第十三章 電解質
13-1 認識電解質
溫故知新
於先前的章節中已明瞭通電後會產生磁與熱；即所謂的電流磁 效應及電流熱效應。若將電流通入水溶液中，將會發生什麼事情呢? <結果>：科學家在作完實驗後，發現並非所有物質得水溶液均可導 電的。於是，可根據化合物水溶液的導電與否，分成電解質 與非電解質。 <例如>： 糖加純水不可導電 非電解質。 酒精加純水不可導電 非電解質。 鹽加純水可導電 電解質。 硫酸加純水可導電 電解質。 一.電解質與非電解質：在化學上，我們根據化合物水溶液的導電性， 可將化合物分成電解質與非電解質。 1.電解質：凡是化合物溶於水後，可導電者，且當電流通過時， 會使化合物發生化學反應者，即是。 <例如>：硫酸(H2SO4)、食鹽(NaCl)、鹽酸(HCl)、二氧化硫(SO2)、二氧 化碳(CO2)、碘化鉀(KI)、硝酸(HNO3)等等。 2.非電解質：凡化合物溶於水不能導電者，即是。 <例如>：酒精(C2H5OH)、蔗糖(C12H22O11)、葡萄糖(C6H12O6)、甲醇 (CH3OH)、甲烷(CH4)等等。 二.簡易的電解質檢驗實驗：利用水溶液導電性的有無檢驗，即可判 斷該物質是否為電解質。 1.步驟： step 1：先將待測物溶於水，若無法溶於水，則必為非電解質；可溶 於水者，繼續下列步驟。 step 2：將電池、燈泡座、導線及 碳棒電極等物裝置成如右圖。 2.結果： (1).若燈泡亮了或者安培計發生 偏轉，則表示水溶液可導電 即化合物為電解質；否則則 為非電解質。(2).電解質亦有強弱之分，若電路 通路時，但燈泡之亮度不顯著，則表示水溶液的導電性較差， 為弱電解質；若電路通路時，而燈泡之亮度相當顯著，則表示 水溶液的導電性好，為強電解質。 (3).因為電流不大，所以應用小燈泡或者安培計。使用前需先除去 碳棒表面之油垢，使用後必須先用蒸餾水沖洗後，才可再使用。 三.日常生活中常見的電解質有酸、鹼、鹽三大類： 1. 酸 類 電 解 質 ： 例 如 ， 鹽 酸 (HCl) 、 硫 酸 (H2SO4) 、 醋 酸 (CH3COOH)、硝酸(HNO3)等等。 <Note>：調味用的食醋含有 3-5%的醋酸。 2.鹼類電解質：例如，氫氧化鈣(Ca(OH)2)、氫氧化銨(NH4OH)、 氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)等等。 <Note>：氫氧化鈣俗稱熟石灰，用於建材。氫氧化銨俗稱氨水。氫氧 化鈉俗稱燒鹼或苛性鈉。 3.鹽類電解質：例如，氯化鈉(NaCl)、硝酸鉀(KNO3)、硫酸鈉 (Na2SO4)、硫酸銅(CuSO4)等等。 <Note>：氯化鈉俗稱食鹽，製作香腸時所加入的是硝酸鉀。
生活小常識
激烈運動後，汗水淋漓，於流失大量水分後，來一瓶冰涼的運 動飲料，可令人精神為之大振，其實真正的作用是飲料中的電解質， 補充了因和水流失所引起的人體電解質的不平衡。而人體的最佳狀態 是各項電解質互相達成平衡的結果，所以電解質的適時補充是很重 要的。因此你常聽說運動後需喝點鹽水；小孩子發燒、腹瀉時可適時 的喝些運動飲料，補充水和電解質，即可減輕病症。但是，如果沒事 就拿運動飲料來猛灌、猛喝，也會影響體內電解質的平衡，你認為對 身體好嗎?課外新知
1.凡電解質溶於水一定能導電，但其溶化狀態時(即液態)，則不一 定會導電(如酸類)。所以，欲判斷該物質是否為電解質的最好方法是 檢驗該化合物溶於水後]是否可導電? 2.電解質一定是化合物。例如，液態金屬元素(汞)雖會導電，但並 不是化合物，所以不是電解質。 3.不論氣態、液態、固態，只要溶水可導電的，即是電解質。例如：SO2 (二氧化硫) + H2O (水) H2SO3 (亞硫酸) MgO (氧化鎂) + H2O (水) Mg(OH)2 (氫氧化鎂) 四.離子的生成： 1.何謂離子：先前的章節曾提到電流或導電，乃是指電路中有傳 遞電流的帶電粒子在移動所造成；而我們就稱這些 帶電粒子為離子。 2.離子的定義：由於中性原子，失去或獲得電子，而形成的帶電 粒子即稱之為離子；可分為正離子(陽離子)與負離 子(陰離子)。 (1).正離子(陽離子)：原子或原子團失去電子，所形成帶正電的粒 子。 <例如>：金屬離子、氫離子(H+)、銨根離子(NH 4+)。 <範例>：金屬鎂(Mg)失去兩個電子後，則變成帶兩單位正電荷的鎂 離子。 金屬鎂原子(Mg) 鎂離子(Mg2+) 原子序 12 原子序 12 質子數 12 失去兩個電子 質子數 12 電子數 12 電子數 10 帶電性 電中性 帶電性 2 單位正電 可用右列方程式表示： Mg Mg2+ + 2 e－ (2).負離子(陰離子)：原子或原子團獲得電子，所形成帶負電的粒 子。 <例如>：非金屬離子、複合離子(如硫酸根 SO42-、硝酸根NO3-) <範例>：非金屬氯(Cl)獲得一個電子後，成為帶一單位負電荷的氯 離子。 非金屬氯原子(Cl) 氯離子(Cl－) 原子序 17 原子序 17 質子數 17 獲得一個電子 質子數 17 電子數 17 電子數 18 帶電性 電中性 帶電性 1 單位負電 可用右列方程式表示： Cl + e－ Cl－ 3.離子的性質：
(1).水溶液中的離子是由電中性的化合物分離而成，水溶液仍是電 中性。所以，離子不可單獨存在。(不同於，先前章節所介紹 的正、負電荷可分離) (2).離子與原子或分子的性質不同且與來源無關。 <例如>：食鹽(NaCl) 鈉原子與水會發生劇烈反應，且會生成氫氣 與鈉離子；而鈉離子的化學性質安定，不與 水發生反應，只是溶解於水中。氯分子則為 黃綠色且具有毒性；但氯離子則為無毒、無 色且可食用。 (3).大部分的離子都呈無色，但有些例外。如，Cu2+ (藍色)、Cu+ (紅 色)、Fe2+ (綠色)、Cr 2O72- (橙色)、CrO42- (黃色)、MnO4- (紫色)。 (4).離子和原子的顏色不同；如，銅離子是藍色，而銅原子是紅色。 (5).離子所帶的電量和它的電荷數成正比；而原子則不帶電呈中性。 4.常見的正、負離子 帶一個電荷 帶兩個電荷 帶三個電荷 正 離 子 氫H+ 亞銅Cu+ 鉛Pb2+ 鋅Zn2+ 鋁Al3+ 鈉Na+ 銨根NH 4+ 鎂Mg2+ 銅Cu2+ 鐵Fe3+ 鉀K+ 銀Ag+ 鈣Ca2+ 亞鐵Fe2+ 鎳Ni3+ 負 離 子 氯Cl－ 氫氧根OH－ 氧O2－ 硫酸根SO 42－ 氮N3－ 溴Br－ 硝酸根NO 3－ 硫O2－ 亞硫酸根SO32-磷P3－ 碘I－ 醋酸根CHCOO－ 碳酸根CO 32－二 鉻 酸 根 Cr2O72－ 硼酸根 BO33 － 五.解離說： 1.何謂解離說：西元 1887 年，瑞典化學家阿瑞尼士，為解釋化合 物的水溶液之導電原因所提出之理論。其主要的內 容有： (1).電解質溶在水溶液時，可形成帶正電的正離子及帶負電的負離 子，而且這些離子可自由移動，則稱此現象為解離。例如， 食鹽(NaCl)在水中的解離 NaCl Na+ + Cl－ 硫酸鈉(Na2SO4)在水中的解離 Na2SO4 2 Na+ + SO42－ 氯化鈣(CaCl2)在水中的解離 CaCl2 Ca2+ + 2 Cl－ (2).數個原子結合成的粒子，叫做原子團，也可以帶電荷。例如， 氫氧化鈉解離產生的負離子OH－，稱為氫氧根離子，其他 如銨根離子NH4+ ，硝酸根離子NO3－，硫酸根離子 SO42 －
。 (3).在溶液中，正離子所帶的總正電量，與負離子所帶的總負電量 必相等。但正離子的數目與負離子的數目不一定相等。如下 圖左所示： NaCl Na+ + Cl－ 正離子數：負離子數 = 1：1 正電荷：負電荷 = 1：1 CaCl2 Ca2+ + 2 Cl－ 正離子數：負離子數 = 1：2 正電荷：負電荷 = 1 × (+2)：2 × (-1) 食鹽水中正、負離子 氯化鈣水溶液中負 導電時正、負離子游 數相等 離子數較多 動圖 (4).離子在溶液中可以自由移動，當電流通過時，正離子向負極移 動；負離子向正極移動。這些移動的離子，即構成溶液中的 電流。如上圖右。 (5).電解質在水溶液中導電的難易程度與其在水溶液的解離度成 正比。如氯化鈉(NaCl)的解離度較醋酸(CH3COOH)大，所以 氯化鈉(NaCl)的水溶液較易導電。
想想看
