(一)           酸與鹼

A、 酸的定義:

(1)電解質溶於水,能離出【H+】離子的,即稱為酸。

(2)不同種類的酸性物質,在水中的溶解度及解離度均不同。

(3)在水中游離度大的酸即為強酸;屬於強電解質。

(4)在水溶液中,每個分子能解離出1個H+離子者,稱為單質子酸,能解出出2個H+離子者,稱為雙質子酸。

B、 鹼的定義:

(1)電解質溶於水,能由離出【OH-】離子的,即稱為酸。

(2)不同種類的鹼性物質,在水中的溶解度及解離度均不同。

(3)在水中游離度大的鹼即為強鹼;屬於強電解質。

(4)在水溶液中,每個分子能解離出1個OH-離子者,稱為一元鹼,能解出出2個OH-離子者,稱為二元鹼。

 

(二)           酸的通性:

A、 所有的酸都含有共同離子【OH-】。

B、 指示劑檢驗:

C、 稀酸遇活性大的金屬(例:Mg、Al、Zn、Fe)會產生【氫氣(H2)】。
『例』1. Mg + 2HCl à【MgCl2+H2】
       
離子方程式:【Mg+2H+àMg2++H2】
      2. Zn
+ HCl à【ZnCl2+H2】
       
離子方程式:【Zn+2H+àZn2++H2】

 

D、 稀酸遇灰石(學名:【碳酸鈣】,化學式:【CaCO3】會產生【CO2】氣體。
『例』1. 2HCl + CaCO3è【CaCl2+CO2+H2O】
       
解離:2H++ 2Cl- + CaCO3è Ca2++ 2Cl- +CO2+H2O
        離子方程式:【CaCO3+2H+àCa2++CO2+H2O】
      2. 2HNO3
+ CaCO3 è【Ca(NO3)2+CO2+H2O】
       
解離:2H++ 2NO3- + CaCO3è Ca2++ 2NO3- +CO2+H2O
       
離子方程式:【CaCO3+2H+àCa2++CO2+H2】

E、 將濃酸稀釋成稀酸時會【放】熱。

F、  酸能導電,為【電解質】。

G、 酸嚐起來有【酸】味。

 

(三)           鹼的通性:

A、 含有【OH-】共同離子;

B、 指示劑檢驗,呈【鹼性】反應;

C、 為【電解質】;

D、 可溶解【脂肪】或【油】(作【溶劑】);

E、 嚐起來有【澀味】,摸起來有【滑膩感】。

F、  鹼的解離方程式:

(1)NaOH →【Na++OH-】;

(2)Ca(OH)2 →【Ca2++2OH-】;

(3)NH4OH →【NH4++OH-】;

G、 強鹼和弱鹼:水溶液中容易解離出【OH-離子】的為【強鹼】;
             
水溶液不容易解離出【OH-離子】的為【弱鹼】。

H、 解離度【大】者為強鹼,解離度【小】者為弱鹼。

I、    【鹼金族】和【鹼土族】的氫氧化物, 都可視為強鹼。

J、  氫氧化鈉【NaOH】、氫氧化鉀【KOH】、氫氧化鋇【Ba(OH)2】、氫氧化鈣【Ca(OH)2】為強鹼;氨氣(【NH3】)和氫氧化鋁(【Al(OH)3】)的水溶液可視為弱鹼。

 

(四)           酸鹼中和:

A、 酸+ 鹼→鹽 + 水

      [例]: NaOH + HCl → 【NaCl+H2O】;
          
 解離反應:  Na++OH-+H++Cl-→Na++Cl-+H2O
            
離子方程式  H++OH-→H2O

      [例]:  Ca(OH)2 + 2HNO3 → 【Ca(NO3)2+H2O】;
           
解離反應:  Ca2++2OH-+2H++2NO3-→ Ca2++ 2NO3-+H2O
           
離子方程式  2H++2OH-→ 2H2O
                         H
++OH-→H2O

            不同的酸與鹼反應,所產生的離子方程式反應相同。

 

