第十四章 酸和鹼的簡介 頁數

全文

(1)

© 雅集出版社有限公司 2009

香港中學文憑 現代化學

( 組合科學科 )

課本第二冊 參考答案

第十四章 酸和鹼的簡介 頁數

Ÿ

課堂練習

1

Ÿ

單元練習

3

第十五章 溶液的濃度

Ÿ

課堂練習

6

Ÿ

單元練習

9

第十六章 指示劑和 pH

Ÿ

課堂練習

12

Ÿ

單元練習

13

第十七章 酸和鹼的強度

Ÿ

課堂練習

15

Ÿ

單元練習

16

第十八章 鹽和中和作用

Ÿ

課堂練習

18

Ÿ

單元練習

21

第十九章 涉及酸和鹼的容量分析

Ÿ

課堂練習

26

Ÿ

單元練習

30

(2)

© 雅集出版社有限公司 2009

Ÿ

課堂練習

36

Ÿ

單元練習

39

Ÿ

總複習

43

第二十一章 來自化石燃料的碳氫化合物

Ÿ

課堂練習

47

Ÿ

單元練習

48

第二十二章 使用化石燃料的後果

Ÿ

課堂練習

49

Ÿ

單元練習

51

第二十三章 同系列、結構式和碳化合物的命名

Ÿ

課堂練習

53

Ÿ

單元練習

55

第二十四章 烷和烯

Ÿ

課堂練習

57

Ÿ

單元練習

58

第二十五章 醇、烷酸和酯

Ÿ

課堂練習

60

Ÿ

單元練習

61

第二十六章 加成聚合物和縮合聚合物

Ÿ

課堂練習

63

Ÿ

單元練習

67

Ÿ

總複習

71

(3)

© 雅集出版社有限公司 2009 1

第十四章 酸和鹼的簡介

課堂練習

A14.1

1. 鋅粒下沉到試管底。

2. 鋅粒溶解,形成無色的溶液。

3. 發生泡騰現象。/釋出無色氣泡。

4. 反應釋出熱,使試管變暖。

5. 聽到「嘶嘶」聲。

A14.2

1. (a) Mg(s) + 2HCl(aq) ® MgCl

2

(aq) + H

2

(g) (b) ZnO(s) + H

2

SO

4

(aq) ® ZnSO

4

(aq) + H

2

O(l) (c) Fe(OH)

2

(s) + 2HCl(aq) ® FeCl

2

(aq) + 2H

2

O(l)

(d) CuCO

3

(s) + H

2

SO

4

(aq) ® CuSO

4

(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) (e) Ca(HCO

3

)

2

(s) + 2HCl(aq) ® CaCl

2

(aq) + 2CO

2

(g) + 2H

2

O(l)

2. (a) 鎂溶解。/發生泡騰現象(釋出無色氣泡)。/溶液變暖。/所得溶液是無色 的。

(b) 氧化鋅溶解。/所得溶液是無色的。

(c) 氫氧化鐵(II)溶解。/所得溶液是綠色的。

(d) 碳酸銅(II)溶解。/發生泡騰現象(釋出無色氣泡)。/所得溶液是藍色的。

(e) 碳酸氫鈣溶解。/發生泡騰現象(釋出無色氣泡)。/所得溶液是無色的。

A14.3

(a) Mg(s) + 2HCl(aq) ® MgCl

2

(aq) + H

2

(g) Mg(s) + 2H

+

(aq) ® Mg

2+

(aq) + H

2

(g) (b) ZnO(s) + H

2

SO

4

(aq) ® ZnSO

4

(aq) + H

2

O(l)

ZnO(s) + 2H

+

(aq) ® Zn

2+

(aq) + H

2

O(l)

(c) 2KHCO

3

(aq) + H

2

SO

4

(aq) ® K

2

SO

4

(aq) + 2CO

2

(g) + 2H

2

O(l) HCO

3-

(aq) + H

+

(aq) ® CO

2

(g) + H

2

O(l)

A14.4

1. 鎂跟氫離子反應(來自抗壞血酸),生成氫氣。

Mg(s) + 2H

+

(aq) ® Mg

2+

(aq) + H

2

(g) 2. (a) 石蕊試紙沒有顏色轉變。

液態乙酸(純淨的)在沒有水的情況下不能電離,因此沒有生成 H

+

(aq),

不能顯示酸性性質。

(b) 藍色石蕊試紙轉成紅色。

乙酸溶於水後會電離,生成 H

+

(aq),並顯示酸性性質。

3. 「起泡飲品」藥片或藥粉應存放在陰涼和乾燥的地方。

(4)

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A14.5

(a) 1 (一元酸), HCOOH ⇌ HCOO

-

+ H

+

(b) 2 (二元酸), (COOH)

2

⇌ (COO

-

)

2

+ 2H

+

A14.6

(a) 2KOH(aq) + CO

2

(g) ® K

2

CO

3

(aq) + H

2

O(l)

(b) (NH

4

)

2

SO

4

(aq) + Ca(OH)

2

(s) ® CaSO

4

(s) + 2NH

3

(g) + 2H

2

O(l) A14.7

氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鋅和氫氧化鉛(II) A14.8

1. (a) (i) 氫氧化鉀

(ii) OH

-

(aq) + H

+

(aq) ® H

2

O(l) (b) (i) 氧化鎂、氫氧化鋅和氧化銅(II)

(ii) MgO(s) + 2H

+

(aq) ® Mg

2+

(aq) + H

2

O(l) Zn(OH)

2

(s) + 2H

+

(aq) ® Zn

2+

(aq) + 2H

2

O(l) CuO(s) + 2H

+

(aq) ® Cu

2+

(aq) + H

2

O(l)