為什麼鹼類或鹽類的化合物，在溶化或溶於水時皆能導電，但 酸類化合物於溶化狀態時並不能導電? <Ans>：因為鹼類與酸類都是由帶電的離子所形成的化合物，故於 液態或水溶液狀態時，均能產生離子來導電。而酸類卻是由 分子所形成的化合物，它在液態時沒有離子存在，所以不 能導電，必須溶於水之後才能解離出離子來導電。例如，純 硫酸為中性分子化合物，在液態時並無正負離子存在，故 液態時不能導電；但溶於水後，可解離出離子，即可導電， 所以，純硫酸不可導電，但是電解質。範例： 試以鈉(Na)，比較原子與離子的差異? <Ans>：鈉原子(Na)與鈉離子(Na+)的差異： 鈉原子(Na) 鈉離子(Na+) 原子序 11 11 質子數 11 11 電子數 11 10 中子數 12 12 1.除電子數外其餘均相同。 2.鈉原子活性大，很容易與氧反應，投入水中時會與水劇烈反應， 並產生氫氣，甚至可能燃燒。 3.鈉離子則性質安定，不會燃燒，溶於水時也不與水發生反應。 4.所以，原子與離子的性質不相同。
實驗
13 – 1 哪些物質的水溶液可以導電？
實驗目的：從化合物的水溶液導電與否，判別何種化合物為電解質。 實驗步驟： step 1：將電源供應器、導線、碳棒、燈 泡座(安培計)及電解槽連接成如 右圖所示。 step 2：於電解槽中加入水，觀察燈泡是 否會發亮？電極附近是否有氣泡 生成？ step 3：以蒸餾水沖洗電極後，更換另一 種水溶液，重複step 2。 step 4：另外取一些日常生活中常見的水溶液。如，礦泉水、果汁、食 鹽水、橘子汁、汽水、醋等等；看看他們是否會導電？ 實驗結果：如下表所示。 硫酸 鹽酸 硝酸鉀 氫氧化鈉 蔗糖 燈泡發亮者 ○ ○ ○ ○ X 電極產生氣泡者 ○ ○ ○ ○ X 酒精 礦泉水 果汁 食鹽水 純水 燈泡發亮者 X ○ ○ ○ X電極產生氣泡者 X ○ ○ ○ X 實驗討論： 1.哪些物質的水溶液可以導電？ <Ans>： 2.哪些物質的水溶液不可導電？ <Ans>： 3.可導電的水溶液通電時，電極附近是否會有氣泡產生？ <Ans>：
<小試身手>
1.下列何者不是電解質？ (1)硫酸銅 (2)氯化鈉 (3)硫酸水溶液 (4)酒精。 2.試完成下列方程式，並判斷其類別(酸、鹼、鹽)： (1)CH3COOH ＋ ，為 類。 (2)NaCl ＋ ，為 類。 (3)KNO3 ＋ ，為 類。 (4)NaOH ＋ ，為 類。 (5)Ca(OH)2 ＋ ，為 類。 3.(甲)金屬離子(乙)氫離子(丙)非金屬離子(丁)酸根(戊)氫氧根；上述 哪些是正離子？ ；哪些是負離子？ 。 4.有關電解質的敘述，下列何者錯誤？ (1)溶於水能導電的化合物， 其純液態時也能導電 (2)電解質之水溶液必能導電 (3)電解質之水 溶液導電時，於兩極處必有化學反應發生 (4)電解質必須是化合物。 5.鈣原子序為 20，氯原子序為 17，氯化鈣(CaCl2)在水中的解離方程 式為：CaCl2 Ca2＋ ＋ 2 Cl－，則下列敘述何者錯誤？ (1)水溶液 呈電中性 (2)Ca2＋及Cl－電子數皆為18 (3)溶液中 Cl－數目為Ca2＋的 二倍 (4)Ca2＋及Cl－之質子數相等。 6.張三以右圖的裝置，檢驗物質的導電性， 試問： (1)燒杯內裝蒸餾水時，燈泡是否會發亮？ (2)承(1)，將兩碳棒下端接觸時，燈泡是 否會發亮？ (3)將兩碳棒分開，燒杯內加入些許的食 鹽，食鹽溶解於水中後，燈泡是否會 發亮？ (4)承(3)，兩電極是否有氣泡生成？(5)上述實驗表示食鹽是一種 ，其水溶液導電時必產生 變 化。
7.下列何者不是電解質？ (1)NaHCO3 (2)NaCl (3)Na2CO3 (4)C2H5OH。
8.下列何者是電解質？ (1)銅 (2)酒精 (3)蔗糖 (4)硝酸。 9.試根據硫酸(H2SO4)在水中分解成離子的學說 ，回答下列問題： (1)寫出硫酸的解離方程式： H2SO4 ＋ 。 (2)承(1)，溶液中正離子數為負離子數的 倍；溶液帶正電、負電或電中性？ (3)右圖的電極未接電源時，氫離子如何移動？ (a)向甲 (b)向乙(c)向 四面八方 (d)不移動。 (4)承(3)，接上電源後，氫離子向甲或乙移動？ ；硫酸根離子向 甲或乙移動？ 。 (5)承(4)，甲電極上產生 氣體，乙電極上產生 氣體。
13-2 酸與鹼
於13-1 中曾提到酸、鹼、鹽均為電解質，即表示溶於水中可解離 出正、負離子(依阿瑞尼士解離說)。同時於日常生活中，檸檬、葡萄柚、 醋吃起來都酸酸的，我們說它們均含有酸的成分，那什麼是酸?而它 又有什麼樣的特性?而它的死對頭鹼又是什麼?又有什麼特性? 一.酸：以阿瑞尼士的解離說來解釋，凡化合物溶於水可解離出氫離 子(H+)的化合物，均是。 1.特性： (1).酸(HA)解離的通式：HA H+ + A－ (2).所有酸的水溶液中均含有氫離子(H+)。例如，鹽酸(HCl) 、 硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、醋酸(CH3COOH)。但並不是所 由含氫原子的化合物都是酸。例如，甲烷(CH4)、氨(NH3)、 酒精(C2H5OH)、水(H2O)。 (3).酸性水溶液可以使石蕊試紙呈紅色、酚太呈無色，廣用 試紙則呈紅、橙、黃色。 (4).多數的酸性水溶液會與活性較強的金屬(鐵、鎂、鋅)反應， 可產生氫氣。除了濃硫酸、硝酸外。 (5).酸性水溶液與碳酸鹽類反應，可產生二氧化碳。 例如，HCl + CaCO3 CaCl2 + CO2 + H2O (6).酸屬於電解質(會產生正、負離子)，且具有腐蝕性。 (7).濃酸稀釋時，會放出大量的熱，使的溶液的溫度上昇。(8).酸溶液都具有酸味，有危險不可輕易嘗試。 (9).酸必須溶於水才能解離出 H+，所以不含水的酸無法顯現 出其酸性。例如，乾燥的氯化氫氣體(HCl)接觸藍色石蕊 試紙時，試紙不變色；或純的氯化氫液體亦不含水，因 此亦不導電，也不能使石蕊試紙變色。 2.常見的酸：日常生活中，日常生活中常見的酸有鹽酸(HCl)、 硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、醋酸(CH3COOH)，這些 酸通常溶解於水中形成水溶液，於家庭及工業上 均有很大的用途。 (1).鹽酸(HCl)：氯化氫的水溶液，又名氫氯酸。 可利用食鹽製得。 純鹽酸為無色透明液體，而一般鹽酸大多含有鐵離 子(Fe3+，棕色)等雜質，故略有淡黃色且有刺鼻味。 鹽酸唯一強酸，能使藍色石蕊試紙變成紅色；而且 可與活性大的金屬作用產生氫氣及氯化物。例如， Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2 Fe + 2 HCl FeCl2 + H2 用途：鹽酸可用於清洗廁所，或清洗金屬表面的金 屬銹。工業上可製造聚氯乙烯(P.V.C)塑膠的原料。 工業上亦可製造染料、味精及乾電池所用的原料氯 化銨。 <Note>：當打開濃鹽酸的瓶蓋時，常可看到白霧冒出，這是因為 溢出的氯化氫氣體溶於空氣中的水蒸氣，而形成鹽酸微 滴。 (2).硝酸(HNO3)：國防工業上極為重要的酸。 濃硝酸在濕空氣中發煙，有強烈的窒息氣味。 濃硝酸與金屬作用，會產生紅棕色氣體二氧化氮 (NO2)。 而稀硝酸與金屬作用，則會產生無色氣體一氧化氮 (NO)。 硝酸為無色，有刺鼻味液體。但易受加熱或陽光照 射分解而產生紅棕色氣體二氧化氮(NO2)，故通常 裝在棕色瓶中(為防止光照射分解)。所以，濃硝酸 通常呈現淡黃色，即是二氧化氮所造成。 用途：硝酸可製造硝酸鉀以作為黑火藥、鉀肥及肉 類防腐劑的原料。利用硝酸會腐蝕銅的特性，來製 造精密的電路版。(但反應中會產生有毒氣體二氧化
氮) (3).硫酸(H2SO4)：有工業之母的稱號。 純硫酸是無色，呈油狀，侵蝕性很大的液體，密度 為1.85 公克 / 立方公分。 濃硫酸具有強烈的脫水性，可使含有氫、氧元素之 有機化合物(如，蔗糖、葡萄糖、棉花、紙張)，變成 焦黑的碳。或者藍色硫酸銅晶體脫水變成白色硫酸 銅粉末。 於酸類中，硫酸的沸點最高(約 3380C)，加熱時不易 揮發。因此就利用此特性來製造其他酸，如，鹽酸、 硝酸等。 濃硫酸由於沸點高，故打開瓶蓋時不會冒煙。 純硫酸不能解離出 H+，故不呈酸性反應，但溶於水 後則可解離出H+，而呈強酸性。 硫酸的檢驗，與氫氧化鋇反應可生成白色的硫酸鋇。 可以下列方程式表示： Ba(OH)2 + H2SO4 BaSO4 + 2 H2O