            硫酸鈣為【硫酸H2SO4】(酸)和【氫氧化鈣Ca(OH)2】(鹼)中和而得;

            硝酸銨為【硝酸HNO3】(酸)和【氫氧化銨NH4OH】(鹼)中和而得;

            氯化鋇為【鹽酸HCl】(酸)和【氫氧化鋇Ba(OH)2】(鹼)中和而得;

            碳酸鈉為【碳酸H2CO3】(酸)和【氫氧化鈉NaOH】(鹼)中和而得;

B、 活性大的金屬和稀酸反應,可以產生鹽:

      [例]:  Mg +2HCl →【MgCl2+H2】;

            Fe +2HCl →【FeCl2 (氯化亞鐵)+H2】;

 

            硝酸銅為【稀硝酸(或濃硝酸)】和【銅】反應所製得;

            氯化鎂為【稀鹽酸】和【鎂】反應所製得;

            硫酸銅為【濃硫酸】和【銅】反應所製得;

 

 

(五)           PH值和氫離子濃度

A、 純水的解離:

(1)純水並非完全不解離,但其解離的數目很小。

(2)根據實驗發現:純水的解離方程式為: H2O → 【H+】 +【OH-】

           在 25 ℃ 時,每一升水只有【10-7】莫耳解離,

                        產生解離的 H+ 莫耳數有【10-7】莫耳,

                                 OH- 莫耳數有【10-7】莫耳。

                      [H+] =     [OH-] =

B、 溶液的酸鹼性:

(1)純水中(中性溶液):       [H+]=[OH-]=【10-7M】

(2)酸性溶液:[H+]>[OH-]      即:[H+] 【>】10-7 M      [OH-] 【<】10-7 M

(3)鹼性溶液:[H+]<[OH-]      即:[H+] 【<】10-7 M      [OH-] 【>】10-7 M

一般在室溫下,任何的溶液: [H+]×[OH-]=【10-14M2】。

 

 

(1)在水中加入硫酸

(2)在水中加入氫氧化鉀

(3)在水中加入食鹽水

水中加入硫酸,[H+]增加,PH值將減少,PH值由原來的7迅速下降。

水中加入氫氧化鉀,[OH-]增加,[H+]減少,PH值將增加,PH值由原來的7迅速上升。

水中加入食鹽水,因食鹽水為中性,溶液的酸鹼性不變,因此PH值維持不變。

(4) 在硝酸中加入水

(5)在氨水中加入水

(6)在食鹽水中加入水

硝酸中加入水稀釋,使得硝酸濃度變淡,酸中的[H+]濃度減少,因此PH值由原來小於7,慢慢增加;但是溶液仍維持酸性,因此水中的[H+]仍大於10-7M,PH值雖接近7,仍小於7。

氨水中加入水稀釋,使得氨水濃度變淡,氨水中的[OH-]濃度減少,[H+]將增加,因此PH值由原來的鹼性溶液大於7,慢慢下降接近7;但是溶液仍維持鹼性,因此水中的[H+]仍小於10-7M,PH值雖接近7,仍大於7。

食鹽水加水稀釋,因容易為中性溶液,因此加入水後的酸鹼度不變,PH值仍維持原來的7,[H+]和[OH-]仍維持10-7M。

 

 

(一) 氫離子濃度和PH值

規定: [H+]= 10-a M               PH值 =【a】

       [OH-]=10-b M              POH值 =【b】

註: (1)PH值愈小,則【H+】濃度愈大,【酸性】愈強,【鹼性】愈弱。

        PH值愈大,則【OH-】濃度愈大,【鹼性】愈強,【酸性】愈弱。

           (2)PH值不一定是整數,可以是小數,亦可以為負數。

           (3)血液PH值【大於】7,屬於【弱鹼性】;尿液PH值【小於】7,屬於【弱酸性】;

             牛奶PH值【小於】7,屬於【弱酸性】;海水PH值【大於】7,屬於【弱鹼性】。

【題型一】PH值的基本換算:

