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基礎化學(一) 課本教學ppt 第4章

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第四章

第四章

常見的化學反應

(3)

目錄

目錄

4-1 化學反應

4-2 酸鹼反應

4-3 氧化還原反應

4-4 環境中的化學反應

(4)

4 - 1 化學反應

常見的化學反應型式

常見的化學反應型式

1. 化合反應

2. 分解反應

3. 燃燒反應

4. 其他型式

(5)

化合反應

化合反應

• 兩種兩種物質結合成一種一種物質的化學反應 1. 元素與元素 2. 化合物與化合物 3. 元素與化合物 2(g) 2(g) (g) O 2CO 2CO   (s) (g) (s) Cl 2NaCl 2Na  2  3(s) 2 2(g) (s) 2O CO Na CO Na  

A

化合

化合

AB

AB

B

(6)

分解反應

分解反應

• 一種一種物質分解成兩種或多種兩種或多種簡單物質的 化學反應 (g) (g) (l) 2 2 電解 2

O

2H

O

2H

 

(g) (s) (s) 2 Δ 3

CaO

CO

CaCO



A

AB

B

AB

分解

分解

(7)

4-1

4-1

試寫出電解水的逆反應之反應式,此反應有無 可能發生?屬何種型式的反應? (g) (g) (l) 電解 2 2 2

O

2H

O

2H



(l) 2 燃燒 2(g) 2(g)

O

2H

O

2H



分解反應 分解反應 化合反應 化合反應 逆 反 應 逆 反 應 如果分解反應分解反應可進行逆反應,其逆反應逆反應就屬於化合反應化合反應。

(8)

燃燒反應

燃燒反應

• 物質發生劇烈氧化反應劇烈氧化反應,放出光和熱光和熱, 即為燃燒。燃燒 • 鎂帶的燃燒也是化合反應 1. 與氧氧燃燒 (s) (g) (s) O 2MgO 2Mg  2 Δ 2Mg(s)CO2(g) Δ C(s)2MgO(s) 2. 與二氧化碳二氧化碳燃燒

(9)

自然界中的化學變化

自然界中的化學變化

-

-

石灰岩洞穴

石灰岩洞穴

鐘乳石、石筍、石柱 (CaCO(CaCO33)) 可溶於酸雨 可溶於酸雨 (H(H++)) ,以下是洞穴頂部的反應,以下是洞穴頂部的反應 酸雨穿透石灰岩層,溶解石灰岩,形成可溶性碳酸氫鈣 酸雨穿透石灰岩層,溶解石灰岩,形成可溶性碳酸氫鈣

(10)

4-2

4-2

以下是一名江湖郎中,推銷藥品的手法。 郎中先生出示一瓶透明水溶液,表示這瓶藥水可由一個 人呼出的氣體檢查其健康狀況,如果呼氣使水溶液由澄 清變混濁,即表示這個人有病。 接著他由圍觀的群眾 中任挑一人為測試對象,請他用吸管向水溶液中吹氣, 結果水溶液果然變混濁了。郎中立即請他停止停止呼氣 並說是他呼出的氣體有毒素,所以水溶液變混濁了。 接著郎中取出一瓶可以治百病的藥水,倒入已混濁的水 溶液中,結果水溶液在冒出一些氣泡後,又恢復澄清了。 圍觀群眾見狀均露出驚訝表情,郎中趁機誇稱他的藥 水有神效 可以破除水溶液中的毒素,並大力推銷他所 賣的藥水。以你所學的化學知識,可否推斷出此一江湖 郎中可能利用那些化學反應製造出以上神奇的現象?

(11)

4-2

4-2

其中透明水溶液可能是澄清石灰水,在吹入二氧化碳後, 生成碳酸鈣,因而變混濁:

Ca(OH)2(aq) + CO2(g)  CaCO3(s) + H2O(l)

他所宣稱 藥水可能是酸性溶液(如醋),酸會與混濁石灰水 中的碳酸鈣反應,產生二氧化碳氣體,並恢復澄清

CaCO3(s) + 2 H+

(12)

化學反應的其他型式

化學反應的其他型式

• 置換反應:一種元素取代了化合物中的另一種元素 (aq) (s) (aq) (s) 2 AgNO3 2 Ag Cu(NO3)2 Cu    • 複分解反應:兩化合物交換原子或離子的反應 (aq) (s) (aq)

