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國立中科實驗高中

National Experimental High School at Central Taiwan Science Park

基礎化學(二)

黃 錦 旋 編 著

2014 年 7 月

 

第1章  常見的化學反應 

1-1 化 學 反 應 的 基 本 類 型 1-2 電 解 質 與 阿 瑞 尼 斯 的 酸 鹼 定 義 1-3 沉 澱 反 應 1-4 酸 鹼 反 應 1-5 氧 化 還 原 反 應

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第 1章 常 見 的 化 學 反 樣 1-1 化 學 反 應 的 基 本 類 型 反 應 類 型 定 義 例 子 結 合 反 應 (化合反應) 兩 種 以 上 的 物 質 , 反 應 生 成 一 種 化 合 物 的 過 程 A + B ! AB A + B ! AB „ 金 屬 鎂 和 氧 反 應 2 Mg(s)+ O2(g) ! 2 MgO(s) 2 Mg(s)+ O2(g) ! 2 MgO(s) „ 氧 與 二 氧 化 硫 反 應 O2(g)+ 2 SO2(g)! 2 SO3(g) O2(g)+ 2 SO2(g)! 2 SO3(g) „ 氨 氣 與 氯 化 氫 反 應 NH3(g)+ HCl(g) ! NH4Cl(s) NH3(g)+ HCl(g) ! NH4Cl(s) 分 解 反 應 一 物 質 經 反 應 生 成 二 種 ( 或 以 上 )的 元 素 或 化 合 物 AB ! A + B AB ! A + B „ 電 解 水 產 生 氫 氣 、 氧 氣 2 H2O(l)¡¡¡¡¡¡¡! 2 Helectrolysis 2(g)+ O2(g) 2 H2O(l)¡¡¡¡¡¡¡! 2 Helectrolysis 2(g)+ O2(g) „ 雙 氧 水 分 解 2 H2O2(aq) MnO2 ¡¡¡¡! 2 H2O(l)+ O2(g) 2 H2O2(aq) MnO2 ¡¡¡¡! 2 H2O(l)+ O2(g) „ 碳 酸 鈣 加 熱 分 解 CaCO3(s)¡¡! CaO¢ (s)+ CO2(g) CaCO3(s)¡¡! CaO¢ (s)+ CO2(g) 取 代 反 應 (置換反應) 化 合 物 中 某 一 元 素 被 他 種 元 素 所 置 換 的 反 應 。 A + BX ! AX + B A + BX ! AX + B „ 金 屬 鈉 與 水 作 用 產 生 氫 氣 2 Na(s)+ 2 H2O(l)! 2 NaOH(aq)+ H2(g) 2 Na(s)+ 2 H2O(l)! 2 NaOH(aq)+ H2(g) „ 鋅 片 放 入 硫 酸 銅 溶 液 中 , 則 鋅 片 上 析 出 銅 , 溶 液 藍 色 變 淺a

Zn(s)+ CuSO4(aq) ! ZnSO4(aq)+ Cu(s) Zn(s)+ CuSO4(aq) ! ZnSO4(aq)+ Cu(s) „ 通 氯 氣 於 碘 化 鉀 溶 液 中b Cl2(g)+ 2 KI(aq) ! I2(s)+ 2 KCl(aq) Cl2(g)+ 2 KI(aq) ! I2(s)+ 2 KCl(aq) 複 分 解 反 應 兩 化 合 物 重 新 組 合 , 反 應 生 成 新 的 另 兩 種 化 合 物 AX + BY ! AB + XY AX + BY ! AB + XY „ 氯 化 鋇 溶 液 和 硫 酸 鈉 溶 液 混 合 後 產 生 硫 酸 鋇 沉 澱 及 氯 化 鈉 溶 液

BaCl2(aq)+ Na2SO4(aq) !

BaCl2(aq)+ Na2SO4(aq) !

BaSO4(s)+ 2 NaCl(aq)

BaSO4(s)+ 2 NaCl(aq)

„ 酸 鹼 中 和 反 應

HCl(aq)+ NaOH(aq) ! NaCl(aq)+ H2O(l) HCl(aq)+ NaOH(aq) ! NaCl(aq)+ H2O(l) 燃 燒 可 燃 物 與 氧 氣 作 用 , 放 出 熱 量 及 產 生 火 光 的 化 學 反 應 „ 氫 氣 燃 燒 生 成 水 2 H2(g)+ O2(g) ! 2 H2O(l) 2 H2(g)+ O2(g) ! 2 H2O(l) „ 甲 烷 在 空 氣 中 燃 燒 CH4(g)+ 2 O2(g) ! CO2(g)+ 2 H2O(l) CH4(g)+ 2 O2(g) ! CO2(g)+ 2 H2O(l) 註 : 取 代 反 應 視 物 質 的 活 性 而 定 , 活 性 大 的 元 素 才 可 以 將 活 性 較 小 的 元 素 從 化 合 物 中 取 代 出 來 。 a. 常 見 金 屬 的 活 性 大 小 (取 代 順 序 ): Li > Rb > K> C s > Ba > Sr > C a > Na > M g > Al > Mn > Zn > C r > Fe > C o > Ni> S n> P b> H> C u> Hg> Ag> Pt > Au

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【 範 例 1】 下 列 各 反 應 分 別 屬 於 何 種 類 型 反 應 ? 請 以 代 號 回 答 。 (A) CuSOCuSO44 + 5 H+ 5 H22O ! CuSOO ! CuSO44¢ 5 H¢ 5 H22OO (B) HCl + NaOH ! NaCl + HHCl + NaOH ! NaCl + H22OO (C) CC22HH55OH + 3 OOH + 3 O22 ! 2 CO! 2 CO22 + 3 H+ 3 H22OO (D) CCll22+ 2 KI ! I+ 2 KI ! I22+ 2 KC+ 2 KCll

(E) 2 KClO3 MnO2

¡¡¡¡!

¢ 2 KCl + 3 O2

2 KClO3 MnO2

¡¡¡¡!

¢ 2 KCl + 3 O2 (F) CaCOCaCO33+ H+ H22SOSO44 ! CaSO! CaSO44+ H+ H22O + COO + CO22

( 甲 ) 化 合 A ( 乙 ) 分 解 E ( 丙 ) 取 代 D ( 丁 ) 複 分 解 BF ( 戊 ) 燃 燒 C 練 習 題 : 1. 取 代 反 應 能 否 發 生 , 與 反 應 物 的 何 種 特 性 有 關 ? (A) 溫 度 (B) 壓 力 (C) 活 性 (D) 狀 態 2. 鋅 與 碘 混 合 後 加 水 數 滴 , 則 立 即 反 應 生 成 碘 化 鋅 , 此 為 何 種 反 應 ? (A) 取 代 (B) 化 合 (C) 分 解 (D) 複 分 解 3. 用 棉 花 棒 沾 硝 酸 汞 溶 液 , 在 銅 幣 上 塗 抹 後 , 銅 幣 外 觀 將 呈 現 銀 白 色 , 此 為 何 種 反 應 ? (A) 取 代 (B) 化 合 (C) 分 解 (D) 複 分 解 4. 胃 酸( 主 要 成 分 是 鹽 酸 )過 多 的 病 人 服 用 含 小 蘇 打 (NaHCO(NaHCO33))的 藥 物 治 療 時 , 所 發 生 的 反 應 屬 於 何 種 類 型 的 反 應 ? (A) 取 代 (B) 化 合 (C) 分 解 (D) 複 分 解 5. 物 質 燃 燒 時 , 通 常 會 有 何 種 現 象 發 生 ? ( 多 選 ) (A) 和 氧 作 用 (B) 質 量 變 輕 (C) 放 出 熱 量 (D) 產 生 火 光 (E) 產 生 臭 味 6. 下 列 何 者 為 複 分 解 反 應 ? ( 多 選 ) (A) 3 FeSO3 FeSO44+ 2 Al ! Al+ 2 Al ! Al22(SO(SO44))33+ 3 Fe+ 3 Fe (B) CC22HH55OH + 3 OOH + 3 O22 ! 2 CO! 2 CO22+ 3 H+ 3 H22OO (C) BaClBaCl22+ K+ K22COCO33 ! BaCO! BaCO33+ 2 KC+ 2 KCll

(D) 2 NaHCO2 NaHCO33 ! Na! Na22COCO33+ CO+ CO22+ H+ H22OO (E) CHCH33COOH + NaCCOOH + NaCl ! CHl ! CH33COONa + HCCOONa + HCll