2. (a) (i) Pb(NO

3

)

2

(aq) + Ca(OH)

2

(aq) ® Pb(OH)

2

(s) + Ca(NO

3

)

2

(aq) (ii) Pb

2+

(aq) + 2OH

-

(aq) ® Pb(OH)

2

(s)

(b) (i) CuSO

4

(aq) + 2KOH(aq) ® Cu(OH)

2

(s) + K

2

SO

4

(aq)

(ii) Cu

2+

(aq) + 2OH

-

(aq) ® Cu(OH)

2

(s)

(5)

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第十四章 酸和鹼的簡介

單元練習

1. 酸;紅色;氫;二氧化碳;鹽;水 2. 氫離子;H

+

(aq)

3. 水;水;氫;H

+

(aq) 4. 鹽基度;二元;一元

5. 鹽;水;金屬氧化物;氨;鹼 6. 石灰水;二氧化碳

7. 苦;「滑溜」;藍色;鹽;水;碳酸鹽;水;鹽;氨;水;金屬氫氧化物 8. 鹼性;氫氧;OH

-

9. 氫離子;氧化;氧化;脫水 10. 濃

11. B 12. B 13. C 14. C 15. C 16. B 17. D 18. D 19. B 20. B 21. B 22. C 23. B 24. D 25. D 26. C 27. A 28. B 29. C 30. B

31. (a) 氫氯酸

(b) 檸檬酸/抗壞血酸 (c) 氫氯酸

(d) 硫酸

(6)

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32. (a) 乙酸

(b) 1 (一元酸)

(c) (i) 發生泡騰現象。/鎂帶溶解。/形成無色的溶液。/溶液變暖。/聽到

「嘶嘶」聲。(任何四項)

(ii) 2CH

3

COOH(aq) + Mg(s) ® (CH

3

COO)

2

Mg(aq) + H

2

(g) (d) (i) 反應中生成二氧化碳。

(ii) Na

2

CO

3

(aq) + 2CH

3

COOH(aq)®2CH

3

COONa(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) 33. (a) 二氧化碳

(b) 氣體 Y 可使石灰水變為乳濁。二氧化碳跟氫氧化鈣反應,生成不溶於水 的白色固體碳酸鈣。

Ca(OH)

2

(aq) + CO

2

(g) ® CaCO

3

(s) + H

2

O(l)

(c) 固態酸溶於水後會電離,生成 H

+

(aq),H

+

(aq)跟碳酸氫鈉反應,釋出二 氧化碳。

(d) H

+

(aq) + HCO

3-

(aq) ® H

2

O(l) + CO

2

(g) (e) 2NaHCO

3

® Na

2

CO

3

+ CO

2

+ H

2

O

34. (a) (i) Fe(s) + H

2

SO

4

(aq) ® FeSO

4

(aq) + H

2

(g) (ii) Fe(s) + 2H

+

(aq) ® Fe

2+

(aq) + H

2

(g) (b) (i) 沒有反應

(ii) 沒有反應

(c) (i) ZnO(s) + 2HCl(aq) ® ZnCl

2

(aq) + H

2

O(l) (ii) ZnO(s) + 2H

+

(aq) ® Zn

2+

(aq) + H

2

O(l)

(d) (i) CaCO

3

(s) + 2HCl(aq) ® CaCl

2

(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) (ii) CaCO

3

(s) + 2H

+

(aq) ® Ca

2+

(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) (e) (i) KHCO

3

(aq) + HNO

3

(aq) ® KNO

3

(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l)

(ii) HCO

3-

(aq) + H

+

(aq) ® CO

2

(g) + H

2

O(l)

35. (a) 一元酸是指在水溶液中每個分子含有一個可電離的氫原子的酸。

二元酸是指在水溶液中每個分子含有兩個可電離的氫原子的酸。

(b) (i) 2HA(aq) + Zn(s) ® ZnA

2

(aq) + H

2

(g) (ii) H

2

B(aq) + Zn(s) ® ZnB(aq) + H

2

(g) (iii) 2HA(aq) + CuO(s) ® CuA

2

(aq) + H

2

O(l)

(iv) H

2

B(aq) + CaCO

3

(s) ® CaB(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) (v) HA(aq) + NaHCO

3

(aq) ® NaA(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) 36. (a) Fe

2+

(aq) 和 Cu

2+

(aq)

氫氧化鐵(II):暗綠色 氫氧化銅(II):淺藍色 (b) Mg

2+

(aq)

Mg

2+

(aq) + 2OH

-

(aq) ® Mg(OH)

2

(s) (c) OH

-

(aq)

NH

3

(aq) + H

2

O(l) ⇌ NH

4+

(aq) + OH

-

(aq)

(d) 用作玻璃窗清潔劑的有效成分。

(7)

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37. (a) 把固態氫氧化鈣放入水中,並長時間攪拌,然後過濾懸浮物,獲取透明

濾液。

(b) 氫氧離子

(c) 2NH

4

NO

3

(aq) + Ca(OH)

2

(aq) ® Ca(NO

3

)

2

(aq) + 2NH

3

(g) + 2H

2

O(l) (d) (i) 生成白色沉澱。

Ca

2+

(aq) + CO

32-

(aq) ® CaCO

3

(s) (ii) 生成淺藍色沉澱。

Cu

2+

(aq) + 2OH

-

(aq) ® Cu(OH)