(aq) BaCl BaCrO 2 KCl

CrO

(13)

氣體 氣體 產生 產生 沈澱 沈澱 產生 產生 能量 能量 變化 變化 顏色 顏色 變化 變化 化學反應 化學反應 伴隨的變化 伴隨的變化 化學反應 化學反應 伴隨的變化 伴隨的變化 碘液 碘液 ++澱粉澱粉 液 液 鹽酸 鹽酸 ++碳酸碳酸 鈉 鈉 鉻酸鉀 鉻酸鉀 ++氯化鋇氯化鋇 鋼絲絨 鋼絲絨 ++氧氧 氣 氣

(14)

4-3

4-3

• 試設計四個化學反應,可分別顯示顏色改變、氣體生 成、沉澱產生及熱量吸收等化學反應伴隨的現象。 顏色改變 顏色改變 酚酞+氫氧化鈉溶液 紅色 紅色 吹氣 吹氣 變淡 變淡 二氧化碳 二氧化碳 溶於水呈酸性 溶於水呈酸性 氣體生成 氣體生成 試管裝有稀鹽酸稀鹽酸 產生氫氣 產生氫氣 Mg H2 回 目 次

(15)

沉澱產生 沉澱產生 鉻酸鉀溶液 鉻酸鉀溶液 氯化鋇溶液 氯化鋇溶液 產生黃色沉澱 產生黃色沉澱 熱量吸收 熱量吸收 水合氫氧化鋇和氯化銨固體混合 水合氫氧化鋇和氯化銨固體混合 木板上的水滴因而結冰結冰 黏接在一起 黏接在一起 吸 吸收大量的收大量的熱熱

(16)

4 - 2 酸鹼反應

1. 電解質

2. 酸鹼學說

3. pH 值、 pOH 值

4. 酸鹼中和

(17)

• 在國中課程中,曾利用如下圖的實驗裝

置測試水溶液的導電性。

食鹽( 食鹽( NaClNaCl )) 蔗糖(蔗糖( CC1212HH2222OO1111 )) 食鹽水可以使燈泡發亮,蔗糖水溶液則不能, 食鹽水可以使燈泡發亮,蔗糖水溶液則不能, 其 其原因何在原因何在??

(18)

電解質解離說

電解質解離說

(

(

阿瑞尼斯

阿瑞尼斯

)

)

• 電解質溶於水會解離出帶正電的陽離子陽離子與帶負電的陰陰 離子 離子,且電解質水溶液必保持電中性電中性。 • 進行電解:陽離子移向負極,陰離子移向正極,電極 表面有反應發生。 正極 正極 負極 負極 Na Na++ ClCl- -解離 解離 e

(19)

-• 電解質電解質 1. 1. 定義:溶於水能導電定義:溶於水能導電的化合物。 2. 2. 固態形式的電解質固態形式的電解質:指含有可移動離子而能導電含有可移動離子而能導電 的物質 的物質,例如:高分子電解質,是將鹽類溶於聚 合物中,在高於室溫下有導電性質。 • 解離解離( dissociation ):電解質溶於水生成帶 電荷粒子的過程。 • 帶電的粒子稱為離子,陽離子陽離子帶正電荷,陰陰 離子 離子帶負電荷。 (aq) (aq) (aq) -解離 Na Cl NaCl     陽離子 (正電) 陰離子 (負電)

(20)

水溶液電中性

水溶液電中性

• 陽離子的總正電荷數=陰離子的總負電荷數陽離子的總正電荷數=陰離子的總負電荷數 (aq) (aq) (aq)       Na Cl NaCl 解離 CaCl2(aq) 解離 Ca2(aq)  2Cl(aq) Na+ Cl -離子個數 離子個數 1 1 離子價數 離子價數 +1 -1 總電荷數 總電荷數 +1x1 = +1 -1x1 = -1 Ca2+ Cl -離子個數 離子個數 1 2 離子價數 離子價數 +2 -1 總電荷數 總電荷數 +2x1 = +2 -1x2 = -2 相等 相等 相等相等

(21)

4-4

4-4

Cl-莫耳數 =2 mol / L × 1 L = 2 mol 2 mol Cl- 帶電: (1.602 × 10-19庫侖 )× 2 × 6.02 × 1023 =1.93 × 101.93 × 1055庫侖庫侖 體積為 1 L 的 1 M 氯化鈣( CaCl2 )水溶液 中,陽離子的總電荷及陰離子的總電荷各為 多少庫侖?