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1-2 電 解 質 與 阿 瑞 尼 斯 的 酸 鹼 定 義

1-2 .1 電 解 質 與 非 電 解 質

1. 電 解 質 : 凡 溶 於 水 中 能 夠 解 離 而 導 電 , 且 導 電 時 能 產 生 化 學 反 應 的 物 質 , 有 酸 : HCl、 CH3COOH、 鹼 : NaOH、 C a(OH)2、 鹽 類 : NaCl、 CuSO4。

2. 非 電 解 質 : 水 溶 液 不 能 導 電 的 物 質 , 例 如 : 乙 醇 (C2H5OH)。 3. 阿 瑞 尼 斯 的 解 離 說 : (1) 電 解 質 溶 於 水 中 或 熔 融 狀 態 會 解 離 出 陽 離 子 與 陰 離 子 。 解 離 度 (®) =(®) = 實 際 解 離 量 原 始 總 量 £100%£100% (2) 電 解 質 水 溶 液 中 , 陰 、 陽 離 子 的 個 數 不 一 定 相 等 。 (3) 在 電 解 質 水 溶 液 中 , 陽 離 子 所 帶 的 正 電 荷 總 量 , 與 陰 離 子 所 帶 的 負 電 荷 總 量 恰 相 等 , 故 溶 液 呈 電 中 性 。 4. 電 解 質 依 其 解 離 程 度 分 為 : (1) 強 電 解 質 : 在 水 溶 液 中 幾 乎 完 全 解 離 成 離 子 , 導 電 性 強 。

例 如 : 鹽 酸 (HCl)、 硝 酸 (HNO3)、 氫 氧 化 鈉 (NaOH)、 氯 化 鈉 (NaCl)。

(2) 弱 電 解 質 : 在 水 溶 液 中 僅 一 小 部 分 解 離 成 離 子 而 大 部 分 未 解 離 , 導 電 性 弱 。 例 如 : 醋 酸 (CH3COOH)、 氨 水 (NH3)。 5. 電 解 質 依 其 組 成 與 導 電 的 特 性 分 為 : (1) 分 子 化 合 物 : 在 固 態 與 液 態 時 皆 不 導 電 , 水 溶 液 狀 態 能 導 電 。 例 如 : HCl、 NH3、 H2SO4。 (2) 離 子 化 合 物 : 在 固 態 時 不 導 電 , 在 熔 融 狀 態 與 水 溶 液 狀 態 時 皆 能 導 電 。 例 如 : NaOH、 NaCl。 【 範 例 2】 下 列 物 質 , 何 者 不 導 電 ? ( 多 選 ) (A) 氯 化 鈉 ( 熔 融 狀 態 ) (B) 硝 酸 鉀 ( 水 溶 液 ) (C) 硫 酸 銅 ( 固 體 ) (D) 葡 萄 糖 ( 水 溶 液 ) (E) 石 墨 ( 同 一 層 內 ) 答 案 : CD 【 範 例 3】 下 列 有 關 硫 酸 鈉 水 溶 液 的 敘 述 , 何 者 正 確 ? (A) 鈉 離 子 與 硫 酸 根 離 子 個 數 相 等 (B) 鈉 離 子 與 硫 酸 根 離 子 質 量 相 等 (C) 一 個 鈉 離 子 所 帶 電 荷 與 一 個 硫 酸 根 離 子 所 帶 電 荷 相 等 (D) 鈉 離 子 的 總 電 荷 數 與 硫 酸 根 離 子 的 總 電 荷 數 相 等 答 案 : D

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【 範 例 4】 室 溫 時 , 將 1 mol1 mol的 醋 酸 溶 於 水 中 , 形 成 2.0L的 醋 酸 溶 液 , 若 測 得 水 溶 液 中 有 CHCH3COO¡ 0:013 mol 3COO¡ 0:013 mol。 (1) 寫 出 醋 酸 的 解 離 方 程 式 。 (2) 醋 酸 的 解 離 百 分 率 為 若 干 ? (3) 溶 液 中 HH++的 濃 度 為 若 干 M?

答 案 : (1)CHCH33COOHCOOH(aq)(aq) Ð CHÐ CH33COOCOO(aq)¡¡(aq)+ H+ H(aq)(aq)++ , (2)1.3%, (3)6:5 £ 106:5 £ 10¡3¡3MM

1-2 .2 阿 瑞 尼 斯 的 酸 鹼 定 義 1. 酸 的 共 通 性 質 : (1) 具 有 酸 味 。 (2) 使 石 蕊 試 紙 由 藍 變 紅 。 (3) 溶 解 活 潑 金 屬 如 M g、 Zn等 , 且 放 出 氫 氣 (H2)。 (4) 溶 於 水 會 解 離 出 HH++, 其 水 溶 液 可 以 導 電 , 為 電 解 質 。 (5) 可 中 和 鹼 。 2. 鹼 的 共 通 性 質 : (1) 具 有 澀 味 、 有 滑 膩 感 。 (2) 使 石 蕊 試 紙 由 紅 變 藍 。 (3) 溶 於 水 會 解 離 出 OHOH¡¡, 其 水 溶 液 可 以 導 電 , 為 電 解 質 。 (4) 可 中 和 酸 。 3. 阿 瑞 尼 士 (Arrhenius )學 說 : 解 離 說 ( 定 義 範 圍 僅 侷 限 於 水 溶 液 )。 (1) 酸 : 在 水 溶 液 中 能 解 離 產 生 氫 離 子(H(H++))者 ,HCl (aq) ! H + (aq)+ Cl ¡ (aq)

HCl(aq) ! H+(aq)+ Cl(aq)¡ 。 (2) 鹼 : 在 水 溶 液 中 能 解 離 出 氫 氧 根 離 子 (OH(OH¡¡))者 ,NaOH

(aq)! Na +

(aq)+ OH

¡

(aq)

NaOH(aq)! Na+(aq)+ OH¡(aq)

(3) 中 和 作 用 即 為 H+與 OH−反 應 成 為 水 的 反 應,或 稱 酸 和 鹼 作 用 產 生 水 與 鹽。 4. 酸 依 其 溶 於 水 中 的 解 離 程 度 而 分 :

(1) 強 酸 : HCl O4、 HClO3、 H2SO4、 HNO3、 HI、 HBr 、 HCl … 等 , 在 水 中 幾

乎 完 全 解 離 , 其 解 離 反 應 式 以 單 向 箭 號 表 示 。

HCl(aq) ! H+(aq)+ C(aq) HCl(aq) ! H+(aq)+ C(aq)

(2) 弱 酸 : HF 、 HNO2、 H2S 、 HCN 、 CH3COOH 、 H3PO4、 H3PO3、 H3PO2、

H2SO3等 , 在 水 中 僅 部 分 解 離 , 其 解 離 反 應 式 以 雙 箭 號 表 示 。 CH3COOH(aq)Ð H+(aq)+ CH3COO¡(aq)

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5. 鹼 依 其 溶 於 水 後 的 解 離 程 度 分 為 : (1) 強 鹼 : 鹼 金 屬 的 氫 氧 化 物 及 鈣 、 鍶 、 鋇 的 氫 氧 化 物 … 等 , 在 水 中 幾 乎 完 全 解 離 , 其 解 離 反 應 式 以 單 向 箭 號 表 示 。 。 NaOH(aq)! Na+ (aq)+ OH ¡ (aq) NaOH(aq)! Na+ (aq)+ OH ¡ (aq) (2) 弱 鹼 : NH3、 Cu(OH)2、 有 機 胺 類 ( 如 甲 胺 CHCH33NHNH22) … 等 在 水 中 僅 部 分 解 離 , 其 解 離 反 應 式 以 雙 箭 號 表 示 。 NH3(aq)+ H2O(l)Ð NH+ 4(aq)+ OH ¡ (aq) NH3(aq)+ H2O(l)Ð NH+ 4(aq)+ OH ¡ (aq) 練 習 題 : 1. 下 列 四 種 濃 度 相 同 之 水 溶 液 , 導 電 度 最 大 者 為 : (A) 醋 酸 水 溶 液 (B) 甲 醇 水 溶 液 (C) 氯 化 氫 水 溶 液 (D) 糖 水 溶 液 2. 醋 酸 、 蔗 糖 、 硝 酸 鉀 三 種 水 溶 液 的 濃 度 均 為 0.1M, 分 別 以 aa、 bb、 cc表 示 , 則 其 導 電 性 之 大 小 順 序 為 何 ? (A) a > b > ca > b > c (B) c > a > bc > a > b (C) b > a > cb > a > c (D) a > c > ba > c > b 3. 下 列 那 一 化 合 物 是 分 子 化 合 物 又 是 電 解 質 ? ( 多 選 ) (A) 酒 精 (B) 氨 (C) 食 鹽 (D) 醋 酸 (E) 糖 4. 下 列 何 者 可 以 導 電 ? ( 多 選 ) (A) O2 ( g ) (B) CO2 ( g ) (C) NaCl( s ) (D) NaCl( a q ) (E) HCl( a q ) 5. 下 列 有 關 電 解 質 的 敘 述 , 何 者 正 確 ? (A) 氣 態 的 二 氧 化 硫 不 能 導 電 , 故 二 氧 化 硫 不 是 電 解 質 (B) 電 解 質 不 一 定 是 離 子 化 合 物 (C) 會 導 電 的 物 質 不 一 定 是 電 解 質 (D) 電 解 質 在 水 中 皆 可 以 完 全 解 離 (E) 電 解 質 皆 可 溶 於 水 Ans1.C 2.B 3.BD 4.DE 5.BC