2

(s) 38. (a) A:濃氫氯酸

B:濃硫酸 C:濃硝酸 (b) 腐蝕性

(c) 光會加速濃硝酸的分解,釋出棕色氣體 NO

2

。 氣體溶於水中,形成黃色溶液。

4HNO

3

(aq) ® 2H

2

O(l) + 4NO

2

(g) + O

2

(g) (d) 用大量清水沖洗受影響的部位。

39. - 把一些純淨的丙種維生素溶於蒸餾水/去離子水中,獲取稀釋的溶液。

- 把少量鋅粒加入丙種維生素溶液,可觀察到鋅粒表面會釋出無色氣 泡。收集氣體並用燃燒中的木條測試,測試中發出「卜」的聲響,顯 示釋出的氣體是氫氣。

- 把數粒氫氧化鈉顆粒加入丙種維生素溶液,然後攪拌溶液。

- 因為中和作用是放熱反應,故所得的無色溶液變暖。

- 把一刮勺固態碳酸鉀加入丙種維生素溶液,溶液中釋出無色氣泡。收 集到的氣體可使石灰水變為乳濁,顯示氣體是二氧化碳。

40. - 在學校實驗室,濃氫氯酸、濃硝酸和濃硫酸是常用的濃酸。它們「侵 蝕」其他物質,例如金屬、衣服、紙張和皮膚。

- 由於濃氫氯酸的氫離子濃度高,故它具高度腐蝕性。

- 濃硝酸的腐蝕性主要源於它的氧化性質。

- 由於濃硫酸具脫水和氧化性質,它的腐蝕性非常高。濃硫酸較濃氫氯 酸和濃硝酸的腐蝕性更強,能迅速令皮膚脫水,造成嚴重灼傷。

- 在學校實驗室,濃氫氧化鈉溶液和濃氫氧化鉀溶液是 常用的濃鹼。溫 度高時,它們的腐蝕性非常高。

- 它們侵蝕皮膚,使皮膚變為黃色甚至黑色。

(8)

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第十五章 溶液的濃度

課堂練習

A15.1

(a) K

2

SO

4

的摩爾數 = 0.15 mol 溶液的摩爾濃度 =

dm

3

1000 500

mol 15

0. = 0.30 mol dm

-3

(或 M)

(b) K

2

SO

4

的摩爾質量 = 39.1 ´ 2 + 32.1 + 16.0 ´ 4 g mol

-1

= 174.3 g mol

-1

溶液的摩爾濃度 = 0.30 mol dm

-3

´ 174.3 g mol

-1

= 52.3 g dm

-3

A15.2

(a) (i) 溶液的濃度(以 g dm

-3

為單位) =

-3

dm 0.5

g

10 = 20 g dm

-3

(ii) KOH 的摩爾質量 = 39.1 + 16.0 + 1.0 g mol

-1

= 56.1 g mol

-1

KOH 的摩爾數 =

1

mol g 56.1

g 10

-

= 0.178 mol 溶液的摩爾濃度(mol dm

-3

) =

3

dm 0.5

mol 0.178

= 0.356 mol dm

-3

(或 M) (b) (i) 溶液的體積 =

1000

1000 dm

3

= 1.0 dm

3

溶液的濃度(以 g dm

-3

為單位) =

3

dm 1.0

g

10 = 10 g dm

-3

(ii) KOH 的摩爾質量 = 39.1 + 16.0 + 1.0 g mol

-1

= 56.1 g mol

-1

KOH 的摩爾數 =

1

mol g 56.1

g 10

-

=0.178mol 溶液的摩爾濃度(mol dm

-3

) =

3

dm 1.0

mol 178 .

0 =0.178 mol dm

-3

(或 M)

(c) (i) 溶液的體積 = 1000

250 dm

3

= 0.25 dm

3

溶液的濃度(以 g dm

-3

為單位) =

dm

3

0.25 g

3 = 12 g dm

-3

(ii) NaNO

3

的摩爾質量 = 23.0 + 14.0 + 16.0 ´ 3 g mol

-1

= 85.0 g mol

-1

NaNO

3

的摩爾數 =

1

mol g 85.0

g 3

-

= 0.0353 mol 溶液的摩爾濃度(mol dm

-3

) =

3

dm 0.25

mol 0.0353

= 0.141 mol dm

-3

(或 M)

(9)

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(d) (i) 溶液的濃度(以 g dm

-3

為單位) =

3

dm 2

g

5.3 = 2.65 g dm

-3

(ii) Na

2

CO

3

的摩爾質量 = 23.0 ´ 2 + 12.0 + 16.0 ´ 3 g mol

-1

= 106 g mol

-1

Na

2

CO

3

的摩爾數 =

mol

1

g 106

g 5.3

-

= 0.0500 mol 溶液的摩爾濃度(mol dm

-3

) =

3

dm 2

mol 0.0500

= 0.0250 mol dm

-3

(或 M) (e) (i) 溶液的體積 =

1000

100 dm

3

= 0.100 dm

3

溶液的濃度(以 g dm

-3

為單位) =

3

dm 0.10

g

9.8 = 98.0 g dm

-3

(ii) H

2

SO

4

的摩爾質量 = 1.0 ´ 2 + 32.1 + 16.0 ´ 4 g mol

-1

= 98.1 g mol

-1

H

2

SO

4

的摩爾數 =

1

mol g 98.1

g 9.8

-

= 0.100 mol 溶液的摩爾濃度(mol dm

-3

) =

3

dm 0.10

mol 0.100

= 1.00 mol dm

-3

(或 M)