生活小百科
為何濃硫酸的稀釋，是將硫酸到入水中，而不是將水到入硫酸中? <Ans>： (4).醋酸(CH3COOH)：用於調味的弱酸，學名乙酸。 是一種無色但有刺激性的液體；沸點為 118.50C。 易溶於水而呈酸性，但其水溶液較強酸不易導電， 所以為弱酸。解離方程式為： CH3COOH CH3COO－ + H+ 活性很大的金屬如鎂、鈣，能與醋酸作用而產生氫氣 食用醋是含有 3 ~ 5 %醋酸的水溶液，由酒類發酵而 生成。生活小常識
何謂冰醋酸? <Ans>：當醋酸的濃度高於 99.5%以上，且室溫於 16.70C 以下，則會凝結成無色晶體，即稱此為冰醋酸，亦為中性物質，溶於 水後才會呈現酸性。 二.鹼：以阿瑞尼士的解離說來解釋，凡化合物溶於水可解離出氫氧 根離子(OH-)的化合物，均是。 1.特性： (1).鹼(MOH)解離的通式為： MOH M+ + OH－ (2).所有鹼的水溶液中均含有氫氧根離子(OH－)。例如，氫氧 化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氨水(NH4OH)、氫氧化鈣 (Ca(OH)2)。但並不是所由含氫氧原子團的化合物都是鹼。 例如，酒精(C2H5OH)。 (3).鹼性水溶液可以使石蕊試紙呈藍色、酚太呈紅色、廣用試 紙則呈藍色或紫色。 (4).鹼性水溶液可溶解油脂。 (5).鹼性水溶液摸起來有滑膩感。 (6).鹼亦屬於電解質(會產生正、負離子)，會產生 OH－離子。 (7).鹼性溶液都具有澀味，不要輕易嘗試。 2.常見的鹼：日常生活中，常見的鹼有氫氧化鈉(NaOH)、氨水 (NH4OH)、氫氧化鈣(Ca(OH)2)。 (1).氫氧化鈉：工業上用途極大的強鹼。 為白色硬脆的固體，有強烈的腐蝕性，會破壞有機 物質如皮膚、毛髮、絲棉等，故俗稱苛性鈉。 易溶於水且會放熱，水溶液呈強鹼性，工業上稱之 為燒鹼。 於空氣中易吸收水蒸氣而潮解，並吸收二氧化碳而 形成碳酸鈉。故需儲存於乾燥之密閉容器中。可以 下列方程式表示： 2 NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (2).氨(NH3)、氨水(NH4OH)：家庭中常用的弱鹼。 為無色但有刺鼻惡臭味，比空氣輕。 易溶於水。 必須溶於水中，才能顯現出其弱鹼性，所得水溶液 稱為氨水，或俗稱阿摩尼亞水，為弱電解質。 氨水可用於急救時之興奮劑，或治蟲咬之消腫。 將濃氨水稀釋後，可作為家用清潔劑，同時具有殺 菌效果。 (3).氫氧化鈣(Ca(OH)2)：又稱熟石灰，其水溶液俗稱石灰水。
呈強鹼性，是工業上最廉價的強鹼。 可將灰石(CaCO3)加熱到 8000C 分解成二氧化碳(CO2) 與氧化鈣(CaO，俗稱生石灰或石灰)，在將氧化鈣 加水即可得石灰水。可以下列方程式表示： CaCO3 CaO + CO2 CaO + H2O Ca(OH)2 石灰水可用於二氧化碳氣體的檢驗；溶液由澄清變 混濁。可以下列方程式表示： Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
課外新知
前一陣子流行的話題，嚼檳榔會導致口腔癌，其主因乃是因為於 剖開的檳榔果實中添加石灰後，加以嚼食。而鹼性石灰會傷害口腔， 且與檳榔中的某些成分(檳榔素、檳榔鹼與黃樟素)發生變化，引起細 胞病變，而導致口腔癌。實驗
13 – 2 酸與鹼的性質
實驗目的：認識酸與鹼及其性質。 實驗步驟： <甲>：酸性與鹼性： step 1：取 5 支乾淨試管，分別以下步驟，配製出 5 支試管，貼好標 籤，放在試管架上。 A 試管：3 ml 的蒸餾水及稀鹽酸 1 滴。 B 試管：以 A 管的溶液再加 3 ml 的蒸餾水。 C 試管：3 ml 的蒸餾水。 D 試管：3 ml 的蒸餾水及氫氧化鈉溶液 1 滴。 E 試管：以 D 管的溶液再加 3 ml 的蒸餾水。 step 2：分別以乾淨的玻棒略為攪拌，將廣用試紙投入試管中，觀 察試紙的顏色變化，並對照試紙包裝盒上的色碼表，找出 並記錄其pH 值。結果如下表： 試管 A B C D E 廣用試紙 紅 橙 綠 靛 紫 pH 值 小於4 5 7 9 大於10step 3：用廣用試紙檢驗日常用品的酸鹼性，若是固體，先把它溶 解在蒸餾水中，再進行檢驗。結果如下表： 物質 食醋 果汁 汽水 自來水 食鹽 牙膏 肥皂 胃散 廣用試紙 紅 橙 黃 綠 綠 藍 靛 紫 PH 值 4 5 6 7 7 9 8 10 <乙>：酸的性質： step 1：用砂紙將小鐵釘及鎂帶外表氧化物磨去。 step 2：將鎂帶及鐵釘分別放入裝有稀鹽酸的試管中，加上軟木 塞封住試管口，觀察有無氣泡生成。 <結果>：生成無色氣體，點火時會有爆鳴聲。 step 3：以點燃的火柴分別檢驗兩支試管中的氣體是否可燃？若是， 則此氣體應為什麼氣體？ <結果>：不可燃，且點火時會有爆鳴聲，所以該氣體是氫氣。 step 4：再將碳酸鈣粉末加入第三支裝有稀鹽酸的試管中，觀察是 否有氣體生成？若有，同樣地以點燃的火柴檢驗試管 中的氣體是否可燃？判斷一下此氣體是什麼？ <結果>：不可燃，且會馬上熄滅，所以該氣體可能是二氧化碳。 <丙>：濃度的效應： step 1：取相同長度的鎂帶兩段，分別放入實驗甲的 A、B 試管中， 觀察哪一支試管的氣泡產生速率比較快？ <結果>：A 管，因為濃度比較高。 實驗討論： 1.實驗甲的 A、B 試管中同樣是鹽酸水溶液，但以廣用試紙檢驗時， 顏色並不相同，與鎂帶的反應速率亦不相同，為什麼？ <Ans>： 2.在日常用品中，經檢驗呈酸、鹼、中性的物質，分別有哪些？ <Ans>：酸性： 鹼性： 中性： 3.鐵釘與鎂帶可與鹽酸反應產生氣體，何者產生氣泡的速率比較快？ <Ans>： 4.碳酸鈣與鹽酸反應生成的氣體是什麼？如何證明？
<Ans>：
<小試身手>
1.稀釋濃硫酸時，下列何者錯誤？ (1)應將水緩緩倒入濃硫酸中 (2)應 時時攪拌 (3)會放熱 (4)溶液溫度會升高。 2.取少許的碎紙片於燒杯中，然後加入些許的濃硫酸，則紙片 (1)起 火燃燒 (2)變成焦黑色的碳 (3)被溶解掉 (4)不起變化。 3.鹼性溶液中含有的共同離子是 (1)H＋ (2)SO 42－ (3)OH－ (4)Na＋。 4.酸性溶液中含有的共同離子是 (1)H＋ (2)SO 42－ (3)OH－ (4)Na＋。 5.下列性質中，何者是酸檢的共同性質？ (1)水溶液有酸味 (2)水溶液 有滑膩感 (3)水溶液可導電 (4)水溶液可使石蕊試紙變成紅色。 6. 下 列 何 種 水 溶 液 最 容 易 溶 解 油 脂 ？ (1)HCl (2)NH3 (3)NaOH (4)CH3COOH。 7.下列哪些金屬與酸作用會產生氫氣？(甲)鋁(乙)鎂(丙)鋅(丁)銅。 (1) 甲 (2)丙 (3)甲、乙、丙 (4)甲、乙、丙、丁。 8.用棕色玻璃瓶裝的溶液是 (1)硫酸 (2)鹽酸 (3)硝酸 (4)氫氧化鈉。 9.硝酸溶液碰到陽光後，產生的氣體是 (1)CO (2)NO (3)CO2 (4)NO2。10.C2H5OH 中含有 OH，它是 (1)鹼性物質 (2)酸性物質 (3)中性物質 (4)不一定。 11.下列物質中，通常含有石灰的是 (1)食用醋 (2)果汁 (3)檳榔 (4)胃 散。 10.如右圖裝置，下列各組氣體中，任取一種 氣體單獨裝入圓形燒杯中，當少量的水由 滴管擠入圓形燒杯中，皆可產生噴泉的是 (1)NH3、HCl (2)HCl、CH4 (3)CO2、N2 (4)NH3、O2。 11.實驗桌上有濃鹽酸、濃硫酸及濃硝酸各一瓶，其標籤已脫落；試 問： (1)使用深色瓶子裝的是 。 (2)以濃氨水的玻璃棒置於瓶口會產生白煙的是 。 (3)若以銅片投入，發現會產生紅棕色氣體的是 。 (4)若三瓶液體體積相同，用手拿時，發現其中有一瓶特別重，且 液體呈油狀，則此瓶裝的是 。 12.下列溶液中，何者的導電性最弱？ (1)1 M H2SO4 (2)1 M HNO3 (3)1 M HCl (4)1 M CH3COOH。 13.所謂的弱酸是 (1)濃度低 (2)溶解度小 (3)解離度小 (4)密度小。 14.若金屬片的大小、形狀完全相同，則下列各組反應中，產生氫氣 的速率大小順序是 。