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1-3 沉 澱 反 應

溶 液 中 , 不 同 的 陰 、 陽 離 子 會 互 相 吸 引 而 形 成 化 合 物 , 如 果 此 化 合 物 在 水 中 的 溶 解 度 很 小 , 則 會 有 固 體 沉 澱 產 生 。

1-3.1 沉 澱 反 應 的 實 例

1. 硝 酸 鉛 溶 液 與 碘 化 鉀 溶 液 混 合 後 , 產 生 黃 色 碘 化 鉛 沉 澱 。 Pb(NO3)2(aq)+ 2 KI(aq) ! PbI2(s)+ 2 KNO3(aq)

Pb(NO3)2(aq)+ 2 KI(aq) ! PbI2(s)+ 2 KNO3(aq)

2. 氯 化 鈣 溶 液 與 氟 化 鈉 溶 液 混 合 後 , 產 生 白 色 氟 化 鈣 沉 澱 。 CaCl2(aq)+ 2 NaF(aq) ! CaF2(s)+ 2 NaCl(aq)

CaCl2(aq)+ 2 NaF(aq) ! CaF2(s)+ 2 NaCl(aq)

3. 硝 酸 銀 溶 液 與 鉻 酸 鈉 溶 液 混 合 後 , 產 生 磚 紅 色 鉻 酸 銀 沉 澱 。

2 AgNO3(aq)+ Na2CrO4(aq) ! Ag2CrO4(s)+ 2 NaNO3(aq) 2 AgNO3(aq)+ Na2CrO4(aq) ! Ag2CrO4(s)+ 2 NaNO3(aq)

1-3 .2 沉 澱 反 應 的 反 應 式

1. 各 物 質 直 接 以 原 來 的 化 學 式 表 示 。 CaCl2(aq)+ 2 NaF(aq) ! CaF2(s)+ 2 NaCl(aq) CaCl2(aq)+ 2 NaF(aq) ! CaF2(s)+ 2 NaCl(aq)

2. 可 溶 性 強 電 解 質 以 解 離 後 的 離 子 表 示 , 而 難 溶 性 或 弱 電 解 質 則 以 原 來 的 化 學 式 表 示 , 稱 為 離 子 反 應 式 。

Ca2+(aq)+ 2 Cl¡(aq)+ 2 Na+(aq)+ 2 F¡(aq) ! CaF2(s)+ 2 Na+(aq)+ 2 Cl¡(aq) Ca2+(aq)+ 2 Cl¡(aq)+ 2 Na+(aq)+ 2 F¡(aq) ! CaF2(s)+ 2 Na+(aq)+ 2 Cl¡(aq)

3. 將 離 子 反 應 式 中 左 右 兩 邊 重 複 出 現 且 與 實 際 反 應 無 關 的 離 子 消 去 , 僅 表 示 實 際 參 與 反 應 的 離 子 , 稱 為 淨 離 子 反 應 式 。

Ca2+(aq)+ 2 F¡(aq) ! CaF2(s)

Ca2+(aq)+ 2 F¡(aq) ! CaF2(s)

1-3 .3 沉 澱 反 應 的 應 用 - 離 子 的 分 離 利 用 各 種 鹽 類 的 溶 解 度 不 同 這 一 點,來 分 離 混 合 在 一 起 的 離 子。舉 例 來 說 , 假 設 現 在 有 個 溶 液 , 裡 面 有AgAg++、 BaBa2+2+、 FeFe3+3+陽 離 子 和 NO¡ 3 NO¡3陰 離 子 。 我 們 要 用 沉 澱 法 , 一 次 分 離 一 種 陽 離 子 , 這 個 步 驟 就 稱 為 選 擇 性 沉 澱 。 測 試 溶 液 NaCl(aq)

NaCl(aq) NaNa22SOSO4(aq)4(aq) NaOHNaOH(aq)(aq) 陽 離 子 ClCl¡¡ SO 4 SO4 OHOH¡¡ Ag+ Ag+ 白 色 沉 澱 物 AgClAgCl 沒 有 反 應 白 色 沉澱 物 , 後來 顏 色轉黃AgOH ! AgAgOH! Ag22OO Ba2+ Ba2+ 沒 有 反 應 白 色 沉 澱 物BaSO 4 BaSO4 沒 有 反 應 Fe3+ Fe3+ 溶 液 顏 色 變 黃 色 , 但 沒 有 產 生 固 體 沒 有 反 應 紅 棕 色 沉 澱 物 Fe(OH)3 Fe(OH)3 研 究 過 這 些 測 試 結 果 後 , 我 們 就 可 以 依 照 以 下 步 驟 開 始 分 離 陽 離 子 : 1. 【 步 驟 一 】 把 氯 化 鈉 溶 液 , 加 進 含 有AgAg++、 BaBa2+2+、 FeFe3+3+離 子 的 溶 液 , 就 會 形

成 「AgCAgCll」 固 體 , 移 除AgCAgCll固 體 , 溶 液 還 剩 下 BaBa2+2+和 FeFe3+3+離 子 。

2. 【 步 驟 二 】把 無 水 硫 酸 鈉 (Na(Na22SOSO44)), 加 進 含 有 BaBa2+2+、 FeFe3+3+離 子 的 溶 液 , 就 會 形

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3. 【 步 驟 三 】 把 氫 氧 化 鈉 , 加 進 含 有 FeFe3+3+離 子 的 溶 液 , 就 會 形 成「 Fe(OH) 3 Fe(OH)3」固 體 , 移 除 Fe(OH)Fe(OH)33固 體 就 完 成 分 離 。 4. 特 別 注 意 一 次 添 加 一 種 陰 離 子 到 陽 離 子 群 中 , 這 樣 才 能 一 一 分 離 它 們 。 讓 離 子 混 合 物 的 離 子 逐 一 分 離 , 並 且 確 認 這 些 離 子 。 補 充 資 料 , 提 供 同 學 閱 讀 、 參 考 與 應 用 一 、 沉 澱 物 質 的 顏 色 : 藉 著 溶 液 離 子 間 的 沉 澱 現 象 與 沉 澱 物 的 顏 色 可 以 鑑 別 出 離 子 成 分 。 常 見 沉 澱 的 顏 色 : 化 合 物 顏 色 化 合 物 顏 色 化 合 物 顏 色 化 合 物 顏 色