A15.3

Na

2

SO

4

的摩爾數 = 0.40 mol dm

-3

´ 1000

50.0 dm

3

= 0.0200 mol

A15.4

NaOH 溶液的體積 =

3

dm mol 0.50

mol 0.80

-

= 1.6 dm

3

A15.5

(a) 500.0 cm

3

溶液中所含的 Na

2

SO

4

的摩爾數

= 0.50 mol dm

-3

´ 1000 500.0

dm

3

= 0.250 mol

Na

2

SO

4

的質量 = 0.250 mol ´ (23.0 ´ 2 + 32.1 + 16.0 ´ 4) g mol

-1

= 35.5 g (b) 0.25 dm

3

溶液中所含的 Na

2

CO

3

的摩爾數

= 0.15 mol dm

-3

´ 0.25 dm

3

= 0.0375 mol

Na

2

CO

3

的質量 = 0.0375 mol ´ (23.0 ´ 2 + 12.0 + 16.0 ´ 3) g mol

-1

= 3.98 g A15.6

1. 1 摩爾 Al

2

(SO

4

)

3

含 2 摩爾 Al

3+

離子和 3 摩爾 SO

42-

離子。

\ Al

3+

離子的摩爾濃度 = 0.50 M ´ 2 = 1.0 M (or 1.0 mol dm

-3

) SO

42-

離子的摩爾濃度 = 0.50 M ´ 3 = 1.5 M (or 1.5 mol dm

-3

) 2. K

2

CO

3

的摩爾數 = 0.20 mol dm

-3

´

1000

25.0 dm

3

= 0.0050 mol 1 摩爾 K

2

CO

3

含 2 摩爾 K

+

離子和 1 摩爾 CO

32-

離子。

\ K

+

離子的摩爾數 = 0.0050 mol ´ 2 =0.010 mol

CO

32-

離子的摩爾數 = 0.0050 mol

(10)

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A15.7

1. (MV)

稀釋前

= (MV)

稀釋後

0.1 ´

1000 25.0 = M ´

1000 250.0 M = 0.01

稀釋後的 NaOH(aq) 的摩爾濃度 = 0.01 M 2. 稀釋 10 倍後,稀溶液的摩爾濃度是

10

0.5 M = 0.05 M (MV)

稀釋前

= (MV)

稀釋後

0.5 ´ 1000

25.0 = 0.05 ´ 1000

V V = 250

所需蒸餾水的體積 = (250 – 25) cm

3

= 225 cm

3

(11)

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第十五章 溶液的濃度

單元練習

1. 立方分米(dm

3

);摩爾 2. 犘爾;體積

3. 摩爾濃度;體積 4. A

5. C 6. D 7. C 8. D 9. D 10. D 11. A 12. C 13. D 14. A 15. C 16. B 17. C 18. D 19. C 20. B 21. B 22. B 23. B 24. B

25. mol dm

-3

或 M

26. (a) K

2

CO

3

的摩爾濃度 =

dm

3

1000 250

mol

0.35 = 1.40 M

(b) K

2

CO

3

的摩爾質量 = 39.1 ´ 2 + 12.0 + 16.0 ´ 3 g mol

-1

= 138.2 g mol

-1

K

2

CO

3

的濃度(以 g dm

-3

為單位)

= 1.40 mol dm

-3

´ 138.2 g mol

-1

= 193 g dm

-3

27. (COOH)

2

·2H

2

O 的摩爾質量

= (12.0 + 16.0 ´ 2 + 1.0) ´ 2 + 2 ´ (1.0 ´ 2 + 16.0) g mol

-1

= 126 g mol

-1

所用的(COOH)

2

·2H

2

O 的摩爾數 =

1

mol g 126

g 14.5

-

= 0.115 mol 溶液的摩爾濃度 =

dm

3

1000 500.0

mol 0.115

= 0.230 M

(12)

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28. (a) Mg(NO

3

)

2

的摩爾數 = 1.5 mol dm

-3

´

1000 125.0

dm

3

= 0.1875 mol (b) Mg(NO

3

)

2

的摩爾質量

= 24.3 + (14.0 + 16.0 ´ 3) ´ 2 g mol

-1

= 148.3 g mol

-1

所用的 Mg(NO

3

)

2

的質量 = 0.1875 mol ´ 148.3 g mol

-1

= 27.81 g 29. NaOH 的摩爾質量 = 23.0 + 16.0 + 1.0 g mol

-1

= 40.0 g mol

-1

所用的 NaOH 的摩爾數 =

1

mol g 40.0

g 4

-

= 0.100 mol

所得溶液的體積 =

3

dm mol 0.12

mol 0.100

-

= 0.833 dm

3

(or 833 cm

3

) 30. Na

2

CO

3

·10H

2

O 的摩爾質量

= 23.0 ´ 2 + 12.0 + 16.0 ´ 3 + 10 ´ (1.0 ´ 2 + 16.0) = 286 g mol

-1

Na

2

CO

3

的摩爾濃度 =

3 1

1000 dm 250.0

mol g 286

g 25.0

-

= 0.350 M

1 摩爾 Na

2

CO

3

含 2 摩爾 Na

+

離子和 1 摩爾 CO

32-

離子。

\ Na

+

離子的摩爾濃度 = 0.350 M ´ 2 = 0.700 M CO

32-

離子的摩爾濃度 = 0.350 M

31. (a) (MV)

稀釋前

= (MV)

稀釋後

11.0 ´

1000 25.0 = M ´

1000 25.0) (25.0 + M = 5.50

所得 HCl(aq)的摩爾濃度 = 5.50 M (b) (MV)

稀釋前

= (MV)

稀釋後

5.50 ´ 1000

50.0 = M ´

1000 75.0) (50.0 + M = 2.20

所得 HCl(aq)的摩爾濃度 = 2.20 M (c) (MV)

稀釋前

= (MV)

稀釋後

2.20 ´ 1000

125 = M ´

1000 100) (125 + M = 1.22

所得 HCl(aq)的摩爾濃度 = 1.22 M 32. (a) (MV)