CaCl

2

─→ Ca

2 +

2 Cl

- 溶液保持電中性 溶液保持電中性 Ca2+ 莫耳數 =1 mol / L × 1 L=1 mol 1 mol Ca2+ 帶電: 2 ×(1.602 × 10-19 庫侖 )× 6.02 × 1023 =1.93 × 101.93 × 1055 庫侖庫侖

(22)

阿瑞尼斯酸鹼學說

阿瑞尼斯酸鹼學說

• 酸性物質在水中會解離出氫離子 H+ ,鹼 性物質在水中會解離出氫氧離子 OH-。 1. 鹽酸為酸。 2. 氫氧化鈉為鹼。 (aq) (aq) (aq)    H Cl HCl (aq) (aq) (aq)    Na OH NaOH

(23)

• 由於水會同時解離出 H +和 OH -,水既是酸 ,也是鹼。 (l) (aq) (aq) (aq) (aq) (aq) (aq) (aq) (aq)

O

H

Cl

Na

OH

Na

Cl

H

NaOH

HCl

2 鹼 酸 解離



      中和 (aq) (aq) (aq)  

H

OH

O

H

2 強酸 強鹼 (l) (aq) (aq)

OH

H

O

H

:

淨離子方程式

2 • 通常強酸強鹼反應時,實際參與反應的是 H + 和 OH -。

(24)

在水中

酸性、中性、鹼性

酸性、中性、鹼性

• 氫離子在水中與水分子結合,常以 H3O +表示,簡 寫成 H +。 O H H H+ H 3O+ = H+ 酸性 [H +] > [OH -] 中性 [H +] = [OH -] 鹼性 [H +] < [OH -] H+ OH -H+ OH -H+ H+ OH -OH -OH -H+ H+ OH -H+ OH

(25)

-水中

水中

[H

[H

++

][OH

][OH

--

]

]

濃度

濃度

在 在 2525℃℃ 水中水中 ( ( 中性物中性物 質 質 )) 添加酸性物質 添加酸性物質 (HCl) (HCl) 添加鹼性物質(NaOH)添加鹼性物質(NaOH) [H [H++]] 1.00x101.00x10-7-7 大於大於 1.00x101.00x10-7-7 小於小於 1.00x101.00x10-7-7 [OH [OH--]] 1.00x101.00x10-7-7 小於小於 1.00x101.00x10-7-7 大於大於 1.00x101.00x10-7-7 [H [H++][OH][OH--]] 乘積 乘積 1.00x101.00x10 -14 -14 1.00x101.00x10-14-14 1.00x101.00x10-14-14 (aq) (aq) (aq)  

H

OH

O

H

2 加 加 HH++ 加加 OHOH- -不改變 不改變

(26)

pH

pH

值-

值-

(

(

ㄌㄧㄥ

ㄌㄧㄥ

ˊ

ˊ

)

)

標值

標值

• 表示:水溶液的酸鹼性

酸鹼性

,

,

氫離子的濃度。

氫離子的濃度。

• 其計算方式為

• 在對數運算中,小數部分的位數要與原

始數字的有效數字

有效數字

相等。

[H + ] = 1.01.0 × 10 - 9( 1.0 為兩位有效數字) pH = 9.0000     (小數部分須寫兩位)

M

10

]

[H

]

log[H

-

pH

-pH

(27)

常見物質的

(28)

pOH

pOH

• 表示鹼性溶液中的氫氧離子

氫氧離子濃度

,即

例: 0.001M NaOH(aq) 的 pOH=?

[OH-]=0.001=10-3 ; pOH=-log(10-3)=3

在 25 ℃ 時,水溶液 pH 和 pOH 的和為

14 。

M

10

]

[OH

]

log[OH

-

pOH

-

-

-pOH

14

pOH

pH

(29)

4-5

4-5

 已知牛奶的

pH 值約為 6.4 ,試求其 [H

]

大約在哪一個範圍?