AgCl 白 BaSO4 白 CaCO3 白 Hg2Cl2 白

AgBr 淡 黃 BaSO3 白 CaSO4 白 Pb I2 黃

AgI 黃 BaCO3 白 CuS 黑 PbCrO4 黃

Ag2CrO4 磚 紅 BaCrO4 黃 Cu(OH)2 淡 藍 PbCl2 白

Ag2S 黑 BaC2O4 白 CaC2O4 白 PbSO4 白

二 、 沉 澱 表 1. 不 與 任 何 陰 離 子 產 生 沉 澱 的 陽 離 子 : 氫 離 子 (H+) 、 鹼 金 屬 離 子 ( IA+) 、 銨 根 離 子 (NH4 + )。 2. 幾 乎 不 與 任 何 陽 離 子 產 生 沉 澱 的 陰 離 子 : 硝 酸 根 離 子 ( NO3 − ) 、 醋 酸 根 離 子 (CH3COO−)( 但 醋 酸 根 與 Ag+生 沉 澱 是 除 外 )。 陰 離 子 陽 離 子 離 子 固 體 的 可 溶 性 Cu+、 Ag+、 2 2 Hg +、 Tl+、 Pb2+ 難 溶 Cl−、 Br−、 I− 與 全 部 其 他 陽 離 子 可 溶 Ca2+、 Sr2+、 Ba2+、 Pb2+ 難 溶 2 4 SO − 與 全 部 其 他 陽 離 子 可 溶 與 全 部 其 他 陽 離 子 難 溶 S2− (1.)項 與 Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+ 可 溶 與 全 部 其 他 陽 離 子 難 溶 OH− (1.)項 與 Sr2+、 Ba2+ 可 溶 與 全 部 其 他 陽 離 子 難 溶 3 4 PO −、 2 3 CO −、 2 3 SO − (1.)項 所 列 可 溶

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【 範 例 5】下 列 各 化 合 物,何 者 可 與 硝 酸 銀 溶 液 反 應,生 成 白 色 沉 澱 物 ?( 多 選 )

(A) 氫 氧 化 鈉 (B) 鹽 酸 (C) 氯 化 鈣

(D) 碳 酸 氫 鈣 (E) 硫 酸

答 案 : BC

【 範 例 6】 下 列 哪 組 物 質 混 合 後 會 產 生 沉 澱 ? ( 多 選 )

(A) AgNOAgNO3(aq)3(aq)+ NaC+ NaCll(aq)(aq) (B) AgNOAgNO3(aq)3(aq)+ K+ K22CrOCrO4(aq)4(aq)

(C) Pb(NOPb(NO33))2(aq)2(aq)+ NaI+ NaI(aq)(aq) (D) Pb(NOPb(NO33))2(aq)2(aq)+ K+ K22CrOCrO4(aq)4(aq)

(E) BaClBaCl22+ K+ K22CrOCrO4(aq)4(aq)

答 案 : ABCDE

【 範 例 7】Ag+、K+、Fe2 +及 Ca2 +四 種 陽 離 子 之 混 合 溶 液,濃 度 皆 為 0.1M;加 入 1.0M 碘 化 鈉 而 得 沉 澱 A; 經 過 過 濾 後 加 入 1.0M的 硫 化 鈉 而 產 生 黑 色 沉 澱 B, 又 經 過 過 濾 後 加 入 1.0M 的 碳 酸 鈉 而 產 生 白 色 沉 澱 C ; 則 A 之 化 學 式 為 何 ? B 之 化 學 式 為 何 ? C之 化 學 式 為 何 ?

答 案 : A: AgI、 B: FeS, C: CaCO3

【 範 例 8】將 0:4 M KI0:4 M KI(aq)(aq) 40 mL40 mL與 0:2 M Pb(NO0:2 M Pb(NO33))2(aq)2(aq) 60 mL60 mL相 混 合,待 反 應 完 全 後 過 濾。

(1) 若 PbIPbI22溶 解 度 極 小 可 忽 略 , 可 得 沉 澱 多 少 克 ? (Pb = 207(Pb = 207、 I = 127I = 127、 K = 39)K = 39) (2) 溶 液 中 [ Pb[ Pb2+2+] =] =? (3) 溶 液 中 各 離 子 濃 度 大 小 次 序 為 何 ? 答 案 : (1)3.96克 , (2)0.04M, (3)[NO¡ 3] > [K+] > [Pb2+] > [I¡] [NO¡3] > [K+] > [Pb2+] > [I¡]

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練 習 題 :

1. 已 知 將 0.01M的 碳 酸 鈉 溶 液 與 0.01M的 氯 化 鈣 溶 液 混 合 時 , 會 生 成 白 色 沉 澱 物 。 上 述 反 應 的 淨 離 子 反 應 式 為 下 列 何 者 ?

(A) NaNa(aq)(aq)++ + C+ Cll¡(aq)¡(aq)! NaCl! NaCl(s)(s) (B) 2 Na2 Na(aq)+(aq)+ + CO+ CO3(aq)2¡2¡3(aq) ! Na! Na22COCO3(s)3(s) (C) CaCa2+2+(aq)(aq)+ 2 Cl+ 2 Cl(aq)¡¡(aq)! CaCl! CaCl2(s)2(s) (D) HH(aq)++(aq)+ OH+ OH(aq)¡¡(aq) ! H! H22OO(s)(s)

(E) CaCa2+(aq)2+(aq)+ CO+ CO3(aq)3(aq) ! CaCO! CaCO3(s)3(s)

2. 欲 分 離 OHOH¡¡和 SS2¡2¡兩 種 離 子 , 可 選 用 下 列 何 種 試 劑 ?

(A) NHNH+4+4 (B) MgMg2+2+

(C) SrSr2+2+ (D) CuCu2+2+

3. 下 各 組 中 , 何 組 以 等 體 積 混 合 後 最 有 可 能 產 生 沉 澱 ?

(A) 0:1 M MgSO0:1 M MgSO44+ 0:1 M ZnCl+ 0:1 M ZnCl22 (B) 0:1 M KNO0:1 M KNO33+ 0:1 M Na+ 0:1 M Na22SOSO44 (C) 0:1 M Na0:1 M Na22COCO33+ 0:1 M K+ 0:1 M K22SOSO44 (D) 0:1 M MgSO0:1 M MgSO44+ 0:1 M Na+ 0:1 M Na22COCO33 第 4~ 5題 為 題 組 :

下 表 是 硝 酸 銀、硝 酸 鉛、硝 酸 鋇、硝 酸 鎳 等 四 種 溶 液 分 別 與 氯 化 鈉、硫 酸 鈉 、 硫 化 鈉 等 三 種 溶 液 作 用 的 結 果 (所 有 溶 液 的 濃 度 都 是 0.01M)。

AgNO3

AgNO3 Pb(NOPb(NO33))22 Ba(NOBa(NO33))22 Ni(NONi(NO33))22 NaCl NaCl 白 色 沉 澱 白 色 沉 澱 ─ ─ ─ ─ Na2SO4 Na2SO4 ─ ─ 白 色 沉 澱 白 色 沉 澱 ─ ─ Na2S Na2S 黑 色 沉 澱 黑 色 沉 澱 ─ ─ 黑 色 沉 澱 ─ ─ 表 示 無 沉 澱 發 生 試 根 據 上 文 , 回 答 (1)~ (2)題 。 4. 硝 酸 鉛 與 氯 化 鈉 作 用 產 生 的 白 色 沉 澱 , 其 正 確 的 化 學 式 為 下 列 哪 一 項 ?

(A) NaNONaNO33 (B) NaNa22NONO33

(C) PbClPbCl (D) PbCPbCll22

(E) Pb(OH)Pb(OH)22

5. 有 一 溶 液 中 含AgAg++、 PbPb2+2+、 NiNi2+2+三 種 離 子 各 0.01M, 若 使 用 均 為 0.01M的 NaClNaCl

Na2SO4

Na2SO4、 NaNa22SS溶 液 作 為 試 劑 , 使AgAg++、 PbPb2+2+、 NiNi2+2+分 離 , 則 滴 加 試 劑 的 順 序 應 為

下 列 哪 一 項 ?

(A) NaClNaCl、 NaNa22SOSO44、 NaNa22SS (B) NaNa22SOSO44、 NaClNaCl、 NaNa22SS (C) NaClNaCl、 NaNa22SS、 NaNa22SOSO44 (D) NaNa22SOSO44、 NaNa22SS、 NaClNaCl

(E) NaNa22SS、 NaClNaCl、 NaNa22SOSO44

6. 下 列 哪 一 種 酸 最 容 易 溶 解 Ba(OH)Ba(OH)2(s)2(s)、 Ag(NOAg(NO33))2(s)2(s)、CaOCaO(s)(s)的 混 合 物 ,而 不 產 生 任

何 沉 澱 ?