稀釋前

= (MV)

稀釋後

0.65 ´ 1000

45.0 = 0.45 ´ 1000

V V = 65.0

所需蒸餾水的體積 = 65.0 – 45.0 cm

3

= 20.0 cm

3

(13)

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(b) (MV)

稀釋前

= (MV)

稀釋後

0.45 ´ 1000 65.0 = M ´

1000 30.0 M = 0.975

蒸發後,HNO

3

的摩爾濃度 = 0.975 M 33. (a) 1 cm

3

溶液中所含的 NH

3

的質量

= 0.68 g cm

-3

´

100 34 ´ 1 cm

3

= 0.231 g

1 dm

3

溶液中所含的 NH

3

的質量 = 0.231 g ´ 1000 = 231 g (b) 氨溶液的摩爾濃度 =

3

1

dm 1

mol g ) 3 1.0 (14.0

g 231

´

-

+ = 13.6 M

(c) (MV)

稀釋前

= (MV)

稀釋後

13.6 ´ 1 = 1 ´ V V = 13.6

所需蒸餾水的體積 = 13.6 – 1 dm

3

= 12.6 dm

3

34. (a) 草酸的摩爾數

= ( 12.0 16.0 2 1.0 ) 2 2 (1.0 2 16.0) g mol

1

g

1.8

+

-

´

´ +

´ +

´

+ = 0.0143 mol

(b) 草酸溶液的摩爾濃度 =

dm

3

1000 0 . 25

mol 0143 .

0 = 0.572 M

(c) (MV)

稀釋前

= (MV)

稀釋後

0.572 ´

1000 0 .

25 = M ´ 1000

0 . 250

M = 0.0572

經稀釋後草酸的摩爾濃度 = 0.0572 M 35.

摩爾濃度 溶質的化學式 摩爾質量

(g mol

-1

)

溶質的質量

(g) 溶液的體積

溶液 陽離子 陰離子

溶液的濃度 (g dm

-3

)

(a) NaCl 58.5 117 2.00 dm

3

1.00 M 1.00 M 1.00 M 58.5

(b) AgNO

3

170 17.0 1.00 dm

3

0.100 M 0.100 M 0.100 M 17.0

(c) Na

2

CO

3

106 2.65 500 cm

3

0.050 M 0.100 M 0.050 M 5.30

(d) MgCl

2

95.3 29.4 1.50 dm

3

0.206 M 0.206 M 0.412 M 19.6

(e) C

6

H

12

O

6

180 0.36 12.0 cm

3

0.167 M - - 30.0

(14)

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第十六章 指示劑和 pH

課堂練習

A16.1

(a) pH = -log [H

+

(aq)] = -log (1.000) = 0 (b) pH = -log [H

+

(aq)] = -log (0.100) = 1 (c) pH = -log [H

+

(aq)] = -log (0.010) = 2 (d) pH = -log [H

+

(aq)] = -log (0.001) = 3 A16.2

1. A: 弱酸性 B: 強酸性 C: 弱鹼性 D: 中性

2. (a) 溶液的pH值會上升。水溶液中,鎂跟氫離子反應 ,釋出氫氣。

Mg(s) + 2H

+

(aq) ® Mg

2+

(aq) + H

2

(g)

除去H

+

(aq)離子,[H

+

(aq)]會下降,溶液的pH值上升。

(b) 溶液的 pH 值會下降。氯化氫氣體在水中溶解,並完全電離,釋放 H

+

(aq) 離子。H

+

(aq) 離子形成後,[H

+

(aq)]會增加,溶液的 pH 值下降。

A16.3

B:結論是錯誤的。石蕊呈藍色時,溶液的 pH 值必定大於 8,屬鹼性。

C:結論是錯誤的。酚酞是無色時,溶液的 pH 值在 8.3 以下,這溶液可以是酸性

的、中性的或弱鹼性的。

(15)

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第十六章 指示劑和 pH

單元練習

1. (a) 大於 (b) 等於 (c) 小於

2. pH;H

+

(aq);pH;pH 3. [H

+

(aq)]

4. H

+

(aq);高

5. 顏色;甲基橙;石蕊;酚酞 6. 通用;通用;pH

7. pH 計 8. B 9. A 10. C 11. A 12. A 13. A 14. A 15. D 16. B 17. A 18. C 19. A 20. A 21. C 22. B 23. A

24. (a) pH = -log [H

+

(aq)] = -log (1.8 ´ 10

-5

) = -(-4.7) = 4.7 因為溶液的 pH < 7,故它是酸性的 。

(b) pH = -log [H

+

(aq)] = -log (7.2 ´ 10

-9

) = -(-8.1) = 8.1 因為溶液的 pH > 7,故它是鹼性的 。

(c) pH = -log [H

+

(aq)] = -log (0.02) = -(-1.7) = 1.7 因為溶液的 pH < 7,故它是酸性的 。

25. (a) 應用方程式 :pH = -log [H

+

(aq)]

5.2 = -log [H

+

(aq)]

[H

+

(aq)] = 6.3 ´ 10

-6

M (b) 8.4 = -log [H

+

(aq)]

[H

+

(aq)] = 4.0 ´ 10

-9

M (c) 3.68 = -log [H

+

(aq)]

[H

+

(aq)] = 2.09 ´ 10

-4

M

(16)

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26. 課本第2冊參考第54 頁圖16.3。

27. (a) 使用 pH 試紙/通用指示劑/pH 計/連接 pH 電極的數據記錄器。(任何兩項) (b) 焗爐清潔劑、蒸餾水、橙汁

(c) 橙汁

28. (a) pH 計

(b) 輕身/細小/防水/容易使用/準確且快速獲取讀數 (任何兩項)