因 6 < 6.4 < 7 , 因此 [H + ]10 - 6 M ~ 10 - 7 M 之間。

(30)

阿瑞尼斯

阿瑞尼斯

Svante August ArrheniusSvante August Arrhenius 18591859 1927 1927 )) • 阿瑞尼斯為解釋電解質溶液的性 質, 1887 年提出假設:電解質電解質 可在溶液中解離 可在溶液中解離。使得酸鹼反應 、滲透壓、凝固點下降、沸點上 升等現象獲得圓滿解釋。 • 學術成就涵蓋化學熱力學與化學熱力學 化學動力學,使得化學動力學 科學家對反應速率與溫度或催化劑間關係更加溫度或催化劑 了解。阿瑞尼斯也對大氣中二氧化碳含量與氣 候的關係進行研究。 • 瑞典皇家科學院在 1903 年頒贈諾貝爾化學獎 。

(31)

醫學檢驗與酸鹼

醫學檢驗與酸鹼

• 現代醫療檢驗室常會收到待檢測的血液樣本﹐其中有 些病人的情況十分危急。我們可能要評估急診室中陷評估急診室中陷 入昏迷的病人或正在動手術的病人的身體狀況 入昏迷的病人或正在動手術的病人的身體狀況。 • 舉例來說﹐如果血液血液 pHpH 值過低值過低﹐﹐不但會影響心臟功不但會影響心臟功 能 能﹐﹐也會影響某些藥物的作用也會影響某些藥物的作用。因此在檢驗時﹐為求 快速得到結果 快速得到結果﹐只要醫檢人員把血液樣本放入血液分 析儀中﹐一支小探針即吸取一定量的血液﹐同時分析分析 血液中的 血液中的 pHpH ﹑﹑氧的濃度氧的濃度﹑﹑二氧化碳濃度二氧化碳濃度﹐﹐還有電還有電 解質 解質﹑﹑葡萄糖和血紅素葡萄糖和血紅素。差不多一分鐘﹐檢驗結果就 出爐﹐並傳送到醫師的電腦螢幕上。

(32)

電解質

電解質

電解質:完全解離

完全解離

的電解質。

(33)

4-6

4-6

已知在

0.1 M 的氫氰酸( HCN )中,氫

離子濃度為

8 × 10

- 6

M ,試求其 pH 值

在哪兩個整數之間?

1

1

× 10

- 6

M < 8

8

× 10

- 6

M < 10

10

× 10

- 6

M

-log(1

1

×10

- 6

)

> -log(8

8

×10

- 6

)

-log(10

10

×10

- 6

)

    

    

6

6

> pH

pH

> 5

5

所以 pH

所以

pH

5

5

6

6

(34)

酸鹼中和

酸鹼中和

(

(

中和反應

中和反應

)

)

(l) (aq) (aq) (aq) (aq) (aq) (aq) (aq) (aq)

O

H

Cl

Na

OH

Na

Cl

H

NaOH

HCl

2 酸鹼鹼中 解離

 

      強酸 強鹼 (l) (aq) (aq)

OH

H

O

H

:

淨離子方程式

2

中和反應

:

氫離子(酸)與氫氧離子(鹼)結合成水的反應 氫離子(酸)與氫氧離子(鹼)結合成水的反應

(35)

4-7

4-7

試寫出醋酸與氫氧化鈉發生酸鹼中和的淨

離子方程式。

醋酸是弱酸,未完全解離 CH3COOH(aq) + Na+ (aq) + OH-(aq)   ─→ CH3COO -(aq) + Na+(aq) + H2O(l) 淨離子方程式為 淨離子方程式為 CH

CH33COOHCOOH(aq)(aq) + + OHOH-

-(aq)

(36)

中和熱(

中和熱(

heat of neutralization

heat of neutralization

• 一般的強酸與強鹼反應,若無發生沉澱,每 生成一莫耳水一莫耳水,會釋出釋出 5656 千焦千焦的中和熱,與 強酸或強鹼的種類無關,恆為定值種類無關,恆為定值。 • 但弱酸與強鹼反應,強酸與弱鹼反應或弱酸 與弱鹼反應,因部分反應物未完全解離,中反應物未完全解離,中 和熱也非定值 和熱也非定值。 56kJ ΔH O H OH H : 淨離子方程式     2   (l) (aq) (aq)