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7. 下 列 從 強 熱 大 理 石 開 始 的 相 關 反 應 , 何 者 屬 於 氧 化 還 原 反 應 ? (1) 強 熱 大 理 石 產 生 生 石 灰 與 二 氧 化 碳 氣 體 。 (2) 生 石 灰 加 水 變 成 熟 石 灰 並 放 熱 。 (3) 在 熟 石 灰 的 水 溶 液 中 通 入 二 氧 化 碳 氣 體 , 溶 液 呈 白 色 混 濁 狀 。 (4) 繼 續 再 通 入 二 氧 化 碳 氣 體 , 則 白 色 混 濁 現 象 消 失 ; 將 這 溶 液 煮 沸 , 則 發 生 沉 澱 現 象 , 溶 液 漸 漸 澄 清 。 (A) 僅 有 (1)、 (2) (B) 僅 有 (2)、 (3) (C) 僅 有 (4) (D) (1)、 (2)、 (3)、 (4)均 不 是 8. 下 列 三 組 溶 液 中 都 含 有 少 量 的 雜 質 ( 註 明 於 [ ] 內 ):

( 甲 )KNOKNO3(aq)3(aq) [ KC[ KCl ]l ];( 乙 )NaClNaCl(aq)(aq) [ Na[ Na22COCO33]];( 丙 )KNOKNO3(aq)3(aq) [ Ca(NO[ Ca(NO33))22]], 此 三

組 溶 液 分 別 用 何 種 試 劑 可 將 其 括 號 內 所 示 的 雜 質 除 去 ? (A) ( 甲 ) AgNOAgNO33,( 乙 ) CaClCaCl22,( 丙 ) KK22COCO33

(B) ( 甲 ) NaOHNaOH,( 乙 ) HClHCl,( 丙 ) NaNa22COCO33

(C) ( 甲 ) Pb(NOPb(NO33))22,( 乙 ) AgNOAgNO33,( 丙 ) NaNa22COCO33 (D) ( 甲 ) HClHCl,( 乙 ) NaOHNaOH,( 丙 ) KK22COCO33 9. 下 列 各 組 溶 液 均 以 0.1M的 濃 度 混 合 時 , 何 者 將 產 生 沉 澱 ? ( 多 選 ) (A) 碳 酸 鈉 + 鹽 酸 (B) 硝 酸 銀 + 氯 化 鈉 (C) 鉻 酸 鉀 + 氯 化 鉛 (D) 硫 酸 鈉 + 氯 化 鋇 (E) 硝 酸 鈉 + 氯 化 銨 10. 某 水 溶 液 含 有 Na+、 Ag+、 Cu2+、 Ba2+、 Al3+五 種 離 子 , 進 行 下 列 檢 驗 , 試 寫 出 沉 澱 物 的 化 學 式 。

Ans1.E 2.B 3.D 4.D 5.B 6.D 7.D 8.A 9.BC D 10.沉 澱ABCDE依 序 為AgClAgClCu(OH)Cu(OH)22Al(OH)Al(OH)33BaSOBaSO44

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1-4 酸 鹼 反 應 1-4.1 水 的 解 離 與 水 溶 液 的 酸 鹼 性 純 水 很 難 導 電 , 但 仍 有 微 弱 的 導 電 性 , 顯 示 有 極 少 部 分 的 水 分 子 會 發 生 解 離 現 象 。 H2O(l) ÐH+ (aq)+ OH ¡ (aq) H2O(l) ÐH+ (aq)+ OH ¡ (aq) 因 為 解 離 程 度 非 常 微 小 所 以 可 視 為 極 弱 的 電 解 質 。 25℃ 的 純 水 中 , 水 中 所 含 的 離 子 濃 度 為[ H[ H++] = [ OH] = [ OH¡¡] = 10] = 10¡7¡7(M)(M) 1. 水 中 的 氫 離 子 與 氫 氧 根 離 子 的 體 積 莫 耳 濃 度 乘 積 , 定 溫 下 為 一 定 值 , 稱 為 水 的 離 子 積 常 數 (K(Kww))。 2. 離 子 積 常 數 (K(Kww))會 隨 溫 度 而 改 變 。 溫 度 (℃ ) Kw 溫 度 (℃ ) Kw 溫 度 (℃ ) Kw 0 0 .114×10− 1 4 2 0 0. 681×10−1 4 40 2 .9 19×10− 1 4 5 0 .1 85×10− 1 4 2 5 1. 002×10−1 4 45 4 .0 18×10− 1 4 10 0 .2 92×10− 1 4 3 0 1. 469×10−1 4 50 5 .4 74×10− 1 4 15 0 .4 51×10− 1 4 3 5 2. 089×10−1 4 55 7 .2 96×10− 1 4 3. 任 何 水 溶 液 都 與 純 水 一 樣 含 有 氫 離 子 與 氫 氧 根 離 子 , 且 相 同 溫 度 下 具 有 相 同 的 KKww值。既 然 定 溫 下 KKww為 定 值,因 此 加 入 酸 則[ H[ H++]]變 大,但 [ OH[ OH¡¡]]卻 變 小 , 加 入 鹼 則 [ OH[ OH¡¡]]變 大 , 但[ H[ H++]]卻 變 小 。 1-4.2 pHpH值 與 酸 鹼 指 示 劑 和 pHpH計 為 了 表 示 水 溶 液 的 酸 鹼 程 度 , 採 用 pHpH值 來 顯 示 氫 離 子 濃 度 的 大 小 。 1. pHpH值 : 用 來 表 示 溶 液 中 酸 度 的 尺 度 。 (1) 定 義 :pH = ¡ log[ HpH = ¡ log[ H++]], 亦 即[ H[ H++] = 10] = 10¡¡pHpH(M)(M) (2) pHpH值 的 「 p」 指 取 該 數 值 倒 數 的 對 數 , 故 該 數 值 愈 大 , p值 就 愈 小 。 若 pHpH 值 每 降 低 1單 位 , 則[ H[ H++]]增 為 原 來 的 10倍 。 (3) 25℃ 時 , 任 何 水 溶 液 必 KKww= [ H= [ H++][ OH][ OH¡¡] = 10] = 10¡14¡14(M(M22))。 (4) pHpH值 與 酸 鹼 性 : (定 溫 25℃ 時 ) a. 中 性 溶 液 :[ H[ H++] = 10] = 10¡7¡7(M)(M), pH = 7pH = 7。 b. 酸 性 溶 液 :[ H[ H++] > 10] > 10¡7¡7(M) > [ OH(M) > [ OH¡¡]], pH < 7pH< 7, 且 pH值 愈 小 , 酸 性 愈 強 。 即 氫 離 子 濃 度 愈 大 時 , 其 pHpH值 愈 小 , 表 示 溶 液 愈 偏 酸 性 。 c. 鹼 性 溶 液 :[ H[ H++] < 10] < 10¡7¡7(M) < [ OH(M) < [ OH¡¡]], pH > 7pH> 7, 且 pH值 愈 大 , 鹼 性 愈 強 。 [H+] (M) [H+] (M) 10 1 1010¡¡11 1010¡¡33 1010¡¡55 1010¡¡77 1010¡¡99 1010¡¡1111 1010¡¡1313 1010¡¡1414 1010¡¡1515 pH pH ¡1¡1 0 1 3 5 7 9 11 13 14 15 [OH¡] (M) [OH¡] (M) 1010¡15¡15 1010¡14¡14 1010¡13¡13 1010¡11¡11 1010¡9¡9 1010¡7¡7 1010¡5¡5 1010¡3¡3 1010¡1¡1 1 10 2. 酸 鹼 指 示 劑 是 一 種 弱 酸 或 弱 鹼 性 的 有 機 物 的 溶 液 , 其 所 呈 現 的 顏 色 會 隨 水