29. - 可使用酸鹼指示劑來確定水溶液的酸鹼度。酸鹼指示劑是一種特別 的 染料,加入測試溶液中,它的顏色隨溶液不同的 pH 值而改變。

- 一些常用的酸鹼指示劑有石蕊、甲基橙和酚酞。

- 但這些指示劑不能準確地 量度溶液的酸鹼度,它們只能分辨出溶液屬 酸性或鹼性。

- 另一種量度溶液 pH 值的方法是使用通用指示劑,它是數種不同酸鹼度 指示劑的混合物,透過不同的顏色來顯示不同範圍的 pH 值。通用試紙

也稱為 pH 試紙。

- 最準確量度溶液酸鹼度的方法是使用 pH 計或數據記錄器。兩種方法均 須把 pH 電極浸入測試的溶液中。

- 溶液的 pH 值會從 pH 計的顯示器的顯示出來。

(17)

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第十七章 酸和鹼的強度

課堂練習

A17.1

(a) OH

-

(aq)/水合氫氧離子

(b) NH

3

(aq) + H

2

O(l) ⇌ NH

4+

(aq) + OH

-

(aq)

(c) NaOH(aq)是較 NH

3

(aq)強的鹼。(強鹼在水溶液中離解的程度較高,因此溶液 中的可自由流動離子(Na

+

(aq)和 OH

-

(aq))的濃度較高。這解釋了為甚麼 0.1 M NaOH(aq)的導電性較高。)

(d) 因為 NaOH(aq)是較 NH

3

(aq)強的鹼,故 0.1 M NaOH(aq)的鹼性較 0.1 M NH

3

(aq)高,pH 值也較高。

A17.2

(a) 硫酸分子

(b) 水分子、氫離子、硝酸根離子、氫氧離子

(c) 水分子、檸檬酸分子、氫離子、檸檬酸根離子、氫氧離子 (d) 水分子、氨分子、銨離子、氫氧離子、氫離子

A17.3

把相同體積(約 80.0 cm

3

)的 0.1 M HCl(aq)和 0.1 M CH

3

COOH(aq)分別注入兩個 100 cm

3

燒杯中。使用電子天平,稱量相同質量(約 0.4 g)的碳酸鈣,並把碳酸鈣 分別放入兩種酸中,觀察並比較兩反應混合物釋出氣泡的速率。

釋出氣泡速率較高的酸應屬於強酸(即 HCl(aq))。強酸能完全電離,溶液中氫離 子的濃度較高,它跟碳酸鈣的反應較快。

A17.4

1. (a) 弱/濃 (b) 弱/稀 (c) 強/稀 (d) 強/濃

2. (a) H

2

SO

4

(aq) + Na

2

CO

3

(aq) ® Na

2

SO

4

(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) 2H

+

(aq) + CO

32-

(aq) ® CO

2

(g) + H

2

O(l)

(b) CH

3

COOH(aq) + KHCO

3

(aq) ® CH

3

COOK(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) CH

3

COOH(aq) + HCO

3-

(aq) ® CH

3

COO

-

(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) 或 H

+

(aq) + HCO

3-

(aq) ® CO

2

(g) + H

2

O(l)

A17.5

(a) 陳述是錯誤的。氫氯酸是強酸,在水中可完全電離。題目中的氫氯酸的 pH 值偏高(5),原因是它的溶液給大量稀釋了。pH 只量度[H

+

(aq)]的濃度,並不 能分辨酸或鹼的強度。

(b) 陳述是錯誤的。無論濃度是多少,乙酸也只是弱酸。

(18)

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第十七章 酸和鹼的強度

單元練習

1. (a) 完全;高度;氫氯 (b) 輕微;乙

2. (a) 完全;氫氧化納 (b) 輕微;氨

3. (a) 高 (b) 低 (c) 高 4. D 5. C 6. B 7. A 8. C 9. B 10. B 11. A 12. A

13. NH

3

(aq)會跟水反應,生成 OH

-

(aq)離子,使溶液帶鹼性。在沒有水的情況下,

不能生成 OH

-

(aq)離子。

NH

3

(g) + H

2

O(l) ⇌ NH

4+

(aq) + OH

-

(aq) 紅色石蕊試紙在鹼性溶液中轉成藍色。

14. (a) 氫氯酸是強酸,而乙酸是弱酸。

(b) 強酸是在水中能完全或高度電離的酸。

弱酸是在水中只會輕微電離的酸。

(c) 氫氯酸相對乙酸是強酸,前者較後者的電離程度更高。如果兩種酸的摩 爾濃度相同,氫氯酸的氫離子濃度較乙酸的高,因此氫氯酸的 pH 值較 低。

(d) 使用 pH 計

(e) 1. 把已知體積的 1.1 M 氫氯酸加入容器內,並記錄燈泡的亮度。

2. 重複步驟 1,但使用同一體積的 1.1 M 乙酸。

3. 比較步驟 1 和步驟 2 中燈泡的亮度。

4. 燈泡的亮度顯示酸的強度,燈泡越亮,酸的強度越高。

15. (a) HA(aq) ⇌ H

+

(aq) + A

-

(aq)

(b) H

+

(aq)、OH

-

(aq)、HA(aq)、A

-

(aq)

(19)

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16. (a) HCl(aq)是強酸。0.1 M HCl 完全電離,因此[H

