高中基礎化學(一)全第四章(重點摘要)

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鋇劑

X 光攝影術

鋇劑X 光攝影術 (barium enema) 是一種針對結腸(一 般稱為大腸)的特殊X 光檢查(圖 4-28 ),必要時還能用 來評估小腸末端的情況。為了改善在X 光片上的顯影品質 受檢者在檢查前必須先口服或從肛門灌入一定量的鋇劑 。 鋇劑是一種含有硫酸鋇的白色稠狀懸浮溶液,能夠暫時附 著在結腸的內壁上或充滿整個腔室中,鋇劑X 光攝影術的 基本原理是利用鋇具有較大的原子量,可以吸收較多的 X 光,使其難以穿透,便可在X 光片上得到更清楚的顯影, 專業的醫師據此可更清楚的判斷腸道的外形是否有潰瘍或 腫塊。但是水溶液中溶解出來的鋇離子對人類而言是有毒 的;即使難溶的硫酸鋇在水中只會產生很少量的鋇離子 。 為了降低不必要的風險,可以藉著加入過量的硫酸鈉與可 溶於水的鋇鹽發生沉澱反應來配製鋇劑,如此所製得的硫 鋇劑 X 光攝影術 (barium enema) 是一種針對結腸 (一般稱為大腸)的特殊 X 光檢查(圖 4-29 ),必要 時還能用來評估小腸末端的情況。為了改善在 X 光片上 的顯影品質,受檢者在檢查前必須先口服或從肛門灌入 一定量的鋇劑。鋇劑是一種含有硫酸鋇的白色稠狀懸浮 溶液,能夠暫時附著在結腸的內壁上或充滿整個腔室 中,鋇劑 X 光攝影術的基本原理是利用鋇具有較大的 原子量,可以吸收較多的 X 光,使其難以穿透,便可 在 X 光片上得到更清楚的顯影,專業的醫師據此可更 清楚的判斷腸道的外形是否有潰瘍或腫塊。但是水溶液 中溶解出來的鋇離子對人類而言是有毒的;即使難溶的 硫酸鋇在水中只會產生很少量的鋇離子。為了降低不必 要的風險,可以藉著加入過量的硫酸鈉與可溶於水的鋇 鹽發生沉澱反應來配製鋇劑,如此所製得的硫酸鋇懸浮 溶液便可有效減少其中所含有的鋇離子濃度。

鋇劑

X 光攝影術

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重點摘要 4-1 化學反應的基本類型 1. 化學反應有很多種不同的分類方式,例如:可分類為結合反應、分解反應與 取代反應等;或分類為沉澱反應、酸鹼反應及氧化還原反應等。 2. 結合反應是指由兩種(或兩種以上)物質相互反應,生成另一種與原來不同 的物質;而分解反應是指由一種物質分解生成多種元素或化合物;取代反應 則是指化合物中的某一組成元素被其他元素單質所取代。 4-2 電解質與阿瑞尼斯的酸鹼定義 1. 常溫常壓下無法導電,但在熔融狀態下或溶於水後可以導電的物質,稱為電 解質;反之,有些化合物即使溶於水後仍無法導電,稱為非電解質。 2. 電解質水溶液可視為一種離子溶液。通電時,水溶液中的陰離子往正極移動 , 而陽離子則往負極移動,且兩電極表面會伴隨發生化學反應。非電解質水溶 液無法解離出陰、陽離子,所以無法導電。 3. 電解質通常包含酸、鹼、鹽三大類。依據在水中的解離度大小來區分電解質 的強弱:在水中幾乎完全解離者歸類為強電解質,強酸、強鹼和可溶於水的 鹽類皆屬之;在水中只有少部分解離者歸類為弱電解質,弱酸、弱鹼即屬於 此類。 5. 阿瑞尼斯 的酸鹼定義:在水中會產生氫離子的物質稱為酸;而在水中會產生 氫氧根離子的物質則稱為鹼。 4-3 沉澱反應 1. 當電解質溶於水中時會產生特定的陰、陽離子,但有些陰、陽離子相互反應 後會產生難溶性的沉澱物,這類型的反應稱為沉澱反應。 2. 沉澱反應的化學反應式有三種不同的表示方式,其中淨離子反應式更能真實 的表達出實際發生的化學變化。