(37)

測量酸鹼(

測量酸鹼(

pH

pH

計)

計)

• 要了解溶液的酸鹼性,除了使用 pHpH 計計( pH meter )測量外,也可以利用酸鹼指示劑

(38)

測量酸鹼(酸鹼指示劑)

測量酸鹼(酸鹼指示劑)

• 指示劑是會因

pH

pH

值變化而改變顏色

值變化而改變顏色

物質。

廣用指示劑

廣用指示劑

可在不同

pH 值溶液中呈現

多種不同的顏色變化。

(39)

常用的酸鹼指示劑

(40)

許多常見花卉、蔬菜所含的色素色素都可作為酸鹼指 示劑。

如紫色高麗菜紫色高麗菜,以熱水萃取其中色素後,可作為 酸鹼指示劑,其顏色會隨溶液的 pH 值而改變。

(41)

趣味實驗

趣味實驗

(天然指示劑-紫色高麗菜)

(天然指示劑-紫色高麗菜)

回 目 次

(42)

4 - 3 氧化還原反應

1. 氧化還原定義

2. 氧化數

(43)

日常生活中的例子

日常生活中的例子

鐵 生 鏽 蠟 燭 燃 燒 動 物 呼 吸 黃 金 保 持 光 澤

(44)

氧化與還原

氧化與還原

狹義定義 廣義定義 氧化反應 物質與氧氧結合 物質失去電子電子 還原反應 物質失去氧氧 物質得到電子電子 (s) (g) (s)

O

2

CuO

Cu

2

2



(45)

狹義的氧化還原反應

狹義的氧化還原反應

(s) (g) (s) O 2 CuO Cu 2  2  氧化反應:與氧氧化合 還原反應:失去氧氧 (l) (s) (g) (s)

H

Cu

H

O

CuO

2



2

(46)

廣義的氧化還原反應

廣義的氧化還原反應

• 定義:電子

電子

的得失

的得失

1. 氧化反應:物質失去失去電子 2. 還原反應:物質得到得到電子

即使沒有氧原子參與反應,

即使沒有氧原子參與反應,

仍可能是氧化還原反應。

仍可能是氧化還原反應。

失去電子,氧化 失去電子,氧化 得到電子,還原 得到電子,還原 (g) (aq) (aq) (s) 2 2

H

Fe

H

2

Fe



 

(47)

氧化還原的特性

氧化還原的特性

氧化與還原同時發生,同時結束。

氧化與還原同時發生,同時結束。

• 一個完整的氧化還原反應是由兩個半反

應所組成:氧化半反應

氧化半反應

及還原半反應

還原半反應

-2 2 e Fe Fe(s)  (aq)  還原劑:提供電子的物質 氧化半反應 氧化半反應 還原半反應 還原半反應 氧化劑:接受電子的物質 (g) (aq) 2 e- H2 H 2    (g) (aq) (aq) (s) 2 2 H Fe H 2 Fe     

(48)

金屬的活性大小

金屬的活性大小

還原劑,進行氧化反應: 還原劑,進行氧化反應: M M  M Mn+n+ + ne + ne- -強還原劑 強還原劑 弱還原劑弱還原劑

(49)

練習

練習

6

6

• 試寫出在氧化銅與氫氣的反應中,何者

是氧化劑?何者是還原劑?

CuO CuO 是氧化劑是氧化劑 H H22 是還原劑是還原劑 (l) (s) (g) (s)

H

Cu

H

O

CuO

2



2

(50)

氧化數

氧化數

判斷氧化劑及還原劑的利器

判斷氧化劑及還原劑的利器

元素 H2 Fe 氧化數 0 0 離子 Cu 2+ Fe3+ 氧化數 +2 +3 化合物 CuO H2O 氧化數 +2,-2 +1,-2

(51)

卥素 HF HClO 3 氧化數 +1,-1 +1,+5,-2 化合物 KCl MgO 氧化數 +1,-1 +2,-2 KMnO4 H2Cr2O7 +1,+7,-2 +1,+6,-2 例如: 例如: ClCl 的氧化數介於的氧化數介於 - -1~+7 1~+7         HClHCl Cl Cl -1 -1 HClOHClO44 Cl Cl  +7 +7