(1)[H+]=10-3  M

[OH-]=【10-11】M

PH 值 =【3】

POH 值 =【11】

(2)[H+]=10-9   M

[OH-]=【10-5】M

PH 值 =【9】

POH 值 =【5】

(3)[H+]=【10-8】M

[OH-]= 10-6   M

PH 值 =【8】

POH 值 =【6】

(4)[H+]=【10-13】M

[OH-]= 10-1   M

PH 值 =【13】

POH 值 =【1】

(5)[H+]=【10-4】M

[OH-]=【10-10】M

PH 值 = 4

POH 值 =【10】

(6)[H+]=【10-12】M

[OH-]=【10-2】M

PH 值 =12

POH 值 =【2】

(7)[H+]=【10-9】M

[OH-]=【10-5】M

PH 值 =【9】

POH 值 = 5

(8)[H+]=【10-11】M

[OH-]=【10-3】M

PH 值 =【11】

POH 值 = 3

(9)[H+]= 10   M

[OH-]=【10-15】M

PH 值 =【-1】

POH 值 =【15】

(10)[H+]=【1】M

[OH-]=【10-14】M

PH 值 = 0

POH 值 =【14】

 

【題型二】PH值 和 POH值 的範圍:

1.      [H+]= 2 ×10-6 M:

     (1)[OH-]=【5×10-9】M;

     (2)PH 值的範圍為【5<PH<6】,

     (3)POH 值的範圍為【8<POH<9】;

    [H+][OH-]=10-14M2

   

    10-6<2×10-6<10-5  [ 6>PH值>5
    10
-9<5×10-9<10-8  [ 9>POH值>8

 

2.      [H+]= 5×10-7 M:

     (1)[OH-]=【2×10-8】M;

     (2)PH 值的範圍為【6<PH<7】,

     (3)POH 值的範圍為【7<POH<8】;

   [H+][OH-]=10-14M2

   

    10-7<5×10-7<10-6  [7>PH值>6
    10
-8<2×10-8<10-7  [ 8>POH值>7

 

3.      [OH-]= 4×10-1 M:

             (1)[H+]=【2.5×10-14】M;

             (2)PH 值的範圍為【13<PH<14】,

             (3)POH 值的範圍為【0<POH<1】;

    [H+][OH-]=10-14M2

   

  10-1<4×10-1<100  [ 1>POH值>0
  10
-14<2.5×10-14<10-13 [ 14>PH值>13

 

4.      [OH-]= 2×10-1 M:

             (1)[H+]=【5×10-14】M;

             (2)PH 值的範圍為【13<PH<14】,

             (3)POH 值的範圍為【0<POH<1】;

    [H+][OH-]=10-14M2

   

    10-1<2×10-1<100  [ 1>POH值>0
    10
-14<5×10-14<10-13 [ 14>PH值>13

 

5.      [OH-]= 5×10-9 M:

             (1)[H+]=【2×10-6】M;

             (2)PH 值的範圍為【5<PH<6】,

             (3)POH 值的範圍為【8<POH<9】;

    [H+][OH-]=10-14M2

   

   10-6<2×10-6<10-5  [ 6>PH值>5
   10
-9<5×10-9<10-8  [ 9>POH值>8

6.      [H+]= 4×10-14 M:

             (1)[OH-]=【2.5×10-1】M;

             (2)PH 值的範圍為【13<PH<14】,

             (3)POH 值的範圍為【0<POH<1】;

    [H+][OH-]=10-14M2

   

  10-14<4×10-14<10-13  [ 14>PH值>13
  10
-1<2.5×10-1<100  [ 1>POH值>0

【題型三】原子量:Na=23、Ca=40、N=14、Cl=35.5、S=32、K=39、Mg=24

1.      將0.4克氫氧化鈉溶解於10升的水中:

             (1)[OH-]=【10-3M】M;

             (2)[H+] =【10-11 M】,

             (3)PH值 =【11】;

   NOH分子量=40

   NOH莫耳數=0.4÷40=0.01莫耳

   [NOH]=0.01÷10=0.001M=10-3M

   [OH-]=10-3M

   [H+]=10-11M

   PH值=11

 