(甲)0.5 M 鹽酸 + 鎂 (乙)0.5 M 鹽酸 + 鋅 (丙)0.1M 鹽酸 + 鋅 (丁)0.1 M 醋酸 + 鋅 (戊)0.01 M 醋酸 + 鋅。 15.下列何種氣體生成時，不適合用排水集氣法收集？ (1)O2 (2)N2 (3) NH3 (4)H2。 16.在農業上除去土壤的酸性，常用 (1)氫氧化鈉 (2)氧化鈣 (3)碳酸鈣 (4)硫酸銅。 17.下列何者是保存氫氧化鈉的方法？ (1)置於石油中 (2)置於水中 (3)置於乾燥而密閉的罐中 (4)放在乾燥地方即可。 18.下列敘述何者正確？ (1)鹽酸是氯化氫氣體液化而成 (2)鹽酸可使 石蕊試紙呈藍色 (3)鹽酸是氯化氫的水溶液 (4)鹽酸與氯化氫的性 質完全相同。 19.已知有(甲)NaOH (乙)Ca(OH)2 (丙)氨水等三種鹼性物質。試問： (1)腐蝕性最強的是 ，哪一種是弱鹼？ 。 (2)水溶液有刺激性臭味的是 。 (3)易吸收水分而潮解的是 。 (4)被蚊蟲或蜜蜂叮咬後，你可擦拭哪種鹼於皮膚上？ 。 20.用玻璃棒沾上些許的稀硫酸，在硬質的白紙上寫字，此時是否有 變化發生？ ；如果沒有，欲使字跡顯現並變成黑色，該如何 處置？ 。
13-3 酸鹼的濃度
日常生活中，曾有泡糖水或食鹽水的經驗，是否曾經注意到下 列各種現象? 1.定量的水中，加入的糖愈多，糖水就愈甜。 2.定量的水中，並非可無限制的溶解糖，而是有一最大限量。 3.加熱中的水，可溶解的糖量，好像更多了。 4.熱水中的糖，溶解的速率好像比較快。 5.定量的一杯糖水，若繼續加更多的水，則糖水的甜味就變淡了。 6.若是溶液有顏色，其顏色愈深，則表其濃度愈大。 7.一樣多的水，當溶解愈多的糖時，甜度愈甜，則濃度愈大。 一.水溶液的濃度：一定量的溶液中所含溶質質量的多寡程度，即稱 之為該水溶液的濃度；換句話說，即溶質在溶液 中所佔的比例大小。 1.濃度的種類： (1).重量百分率(%)：溶液中溶質所佔質量(或重量)百分比的 濃度表示法。 定義 = (溶質質量 / 溶液質量) × 100 %= [溶質質量 / (溶質質量 + 溶劑質量) ] × 100 % <例如>：濃度 5 %的鹽水，其意義就是：每 100 克的鹽水中，含有 5 克的鹽。
Note
溶液的稀釋過程中，加入溶劑後，濃度變小，但溶質的質量不 變。若將溶劑加熱蒸發部份溶劑後，則溶液濃度變大，但溶質的質量 仍不變。想想看
一瓶標示酒精濃度為 58 %的高梁酒，所用的濃度單位是重量百分 率嗎？如果不是，哪它採用的單位又是什麼？如果改以重量百分率 表示，那還會是58 %嗎？為什麼？ <Ans>： (2).容積莫耳濃度(M)：簡稱莫耳濃度；以 1 升溶液中所含的 溶質莫耳數多寡，來表示溶液的濃度。單位是莫耳 / 升。 定義：體積莫耳濃度 ＝ 溶質莫耳數 / 溶液體積(升)。 M ＝ n / V <例如>：若鹽酸的莫耳濃度為 0.5 M，則可知 1 升的鹽酸溶液中，含 有0.5 莫耳(18.25 公克)的鹽酸。溫故知新：莫耳數的求法
莫耳數 = 質量 / 分子量 = 粒子數 / (6 × 1023) 溶質莫耳數(n) = 莫耳濃度(M) × 溶液體積(l)課外補充
1.溶液的混合：將溶質相同但濃度不相同的二溶液混合，可得一新濃度的溶液，且新溶液之濃度會介於兩溶液之間。 <範例 1>：甲、乙兩燒杯分別裝有 10 %的糖水溶液 40 公克與 20 %的 糖水溶液60 公克，若將兩杯混合後期濃度變成多少？ <範例 2>：0.5 M、1.2 升的食鹽水與 2 M、0.8 升的食鹽水相混合後濃 度為多少？ 2.溶液的稀釋：溶液中加入溶劑，使得溶液濃度變小；但溶質的 莫耳數維持不變。 <範例 1>：20 %的食鹽水 700 公克，加水稀釋至總質量 1000 公克， 則稀釋後溶液的濃度為多少？ <範例 2>：12 M 的濃硫酸 50 ml 加水稀釋至 500 ml，則稀釋後的硫 酸濃度是多少？
範例練習
1.將 10 公克的白糖溶於 90 毫升 2.已知有重量百分率濃度為 40% 的水中，試求白糖水溶液的重 的硫酸水溶液 400 公克，問其中 量百分率？ 含有硫酸、水各幾公克？ 3.有一葡萄糖水溶液 2 公升， 4.有 4 M 的濃硫酸 20 毫升加水稀 其中含葡萄糖(C6H12O6)180 釋成體積 400 毫升，問稀釋後 公克，問 的硫酸濃度為多少？ (1).葡萄糖的分子量為多少？ (M1V1 = M2V2) (2).葡萄糖的莫耳數為多少？(3).葡萄糖水溶液的莫耳濃度為多少？ 5.密度為 1.8 公克 / 立方公分 6.把氫氧化鈉(NaOH)10 公克溶於 、濃度為 90 %的濃硫酸 200 水，配製成 200 ml 溶液，其體 ml，其中含有純硫酸多少？ 積莫耳濃度為多少？ 7.若濃硫酸的密度為 1.8 公克 / 立方公分、濃度為 98 %，是求其體積 莫耳濃度？(挑戰題)
課外新知：水的解離
對於純水而言，我們都說它屬於中性，但並不表示純水中不含 氫離子(H+)與氫氧根離子(OH－)，而是兩者都有且濃度一樣；即純水 亦有解離現象，只是解離程度很小。其解離方程式如下： H2O H+ + OH－ 且[H+] = 10－7 M [OH－] = 10－7 M 二.水溶液的酸鹼性與 pH 值： 先前曾有說過水溶液的酸鹼性可利用石蕊試紙、酚太、酚紅或廣 用試紙等的變色，來測試其酸鹼性，其實真正變色的原因乃是視水 溶液中氫離子(H+)的莫耳濃度而定。 1.水溶液酸鹼性、[H+]與 pH 值的關係：於常溫(250C)、常壓(1 大氣壓)下，某水溶液中： (1)若[H+] > 10－7M > [OH－]時，則水溶液呈酸性；且 pH 值 < 7。 (2)若[H+] = 10－7M = [OH－]時，則水溶液呈中性；且 pH 值 = 7。 (3)若[H+] < 10－7M < [OH－]時，則水溶液呈鹼性；且 pH 值 > 7。 (4)純水中若加入鹼性物質，則溶液中的 OH－會增加，H＋會 減少，故OH－濃度大於H＋濃度。 水溶液呈鹼性。 (5)純水中若加入酸性物質，則溶液中的 H＋會增加，OH－會 減少，故OH－濃度小於H＋濃度。 水溶液呈酸性。 (6)純水中若加入食鹽、糖類等物質，並不影響純水中的 OH－ 與H＋的濃度。 水溶液呈中性。 2.水溶液的 pH 值：若水溶液中的 H+濃度為10－a莫耳 / 升，則 pH ＝ a 或 H+ ＝ 10－pH M (1)若 pH 值愈小，則表示水溶液中氫離子濃度愈大，酸性愈強 (2)若 pH 值愈大，則表示水溶液中氫離子濃度愈小，酸性愈弱。 (3)若將酸性溶液加水稀釋，則溶液之 pH 值會愈大，酸性愈弱； 而pH 值會逐漸接近 7。 (4)若將鹼性溶液加水稀釋，則溶液之 pH 值會愈小，鹼性愈弱； 而pH 值會逐漸接近 7。 3.日常生活中常見物質的 pH 值如下表所示。 常見物質的pH 值 三.酸鹼指示劑：利用某些天然有機色素或人工合成色素，可於不同 pH 值下，而呈現不同顏色，因此利用此特性來指示 其酸鹼性，即稱之為酸鹼指示劑。一般而言，指示劑 本身多是弱酸性或弱鹼性。常見的指示劑如下表所示： 指示劑 酸中的顏色 鹼中的顏色 變色範圍的pH 值 石蕊試紙 紅 藍 4.5(紅) ~ 8.3(藍) 酚紅 黃 紅 6.4(黃) ~ 8.2(紅) 酚太 無 紅 8.3(無) ~ 10.0(紅)
<Note>：許多天然植物如紫甘藍、紅鳳菜、牽牛花等其汁液均可 作為酸鹼指示劑。顏色變化如下表： 酸性 原汁 鹼性 紫甘藍 紅色 紫色 黃色 紅鳳菜 紅色 綠色 綠色 *地衣類植物 紅色 藍色
科學新知：
pH 計
為一種可直接測量水溶液pH 值的儀器。化學家常用來測量溶液 pH 值的儀器，既方便又準確，可準確到小數點以下第二位。主要是 利用玻璃電極間的電壓與溶液的pH 值成正比的特性，由電壓計的讀 數來測量溶液的pH 值。範例練習
