熔化態時不導電。 ( 酸是 化合物 ) 例 : 醋 酸 、 鹽 酸 、 硫 酸 、 硝 酸 、 碳 酸 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） (2) 鹼 類 : 水溶液中可以導電，於熔化態時也能導電。( 鹼是 化合物 ) 例 : 氫氧化鈉 ( 燒 鹼 )、氫氧化鈣 ( 熟石灰 )、氫氧化銨( 氨 水 ) （ ） （ ） （ ） (3) 鹽 類 : 熔化態可導電。( 鹽類是 化合物 )。 例 : 氯化鈉 、 硝酸鉀 、 硫酸銅 （ ） （ ） （ ） 註 : 氯化銀 、 碳酸鈣 、 硫酸鋇 為白色固體，不溶於水 （ ） （ ） （ ）3. 電解質的強弱 : (1) 強電解質 : 導電性 的電解質。例 : 強酸、強鹼、部分鹽類。 (2) 弱電解質 : 導電性 的電解質。例 : 弱酸、弱鹼。 例1 : 下列何者易導電 ? (1) 1M 的鹽酸與 0.1M 的鹽酸 ? (2) 1M 的鹽酸與 1 M 的醋酸 ? 4. 電解質導電時，在兩極有化學反應發生。 例 : 氫氧化鈉水溶液正極產生 氣負極產生 氣 e2 2溶液與離子f1. 解離說 : 瑞典人 於 1884 年提出。 (1)電解質溶於水就成為帶電的粒子，叫 ，帶正電叫 ，帶負電叫 。(2)一個原子失去電子時，原子核外的電子數目就會 於核內的質子數目，此時原子就形成帶 電荷的正離子。 (3)一個原子得到額外電子時，原子核外的電子數目就會 於核內的質子數目，此時原子就形成帶 電荷的正離子。例：NaCl解離Na+ +Cl-Na Na+ +e-質子數： 11 電子數： Cl+ e- Cl-質子數： 17 電子數： (4)解離方程式 :(a)HCl + (g)CuSO4 + (b)H2SO4 + (h)HNO3 + (c)NaOH + (i)CH3COOH + (d)Ca(OH)2 + (j)NaCl + (e)Na2SO4 + (k)CaCl2 + (f)KNO3 + (l)Na2CO3 + 2.數個原子結合成原子團也可以帶電。 (1)氫氧根離子 、 銨根離子 、 硝酸根離子 、 硫酸根離子 、 碳酸根離子 (2)簡單離子： H+ ；Li+；Na+；K+；Mg2+；Ca2+；Ba2+；Al3+ ；F -；Cl -；Br -；I ；Ag+ Fe3+（鐵離子），Fe2+（亞鐵離子），Cu2+（銅離子）Pb2+（鉛離子），Zn2+（鋅離子）3.離子與原子比較 : 原子核相同，只是電子數不同 Na (原子序 11，質量數 23 ) Cl (原子序17，質量數 36 ) 原子核NaNa +ClCl -質子數11質子數17中子數12中子數19電子數11電子數17 化學性質完全不同 Na 可與水起反應 Cl2 有毒，黃綠色 Na + 只與水吸引在一起 Cl - 無色，無毒e2 3常見的酸與鹼f【焦點一】研究常見的酸通性：1. 酸的通性 : (1) 酸性水溶液可使（）石蕊試紙呈 色（）酚紅呈 色（）酚鈦呈 色（）廣用試紙呈 、 、 色廣用試紙紅橙黃綠藍靛紫pH值1 23 45 678 99 1011酸 鹼 值酸中性鹼(2) 濃酸稀釋時 熱量。(3) 酸性溶液嚐起來有酸味。(勿試 ! )(4) 酸是電解質。(5) 酸性水溶液中解離出共同的正離子 離子。 強 酸 : 在水溶液中幾乎完全解離，沒有溶質分子存在。 HCl + - 100個 100 100 H2SO4 + 100個 200 100 弱 酸 : 在水溶液中只有少數分子解離，大部分溶質以分子存在。 CH3COOH + 100個 1 1 - 1 99個(6) 大多數稀酸與活性大的金屬反應，可產生 氣。 Zn + 2HCl H2 + ZnCl2 Zn + H2SO4 H2 + ZnSO4 (7) 酸性水溶液與碳酸鹽類反應，可產生 。 2HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO22. 常見的酸 : (1) 硫 酸 ( ) : 化學工業之母。 純硫酸是 色，呈 狀，腐蝕性很大的液體，沸點 ，密度約為1.85g/cm3 純硫酸不能解離出H +，故不呈酸性。 濃硫酸稀釋時，需將 倒入 中，避免危險。 濃硫酸的高沸點，可製造沸點較低的各種酸 ( 如鹽酸及硝酸 ) 濃硫酸有強烈的 性，稀硫酸則無。 