2.      將2.45克的硫酸溶解於 5 公升水中:

             (1)[H+] =【10-2 M】,

             (2)PH值 =【2】;

   H2SO4分子量=98

   H2SO4莫耳數=2.45÷98=0.025莫耳

   [H2SO4]=0.025÷5=0.005M=5×10-3M

   [H+]=5×10-3×2=10-2 M

   [OH-]=10-12 M

   PH值=2

3.      將 0.98 克的硫酸溶解於 2 升的水中:
(1)[H+]
=【10-1 M】,
(2) PH
值 =【1】;

   H2SO4分子量=98

   H2SO4莫耳數=0.98÷98=0.01莫耳

   [H2SO4]=0.01÷2=0.05M=5×10-2M

   [H+]=5×10-2×2=10-1 M

   [OH-]=10-13 M

   PH值=1

 

4.      將0.74克氫氧化鈣溶於200毫升水中:

             (1)[H+] =【10-13 M】,

             (2)PH值 =【13】;

   Ca(OH)2分子量=74

   Ca(OH)2莫耳數=0.74÷74=0.01莫耳

   [Ca(OH)2]=0.01÷0.2=0.05M=5×10-3M

   [OH-]=5×10-2×2=10-1 M

   [H+]=10-13M

   PH值=13

 

5.      將 1.26 克的硝酸溶解於 20 升的水中:
(1)[OH
-] =【10-11 M】,
(2) PH
值 =【3】;

HNO3分子量=63

   HNO3莫耳數=1.26÷63=0.02莫耳

   [HNO3]=0.02÷20=0.001M=10-3 M

   [H+]=10-3 M

   [OH-]=10-11 M

   PH值=3

 

6.      將 0.73 克的鹽酸溶解於 20 升的水中:

             (1)[ H+] =【10-3 M】,

             (2)[OH-]=【10-11 M】;

HCl分子量=36.5

   HCl莫耳數=0.73÷36.5=0.02莫耳

   [HCl]=0.02÷20=0.001M=10-3 M

   [H+]=10-3 M

   [OH-]=10-11 M

   PH值=3

 

7.      [OH-]= 4×10-1 M:

             (4)[H+]=【2.5×10-14】M;

             (5)PH 值的範圍為【13<PH<14】,

             (6)POH 值的範圍為【0<POH<1】;

    [H+][OH-]=10-14M2

   

 10-1<4×10-1<100  [ 1>POH值>0
 10
-14<2.5×10-14<10-13 [ 14>PH值>13

 

8.      [OH-]= 2×10-1 M:

             (4)[H+]=【5×10-14】M;

             (5)PH 值的範圍為【13<PH<14】,

             (6)POH 值的範圍為【0<POH<1】;

    [H+][OH-]=10-14M2

   

  10-1<2×10-1<100  [ 1>POH值>0
  10
-14<5×10-14<10-13 [ 14>PH值>13

 

9.      [OH-]= 5×10-9 M:

             (4)[H+]=【2×10-6】M;

             (5)PH 值的範圍為【5<PH<6】,

             (6)POH 值的範圍為【8<POH<9】;

    [H+][OH-]=10-14M2

   

    10-6<2×10-6<10-5 [ 6>PH值>5
    10
-9<5×10-9<10-8 [ 9>POH值>8

 

10.   [H+]= 4×10-14 M:

             (4)[OH-]=【2.5×10-1】M;

             (5)PH 值的範圍為【13<PH<14】,

             (6)POH 值的範圍為【0<POH<1】;

    [H+][OH-]=10-14M2

   

10-14<4×10-14<10-13 [14>PH值>13
10
-1<2.5×10-1<100  [1>POH值>0

 

【題型四】:稀釋

1. 將0.1M氫氧化鈉 50 毫升稀釋成 5 升

(1)  [OH-]=【10-3 M】,

(2)  [H+] =【10-11 M】;