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品 名 酸 型 顏 色 變色範圍(pH) 鹼 型 顏 色 中 間 色 或 滴 定 終 點 的 顏 色 橙 色 Ⅳ 紅 1 ~ 3 黃 橙 甲 基 橙 紅 3 ~ 5 黃 橙 甲 基 紅 紅 4 ~ 6 黃 橙 石 蕊 紅 5 ~ 8 藍 淡 紫 酚 酞 無 色 8 ~ 10 紅 粉 紅 茜 素 黃 R 黃 10~ 12 紅 橙 【 範 例 9】 阿 斯 匹 靈 是 脂 溶 性 的 , 人 體 非 常 容 易 經 由 胃 壁 吸 收 。 當 服 用 過 量 的 阿 斯 匹 靈 而 中 毒 時 , 可 以 利 用 酸 鹼 中 和 的 原 理 , 立 即 灌 入 大 量 稀 釋 的 小 蘇 打 ( 碳 酸 氫 鈉 ) 水 急 救 。 那 麼 阿 斯 匹 靈 應 該 是 下 列 那 一 種 酸 鹼 ? ( 88學 測 ) (A) 強 鹼 (B) 弱 鹼 (C) 強 酸 (D) 弱 酸 答 案 : D 【 範 例 10】可 樂 是 夏 天 大 眾 化 的 消 暑 飲 料 之 一,內 含 磷 酸 及 碳 酸 成 分。某 生 經 由 滴 定 分 析 其 中 酸 鹼 度,測 得 氫 離 子 濃 度 為 4×10− 3M。試 問 該 可 樂 的 pH值 最 接 近 下 列 何 值 ? ( 94學 測 ) (A) 1.4 (B) 2.5 (C) 3.8 (D) 6.3 (E) 9.4 答 案 : B 【 範 例 11】 在 常 溫 常 壓 下 , 某 酸 性 水 溶 液 中 , 其 pH值 為 5。 取 甲 液 1毫 升 , 加 水 稀 釋 到 1升 為 乙 液 , 則 乙 液 的 pH值 應 為 何 ? ( 85學 測 ) (A) 8 (B) 7 (C) 6 (D) 5 (E) 4 答 案 : B 【 範 例 12】 有 關 純 水 或 水 溶 液 的 酸 鹼 性 , 下 列 敘 述 何 者 錯 誤 ? (A) 純 水 :[ H+] =pK w = [ OH¡] [ H+] =pK w = [ OH¡] (B) 酸 性 水 溶 液 :[ H+]>pK w > [ OH¡] [ H+]>pK w > [ OH¡] (C) 鹼 性 水 溶 液 :[ H+]<pK w < [ OH¡] [ H+]<pK w < [ OH¡] (D) 純 水 : pH = pKpH = pKww = pOH= pOH 答 案 : D

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1-4.3 強 酸 與 強 鹼 的 中 和 反 應

1. 定 義 : 酸 (acid)(acid)與 鹼 (base)(base)反 應 , 生 成 鹽 和 水 。 HCl + NaOH! NaCl + H2O

HCl + NaOH! NaCl + H2O H2SO4+ 2 KOH! K2SO4+ 2 H2O H2SO4+ 2 KOH! K2SO4+ 2 H2O

2. 若 為 強 酸 與 強 鹼 的 中 和 反 應 , 而 且 產 生 可 溶 性 鹽 類 , 則 反 應 的 淨 離 子 反 應 式 可 以 表 示 為 :HH+(aq)(aq)+ + OH+ OH¡(aq)(aq)¡ ! H! H22OO((l)l)

3. 強 酸 與 強 鹼 完 全 中 和 後 , 水 溶 液 呈 中 性 。 4. 酸 鹼 中 和 反 應 為 放 熱 反 應 。 5. 中 和 反 應 的 計 量 , 酸 鹼 完 全 中 和 : (1) 酸 與 鹼 完 全 中 和 ( 達 當 量 點 ), 酸 中 HH++的 莫 耳 數 = 鹼 中 OHOH¡¡的 莫 耳 數 。 (2) 酸 的 莫 耳 數£n£nAA == 鹼 的 莫 耳 數£n£nBB ( 其 中 nnAA表 示 酸 中 可 解 離 的 HH++數 , n B nB表 示 鹼 中 可 解 離 的 OHOH¡¡數 ) (3) (M(MAA£ V£ VAA) £) £nnAA= (M= (MBB£ V£ VBB) £) £nnBB ( 其 中 M為 體 積 莫 耳 濃 度 , V為 溶 液 體 積 ) 【 範 例 13】安 安 在 超 市 買 了 洗 面 皂 、肥 皂 、洗 衣 粉 等 日 用 品 ,欲 以 下 表 之 指 示 劑 來 測 試 物 品 的 酸 鹼 性 , 則 下 列 敘 述 何 者 正 確 ? 酸 鹼 指 示 劑 變 色 範 圍 甲 基 橙 (紅 ) 3. 2~ 4 .4 (黃 ) 甲 基 紅 (紅 ) 4. 2~ 6 .3 (黃 ) 石 蕊 (紅 ) 4. 5~ 8 .3 (藍 ) 酚 酞 (無 ) 8. 2~ 1 0 (紫 紅 ) (A) 若 洗 髮 精 中 滴 入 甲 基 橙 呈 黃 色 , 滴 入 甲 基 紅 呈 紅 色 , 則 洗 髮 精 的[ H[ H++]]可 能 為 3£ 10¡5M 3£ 10¡5M (B) 若 洗 面 皂 的 pHpH值 為 7, 則 滴 入 甲 基 紅 會 呈 黃 色 , 滴 入 酚 酞 會 呈 紫 紅 色 (C) 若 洗 衣 粉 中 滴 入 酚 酞 為 無 色 , 則 洗 衣 粉 必 為 酸 性 (D) 酸 鹼 指 示 劑 本 身 皆 為 中 性 物 質 答 案 : A

【 範 例 14】下 列 反 應 中 , 何 者 能 用 淨 離 子 方 程 式 :HH(aq)+(aq)+ + OH+ OH(aq)¡¡(aq) ! H! H22OO((ll))來 表 示 ? (A) HCl + NaOH ! NaCl + HHCl + NaOH! NaCl + H22OO

(B) CHCH33COOH + NaOHCOOH + NaOH! CH! CH33COONa + HCOONa + H22OO (C) HH22SOSO44 + Ba(OH)+ Ba(OH)22 ! BaSO! BaSO44 + 2 H+ 2 H22OO (D) NHNH44OH + HNOOH + HNO33 ! NH! NH44NONO33+ H+ H22OO

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【 範 例 15】 將 pH 0.0的 鹽 酸 溶 液 1mL與 pH 13.0的 氫 氧 化 鈉 溶 液 10mL混 合 後 , 溶 液 的 pH值 為 何 ? ( 86學 測 ) (A) 13 (B) 7.0 (C) 6.5 (D) 1.0 答 案 : B 【 範 例 16】 常 溫 下 , 某 酸 溶 液 35.0毫 升 , 其 中 含 此 酸 0.512克 , 以 0.100M的 氫 氧 化 鈉 溶 液 滴 定 至 當 量 點 時,用 去 40.0毫 升 的 氫 氧 化 鈉 溶 液,則 此 酸 最 可 能 為 下 列 何 種 酸 ? (A) 氫 硫 酸 (B) 鹽 酸 (C) 氫 碘 酸 (D) 氫 氰 酸 ( 原 子 量 S = 32S = 32、 Cl = 35:5Cl = 35:5、 I = 127I = 127) 答 案 : C 練 習 題 : 1. 我 們 喝 的 汽 水 都 含 有 CO2。大 華 取 得 一 杯 汽 水,滴 定 其 酸 鹼 度,求 得 氫 離 子 濃 度[ H[ H++]]為 3:0 £ 103:0 £ 10¡5¡5MM, 此 杯 汽 水 的 pH值 約 為 多 少 ? ( 88學 測 ) (A) 3.5 (B) 4.5 (C) 5.5 (D) 6.5 第 2~ 3題 為 題 組 : 紫 甘 藍 又 稱 紫 色 高 麗 菜 , 可 作 沙 拉 冷 盤 生 食 。 其 所 含 的 多 種 天 然 色 素 , 可 用 沸 騰 的 熱 水 浸 泡 萃 取 。 由 此 所 得 的 紫 甘 藍 汁 會 隨 環 境 不 同 , 呈 現 多 種 顏 色 , 隨 pH值 改 變 的 顏 色 如 下 表 : pH值 2 4 6 8 10 12 顏 色 紅 粉 紫 藍 紫 綠 青 草 綠 黃 2. 將 紫 甘 藍 汁 加 入 與 胃 液 的 pH值 相 當 的 溶 液 中 , 呈 現 的 顏 色 為 何 ? (A) 紅 (B) 粉 紫 (C) 藍 紫 (D) 綠 青 (E) 黃 3. 烹 炒 青 菜 時 , 常 希 望 看 到 一 盤 綠 意 盎 然 的 青 菜 。 紫 甘 藍 色 素 遇 到 下 列 那 一 種 物 質 最 有 可 能 顯 出 綠 色 ? (A) 白 砂 糖 (B) 食 醋 (C) 沙 拉 油 (D) 食 鹽 (E) 小 蘇 打 粉