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4-4 酸鹼反應 1. 純水的解離程度非常微小, 25℃ 的純水中所含的離子濃度為 [H + ] [OH] 10 - 7 M 2. 純水或水溶液中之氫離子與氫氧根離子的體積莫耳濃度乘積稱為水的離子積 , 定 溫 下 該 乘 積 為 一 定 值 , 一 般 用 Kw 表 示 , 但 此 乘 積 會 隨 溫 度 而 改 變 : 25℃ 時純水的 Kw =10- 14,溫度升高時 Kw 值會變大。 3. 酸性水溶液: [H + ] > [OH] ;中性水溶液: [H] = [OH] ;鹼 性水溶液: [H + ] < [OH] 。 4. pH 值是指水中氫離子之體積莫耳濃度取對數後的負值,即 pH =- log[H + ] 。 5. 越偏酸性(即氫離子濃度越大)的溶液,其 pH 值越小;反之,越偏鹼性的 溶液,其氫氧根離子濃度越大,氫離子濃度越小,因此 pH 值越大。 25℃ 時,酸性水溶液的 pH < 7 ,中性水溶液的 pH = 7 ,鹼性水溶液的 pH > 7 。 6. 水溶液的 pH 值通常可以利用一種或幾種酸鹼指示劑來檢測或大略推定,若 要準確測定出水溶液在定溫下的 pH 值就得使用 pH 計。 7. 酸鹼中和反應為放熱反應,其通式可以簡單表示為酸+鹼→鹽+水,即    HA + BOH → BA + H2O 若為強酸與強鹼的中和反應,且產生的鹽類可溶於水,則其淨離子反應式可 以表示為H+ (aq)+ OH - (aq) → H2O(l) 酸鹼完全中和時,酸中所有可解離的氫離子莫耳數=鹼中所有可解離的氫氧 根離子莫耳數。強酸與強鹼完全中和後,水溶液通常呈中性。 4-5 氧化還原反應 1. 化學反應中,反應物涉及電子得失的反應稱為氧化還原反應;其中失去電子 的反應稱為氧化反應,而得到電子的反應稱為還原反應,且因氧化反應與還 原反應總是相伴發生,故統稱氧化還原反應。

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2. 在氧化還原反應中,使另一物質發生氧化反應,而本身發生還原反應(即得 到電子)的物質稱為氧化劑;反之,使另一物質發生還原反應,而本身發生 氧化反應(即失去電子)的物質則稱為還原劑。 3. 利用氧化還原反應的計量關係,可以定量出某些物質的相關濃度或純度百分 比等。 習題 基本題 題號前“*”代表多選題 4-1 化學反應的基本類型 1 下列哪一反應可分類為取代反應?  (A) 三氧化硫遇水產生硫酸  (B) 氫氣 的燃燒  (C) 碘化鉀溶液遇硝酸鉛溶液產生黃色沉澱  (D) 水電解得到氫氣 與氧氣  (E) 銅置入硝酸銀溶液中。 4-2 電解質與阿瑞尼斯的酸鹼定義 2. 下 列 哪 一 物 質 既 非 導 體 亦 非 電 解 質 ?   (A) 食 鹽   (B) 黃 銅   (C) 酒 精 (D) 醋酸鉀  (E) 石墨。 *3. 下列有關電解質的敘述,何者正確?  (A) 固態的氯化鈉不能導電,故氯化 鈉為非電解質  (B) 熔融狀態的電解質一定可以導電  (C) 凡該化合物的水 溶液能導電者即稱為電解質  (D) 電解質的水溶液中,陰、陽離子的個數一 定相等  (E) 電解質不一定是離子化合物。 *4. 下列何種物質為電解質?  (A) 硫酸  (B) 氫氧化鈉  (C) 蔗糖  (D) 食鹽 (E) 乙醇。 5. 依阿瑞尼斯的酸鹼定義,下列何者為鹼?  (A)C2H5OH   (B)HCl  (C)CO2 (D)NH3  (E)NaCl 。 6. 下列化合物中何者為電解質,且其水溶液可使藍色石蕊試紙呈紅色?  (A) 食鹽  (B) 蔗糖  (C) 氫氧化鈉  (D) 氯化氫  (E) 氨。 4-3 沉澱反應 7 下列選項中的哪兩杯水溶液(溶液的量均為 1 毫升),在室溫下一經混合, 就會有肉眼最容易看得到的變化? (A)0.1 M 鹽酸與 0.1 M 硫酸溶液 