活性大的金屬與稀 H2SO4 氣 活性小的金屬與稀 H2SO4 不 反 應 ( 例 : Cu，Hg，Ag，Pt，Au ) 例 : 藍色硫酸銅晶體 + 濃硫酸 色無水硫酸銅粉末 紙、蔗糖、麵粉等 碳水化合物 + 濃硫酸 色的碳 濃硫酸可與大多數金屬作用 氣體 ( Au、Pt 除外 ) 硫酸可製造肥料硫酸銨 (NH4)2SO4 ( 硫酸錏 )，蓄電池電解液。 (2) 硝 酸 ( ) : 是無色液體，會腐蝕皮膚，通常會自行分解出 ，並溶於水中，故呈 色。 硝酸遇光照射會產生大量的 氣體，因此硝酸須以 色的玻璃瓶盛裝。 稀 HNO3 ( 無 色 ) 銅 + 濃 HNO3 ( 紅 棕 色 ) ( 溶液呈 色，因有 Cu2+ ) 1 份硝酸與 3 份鹽酸混合 ( 口訣 : 一笑三元 )，俗稱 ，可溶解 、 特活性小的金屬。 硝酸遇蛋白質呈 色。 濃硝酸可用來製造黃色炸藥 ( TNT ) 可製造 ，作為鉀肥料、黑火藥及肉類防腐劑的原料。 (3)鹽 酸 ( ) : 學名 ，是 氣體溶於水，形成的 色液體，有刺鼻味。 一般的鹽酸不純，含有 而呈 色。 鹽酸可用於清洗廁所，清洗金屬表面，也是製造塑膠 (P.V.C)的原料。 最濃的鹽酸含有 38% 的氯化氫。 氯化氫 ( ) 遇氨 ( ) 生成白色煙霧狀固體 氯化銨 。 HCl + NH3 NH 4 Cl (4) 醋 酸 ( ) : 無色有刺激性的液體，學名 。 極純的醋酸冷卻時很容易凝固 (17 ) ，所以又稱為 冰醋酸。 純醋酸呈 性，易溶於水，水溶液呈 性。 食用醋酸約含 % 的乙酸。【焦點二】研究常見的鹼通性：1. 鹼的通性 : (1) 鹼性水溶液可使（）石蕊試紙呈 色（）酚紅呈 色（）酚鈦呈 色（）廣用試紙呈 、 、 色(2) 可溶解脂肪或油。(3) 鹼性水溶液摸起來有 。(4) 鹼性水溶液嚐起來有 。(勿試 ! )(5) 鹼是電解質。(6) 在水溶液中都解離出 。 NaOH Na + + OH - Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH 2. 常見的鹼 : (1) 氫氧化鈉 ( ) : 俗稱 ， 色固體，工業上又叫 。 有腐蝕性，易溶於水，會 熱。 在空氣中中易吸收 與 而潮解。故需保存在乾燥的密封容器中。 是製造肥皂、人造纖維的原料。 (2) 氫氧化鈣 ( ) : 色固體，略溶於水，呈 性。氫氧化鈣溶液，俗稱 ( 熟石灰 )。澄清石灰水可與 CO2 反應，產生 。 Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O (3) 氨 ( ) : 色具臭味，比空氣 的氣體。 氨呈 性，易溶於水，叫 ，俗稱 ，呈 性。 NH3 + H2O NH 4 OH 氨水有殺菌作用，稀釋後可作家庭清潔劑。 收集氨氣需用 向下排氣 法。 (4)氧化鈣( ) : 色粉末；俗稱 或 。氧化鈣呈 性，容易吸收空氣中的水蒸氣，故常用做 。 CaO + H2O Ca(OH)2 （石灰水） （放熱） Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O（檢驗 ） 台灣市售檳榔中，大多會添加少許石灰及佐料，會傷害口腔。CaO加熱 加水加CO2CaCO3 Ca(OH)2e2 4酸鹼的濃度f【焦點一】濃度的表示法 : 例 : 酒類上標示酒精濃度45%，表示這種酒每 mL 中含酒精 mL。(3) 莫耳濃度 : 1升溶液中所含溶質莫耳數，就是容積莫耳濃度。註 : 溶質 mole 數 = 莫耳濃度 X 溶液體積例1 : 將酒120mL、密度 0.8g/cm3 溶於 80mL 的水中，且混合前後體積皆未改變，則 (1) 重量百分濃度 ?解： (2) 體積百分濃度 ? 解：例 2 : 氫氧化鈉 20g 溶於水，配製成 500mL 溶液，則莫耳濃度 ? ( Na = 23 ) 解：例 3 : 硫酸溶液 0.1M、200mL，其中含純硫酸多少克 ? ( S=32 ) 解：例 4 : 2M 食鹽水 200mL 加水稀釋到 1000mL，則稀釋後濃度 ? 解：例 6 : 1升 的硝酸水溶液中有6X1022 個硝酸分子， (1) 硝酸水溶液中，硝酸重量 克 (2) 硝酸水溶液的莫耳濃度 ( N = 14 )【焦點二】純水的解離與水溶液的酸鹼性 1.純水的解離 :在溫度25時，1升的純水會解離出10 -7mole 的H+ 及10 -7mole的OH -。 25 時 H+ OH- = 註 : 溫度愈高，水分子的解離度較大，H+ OH- 的值變大(1) 純水中加入酸性物質，則 H+ ，而 OH- ，溶液呈 性。 