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4. 下 列 反 應 何 者 不 是 酸 鹼 中 和 反 應 ? (A) NN22+ 3 H+ 3 H22 ! 2 NH! 2 NH33 (B) NHNH33+ HC+ HCl ! NHl ! NH44CCll (C) COCO22+ 2 NaOH+ 2 NaOH ! Na! Na22COCO33+ H+ H22OO (D) H++ OH¡ ! H 2O H++ OH¡ ! H 2O 5. 下 列 有 關 酸 鹼 滴 定 實 驗 的 敘 述 , 何 者 正 確 ? ( 89學 測 ) (A) 加 入 指 示 劑 量 的 多 寡 , 不 會 影 響 滴 定 的 結 果 (B) 達 到 滴 定 終 點 時 , 溶 液 不 一 定 呈 中 性 (C) 達 到 滴 定 終 點 時 , 酸 的 莫 耳 數 等 於 鹼 的 莫 耳 數 (D) 達 到 滴 定 終 點 時 , 酸 的 重 量 等 於 鹼 的 重 量 (E) 不 論 待 測 溶 液 的 性 質 如 何 , 為 了 安 全 , 滴 定 液 的 濃 度 愈 稀 愈 好 6. 在 一 杯 水 中 逐 漸 加 入 氧 化 鈣 (CaO)(CaO)時 , 關 於 此 溶 液 的 下 列 敘 述 , 何 者 錯 誤 ? (A) [ H[ H++]]愈 來 愈 少 (B) pHpH愈 大 (C) [ H[ H++][ OH][ OH¡¡]]愈 來 愈 大 (D) 此 溶 液 可 用 來 檢 驗 CO 2 CO2 7. 濃 度 為 1010¡¡88MM的 HClHCl水 溶 液 , 其 pHpH值 在 常 溫 時 最 接 近 ? (A) 0 (B) 6 (C) 7 (D) 8 8. 下 列 什 麼 常 見 液 體 的 pH值 一 定 大 於 純 水 ? ( 應 選 二 項 ) (A) 氨 水 (B) 天 然 雨 水 (C) 番 茄 汁 (D) 可 樂 (E) 胃 液 (F) 11:0 M HCl:0 M HCl溶 液 (G) 檸 檬 汁 (H) 蘇 打 粉 水 溶 液 9. 下 列 有 關 中 和 1 M H1 M H22SOSO4(aq)4(aq) 100 mL100 mL的 敘 述 , 哪 些 正 確 ? ( 多 選 )

(A) 硫 酸 中 的 HH++莫 耳 數 為 0.1 (B) 需 要 0:1 mol NaOH0:1 mol NaOH

(C) 需 要 0:1 mol Ba(OH)0:1 mol Ba(OH)22 (D) 需 要 2 M NH2 M NH44OHOH(aq)(aq) 100 mL100 mL

(E) 中 和 後 溶 液 溫 度 會 上 升

10. 定 溫 100℃ 時 , 0.01M的 鹽 酸 溶 液 其 pOH = 10pOH = 10, 求 100℃ 時 水 的 離 子 積 常 數 。 註 : pOH = ¡ log [OHpOH =¡ log [OH¡¡]]

11. 某 單 質 子 酸 的 元 素 分 析 結 果 為 含 C : 40:0 %C : 40:0 %、 H : 6:7 %H : 6:7 %、 O : 53:3 %O : 53:3 %。 取 該 酸 0.90克 需 用 75:0 mL 0:2 M NaOH75:0 mL 0:2 M NaOH溶 液 恰 能 完 全 中 和 , 試 回 答 該 酸 的 下 列 問 題 :

(1)實 驗 式 、 (2)分 子 量 、 (3)分 子 式 各 為 何 。

註 :「 單 質 子 酸 」 指 該 酸 分 子 溶 於 水 中 , 每 分 子 僅 解 離 出 1個 氫 離 子 。

Ans1.B 2.A 3.E 4.A 5.B 6.C 7.C 8.AH 9.CDE 10.KKw = 10¡12

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1-5 氧 化 還 原 反 應 化 學 反 應 中 , 凡 是 電 子 由 一 物 質 轉 移 到 另 一 物 質 , 就 稱 為 氧 化 還 原 反 應 。 1-5.1 氧 化 還 原 反 應 的 基 本 概 念 1. 定 義 : (1) 氧 化 反 應 : 失 去 電 子 的 反 應 , 氧 化 數 增 加 。 Zn! Zn2++ 2 e¡ Zn! Zn2++ 2 e¡ Zn (0)Zn (0)! Zn! Zn2+2+(+2)(+2) (2) 還 原 反 應 : 獲 得 電 子 的 反 應 , 氧 化 數 減 少 。 Cu2++ 2 e¡ ! Cu Cu2++ 2 e¡ ! Cu CuCu2+2+(+2)(+2) ! Cu (0)! Cu (0) 2. 氧 化 還 原 特 性 : (1) 化 學 反 應 不 是 只 有 氧 化 還 原 反 應 , 氧 化 數 有 變 化 的 才 是 氧 化 還 原 反 應 。 a. 酸 鹼 中 和 、 沉 澱 反 應 … 等 , 氧 化 數 不 改 變 , 皆 不 是 氧 化 還 原 反 應 。 b. 光 合 作 用 、 呼 吸 作 用 、 燃 燒 … 等 , 皆 為 氧 化 還 原 反 應 。 (2) 氧 化 與 還 原 反 應 必 同 時 發 生 。 (3) 氧 化 與 還 原 反 應 的 得 失 電 子 數 相 等 。 3. 活 性 大 的 金 屬 可 以 取 代 活 性 小 的 金 屬 離 子 而 發 生 氧 化 還 原 反 應 。 Zn + Cu2+ ! Zn+2+ Cu Zn + Cu2+ ! Zn+2+ Cu Cu + 2 AgCu + 2 Ag++ ! Cu! Cu2+2++ 2 Ag+ 2 Ag (1) 常 見 金 屬 失 去 電 子 傾 向 :( 金 屬 活 性 大 小 )

Li > R b> K > Cs > Ba> S r > C a> Na> Mg> Al > Mn > Zn> C r> Fe > Co > Ni> S n> P b> H2> Cu> Hg> Ag> Pt> Au

【 範 例 17】過 錳 酸 鉀 與 草 酸( 乙 二 酸 )反 應 , 會 產 生 氣 泡 , 可 以 用 下 列 離 子 反 應 式 表 示 : 2 MnO¡ 4(aq)+x C2O 4(aq)+ ! y Mn 2+ (aq)+z CO2(g)+

2 MnO¡4(aq)+x C2O4(aq) + ! y Mn2+(aq)+z CO2(g)+

試 完 成 上 列 反 應 式 後 , 回 答 係 數 x、 y、 z所 代 表 的 數 字 的 選 項 ( 應 選 三 項 , 次 序 不 拘 )( 89學 測 ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 ( E ) 5 ( F ) 6 (G) 7 (H) 8 ( I ) 9 ( J ) 10 (K) 11 ( L ) 12 答 案 : BEJ 【 範 例 18】 下 列 有 關 氧 化 、 還 原 之 敘 述 正 確 者 為 :( 多 選 ) (A) 氧 化 一 定 獲 得 氧 , 還 原 一 定 失 去 氧 獲 得 氫 (B) 氧 化 是 物 質 失 去 電 子 的 作 用 , 還 原 是 物 質 獲 得 電 子 的 作 用 (C) 氧 化 還 原 一 定 相 伴 發 生 (D) Mg ! MgMg! Mg2+2++ 2 e+ 2 e¡¡為 還 原 反 應 (E) Zn + 2 HCl ! ZnClZn + 2 HCl ! ZnCl22+ H+ H22為 氧 化 還 原 反 應 答 案 : BCE