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(B) 0.1 M 鹽酸與 0.1 M 氫氧化鈉溶液  (C)0.1 M 鹽酸與 0.2 M 鹽酸  (D)0.1 M 鹽酸與 0.1 M 硝酸銀溶液  (E)0.1 M 鹽酸與 0.1 M 食鹽溶液。 4-4 酸鹼反應 8. 下列有關酸鹼概念的敘述,何者正確?  (A) 依阿瑞尼斯 學說,凡分子中含 有H 者為酸  (B) 酸鹼的共同特徵為其水溶液皆可導電  (C) 酸與所有的 金屬反應均會產生氫氣  (D) 酸性溶液的 pH 值應大於鹼性溶液  (E) 酸性 溶液可使紅色石蕊試紙變藍色。 *9. 同溫下,下列哪些常見的液體之 pH 值大於純水?  (A) 氨水  (B) 雨水 (C) 蘇打粉溶液  (D) 血液  (E) 海水。 10. 若下列水溶液的濃度均為 0.1 M ,則同溫下, pH 值由小到大之排列 順 序 為 何 ?   ( 甲 )HCl(aq)   ( 乙 )NaOH(aq)   ( 丙 )NaCl(aq)

( 丁 )CH3COOH(aq)  (A) 甲丁丙乙  (B) 甲乙丙丁  (C) 乙丙丁甲  (D) 丁

甲丙乙  (E) 丁丙甲乙。 *11. 加少量濃鹽酸於 1 升的 25℃ 純水中,當溫度回復到 25℃ 時,所得 溶液與原來的純水相較,下列哪些量值會變大?  (A)Kw (水的離子積常 數)  (B)pH   (C)[H + ]   (D)[OH]  (E)[OH] + [H] 。 12. 有甲、乙、丙三種未標示之無色溶液,假設這三種溶液分別為酸、鹼 及酚酞,取少量甲溶液與少量乙溶液混合呈紅色,但甲溶液或乙溶液與丙溶 液混合均不呈色,則丙溶液為  (A) 酸  (B) 鹼  (C) 酚酞  (D) 無法推斷。 13. 欲 完 全 中 和20 毫 升 的 2 M NaOH(aq) , 需 使 用 若 干 體 積 的 0.5 M

HCl(aq)?  (A)20   (B)40   (C)80   (D)100   (E)200  毫升。

4-5 氧化還原反應

*14. 下列有關反應 Zn(s)+ Cu2 + (aq) → Cu(s) + Zn2 + (aq)的敘述,何者正確 ?

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被還原  (C)Zn 被氧化,得到兩個電子  (D)Cu2 +為氧化劑,被還原  (E)

反應前後固體總質量不變。

進階題

1. 取四支小試管,分別倒入約 1 mL 濃度為 0.1 M 的下列溶液,然後分別加入 1 mL 的 0.2 M 硝酸銀溶液,試問哪一支試管的白色氯化銀沉澱量最多? (A)HCl  (B)MgCl2  (C)NaNO3  (D)NH4Cl  (E)NaCl 。

2. 下表是硝酸銀、硝酸鎂、硝酸鋇、硝酸鎳 (Ⅱ) 四種溶液與氫氧化鈉、氯化鈉 、 硫酸鈉、硫化鈉四種溶液作用的結果,所有溶液的濃度都是 0.01 M ,表中的 「-」表示沒有沉澱。根據此表,硝酸鎳溶液與硫化鈉溶液混合時會產生黑 色 的 沉 澱 , 試 問 該 沉 澱 的 化 學 式 為 下 列 哪 一 項 ?  (A)NiS   (B)Ni2S