1.有一 0.5 M 的硫酸(H2SO4) 200 2.已知純水中的 H＋濃度＝OH－濃 毫升，試求： 度＝10－7M，求 100 ml 的純水 (1).含有硫酸幾莫耳? 中， (2).含有硫酸幾克? (1) H＋的莫耳數？ (3).含有硫酸分子幾個? (2)含有若干個 OH－？ (4).總共有幾個原子? 3.有 0.05 M 的硫酸 10 升， 4.氫氧化鈉 4 公克加水配製成 1 試求： 升的溶液，求溶液中的： (1)H＋的濃度？ (1) H＋的濃度？ (2)OH－的濃度？ (2)OH－的濃度？ (3)pH 值？ (3)pH 值？<小試身手>
1.取 0.5 莫耳的 NaOH，溶入 180 公克的純水中，其重量百分率濃度 是 (1)10 % (2)18 % (3)20 % (4)25 %。 2.今有 12 %的蔗糖水溶液 400 公克，則其中含有蔗糖 公克，水 公克。 3.於 0.01 M、50 ml 的氫氧化鈉水溶液中，加入蒸餾水，則溶液的 pH 值會 (1)增加 (2)減小 (3)不變 (4)不一定。 4.於 250C 時，將某種酸性溶液加入一裝有鹼性溶液的燒杯中，則燒 杯內的pH 值變化不可能是 (1)由 8 減少至 2 (2)由 2 增加至 9 (3)由 13 減少至 9 (4)由 10 減少至 7。 5.試寫出純水的自然解離過程： 。 6.今有 6 × 1022個糖分子，配製成100 ml 的糖水，則此糖水的莫耳濃 度是 (1)0.1 M (2)0.01 M (3)1 M (4)10 M。 7.請問 1 M 的 NaCl 溶液，其 pH 值是 (1)0 (2)1 (3)2 (4)7。 8.<甲>：食用醋，<乙>：純水，<丙>：氨水，三者的 pH 值大小順 序是 。 9.今有一標示 40 %的白蘭地，若已知密度為 0.8 g / ml，一瓶有 600 ml，喝掉一半後，試問： (1)剩下白蘭地的濃度是 。 (2)剩下的白蘭地中含有酒精 ml。 (3)剩下的白蘭地中含有酒精 g。 10.今有一瓶標示為 52 %、400 ml 的 XO，若 D酒精 ＝ 0.8 g / cm3， D 水 ＝ 1.0 g / cm3，試問： (1)含有酒精 ml。 (2)含有水 ml。 (3)含有酒精 g。 (4)含有水 g。 (5)體積百分濃度是 。 (5)重量百分濃度是 。 (7)莫耳濃度是 M。 11.用指示劑檢驗時，酸性時呈無色，鹼性時呈紅色，則此指示劑是 (1)廣用試紙 (2)石蕊試紙 (3)酚太 (4)酚紅。 12.以石蕊試紙測 A、B 兩溶液，若 A 呈藍色，B 呈紅色，則兩者的 pH 值大小順序是 。 13.欲確定某地所下的雨是否為酸雨，以下列何種方法測試最準確？ (1)pH 計 (2)白色硫酸銅粉末 (3)氯化亞鈷試紙 (4)以上均可。 14.由地衣類植物取得石蕊色素，於 pH 值小於 7 的溶液中呈 色， 於pH 值大於 7 的溶液中呈 色。 15.若 A 溶液的 pH 值為 a，B 溶液的 pH 值為 b，且 a ＞ b，則 (1)A為鹼性，B 為酸性 (2)A、B 均為酸性 (3) A、B 均為鹼性 (4)以上均 有可能。 16.欲配製濃度為 2 M 的鹽酸溶液 5 升，則需氯化氫(HCl) 公克。 (原子量：H ＝ 1，Cl ＝ 35.5) 17.實驗室中欲配製 1 M 的醋酸鈉溶液(CH3COONa)500 ml，下列方 法中何者是正確的？(原子量：O ＝ 16，C ＝ 12，Na ＝ 23) (1)稱 取純醋酸鈉82 公克，再加水稀釋到 500 ml (2)稱取純醋酸鈉 82 公 克，再加水500 ml (3)稱取純醋酸鈉 41 公克，再加水稀釋到 500 ml (4)稱取純醋酸鈉 41 公克，再加水 500 ml。 18.有三包食鹽分別重 4、7、9 公克，並分別溶於 50、70、80 公克的 水中，完全溶解後，再將三溶液均勻混合，問最後混合液的重量 百分濃度是 (1)7 % (2)8 % (3)9 % (4)10 %。 19.密度為 0.8 g / ml 的酒精 30 ml，溶入 1 g 的碘後，則此溶液的重量 百分率濃度是 %。
13-4 酸鹼中和
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
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。
課外新知：滅火器
常見的滅火器有酸鹼滅火器與乾粉滅火器。 一.酸鹼滅火器： 1.構造：筒內裝滿碳酸氫鈉水溶液，上部放置一裝有濃硫酸的玻 璃 瓶，如下圖一所示。 2.使用方法：使用時將滅火器倒置，裝有濃硫酸之瓶蓋會自動脫 落， 而使得碳酸鈉與硫酸作用產生二氧化碳氣體，而將水溶 液 壓出滅火。反應式如下： 硫酸 + 碳酸氫鈉 二氧化碳 + 水 + 硫酸鈉 H2SO4 + 2 NaHCO3 CO2 + 2 H2O +Na2SO43.缺點：二氧化碳擴散太快，故效力較小，又不適用於撲滅油類 火 災。 圖一 圖二 二.乾粉滅火器： 1.構造：滅火器內裝有碳酸氫鈉的乾粉和充填氮氣的小鋼筒，如 上 圖二所示 2.使用方法：使用時打開鋼筒活塞，將乾粉用高壓的氮氣壓出噴 向 火源。因為碳酸氫鈉粉末遇熱就分解成二氧化碳與碳酸 鈉，所以可蓋住火源。反應式如下： 碳酸氫鈉 二氧化碳 + 水 + 碳酸鈉 2 NaHCO3 CO2 + H2O + Na2CO3 3.優點：乾粉滅火器對油類、電氣、液化石油氣及化學物品之火災 有效。
實驗
13 – 3 酸鹼中和
實驗目的：利用酸與鹼混合，得知反應中的現象，並認識酸鹼中和。 實驗步驟： Step 1：裝置如右圖。 Step 2：加氫氧化鈉水溶液 10 毫升於蒸發皿 或錐形瓶中，加入兩滴酚太指示劑， 觀察溶液的顏色變化?並以溫度計測 量其溫度。 Ans： Step 3：將稀鹽酸溶液(約 15 ml)由漏斗加入滴 定管中，先放出少許的稀鹽酸，以排 出滴管口中的殘留空氣。Step 4：緩緩將稀鹽酸滴入氫氧化鈉水溶液中，並不時攪拌蒸發 皿或錐形瓶內之溶液，直到溶液變色為止，測量此時 混合液之溫度。 實驗結果： 1.酸鹼中和後，酸中的正離子(H+)與鹼中的負離子(OH－)作用，可 產生水；而酸中的負離子(A－)與鹼中的正離子(M+)作用，則產 生鹽類，並放出熱量(反應後的溫度上升)。 2.中和反應後，溶液中仍有正、負離子，故仍可導電。 3.酸鹼中和時，酸中的氫離子莫耳數與鹼中的氫氧離子莫耳數以 相同的莫耳數，結合生成水。如，鹽酸與氫氧化鈉混合，鹽酸溶 液與氫氧化鈉溶液中和反應後，生成氯化鈉溶液。其反應式如下： H+(酸) + Cl－ + Na+ + OH－(鹼) H 2O + Na+ + Cl－ 上式中 Na+與Cl－均不發生反應，仍存於水中，故中和反應的離子 式可寫成H+(酸) + OH－(鹼) H 2O
<小試身手>
1.稻草燃燒的灰燼中含有 的鹼性物質，可用來中和土壤 的 性，使土質適合耕作，同時也為土壤添加了 肥。 2.於氫氧化鈉與鹽酸的中和實驗中，真正參與反應的是 及 。 3.打嗝酸臭，可服用 (1)Na2CO3 (2)HCl (3)NaOH (4)NaHCO3 之胃藥。4.有關碳酸鈉與碳酸氫鈉的敘述，何者錯誤？ (1)皆為電解質 (2)皆 為鹽類 (3)前者之水溶液呈鹼性 (4)後者之水溶液呈酸性。 5.下列各種滅火方式中，何項最不適當？ (1)化學工廠氣爆時，使用 泡沫滅火器 (2)打翻酒精燈時，用濕抹布覆蓋燃燒之範圍 (3)炒菜 鍋子起火時，可速以鍋蓋覆蓋滅火 (4)爆竹工廠發生火災，可使用 乾粉滅火器。 6.以 0.1M 的鹽酸滴定未知濃度的 NaOH 溶液 20 ml，則： (1)本反應的離子反應式為 。 (2)在此反應中，哪種離子的數目沒有改變？ 。 (3)若反應完成時，HCl 用掉 50 ml，則 NaOH 的濃度是 。 7.以 0.1M 的鹽酸滴定未知濃度的 Ca(OH)2溶液20 ml，則： (1)本反應的離子反應式為 。 (2)在此反應中，哪種離子的數目沒有改變？ 。 (3)若反應完成時，HCl 用掉 50 ml，則 Ca(OH)2的濃度是 。 8.下列反應所產生的氣體，何者無法使澄清石灰水變渾濁？ (1)酒精 燃燒 (2)木炭燃燒 (3)鎂帶燃燒 (4)碳酸鈣分解。 9.外科繃紮與塑像用的石膏之主要成分是 (1)氫氧化鈣 (2)碳酸鈣 (3)