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【 範 例 19】 下 列 那 一 種 化 學 反 應 不 是 氧 化 還 原 反 應 ? (A) 由 水 蒸 氣 及 紅 熱 的 焦 煤 製 造 水 煤 氣 ( 主 要 成 分 含 一 氧 化 碳 及 氫 ) (B) 鋅 片 溶 於 稀 硫 酸 放 出 氫 (C) 碳 酸 鈣 溶 於 鹽 酸 放 出 二 氧 化 碳 (D) 由 氮 及 氫 以 哈 柏 法 製 氨 答 案 : C 1-5.2 常 見 的 氧 化 劑 與 還 原 劑 及 其 應 用 1. 氧 化 劑 : 一 種 藉 自 身 獲 得 電 子 ( 本 身 被 還 原 , 氧 化 數 降 低 ) 來 促 使 他 物 進 行 氧 化 的 物 質 。 氧 化 ( 能 ) 力 大 , 即 表 示 強 的 氧 化 劑D氧化劑=氧化力=氧化性。 (1) 因 氧 化 劑 本 身 被 還 原 , 因 此 要 做 氧 化 劑 , 本 身 的 氧 化 數 必 須 有 降 低 的 可 能 。 如 氧 氣 OO22、 漂 白 水 NaOClNaOCl、 過 氧 化 氫 HH22OO22、 臭 氧 OO33、 氯 氣 ClCl22、 二 鉻 酸 鉀 KK22CrCr22OO77、 過 錳 酸 鉀 KMnOKMnO44、 濃 HH22SOSO44、 HNOHNO33

2. 還 原 劑 : 一 種 藉 自 身 失 去 電 子 ( 本 身 被 氧 化 , 氧 化 數 增 加 ) 來 促 使 他 物 進 行 還 原 的 物 質。還 原 力 大,即 表 示 強 的 還 原 劑 D 還 原 劑 = 還 原 力 = 還 原 性 。 (1) 因 還 原 劑 本 身 被 氧 化 , 因 此 要 做 還 原 劑 , 本 身 的 氧 化 數 必 須 有 升 高 的 可

能 。 如 金 屬 (Na、 Mg、 Al)、 H2S、 H I、 NH3、 草 酸 HH22CC22OO44、 氫 氣 HH22。

3. 下 列 反 應 方 程 式 中 , MnOMnO¡4¡4為 氧 化 劑 , 而 FeFe2+2+是 還 原 劑 。 2 3 2 (a q ) (a q ) 4(aq ) (a q ) (aq ) 2 (l) 5Fe M nO 8H 5F e M n 4H O 2 7 3 2 + ++ + + + + + + + + + 4. 生 活 中 常 見 的 氧 化 劑 與 還 原 劑 (1) 氧 氣 是 存 量 豐 富 的 氧 化 劑 , 使 得 地 球 上 的 許 多 物 質 以 氧 化 物 存 在 ; 氧 氣 對 生 物 體 也 極 度 重 要 , 生 物 必 需 吸 取 氧 氣 , 將 脂 肪 與 醣 類 氧 化 以 產 生 能 量 , 因 此 氧 氣 是 維 繫 生 命 的 必 需 物 質 。

(2) 家 庭 用 的 漂 白 水 或 去 黴 劑 等 通 常 含 有 次 氯 酸 鈉 (NaOCl)(NaOCl)成 分。NaOClNaOCl是 一 種 氧 化 劑 , 利 用 其 氧 化 作 用 , 分 解 有 色 物 質 或 消 滅 微 生 物 。

(3) 氯 有 氧 化 作 用 , 所 以 自 來 水 廠 常 用 於 殺 滅 水 中 有 害 的 細 菌 等 微 生 物 , 但 會 有 殘 留 的 問 題 。 可 利 用 還 原 劑 硫 代 硫 酸 鈉 (Na(Na22SS22OO33))加 入 自 來 水 中 , 氯 會 被 還 原 成 無 毒 的 氯 離 子 。

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【 範 例 20】 在 相 同 的 溫 度 、 壓 力 與 儀 器 的 條 件 下 , 進 行 水 的 電 解 實 驗 ( 下 圖 )。 在 100 毫 升 的 水 中 , 先 加 入 少 量 的 硫 酸 鈉 為 電 解 質 , 然 後 共 進 行 五 次 的 電 解 實 驗 , 其 實 驗 數 據 如 下 表 所 示 : 實 驗 次 序 電 解 時 間 (分) 硫 酸 鈉 的 重 量 百 分 濃 度 (%) 陽 極 所 產 生 氣 體 的 體 積 ( 毫 升 ) 陰 極 所 產 生 氣 體 的 體 積 ( 毫 升 ) 1 20 1 20.3 40.5 2 20 1 25.0 50.1 3 40 2 40.5 81.0 4 60 1 60.5 121. 0 5 40 2 40.6 81.2 根 據 上 述 資 料 , 回 答 問 題 1~ 3題 。( 94學 測 ) 1. 下 列 何 者 為 陽 極 所 進 行 的 化 學 反 應 ? (A) 還 原 反 應 (B) 中 和 反 應 (C) 氧 化 反 應 (D) 燃 燒 反 應 2. 上 表 中 哪 一 次 的 數 據 最 可 能 有 實 驗 操 作 上 的 人 為 誤 差 , 而 應 刪 去 不 用 ? (A) 第 1次 (B) 第 2次 (C) 第 3次 (D) 第 4次 (E) 第 5次 3. 電 解 前 所 加 的 硫 酸 鈉 , 不 能 用 下 列 的 何 種 物 質 代 替 ? (A) 硫 酸 (B) 硫 酸 鎂 (C) 硫 酸 銅 (D) 硫 酸 鉀 答 案 : (1)C, (2)B, (C)C

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練 習 題 : 1. 電 解 水 是 屬 於 下 列 那 一 種 化 學 反 應 型 態 ? (A) 氧 化 還 原 (B) 酸 鹼 中 和 (C) 離 子 沉 澱 (D) 溶 解 沉 澱 2. 溫 熱 包 ( 或 稱 懷 爐 ) 是 一 種 可 用 來 保 暖 、 熱 敷 的 裝 備 。 它 是 將 鐵 粉 、 碳 粉 、 木 屑 、 食 鹽 、 和 泡 沸 石 粉 末 在 真 空 混 合 包 裝 而 成 。 使 用 時 , 將 封 口 打 開 接 觸 空 氣 就 會 發 熱 。 其 中 的 化 學 反 應 主 要 是 利 用 鐵 粉 在 催 化 條 件 下 與 空 氣 中 的 那 一 種 物 質 反 應 而 放 熱 ? (A) N2 (B) O2 (C) CO2 (D) H2O (E) Ar 3. 關 於 反 應 Zn(s) +2H(aq)+ →Zn2(aq)+ +H2(g)的 敘 述 , 何 者 正 確 ? ( 應 選 三 項 ) (A) 這 是 氧 化 還 原 反 應 (B) Zn被 氧 化 (C) H+被 還 原 (D) 電 子 由 H+移 轉 到 Zn 4. 下 列 有 關 氧 化 還 原 的 敘 述 , 何 者 正 確 ? ( 多 選 ) (A) 氧 化 劑 發 生 氧 化 反 應 (B) 氧 化 劑 具 有 氧 化 力 (C) 鋁 和 二 氧 化 錳 反 應 冶 煉 錳 時 , 鋁 為 還 原 劑 (D) 利 用 氯 氣 與 碘 化 鈉 反 應 製 取 碘 時 , 氯 氣 為 還 原 劑 (E) 在 電 爐 中 用 碳 和 二 氧 化 矽 反 應 製 取 矽 時 , 碳 為 氧 化 劑 5. 下 列 關 於 氧 化 還 原 反 應 的 敘 述 , 何 者 正 確 ? ( 多 選 ) (A) 氧 化 反 應 與 還 原 反 應 必 是 相 伴 發 生 的 (B) 失 去 電 子 的 反 應 稱 為 氧 化 (C) 凡 是 氧 化 物 失 去 氧 的 反 應 稱 為 氧 化 (D) 氧 化 與 還 原 得 失 的 電 子 數 必 相 等 (E) 能 使 他 物 還 原 , 本 身 被 氧 化 的 物 質 稱 為 還 原 劑 6. 將 一 銅 線 放 入 裝 有 硝 酸 銀 溶 液 的 燒 杯 中 , 杯 口 以 塑 膠 膜 封 住 後 , 靜 置 一 天 。 下 列 有 關 此 實 驗 的 敘 述 , 哪 些 是 正 確 的 ? ( 94指 考 )( 多 選 ) (A) 銅 線 為 氧 化 劑 (B) 溶 液 顏 色 逐 漸 變 深 (C) 銀 離 子 為 還 原 劑 (D) 溶 液 中 液 體 的 質 量 逐 漸 減 少 (E) 析 出 的 銀 和 溶 解 的 銅 質 量 相 等

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數據

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參考文獻

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