(C)NiS2   (D)Ag2S   (E)MgS2 。

AgNO3 Mg(NO3)2 Ba(NO3)2 Ni(NO3)2

NaOH 棕色沉澱 白色沉澱 - 綠色沉澱

NaCl 白色沉澱 - - -

Na2SO4 - - 白色沉澱 -

Na2S 黑色沉澱 - - 黑色沉澱

3. 承上題,有一水溶液含 Ag + Mg2 + Ba2 + Ni2 +四種陽離子各 0.01

M,若以 NaOH 、 NaCl 、Na2SO4及Na2S四種溶液作為試劑使其分離,則下

列 滴 加 試 劑 的 先 後 順 序 , 哪 一 項 可 達 到 分 離 的 目 的 ? (A)NaOH , NaCl , Na2SO4,Na2S  (B)Na2S , NaOH , NaCl , Na2SO4

(C)Na2SO4 ,Na2S, NaOH , NaCl   (D)NaCl , Na2SO4, NaOH , Na2S

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*4. 某水溶液在 25℃ 時的 pH = 0 ,則下列關於此水溶液的敘述,何者正確? (A) 毫無 H+  (B)[H] = 1 M  (C)[OH] =14 M  (D) 溶液呈酸性

(E) 溶液呈鹼性。

*5. 下 列 何 者 屬 於 氧 化 還 原 反 應 ?   (A)NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3

(B)H2 +Cl2 → 2HCl   (C)NaOH + HCl → NaCl + H2O   (D)Zn + H2SO4 → Zn2 + SO 42 -+ H2  (E)NaOH → Na ++ OH -。 6. 有甲、乙、丙、丁、戊、己、庚等七杯各含 100 毫升濃度不等的鹽酸溶液, 各溶液的 pH 值分別為 7.0 、 6.0 、 5.0 、 4.0 、 3.0 、 2.0 、 1.0 。今將 濃 鹽 酸 逐 滴 滴 入 各 溶 液 中 , 使 各 溶 液 的 pH 值 , 分 別 降 為 6.0 、 5.0 、 4.0 、 3.0 、 2.0 、 1.0 、 0.0 。若用各溶液所需加入濃鹽酸 的滴數對各溶液的編號作圖,則所形成的曲線,應接近下列哪一個? (A)  (B)  (C) (D)  (E) 7. 室 溫 時 , 若 將 20 毫 升 的 4.0×10- 2 M HCl 溶 液 與 40 mL 的 5.0×10- 3 M NaOH 溶液,均勻混合,則混合後溶液的 pH 值最接近下列哪一個數值? (A)2.0   (B)3.5   (C)7.0   (D)8.0   (E)9.5 。 *8. 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。 試問下列有關此實驗之敘述,哪些是正確的?  (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

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(E) 析出的銀和溶解的銅質量相等。 閱讀題 油脂會因為存放或開封後與空氣接觸時間過長等因素而逐漸變質,油炸使用 時間過久,更容易使油脂發生分解而生成游離脂肪酸(RCOOH),這是油脂產生酸 敗亦是劣化的現象之一。為了表示油脂酸敗的程度,一般採用酸價來表示。酸價 是指平均中和 1 克油脂含有的游離脂肪酸所需要之 KOH 毫克數多寡,其反應式 為

RCOOH + KOH → RCOOK + H2O

新鮮油脂所含的游離脂肪酸濃度極低,因此酸價低,以 CNS(國家標準)來說, 品質良好的食用油脂,其酸價須在 0.2 毫克 KOH /克油脂以下,當酸價增加 時即 表示油脂已有酸敗變質的現象,愈高愈不宜食用。一般而言,酸價大於 2 的油脂 便不可再使用,應立即更換新油。依據以上所述,試回答下列各題: 1. 下列敘述何者正確?  (A) 新鮮油脂本身屬於脂肪酸類  (B) 只要不油炸,開封 後的食用油就能長久保存  (C) 油炸過後的油只要經過一定的過濾與加入某些 化學試劑,保持顏色清澈便安全無虞  (D) 測定酸價時,可利用滴定法,將已 知濃度的氫氧化鉀溶液置入滴定管,而油脂與酸鹼指示劑則置於錐形瓶內  (E) 酸價愈高表示酸鹼滴定所需的 KOH 愈少。 2. 在某家速食店進行油炸用油脂的取樣,利用滴定方法得知:中和 20 克的油脂

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需耗去 0.1 M 氫氧化鉀溶液 12 毫升,則該油脂的酸價等於若干? (K = 39)

數據

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參考文獻

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