(52)

) ( ) 2( ) ( 2 2 ) ( 2 -) ( ) ( 2 2 e 2 2H O O H O H 2 2e H 2 O H           aq g aq l aq aq

常見的氧化劑及還原劑

常見的氧化劑及還原劑

• 在工業上的應用普遍。

– 衣服的漂白劑: NaClO 、 H2O2 – 自來水的消毒劑: Cl2、 O3 – 免洗筷的漂白劑: SO2

同一種物質,可能作為氧化劑

同一種物質,可能作為

氧化劑

,也可能

,也可能

作為

作為還原劑

還原劑

: H

H

22

O

O

22

(53)

過氧化氫水溶液

過氧化氫水溶液

與二氧化錳

二氧化錳

混合

混合

(g) (l) (aq) (s) 2 2 MnO 2 2O 2H O O H 2  2  ) ( ) 2( ) ( 2 2 ) ( 2 -) ( ) ( 2 2 e 2 2H O O H O H 2 2e H 2 O H           aq g aq l aq aq 二氧化錳是催化劑。 二氧化錳是催化劑。 過氧化氫是氧化劑,也是還原劑。 過氧化氫是氧化劑,也是還原劑。 還原反應 還原反應 氧化反應 氧化反應 氧化還原全反應 氧化還原全反應 ) ( 2 ) ( 2 MnO ) ( 2 2O 2 H O O H 2 2( ) g l aq s      

(54)

化學發光

化學發光

•你曾在電視及電影中,看到警方鑑識人員於 凶殺案現場尋找血跡?他們使用的藥品是 「發光胺」 「發光胺」。 •發光胺在鹼性水溶液中,可被過氧化氫氧化 而發光。此反應通常以金屬離子為催化劑金屬離子為催化劑, 由於血紅素中含有亞鐵離子血紅素中含有亞鐵離子,因此鑑識人員 在可疑之處噴上發光胺,若該處發光,即可 證明有血跡。

(55)

在下列趣味實驗中,以漂白水漂白水代替過氧化氫, 且此反應不需催化劑,即可快速發生,引發化 學發光反應。

(56)

以煉鐵工業為例

(57)

(s) (g) (s) (g) (g) (g) (s) (s) (g) (s) (s)

Fe

2

CO

3

O

Fe

CO

3

CO

2

O

C

2

Fe

4

CO

3

O

Fe

2

C

3

2 3 2 2 2 3 2







1. 煤焦

煤焦

和一氧化碳

一氧化碳

都作為還原劑:

2. 灰石中所分解的氧化鈣可與矽砂反

應形成熔渣

熔渣

(CaSiO

(CaSiO

33

)

)

,可浮在熔融

的鐵上方,隔絕熱空氣,

避免鐵再

避免鐵再

度氧化

度氧化。

(58)

蘋果不會生鏽

蘋果不會生鏽

原因:蘋果鐵質的氧化

多酚氧化酵素 (PPO) 多酚類 細胞結構分隔 切開 切開 多酚氧化酵素(PPO) 多酚類

氧化

氧化

醌類 醌類 (quinone) (quinone) 聚合 聚合 黑色素 黑色素 ( ( 蘋果變褐蘋果變褐 色 色 )) 回 目 次

(59)

4 - 4 環境中的化學反應

1. 水的淨化

2. 水汙染

(60)

水的淨化

水的淨化

(61)

沈澱法:

沈澱法:

– 使水靜置,利用重力重力使懸浮物沈於池底, – 若懸浮物顆粒太小,無法沈澱,可加入明礬明礬 (KAl(SO4)2 . 12H2O) 產生膠質 Al(OH)3,造 成懸浮物聚集而沈澱,可稱為凝聚凝聚。

過濾法:

過濾法:

以小石子小石子或細砂層細砂層濾去懸浮物。

曝氣法:

曝氣法:

增加水中溶氧量溶氧量,加速微生物分解水 中的有機物質。

消毒法:

消毒法:

通常使用氯氣氯氣 (Cl2) 或臭氧臭氧 (O3) ,可 殺死水中的微生物

(62)