硫酸鈣 (4)氧化鈣。 10.製麵包時所用的發粉是 (1)Na2CO3 (2)K2CO3 (3)NH3 (4)NaHCO3。 11.當鹼被酸中和時，其 pH 值變化是 (1)先由大漸小，再由小漸大 (2) 由小漸大 (3)先由小漸大，再由大漸小 (4)由大漸小。 12.口腔內的唾液呈 性，口腔內的食物則容易轉變成 性物質。 13.海水中含量最多的金屬離子是 (1)K＋ (2)Na＋ (3)Ca2＋ (4)Mg2＋。 14.海水中含量最多的負離子是 (1)Cl－ (2)Br－ (3)SO 42－ (4)I－。 15.比較(甲)碳酸鈉(乙)碳酸氫鈉的性質，試回答下列問題： (1)水溶液的鹼性較強的是 。 (2)作為酸鹼滅火器的材料是 。 (3)可與稀酸作用產生二氧化碳的是 。 (4)加熱後，可產生二氧化碳的是 。 (5)烘培麵包時所用的發粉是 。
13-5 電流的化學效應
大家都知道，水是由氫與氧兩種元素所組成的，但如何將水分解出 氫與氧呢？於西元1800 年英國科學家奈可爾生，自己製作一伏打電 池，並於電池兩極連接兩金屬導線放入水中，結果發現水中的金屬 導線產生了氣泡，於是水可被分解出氫氣與氧氣，此乃人類第一個 利用電流引起化學反應的實驗，並稱之為電解。
溫故知新：電流的三大效應：
電流有三大效應，分別是電流磁效應、電流化學效應與電流熱效應。 1.電流磁效應：通電的導線周圍產生磁場的現象，12-3。 2.電流化學效應：當電流通過電解質溶液時，電解質會產生化學 反 應的現象，13-5。 3.電流熱效應：當電流通過電阻時，會產生熱的現象，14-4。 一.電解：當電流通過溶化的電解質或電解質的水溶液時，在兩極會 發生化學反應。這種利用通電使化合物進行化學反應，亦 是將電能轉換成化學能。所以，稱之為電解。比比看：解離與電解
1.解離：電解質溶於水時，可生成自由移動的正、負離子。 (1)是一種自然發生的現象，不需外加能量(通直流電)。 (2)其水溶液仍呈電中性，只是正、負離子會往四處自由運動。(3)如下圖一所示。 2.電解：當電流通過電解質溶液時，在兩極會產生化學反應的現象。 (1)電解質導電時，正、負兩極會產生化學變化，將電能轉換成化學 能。 (2)電解時，正離子往負極游動，得到電子而形成新物質；負離子 往正極游動，失去電子而形成新物質。 (3)如下圖二所示。 圖 一 圖 二 二.水的電解： 1. 電解的裝置如右圖所示。 2. 注意事項： (1)因為純水之解離度很差 (很難導電)，所以電解時須 加入少量的氫氧化鈉或稀硫 酸，幫助導電。 (2)電源的正極需與正極相接， 負極需與負極相接；且需用 直流電。 (3)由於所產生的氫氣與氧氣均不易溶於水，故用排水集氣法， 收集產物。 (4)電解時，串聯的電池數愈多，總電壓愈大，則電解的速度 愈快。 (5)電解時，兩電極棒愈靠近愈好，可使得電解時間縮短；但不得 接觸。 (6)氫氧化鈉水溶液會侵蝕皮膚，不小心沾到時，應立即以清水沖 洗。 3. 結果： (1)產物：通電時，水中的 OH－離子游向正極，所以正極產生
氧氣；而H+游向負極，所以負極產生氫氣；兩極產生的氣 體，均不易溶於水，所以利用排水集氣法收集。 (2)電解反應式： 2 H2O 2 H2(負極) + O2(正極) 體積比： 2 ： 1 (莫耳數比) 質量比： 1 ： 8 (3)產物的檢驗： 氧氣的檢驗：可使熄滅的火柴復燃，可知其具有助燃性。 氫氣的檢驗：以點燃的火柴靠近收集氣體的試管，則可聽到爆鳴 聲，且為淡藍色火焰，故可知氫氣具有可燃性。 三.硫酸銅水溶液的電解： 1.電解的裝置如右圖所示。實驗室 中，通常以碳棒為電極，以藍色 硫酸銅水溶液為電解液，電解時 水溶液中的正離子(Cu2+)游向負 極，接受電子而變成紅色銅金屬 ；而負離子(SO42－)則游向負極， 並產生氧氣。電解後，因為銅離子濃度愈來愈低，所以藍色逐 漸變淡。 2.結果： (1)產物：通電時，硫酸銅水溶液中的 SO42－離子游向正極，所 以正極產生氧氣；而Cu2+游向負極，所以負極產生 金屬銅；溶液顏色變淡且pH 值變小，水分子減少。 (2)兩極反應式：參考而已 負極：2 Cu2+ + 4 e－ 2 Cu 正極：2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e－ 總反應：2 CuSO4 + 2 H2O 2 Cu + O2 + H2SO4 (3)總結：電解硫酸銅水溶液時，電極若不相同時，其產物亦 隨之改變。如， 當正極是用碳棒，負極是用碳棒時，則正極產生氧氣，而負 極則產生銅金屬；而溶液顏色逐漸變淡。 當正極是用碳棒，負極是用銅棒時，則正極產生氧氣，而負 極則產生銅金屬；而溶液顏色逐漸變淡。 當正極是用銅棒，負極是用碳棒時，則正極發生銅金屬變成 銅離子，而負極則產生銅金屬；而溶液顏色不變。 當正極是用銅棒，負極是用銅棒時，則正極發生銅金屬變成
銅離子，而負極則產生銅金屬；而溶液顏色不變。 溫故知新：化合物與混合物的比較 化 合 物 混 合 物 性 質 不具有成分物質的性質 仍具有成分物質的性質 組 成 各成分物質有一定重量比例 各成分物質沒有一定重量比例 生 成 為化學變化的產物 生成時不發生化學變化 分 離 只能用化學方法分離 可用物理方法分離 特 性 具有一定的特性(如，沸點、 熔點、密度等等) 無一定特性 組 織 組織均勻 組織可能均勻，亦可能不均勻 範 例 水、二氧化碳、氯化鈉 空氣、汽水，墨水、食鹽水 四.水的合成：將氫氣在空氣(氧氣)中燃燒，即可生成水蒸氣。反應如 下所示：2 H2 + O2 2 H2O (1) 生成水所需之氫氣、氧氣體積比為 2：1。 (2) 氫氧化合成水，氫、氧、水之質量比為 1：8：9。
範例練習：
1.已知氧氣每公升重 1.43 公克，氫氣每公升重 0.0899 公克，若在同 一個電解實驗中，負極可得到10 公升，試問： (1).在正極上可得到何種氣體若干公升?合多少公克? (2).由以上結果，可得知水中氫、氧的重量百分比? 2.把氫、氧各 32 公克混合點火後，則： (1).可得水多少公克? (2).在常溫常壓下，剩下何種氣體多少公克?3.今有 10 公升的氧氣與 10 公升的氫氣反應生成水，試問於同溫同壓 下，剩下何種氣體？共幾升？ 4.氫氧混合共 50 公升，混合點火後生成水，並剩餘氧氣 5 公升，則 原來有氫氣、氧氣各幾公升？
<小試身手>
1.以碳棒為電極，電解硫酸銅水溶液時，其水溶液 (1)一直保持藍色 (2)一直保持無色 (3)由無色漸成藍色 (4)由藍色漸成無色。 2.可被電解的物質是 (1)元素 (2)金屬 (3)化合物 (4)以上皆可。 3.在填裝氫氣時必須遠離火源，否則會引起危險，主要原因是 (1)氫 氣有助燃作用 (2)氫氣是最輕的元素 (3)氫與氧混合點燃會爆炸 (4) 氫氣會把火熄滅。 4.某容器內含氫氣 12 公克，氧氣 24 公克，當氫氣與氧氣完全反應後， 試回答下列問題： (1)得水 公克。 (2)完全反應後，容器內共有物質 公克。 (3)反應後，剩餘 氣 公克。 5.電解水的實驗中，裝置如右圖，甲乙為相 同大小之試管，則： (1)通電後以 試管產生的氣泡較多。 (2)甲管產生 氣，有 性。 (3)乙管產生 氣，有 性。 (4)通電 5 分鐘後，水面下降的高度比為甲：乙＝ 。 6.水的電解作用可以下列何者表示？ (1)氫 ＋ 氧 水 (2)氫 ＋ 水 氧 (3)氫 ＋ 水 氧 ＋水 (4)水 氫 ＋ 氧。 7.水是由氫、氧二元素所組成的，故水的性質與氫、氧的性質 (1)與氧相同，但與氫不相同 (2)完全相同 (3)與氫相同，但與氧不相同(4) 完全不相同。 8.電解時能量的變化是 (1)化學能變成電能 (2)電能變成熱能 (3)動能 變成電能 (4)電能變成化學能。 9.以碳棒作電極，電解硫酸銅水溶液時 (1)正極生銅，負極生氧 (2)負 極生銅，正極生氧 (3)正極生銅，負極生氫 (4)正極生氧，負極生氫 10.電解硫酸銅水溶液時，正極會產生氧氣，是因為 (1)硫酸根離子的 氧跑出來了 (2)銅離子把氧置換出來了 (3)銅與硫酸作用 (4)水參與 電解反應。 11.以碳棒作電極，電解硫酸銅水溶液時，在負極可析出 色的 金屬；正極可析出 色的 氣。 12.承上題，溶液的 pH 值漸 ；莫耳數漸 ；水的分子數漸 。 13.以碳棒作電極，電解硫酸銅水溶液完成後，於此溶液中加入酚太 指示劑，則此時溶液的顏色是 (1)黃 (2)紅 (3)紫 (4)無 色。 14.氫、氧混合氣體完全反應後剩餘氫氣 10 公升，則原來成分中氫、 氧氣體的體積各是 (1)氫 35 公升，氧 15 公升 (2)氫 35 公升，氧 20 公升 (3)氫 30 公升，氧 10 公升 (4)氫 30 公升，氧 20 公升。