+

(aq)] = 0.1 M。

(b) pH = -log [H

+

(aq)] = -log (0.1) = 1

(c) CH

3

COOH(aq)是弱酸,它只輕微電離,生成少量 H

+

(aq)。

0.1 M CH

3

COOH(aq)所生成的 H

+

(aq)離子濃度低於 0.1 M,因此 0.1 M CH

3

COOH(aq) 的 pH 值並不是 1,而是高於 1。

17. - 該中四學生的陳述是錯誤的。

- pH 值量度氫離子的濃度。

- 氫離子濃度越高,pH 值越低。

- 弱酸在水中只輕微電離,氫離子的濃度低,因此溶液的 pH 值是 5 並不 出奇。

- 然而,強酸也可出現這情況。雖然強酸在水中完全電離,但如果溶液是 大量稀釋的,氫離子的濃度不會太高,因此強酸的稀釋溶液的 pH 值是 5 也不出奇。

18. - 把藍色石蕊試紙放入一些固態檸檬酸時,試紙的顏色沒有改變。如果把 固態檸檬酸溶於少量的去離子水中,水溶液可使石蕊試紙由藍色變為紅 色。

- 把鎂帶放入固態檸檬酸內,並沒有氣體釋出;而當鎂帶放入檸檬酸的水 溶液中,會釋出無色氣泡(H

2

(g))。

- 把碳酸鈉粉末與固態檸檬酸混合,並沒有氣體釋出;而當一些碳酸鈉粉

末溶解在檸檬酸的水溶液中,會釋出無色氣泡(CO

2

(g))。

(20)

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第十八章 鹽和中和作用

課堂練習

A18.1

(a) 2NaOH(aq) + H

2

SO

4

(aq) ® Na

2

SO

4

(aq) + 2H

2

O(l) OH

-

(aq) + H

+

(aq) ® H

2

O(l)

(b) CH

3

COOH(aq) + KOH(aq) ® CH

3

COOK(aq) + H

2

O(l) CH

3

COOH(aq) + OH

-

(aq) ® CH

3

COO

-

(aq) + H

2

O(l) 或 H

+

(aq) + OH

-

(aq) ® H

2

O(l)

(c) Fe

2

O

3

(s) + 6HCl(aq) ® 2FeCl

3

(aq) + 3H

2

O(l) Fe

2

O

3

(s) + 6H

+

(aq) ® 2Fe

3+

(aq) + 3H

2

O(l) A18.2

(a) 20 cm

3

(b) (i) 鹼性

(ii) HCl(aq)和 NaOH(aq)的濃度相同,體積相等的酸和鹼會相互中和。當加 入 30 cm

3

鹼後,鹼已是過量的,因此所得溶液是鹼性的。

(c) 中和作用是放熱反應。當反應完成後便不會再放熱。此時若繼續加入鹼,只 會把反應混合物冷卻,使溫度下降。

(d) 溫度變化跟加入 20.0 cm

3

2 M HCl 的差別不大。雖然兩種溶液的體積增加了 一倍,參與反應的 H

+

(aq)和 OH

-

(aq)離子數量也同樣增加一倍,反應會釋出 兩倍的熱,但所釋出的熱需加熱雙倍體積的溶液,因此兩個實驗的溫度升幅 相同。

A18.3

1. (a) 可溶於水 (b) 不溶於水 (c) 可溶於水 (d) 可溶於水 (e) 不溶於水 (f) 不溶於水 (g) 可溶於水 (h) 可溶於水 2. (a) NaNO

3

(b) KNO

3

(c) CuSO

4

(d) PbSO

4

/PbCl

2

(e) MgCO

3

(f) AgCl

(g) BaSO

4

(21)

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A18.4

1. (a) 氧化鎂/氫氧化鎂/碳酸鎂 (任何兩項) 稀氫氯酸

(b) MgO(s) + 2HCl(aq) ® MgCl

2

(aq) + H

2

O(l) ……….………(1) Mg(OH)

2

+ 2HCl(aq) ® MgCl

2

(aq) + 2H

2

O(l) ………(2) MgCO

3

(s) + 2HCl(aq) ® MgCl

2

(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) ……….(3) (c) 比較(1)和(2):

(i) 固體溶解形成無色溶液。/試管變暖。

(ii) 沒有。

比較(2)和(3):

(i) 固體溶解形成無色溶液。/試管變暖。

(ii) (2):沒有氣泡釋出;(3):發生泡騰現象(釋出 CO

2

(g))。

比較(1)和(3):

(i) 固體溶解形成無色溶液。/試管變暖。

(ii) (1):沒有氣泡釋出;(3):發生泡騰現象(釋出 CO

2

(g))。

2. (a) CaCO

3

+ H

2

SO

4

® CaSO

4

+ CO

2

+ H

2

O

(b) 硫酸鈣只微溶於水,不溶的鹽會在碳酸鈣表面形成一層保護層,阻礙進 一步的反應。

A18.5

(a) 可以。HNO

3

(aq)和 NaOH(aq) (b) 可以。HCl(aq)和 NH

3

(aq)

(c) 不可以。Mg(OH)

2

不溶於水,因此無法製備標準溶液來進行滴定。

(d) 不可以。Pb(OH)

2

不溶於水,因此無法製備標準溶液來進行滴定。

A18.6

1. (a) (i) AgNO

3

(aq) + NaBr(aq) ® AgBr(s) + NaNO

3

(aq)

(ii) Mg(NO

3

)

2

(aq) + Na

2

CO

3

(aq) ® MgCO

3

(s) + 2NaNO

3

(aq) (b) (i) Ag

+

(aq) + Br

-

(aq) ® AgBr(s)

Mg

2+

(aq) + CO

32-

(aq) ® MgCO

3

(s)

2. (a) 不可行。所有鹽都是可溶於水的,故不能用結晶法分離出來。

(b) 可行。

(c) 不可行。PbSO

4

是不溶於水的,所以固體中的 Pb

2+

離子不能與水溶液中 的 Cl

-

離子結合。

A18.7

1. (a) 氯化銅(II),氫氯酸 (b) 硫酸鐵(III),硫酸 (c) 硝酸鋅,硝酸 2. (a) (CH

3

COO)