   [NaOH]=0.1M 

  [ [OH-]=10-1 M=0.1M 

  [H+]=10-11M

2. PH=12的氫氧化鈉40毫升稀釋成2 升:

(1) 稀釋後的 [H+] =【5×10-11 M】,

(2) 稀釋後的 POH =【2×10-4 M】;

PH值=12  [ [H+]=10-12 M

    [OH-]=10-2M=0.01M

 [H+]=

3. 將0.5 M硫酸40毫升,稀釋成400毫升:

(1) [OH-]=【10-13 M】,

(2) [H+] =【0.1】;

   [H2SO4]=0.5M  [[H+]=0.5×2=1M

   稀釋後的[H+]=

   [OH-]=10-13 M

4. 將PH=1的硫酸200 毫升稀釋成 5 升:

(1) 稀釋後的 [H+] =【4×10-3 M】,

(2) 稀釋後的 POH =【12>POH值>11】;

    PH值=1  [ [H+]=10-1 M=0.1M

    稀釋後的[H+]=

   [OH-]=

   10-12<2.5×10-12<10-11[ 12>POH值>11

 

5. 將0.05M 氫氧化鋇40毫升稀釋成4升:

(1) [OH-]=【10-3 M】,

(2) [H+] =【10-11 M】;

  [Ba(OH)2]=0.05M
   
[ [OH-]=0.05×2=0.1M

 稀釋後的[OH-]=

 [H+]=10-11 M

6. 將PH=11 的氫氧化鈣10毫升稀釋成1升:

(1) 稀釋後的 [H+] =【10-9M 】,

(2) 稀釋後的 POH 值=【5】;

   PH值=11 [  [H+]=10-11M
            
[  [OH-]=10-3 M

 稀釋後的[OH-]=[ POH=5

      [  [H+]=10-9 M 

 

 

【題型五】:酸鹼混合(一)

2.       將0.02M硝酸40毫升和0.01M硫酸60毫升混合,混合後[H+] =【2x10-2M】;

莫耳數=莫耳濃度x升數=MxL
H
+莫耳數=0.02x0.04+(0.01x2)x0.06
=0.002莫耳
[H+]
=

 

3.       將0.02M硫酸40毫升和0.01M鹽酸10毫升混合,混合後的[H+]=【3.4x10-2M】;

莫耳數=莫耳濃度x升數=MxL
H
+莫耳數=(0.02x2)x0.04+0.01x0.0
=0.0017莫耳
[H+]
=

 

4.       將PH=13氫氧化鈣100 ml和0.2M氫氧化鈉400 ml混合,
混合後[OH-]=【1.8x10-1M】;

莫耳數=莫耳濃度x升數=MxL
PH
=13,[H+] =10-13M,[OH-]=10-1M
[OH
-]=0.1M
OH
-莫耳數=0.1x0.1+0.2x0.4=0.09莫耳
[OH
-]=

 

5.       將0.2M氫氧化鉀40毫升和0.5M氫氧化鈉
60
毫升混合,
混合後[OH-]=【3.8x10-1M】;

莫耳數=莫耳濃度x升數=MxL
OH
-莫耳數=0.2x0.04+0.5x0.06=0.038莫耳
[OH
-]=

6.       將PH=2的硝酸200毫升和PH=3的
鹽酸300毫升混合,
混合後[H+]=【4.6x10-3M】;

PH=2,[H+] =10-2M=0.01M,

PH=3,[H+] =10-3M=0.001M
莫耳數=莫耳濃度x升數=MxL
[H+]
=

7.       PH=1的硝酸100毫升和0.4M的鹽酸400
毫升混合,混合後 [H+] =【3.4x10-1M】;

PH=1,[H+] =10-1M=0.1M,

莫耳數=莫耳濃度x升數=MxL
H
+莫耳數=0.1x0.1+0.4x0.4=0.17莫耳

[H+]=

 

【題型六】:酸鹼混合(二)