13-6 電鍍
於先前的章節中，曾提到電解是利用電能來進行化學反應的過程， 而在工業上電解的應用甚為廣泛。日常生活中常見的各種獎盃、鐘錶、 湯匙、鏡框、鑰匙與首飾等物品表面光滑而明亮；工業上，亦有很多 物品的外表鍍上一層有光澤的金屬，不但可以防鏽，又可增加美觀， 而此種方法，稱之為電鍍。 一.電鍍：利用電解反應，將想要鍍的金屬鍍於另一種導體或物體表 面，而形成一層金屬外殼的方法。 1.目的：防鏽與美觀。 (a)改變物體表面的性質，使物體具有抗蝕性。如耐酸、防鏽。 (b)鍍上明亮金屬，可增加光澤並維持美觀。 2.原理：利用電解反應中，溶液中的金屬離子游向負極與來自電 池負極送出的電子作用，使得金屬離子還原成金屬原子， 而析出在負極的電極棒上。 3.裝置：分別以鐵質鑰匙要鍍上銅與銅板上鍍銀為例，如下圖一、二圖 一 鐵質鑰匙鍍銅 圖 二 銅板鍍銀 (a)被鍍物應置於負極與電池的負極相連接。 (b)想鍍金屬應置於正極與電池的正極相連接。 (c)電鍍液必須含有想鍍(正極)金屬離子才可以。 (d)電鍍時需通直流電。 4.範例 (a)鐵質鑰匙要鍍上銅，如上圖一。 正極放純銅，鑰匙置於負極，以硫酸銅(CuSO4)為電鍍液。 正極反應： Cu Cu2+ + 2 e－ 負極反應： Cu2+ + 2 e－ Cu 總反應：Cu (正極) Cu (負極) (b)銅板上鍍銀，如上圖二。 正極放純銀，銅板置於負極，以銀氰化鉀(KAg(CN)2)為電鍍液。 正極反應： Ag Ag+ + e－ 負極反應： Ag+ + e－ Ag 總反應：Ag (正極) Ag (負極) 5.結果： (a)正極的金屬溶解，被鍍物品上析出金屬，電鍍液的濃度不變。 (b)正極減少的質量等於負極增加的質量。 (c)若電鍍液不蒸發，則整個系統總質量不變，溶液濃度、顏色均 不變。 (d)若被鍍物為非導體，則需先設法塗上一層能導電的石墨，才可 進行電鍍。 6.注意事項： (a)電鍍前，被鍍物必須經過處理，可用砂紙磨去鏽斑再用氫氧化 鈉水溶液洗去油污。 (b)外加直流電之電壓不可太高，且電流必須維持一定，可防止所 鍍金屬容易剝落。 (c)電鍍時，於常溫下最好，溫度太高會使金屬氧化而失去光澤。 (d)電鍍後，被鍍物需先以蒸餾水沖洗，再以丙酮洗淨後靜置，最 後用軟布擦亮。 (e)電鍍後的電鍍液可能含有銅、鉻、鋅等等的重金屬離子，對環 境會造成污染，需小心處理。
課外小常識：
銅的精鍊，由粗銅精製成純銅。將粗銅置於正極，純銅置於負極， 以硫酸銅作為電解液，通入直流電，即可於負極得純度99.95%的純 銅。 7.電鍍各種金屬時，常用的電解液，如下表： 鍍上的金屬 正極 負極 電 鍍 液 的 種 類 鎳 鎳片 被鍍物 硫酸銨亞鎳NiSO4(NH4) 2SO46H2O(綠色) 銀 銀片 被鍍物 銀氰化鉀KAg(CN)2(無色) 銅 銅片 被鍍物 硫酸銅CuSO4(藍色)<小試身手>
1.小平在實驗室中欲於一塊表面充滿油污、銹斑的鐵片，鍍上一層平 滑光亮的銅，他以CuSO4水溶液作為電解液，試回答下列問題： (1)鐵片上的銹斑可用下列何種物質除去？ (a)蒸餾水 (b)氫氧化鈉水 溶液 (c)細砂紙。 (2)若鐵片上有油污應先用何種物質除去？ (a)蒸餾水 (b)氫氧化鈉水 溶液 (c)稀鹽酸 (d)酒精。 (3)正極應該接 ，負極應該接 。 (4)電鍍後正極的質量 ，負極的質量 。 (5)電鍍時若不考慮水的蒸發，則電鍍液中 Cu2＋的濃度是 。 (6)電鍍完畢後，應如何處理鐵片？ 。 2.電鍍時應該通入何種電源？ 3.進行電鍍時，下列何者正確？ (1)正極質量增加 (2)負極質量減少 (3)必須用直流電 (4)電鍍液中離子濃度減少。 4.某生欲在鐵質鑰匙表面鍍銅，則下列裝置何者正確？ (1) (2) (3) (4) 5.如右圖之電鍍裝置，欲在一枚銅幣上鍍鎳， 試回答下列問題：(1)a 極應接 ，b 極應接 。 (2)電鍍液必須含有何種離子？ (3)正極反應式為 。 (4)負極反應式為 。 (5)電鍍一段時間後 (a) a 極增重，b 極減輕 (b) a 極增重，b 極增重 (c) a 極減輕，b 極減輕 (d) a 極減輕，b 極減輕。 6.電鍍工業的廢液中通常含有 、 、 等重金屬離子。 7.欲於五角銅幣鍍上鎳時，必須 (1)用含有鎳的電鍍液 (2)用含有同的 電鍍液 (3)五角硬幣掛在正極上 (4)純鎳片掛在負極上。 8.電鍍時電解液中的正離子濃度 (1)始終不變 (2)濃度不定 (3)逐漸增 加 (4)逐漸減少。 一、 選擇 i(B)1. 硝酸鉀在 20℃與 30℃時，在水中溶解度分別為 30 與 45(公克 ／100 公克水)。在 30℃時，於一試管中置入 4 公克之硝酸鉀 固體，並加入 10 毫升蒸餾水，攪拌使之溶解後，將溫度漸降 至 20℃，此時澄清溶液中，硝酸鉀重量百分濃度為多少？ (設水的密度為 1 公克／毫升) (A)10％ (B)23％ (C)31％ (D)42％ i(C)2. 如圖所示，以兩隻碳棒為電極，調整使電流為 0.1 安培， 則下列敘述何者正確？ (A)正極產生氧，負極產生氫 (B) 通電 10 分鐘後，溶液中的銅離子濃度不變 (C)以兩枚洗淨 的銅片代替碳棒，仍維持 0.1 安培電流大小，則兩極皆沒 有氣體生成 (D)電解質導電時，化學反應的發生和電極材 料無關 i(B)3. 18℃時食鹽的飽和溶液，其重量百分濃度為 26.4%，表示 每 100 公克水中，約可溶解多少莫耳食鹽？(食鹽的分子量每 莫耳為 58.5 公克) (A)0.451 (B)0.614 (C)0.900 (D)1.23 i(A)4. 如圖所示，以鎳片、銅片及電鍍液等構成一電路。調節可變電 阻，使電流達到 0.1A，通電 10 分鐘至 15 分鐘，則下列敘述 何者正確？ (A)銅片表面漸漸被析出的鎳包起來 (B)正極反應 為 Ni2+＋2e Ni (C)負極的鎳漸漸減少 (D)電鍍液中的亞鎳→ 離子濃度慢慢減少 i(C)5. 密度 1.84 公克/毫升，重量百分濃度 98%的濃硫酸 10 毫升， 可配成莫耳濃度 1M 的硫酸溶液多少毫升？(原子量：S＝32 O＝16 H=1) (A)980 (B)490 (C)184 (D)98 i(D)6. 葡萄糖的分子式為 C6H12O6，則 270 克的葡萄糖以水溶解後稀 釋至 500ml，其容積莫耳濃度為何？（原子量： C=12，H=1，O=16） (A)0.5M (B)1.5M (C)2M (D)3M i(B)7. 濃度為 2M 的食鹽水溶液 600 毫升，分裝於兩燒杯中，其體 積分別為 200 毫升及 400 毫升，則兩杯溶液中所含食鹽的莫
耳數比為何？ (A)1：1 (B)1：2 (C)1：3 (D)1：4 i(A)8. 某 0.1M 未知水溶液分別加入數滴指示劑後的顏色如表，依此 結果判斷此未知水溶液可能為 (A)碳酸氫鈉 (B)食用醋 (C) 酒精 (D)氫氧化鈉 指示劑 名稱 指示劑變色 的pH 範圍 未知液加入指 示劑後的顏色 甲 小於1.2 呈紅 色， 大於3.3 呈黃色 黃色 乙 小於3.1 呈紅 色， 大於4.4 呈藍色 藍色 丙 小於8.0 呈無 色， 大於10.0 呈紅色 淡紅色 丁 小於10.3 呈無 色， 大於12.0 呈藍色 無色 i(A)9. 燒杯內有 0.1M 的氫氧化鈉溶液 100ml，滴入酚 溶液 2 滴， 攪拌均勻後，放入一塊乾冰，即見白煙。下列與這個操作相關 的敘述何者正確？ (A)此操作結果可視為酸鹼反應 (B)溶液的 顏色由無色漸漸變為粉紅色 (C)溶液的鹼性逐漸增大 (D)乾冰 昇華變成白色氣體 i(A)10. 已知水 100 公克在 20℃時，最多能溶解硝酸鉀 30 公克。今在 20℃時取 200 公克水與 70 公克硝酸鉀混合，充分攪拌至溶解 達平衡，請問此飽和硝酸鉀水溶液的重量百分濃度為若干？ (A)23.08％ (B)25.92％ (C)30％ (D)35％ i(B)11.有關碳酸鈉（Na2CO3）水溶液性質的敘述，下列何者正確？ (A)溶液中鈉離子與碳酸根離子的個數相等 (B)溶液中鈉離子 與碳酸根離子所帶的總電量相等 (C)溶液中氫離子濃度與氫氧 根離子所帶的總電量相等 (D)溶液中滴入氯化鈣水溶液，不 發生化學變化 i(C)12. 下列敘述，何者是正確的？ (A)在電鍍中，被鍍物須接在正 極 (B)工業上用還原法精製銅，其純度比電煉法高 (C)利用電 鍍以鑄造模板的方法叫電鑄 (D)利用化學反應產生電能的裝 置稱為電解 i(B)13. 有關硫酸的敘述，何者是正確的？ (A)它是一種強酸，水溶 液的 pH 值＞7 (B)稀釋時，應將硫酸緩慢傾入水中，以防危 險 (C)硫酸水溶液可使石蕊試紙呈藍色 (D)硫酸水溶液不能導 電，是一種非電解質