H+ OH-(2) 純水中加入鹼性物質，則 H+ ，而 OH- ，溶液呈 性。 H+ OH-(3) 純水中加入中性物質，則 H+ 與 OH- ，溶液呈 性。25 時 H+ = OH- = M註 : 任何水溶液中均有H+ 及OH- 存在。2. pH 值與 pOH值： 常見的溶液 pH 值(1) H+ = 10-7M，則pH 值 = H+ = 10-2 M = 0.01M，則pH 值 = H+ = 10-6M，則pH 值 = H+ = 10-1 M = 0.1 M，則pH 值 = H+ = 10-5M，則pH 值 = H+ = 10 0 M = 1 M，則pH 值 = H+ = 10-4M，則pH 值 = H+ = 10 1 M = 10-(-1)M，則pH 值 = H+ = 10-3M，則pH 值 = 註 : 愈大時，pH 值愈小，則溶液酸性愈強例1 : H+ = 2X10-4 M，則pH 值 = 之間。H+ = 5X10-3 M，則pH 值 = 之間。(2)OH- = 10-7M，則pOH值 = 7 pH 值 = OH- = 10-6M，則pOH值 = 6 pH 值 = OH- = 10-5M，則pOH值 = 5 pH 值 = OH- = 10-4M，則pOH值 = 4 pH 值 = OH- = 10-3M，則pOH值 = 3 pH 值 = OH- = 10-2M，則pOH值 = 2 pH 值 = OH- = 10-1M，則pOH值 = 1 pH 值 = OH- = 1 M，則pOH值 = 0 pH 值 = 註 : 愈大時，pH 值愈大，則溶液鹼性愈強。25 時，pH 值 + pOH值 = 例2 : 溫度25時 (1) H+ = 10-5M (2) pH值 = 3 則OH- = M 則H+ =10-3M pH值 = OH- = 10-11M pOH值 = pOH值 = 11 例 3: 25 時，將10 8 mole 氯化氫全部溶於1公升水中，則此溶液的pH值 7 (填 、= )e2 5酸鹼的反應f1. 中和原理 : 酸中的H+和鹼中的OH-莫耳數相同，結合成水，中和時 熱量，使水溫 。酸+鹼鹽+水HCl+NaOHNaCl+H2O2HCl+Ca(OH)2CaCl2+2H2OH2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2OH2SO4+Ca(OH)2CaSO4+2H2O2CH3COOH+Ca(OH)2Ca(CH3COO)2( 弱鹼性 )+2H2OHCl+NH4OHNH4Cl( 弱酸性 )+H2OH2CO3+2KOHK2CO3( 弱鹼性 )+2H2OH2SO4+2NH4OH(NH4)2SO4( 弱酸性 )+2H2O例 :所有酸鹼中和的離子反應式皆可寫成 + 當達成完全中和時， H + mole數 OH - mole數實驗 2 5 酸鹼中和酚鈦討論 : (1) 錐形瓶內放NaOH 和酚鈦，溶液呈 色。 (2) 當 慢慢滴入時，不時攪拌(因中和時會放出大量 ) (3) 恰達中和時，溶液顏色會突然改變，並非慢慢改變。 (4) 溶液中的水蒸發後，可得 的晶體。例1 : 明華作酸鹼中和實驗，他取未知濃度的氫氧化鈉40mL放入蒸發皿中，再加入酚鈦，當他將0.1M鹽酸慢慢滴入蒸發皿，用去鹽酸20mL時，溶液變無色，求氫氧化鈉濃度 ? 解：例2 : 0.2M硫酸水溶液須多少毫升時，滴定0.1M氫氧化鈉20mL方可完全中和 ? 解：例3 : 為瞭解大台北地區雨水的酸化程度，在四個不同地點收集雨水，再以固定濃度的氫氧化鈉溶液中和，結果如表所示，你認為何處雨水的酸化程度最嚴重 ? 地點雨水體積(mL)氫氧化鈉溶液(mL)甲20030乙30040丙40050丁500602. 酸鹼中和的實例 :(1) 多雨的地區土壤成酸性，可加入一些鹼性物質來中和，例如草木灰(碳酸鉀 )(2) 胃藥中含有 等鹼性物質，來中和胃酸。(3) 口腔中唾液呈 性，吃完東西後，殘留口腔內的食物轉變成 性，容易產生蛀牙，故需勤刷牙。3. 鹽類 : 特徵 酸 或 化 (1) 酸鹼中和時，可得鹽類。 (2) 金屬與酸作用，可得鹽類。例 : Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 (3) 常見的鹽類及其性質 : (A) 氯化鈉 ( ) : 俗稱 ，除用作調味料及保存食品外， 也用於製造氯氣及金屬鈉。(B) 硫酸鈣 ( ) : 色固體，不易溶於水，是 的主要成分。(C) 碳