硬水

硬水

• 硬水:含有大量的鈣離子或鎂離子的水 種類 含有的陽離子 含有的陰離子 暫時硬水 Ca2+、 Mg2+ HCO 3 -永久硬水 Ca2+、 Mg2+ SO 42- 、 Cl -硬水 硬水 ( Ca ( Ca2+2+ 、、 MgMg2+ 2+ )) 與肥皂反應 與肥皂反應 生成鈣或鎂的沈澱物,鈣或鎂的沈澱物 降低洗滌效果。 形成鍋垢鍋垢 ( 碳酸鈣、碳碳酸鈣、碳 酸鎂和硫酸鈣 酸鎂和硫酸鈣沈澱 ) , 可能引起鍋爐爆炸。 受熱 受熱

(63)

水的軟化

水的軟化

1

1

-煮沸法

-煮沸法

僅適用於暫時硬水,不適用於永久硬水 僅適用於暫時硬水,不適用於永久硬水

Ca

Ca

2+2+ (

(aqaq))

+SO

+SO

442-2-((aqaq) )

CaSO

CaSO

4(4(ss))

在高溫下,不會完全析出 在高溫下,不會完全析出 (l) (g) (s) (aq) (l) (s) (aq)

O

H

CO

MgCO

)

Mg(HCO

O

H

CO

CaCO

)

Ca(HCO

2 2 3 2 3 2 (g) 2 3 2 3





 

(64)

水的軟化

水的軟化

2

2

-石灰軟化法

-石灰軟化法

加入石灰石灰 (CaO) 以除去鈣離子和鎂離子。 ( 適 用於永久硬水及暫時硬水) 石灰 石灰 (CaO) 可將暫時硬水及永久硬水中的鈣離 子減少:

(65)

水的軟化

水的軟化

3

3

-陽離子交換法

-陽離子交換法

(66)

加入飽和食鹽水

(67)

水汙染

水汙染

• 水中的需氧物質會引起細菌繁殖,是汙水呈現髒與臭 的主要原因。 • 生化需氧量 (BOD) :用來表示水中可被細菌分解細菌分解的 有機物汙染的程度。 • 化學需氧量 (COD) :汙染物有些不能被細菌分解, 需使用化學方法化學方法 (K2Cr2O7作氧化劑 ) 將汙染物氧化 。 ) ( ) ( ) ( 對稀薄水溶液 水量 減少的溶氧量 ppm L mg BOD   ) ( ) ( ) ( 對稀薄水溶液 水量 減少的溶氧量 ppm L mg COD  

BOD

COD

(68)

例題

例題

4-8

4-8

某汙水試樣 100ml ,內含有機廢料 5.8mg 的 C3H6O ,若此化合物可被細菌完全分解,則 此汙水的 BOD 值為多少 ppm?   (C3H6O 的 莫耳質量為 58.08g) ppm kg mg L mg L mg BOD mg g x mg 130 130 130 1 . 0 13 13 10 3 . 1 32 10 4 mol 10 4 x 4 : 1 mol : mol 10 0 . 1 mol 10 0 . 1 08 . 58 8 . 5 2 4 4 -4 4                       需氧量 需氧的莫耳數 係數比=反應莫耳數比 係數比=反應莫耳數比 (l) 2 2 2(g) 6 3

H

O

4

O

3

CO

(g)

3H

O

C



(69)

酸雨

酸雨

(aq) (l) (g) 2 2 3 2 H O H SO SO   化石燃料 化石燃料 (( 含少含少 量的硫及硫化 量的硫及硫化 物 物 )) 燃燒 燃燒 二氧化硫二氧化硫 SOSO22

酸雨

酸雨

(aq) (l) (g) 2 2 4 3 H O H SO SO   (g) (g) (g) 2 3 2 O 2SO SO 2  

(70)

脫硫處理:使用

脫硫處理:使用

CaCO

CaCO

33 大型煉油廠、火力發電廠 大型煉油廠、火力發電廠 (( 酸雨的主要來酸雨的主要來 源) 源) (g) (s) (s) (g) 3 3 2 2 CaCO CaSO CO SO   

(71)

學習概念圖

學習概念圖

-

-

化學反應的型

化學反應的型

(72)

學習概念圖

(73)

學習概念圖

(74)

學習概念圖

學習概念圖

-

-

環境中的化學反

環境中的化學反

(75)

The End

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