1.       將0.2M鹽酸溶液200毫升與0.5M氫氧化鈉溶液300毫升混合,則溶液最後的[H+]濃度為【4.55x10-14M】。

H+莫耳數=0.2x0.2=0.04莫耳

OH-莫耳數=0.5x0.3=0.15莫耳
H
++OH-àH2O
反應後剩餘OH-離子,
剩餘OH-莫耳數=0.15-0.04=0.11莫耳
剩餘[OH-]=
最後的[H+]=

2.       將2M硝酸溶液4升與1M氫氧化鈉溶液1升混合,溶液最後[H+]濃度為【1.4】M。

H+莫耳數=2x4=8莫耳

OH-莫耳數=1x1=1莫耳
H
++OH-àH2O
反應後剩餘H+離子,
剩餘H+莫耳數=8-1=7莫耳
最後的[H+]=

3.       將1M硫酸溶液400毫升與2M氫氧化鈣溶液600毫升混合,則溶液最後的[OH-]濃度為【1.6 M】。

H+莫耳數=1x2x0.4=0.8莫耳

OH-莫耳數=2x2x0.6=2.4莫耳
H
++OH-àH2O
反應後剩餘OH-離子,
剩餘OH-莫耳數=2.4-0.8=1.6莫耳
剩餘[OH-]=


4.       將2M硝酸溶液800毫升與5M氫氧化鎂溶液200毫升混合,則溶液最後的[H+]濃度為【2.510-14 M】。

H+莫耳數=2x0.8=1.6莫耳

OH-莫耳數=5x0.2x2=2莫耳
H
++OH-àH2O
反應後剩餘OH-離子,
剩餘OH-莫耳數=2.0-1.6=0.4莫耳
最後的[OH-]=

最後的[H+]=

【題型七】:酸鹼中和

5.       今有 0.2 M 鹽酸溶液 20 毫升,欲將其
中和,需加入 0.5 M 氫氧化鈉溶液【8】毫升。

       H+莫耳數=OH-莫耳數

0.2×20 = 0.5×X

X=8毫升

6.       今有0.2M的硫酸溶液40毫升,欲將其中
和,需加入0.4M氫氧化鈉溶液【40】毫升。

 

       H+莫耳數=OH-莫耳數

(0.2×2) × 40 = 0.4 × X

       X=40毫升

7.       今有0.05M 的硫酸溶液20毫升,欲將其
中和,需加入0.5M氫氧化鈣溶液【2】毫升。

 

       H+莫耳數=OH-莫耳數

(0.05×2)×20 = (0.5×2) ×X

       X=2毫升

 

8.       今有PH=1的硫酸溶液40 毫升,欲將其
中和,需加入PH=12氫氧化鋇溶液【400】毫升。

  PH=1  [H+]=10-1 M =0.1M

PH=12  [H+]=10-12M  
     [OH
-]=10-2 M=0.01M

       H+莫耳數=OH-莫耳數

0.1× 40 = 0.01 × X

       X=400毫升

9.       欲中和 0.05 M 的氫氧化鉀溶液 60 毫
升,需加入 0.02 M 硼酸溶液【50】毫升。

   H+莫耳數=OH-莫耳數

0.05 × 60 = (0.02×3) × X

       X=50毫升

10.    欲中和0.4M 的氫氧化鋇溶液100毫升,
需加入 0.5 M 鹽酸溶液【160】毫升;

   H+莫耳數=OH-莫耳數

(0.4×2) × 100 = 0.5 × X

       X=160毫升

11.    欲中和 PH=12 的氫氧化鈣溶液 200
毫升,需加入 0.05 M 硝酸溶液【40】毫升。

PH=12  [H+]=10-12M  
     [OH
-]=10-2 M=0.01M

       H+莫耳數=OH-莫耳數

0.01× 200 = 0.05 × X

       X=40毫升

12.    欲中和 PH= 13 的氫氧化鈉溶液 40 毫
升,需加入 PH=2 硫酸溶液【400】毫升。

PH=13  [H+]=10-13M  
     [OH
-]=10-1 M=0.1M

PH=2   [H+]=10-2 M=0.01M

       H+莫耳數=OH-莫耳數

0.01× X = 0.1 × 40

       X=400毫升