i(B)14. 下列各反應中，何者所產生的氣體與其餘三者不同？ (A)雙 氧水與二氧化錳反應 (B)稀鹽酸與大理石反應 (C)將水電解時， 正極的產物 (D)光合作用所產生的氣體 i(D)15. 下列敘述何者正確？ (A)鹽酸溶液稀釋後，則 pH 值減少 (B) 醋酸溶液使紅色石蕊試紙變藍 (C)氫氧化鈉溶液的 pH 值小於 7 (D)氫氧化鈣溶液加入氯化氫，則 pH 值減少 i(D)16. 為分辨同為 1M 之硫酸、鹽酸、醋酸，將三種溶液任意標示為 a、b、c，而作下列試驗：(一)加入硝酸鋇溶液，只有 b 產生沈 澱。(二)比較導電難易，發現 a 最難。根據上述結果推斷，下 列何者是正確的？ (A)a－醋酸，b－鹽酸，c－硫酸 (B)a－硫 酸，b－醋酸，c－鹽酸 (C)a－鹽酸，b－硫酸，c－醋酸 (D)a －醋酸，b－硫酸，c－鹽酸 i(B)17. 食鹽(NaCl)在固體時不導電，但溶於水後則可以導電。試問是 因溶液中什麼的移動而導電？ (A)H2 O (B)Na+ 及 Cl- (C)Na+
(D)Cl -i(B)18. 有 20％的食鹽水溶液 100 公克，若取出該水溶液 50 公克作實 驗用，則剩餘溶液的重量百分濃度為 (A)10％ (B)20％ (C)40％ (D)50％ i(C)19. 下列有關 pH 值的敘述，何者錯誤？ (A)pH 值是用來表示水 溶液的酸鹼性 (B)pH 值隨著水溶液中的氫離子莫耳濃度增加 而減少 (C)pH 值愈高，表示水溶液的酸性愈強 (D)在 25oC 時， 中性水溶液的 pH 值是 7 i(D)20. 一船艦在海面利用聲納探測海洋某處之深度，若聲音在海水 中傳播速率為 1500m/s，今自傳送聲音至海底後，反射回來， 共花了 5 秒鐘，則知海洋深度為 (A)1500m (B)750m (C)7500m (D)3750m 二、 填充 i1. 下列敘述何者錯誤？ (A)電解硫酸銅溶液時，在正極產生氧氣 (B)電解槽通電後，槽內水溶液中的陽離子會向負極移動 (C)電鍍 時被鍍物接在負極 (D)乾電池使用一段時間後，電壓恆維持 1.5 伏 特。答:_____。 iANS: (D) i2. 如圖為電解精煉粗銅的裝置，A 為安培計，B 為電池組， C、D 為兩電極，E 為電解液，R 為可變電阻，關於此實驗， 下列敘述何者錯誤？ (A)純銅片應接在 D 電極上 (B)通電 後粗銅漸溶解，其中所含雜質則沈在槽底 (C)電解液中應 含有銅離子 (D)電解液中陽離子會往 C 電極移動。答：____ _。 iANS: (A) i3. 國強和嘉惠，用氯化鈉做有關溶解 的實驗，將所得數據列表，試回答 下列問題： (1)表中，甲為_____公克。 (2)乙、丙、丁大小關係為下列那一項？
(A)乙＞丙＞丁 (B)丁＝丙＞乙 (C)乙＝丙＝丁 (D)丁＞丙＞乙。答： _____。 (3)由本實驗可計算出每 100 公克水最多可溶解氯化鈉_____公克。 iANS: (1)1.6；(2)(B)；(3)34 i4. 取甲、乙、丙三隻試管，依序分別加入濃度均為 0.05M 的食鹽水、 醋酸水溶液、小蘇打水溶液，則三者 pH 值由大到小順序應為____ ___。(以甲、乙、丙代號作答) iANS: 丙＞甲＞乙 i5. 滴入某濃度的氫氧化鈉水溶液 10 毫升，恰可中和濃度 1M 的鹽酸 20 毫升。 (1)用離子反應式表示此中和反應：____________。 (2)在此中和滴定過程當中，那一種離子的數目沒有改變？答：__ ___。(以離子符號填答) (3)所用的氫氧化鈉水溶液 10 毫升中含有氫氧化鈉多少莫耳？(列 出計算式)。答：__________。 iANS: (1)H+＋OH-→H 2 O；(2)Cl-；(3)1×(20／1000)＝0.02 (莫耳) i6. 欲將混合物分離或純化，請由如圖中選出最適當的裝置。 答:_____。(請填代號(A)、(B)) iANS: (A) i7. 水中加氫氧化鈉溶解後，以如 圖(一)的實驗裝置電解水，試 回答下列問題： (1)電解槽中負極製得的氣體是 什麼？答：_____。(以分子式 填答) (2)欲增加甲、乙試管中氣體的 發生速率，則選用下列那一項 最有效？ (A)擴大甲、乙試管 間的距離 (B)增加串聯電池數 目 (C)增加氫氧化鈉濃度 (D)以稀硫酸替代氫氧化鈉水溶液。答：_ ____。 (3)取甲、乙試管中的氣體各 10 公撮，混合後通電點火，未起反應 的氣體體積為多少公撮？(各體積都在室溫下測量)答：_____。 請用分子模型圖繪出上題的燃燒反應結果(○表示氫原子， 表示 氧原子)於圖(二)虛框內。答：_____。 i ANS: (1)H2 ；(2)(B)；(3)5 公撮； 如圖所示 i8. 如圖是一電鍍裝置，欲將湯匙上銅，則湯匙應置於圖中 何處？答:_____。(請填代號) iANS: 甲 i9.甲：食鹽、乙：氯化氫、丙：二氧化碳、丁：氨，以上四 種物質的水溶液其容積莫耳濃度（M）都相等。則各水溶 液 pH 值大小之比較，由低而高依如何？______。
i解 乙丙甲丁 i10. 某生相以 0.5M，40ml 的鹽酸，配製重量百分率濃度為 1%的溶 液，所配成溶液的質量為_____克。（原子量 H=1，Cl=35.5） iANS: 73 三、 計算 i1. 錐形瓶內盛 100 公克蒸餾水，今將 2.3 公克鈉置入其中，其反應 為：鈉＋水→氫氧化鈉＋氫(原子量：Na＝23，O＝16，H＝1)， 試回答下列問題： (1)寫出均衡的化學方程式？ (2)最多可得到氫氧化鈉若干莫耳？ (3)欲中和瓶內溶液須加入 2.0M 鹽酸若干毫升？ iANS: (1)2Na＋2H2 O→2NaOH＋H2 (2)2：2
23 3 . 2 ＝0.1：x x＝0.1 莫耳，最多可得氫氧化鈉 0.1 莫耳 (3)中和時 OH-莫耳數＝H+莫耳數 ∴ 0.1＝2×y ∵ y＝0.05 公升＝50 毫升 i2. 取濃鹽酸 10 毫升置於錐形瓶中，加水稀釋為 100 毫升，加入數滴 酚 作指示劑，然後以 1.0M 氫氧化鈉溶液由滴定管慢慢滴入稀鹽 酸中，直到溶液變色為止，滴定管上的刻度由 15 毫升變化到 32 毫升。試求：(a)原來濃鹽酸（未加水稀釋）的容積莫耳濃度為多 少 M？(b)中和反應後將水分完全蒸乾，可得到食鹽固體多少克？ （式量：NaCl=58.5） iANS: (a)2M；(b)0.02×58.5=1.17g i3. 密度 1.2 克/毫升，重量百分率濃度 36.5%之濃鹽酸 100 毫升，加 水配成 12 升之稀鹽酸溶液。試求：(a)溶質氯化氫的重量為多少克？ (b)稀鹽酸溶液的容積莫耳濃度為多少 M？（分子量：HCl=36.5） iANS: (a)43.8g；(b)0.1M 四、 題組 i1. 已知表(一)為硝酸鉀在不同溫度的溶解度： 表(一) 溫 度 (℃) 20 30 40 50 60 溶解度(公 克/100 毫升水) 30 45 63 85 110 今在甲、乙兩試管中，各置入 1 公克及 10 公克的硝酸鉀固體，並 分別加入 10 毫升蒸餾水，不時攪拌，且仔細的觀察其溶解情形。 試回答下列問題：(設水的密度為 1 公克／毫升) (1)在 20℃時，甲、乙兩試管內，硝酸鉀固體的溶解現象為表(二) 那一項？答_____。 表(二) 試 甲試管 乙試管
