於先前的章節中,曾提到酸與鹼,兩者似乎有著完全相反的特 性,若將兩者混在一起,將會有什麼現象發生?例如,
1.平常消化不良是由於胃酸(酸性)太多所引起,可食用胃藥(鹼 性)來中和胃酸(酸性)。
2.被蜜蜂螫到後會覺得疼痛,因為蜜蜂將酸液注入體內,因此 可用小蘇打(碳酸氫鈉)或尿液(氨水)塗抹傷口,中和酸性物質 減少疼痛。
而這就是本章節所要探討的酸鹼中和。
一.酸鹼中和:當將酸和鹼之水溶液混合在一起後,原有的酸性與鹼 性將會消失,並產生鹽與水,同時會放出熱量而使得 水溶液的溫度上升,此種現象即稱之為酸鹼中和。
通式: 酸(HA) + 鹼(MOH) 鹽(MA) + 水(H2O) + 熱量 如,
鹽酸 + 氫氧化鈉 氯化鈉 + 水 HCl + NaOH NaCl + H2O
醋酸 + 氫氧化鈣 醋酸鈣 + 水
CH3COOH + Ca(OH)2 Ca(CH3COO) + 2 H2O 硫酸 + 氫氧化鈉 硫酸鈉 + 水
H2 SO4 + 2 NaOH Na2 SO4 + 2 H2O 硫酸 + 氫氧化鈣 硫酸鈣 + 水
H2 SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2 H2O 二.日常生活中酸鹼中和的應用及反應實例:
1.草木灰(碳酸鉀 K2CO3)改善土壤的酸鹼值:
由於工業的發達、工廠及汽車所排放的廢氣中含有二氧化硫(SO2)和 氮的氧化物(一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)),再加上空氣中的二氧 化碳(CO2),這些氧化物溶於雨水後,就變成酸雨。同時降落到地面 時,會影響土壤的酸鹼性(pH 值)。因此可利用稻草燒完後所形成的 草木灰(碳酸鉀 K2CO3),來中和土壤的酸性,使土壤更適合植物生長。
2.制酸劑中和胃酸:
一般而言,胃液中含有少許的酸性物質(鹽酸),若分泌過多,會使 人感到不舒服,可服用胃藥中和體內之酸性物質。因為胃藥中含有小 蘇打(俗稱碳酸氫鈉,NaHCO3)等鹼性物質,可中和胃酸。
3.建築物的侵蝕:
酸雨的生成對大理石建築物造成極嚴重的破壞,亦對湖泊中水的酸 鹼度有顯著的影響,進而影整個湖泊的生態系;而我們就可用少數 的鹼性物質來中和酸雨,降低傷害。
想想看:
我們可以測量唾液的酸鹼性做為口腔的pH 值,下圖為某位同學 口腔pH 值,於一天中的變化情形。則:
(1).由圖中可看出殘留在口腔中的食物會轉變為酸性或鹼性?
Ans:
(2).已知口腔若常保持酸性,溶液發生蛀牙,若只考慮這一點,你 認為牙膏是弱酸性或弱鹼性較好?
Ans:
三.鹽類:
1.鹽類的製備:由一種金屬離子或銨根離子(NH4+)與另一種非金 屬離子或酸根離子所結合而成的,即是。如,氯
化鈉(NaCl)、氯化銨(NH4Cl)、硫酸鉀(K2SO4
)
、硫 酸銨((NH4)2SO4)。(1).由酸鹼中和反應的鹽類。 酸 + 鹼 鹽 + 水 範例1:鹽酸與氫氧化鈉溶液作用,得氯化鈉及水。
HCl + NaOH NaCl + H2O
範例2:硫酸與氫氧化鈉溶液作用,得硫酸鈉及水。
H2 SO4 + 2 NaOH Na2 SO4 + 2 H2O
(2).由金屬與酸作用可產生鹽類。 金屬 + 稀酸 鹽 + 氫 範例 1:鐵與鹽酸作用,形成氯化亞鐵。
Fe + 2 HCl FeCl2 (氯化亞鐵) + H2
範例 2:金屬鋅與硫酸作用,形成硫酸鋅和氫氣。
Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2
(3).碳酸鹽與稀鹽酸作用產生另一鹽類。 碳酸鹽 + 稀酸 鹽 + 二氧化碳 + 水
範例 1:碳酸鈣加硫酸,形成硫酸鈣、二氧化碳及水。
CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + CO2 + H2O 2.鹽類的性質:
(1).鹽類在水中的溶解度各不相同,有的易溶於水,有的則難 溶於水。如,易溶水的有硫酸銅(CuSO4)、氯化鋇(BaCl2)、碳 酸鈉(Na2CO3)、硝酸銀(AgNO3)、食鹽(NaCl)。而不易溶水的 則 有 碳 酸 鹽 (CaCO3 、 BaCO3 、 MgCO3) , 硫 酸 鹽 (CaSO4、BaSO4)。
(2).鹽類水溶液可能是中性、酸性、鹼性。一般而言,可分成以 下三種:
由強酸與強鹼所形成的鹽,其水溶液呈中性。如:氯化鈉。
由強酸與弱鹼所形成的鹽,其水溶液呈弱酸性。如:氯化銨。
由弱酸與強鹼所形成的鹽,其水溶液呈弱鹼性。如:碳酸鈉。
3.常見的鹽類有下列幾種:
(1).氯化鈉(NaCl):即所謂的食鹽,為動物體中生理上所必須 的化合物。
可將海水經由日曬法而製得。
可用於保存食品。
亦可用來製造含鈉或含氯的化學工業品的原料,如鹽酸、氫氧化鈉 碳酸鈉、鈉、氯等等。
(2).硫酸鈣(CaSO4):
為一白色固體,難溶於水,是石膏的主要成分。
天然的硫酸鈣(CaSO4
˙
2H2O),含有結晶水,為半透明的固體,俗稱石膏。
可做為水泥、油漆的成分。
(3).碳酸鈣(CaCO3):
為白色固體,不易溶於水,常見的石灰石、大理石、貝殼中均 含有碳酸鈣。
石灰石加熱到約 8000C 時,會分解成氧化鈣(CaO)與二氧化碳 (CO2
)
,反應式如下:CaCO3(石灰石) CaO(生石灰或石灰) + CO2
若氧化鈣遇到水,則可生成氫氧化鈣(熟石灰),是一種白色固體,
可用於建築材料及工業上所需的鹼;反應式如下:
CaO + H2O CaO(OH)2(石灰水溶液) (4).碳酸鈉(Na2CO3):
為白色粉末,易溶於水,俗稱蘇打。
溶於水後可解離出 OH-,而呈現弱鹼性。
家庭中常用作洗滌油污較多的衣料或廚房之除油煙機,又名洗滌 鹼。
可與稀酸作用而產生二氧化碳。
(5).碳酸氫鈉(NaHCO3):
為白色固體,俗稱小蘇打。
溶於水後可解離出 OH-,而呈現若鹼性,鹼性比碳酸鈉弱,是胃 藥中的一種成分,可中和胃酸。
加熱時可放出二氧化碳,故可用於烘製麵包與製作乾粉滅火器。
與酸作用亦可產生二氧化碳,故亦可製造酸鹼滅火器。