2

Ca

(b) Pb(NO

3

)

2

(c) (NH

4

)

2

SO

4

(22)

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A18.8

1. (a) CaCO

3

(s) + 2H

+

(aq) ® Ca

2+

(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) (b) Ca(OH)

2

(s) + 2H

+

(aq) ® Ca

2+

(aq) + 2H

2

O(l) 2. 氫氧化鈉具腐蝕性。

A18.9

(a) (i) 碳酸氫鈉、氫氧化鎂和氫氧化鋁

(ii) NaHCO

3

(s) + HCl(aq) ® NaCl(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) Mg(OH)

2

(s) + 2HCl(aq) ® MgCl

2

(aq) + 2H

2

O(l) Al(OH)

3

(s) + 3HCl(aq) ® AlCl

3

(aq) + 3H

2

O(l)

(b) 氧化鈣:它跟酸和水反應,產生大量熱,會導致化學燒傷。

氫氧化鈉:它具刺激性和腐蝕性,會導致口部和食道嚴重燒傷。

氨:它是毒氣,且具刺鼻氣味。

A18.10

(a) Na

2

CO

3

+ H

2

SO

4

® Na

2

SO

4

+ CO

2

+ H

2

O

(b) 2NH

3

+ H

2

SO

4

® (NH

4

)

2

SO

4

(23)

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第十八章 鹽和中和作用

單元練習

1. 氫;H

+

;氫氧;OH

-

;氧;O

2-

(aq);水 2. 放出(或釋出)

3. 可溶;不溶

4. (a) 金屬;盬基;碳酸鹽 (i) 金屬;氫 (ii) 鹽基;水

(iii) 碳酸鹽;二氧化碳;水;過濾法;結晶法 (b) 鹼;碳酸鹽;鹼;水;結晶法

5. 沉澱作用;沉澱 6. 可電離的;金屬;銨 7. (a) pH

(b) 酸 (c) 廢料 (d) 肥料 8. C

9. B 10. C 11. A 12. C 13. D 14. C 15. A 16. C 17. C 18. D 19. D 20. D 21. A 22. B 23. B 24. B 25. D 26. A 27. C 28. A 29. B 30. D

31. (a) 中和作用

(b) H

2

SO

4

(aq) + 2NaOH(aq) ® Na

2

SO

4

(aq) + 2H

2

O(l) (c) H

+

(aq) + OH

-

(aq) ® H

2

O(l)

(d) 因為中和作用是放熱反應 ,所以反應混合物的溫度 會上升。

(24)

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32. (a)

(b) 酸和鹼之間的反應是放熱反應,因此溫度會上升。

(c) 所有酸完全反應後,沒有中和作用發生,反應不會再釋出熱。因此,溫 度停止上升,形成曲線的最高點。

(d) 當中和作用已完成,反應便不再釋出熱,加入過量的鹼只會把混合物冷 卻,使溫度下降。

(e) H

+

(aq) + OH

-

(aq) ® H

2

O(l) (f) (i) 40.00 cm

3

(ii) 溫度的最高升幅跟以上的大致相同。雖然反應釋出雙倍的熱,但溶 液的體積也增加了一倍,因此溫度的最高升幅不變。

33. (a) (i) 乙酸鈉

CH

3

COOH(aq) + NaOH(aq) ® CH

3

COONa(aq) + H

2

O(l) (ii) 硝酸銅(II)

2HNO

3

(aq) + Cu(OH)

2

(s) ® Cu(NO

3

)

2

(aq) + 2H

2

O(l) (iii) 硫酸鋅

H

2

SO

4

(aq) + ZnO(s) ® ZnSO

4

(aq) + H

2

O(l) (iv) 氯化鈣

2HCl(aq) + CaO(s) ® CaCl

2

(aq) + H

2

O(l) (b) 水/H

2

O

已加入的NaOH(aq) 體積/cm3 溫度/oC

(25)

© 雅集出版社有限公司 2009 23

34. (a) 碘化銀/碳酸銀/碘化鉛(II)/碳酸鉛(II)/硫酸鉛(II)/碳酸鋇/硫酸鋇 (任何三

種)

(b) Ag

+

(aq) + I

-

(aq) ® AgI(s)

2Ag

+

(aq) + CO

32-

(aq) ® Ag

2

CO

3

(s) Pb

2+

(aq) + 2I

-

(aq) ® PbI

2

(s)

Pb

2+

(aq) + CO

32-

(aq) ® PbCO

3

(s) Pb

2+

(aq) + SO

42-

(aq) ® PbSO

4

(s) Ba

2+

(aq) + CO

32-

(aq) ® BaCO

3

(s) Ba

2+

(aq) + SO

42-

(aq) ® BaSO

4

(s)

(任何三項)

35. (a) 鎂、氧化鎂、氫氧化鎂和碳酸鎂 (b) Mg(s) + H

2

SO

4

(aq) ® MgSO

4

(aq) + H

2

(l) MgO(s) + H

2

SO

4

(aq) ® MgSO

4

(aq) + H

2

O(l) Mg(OH)

2

(s) + H

2

SO

4

(aq) ® MgSO

4

(aq) + 2H

2

O(l) MgCO

3

(s) + H

2

SO

4

(aq) ® MgSO

4

(aq) + H

2

O(l) + CO

2

(g) 36. (a) 硝酸鋅

(b) ZnCO

3

(s) + 2HNO

3

(aq) ® Zn(NO

3

)

2

(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) (c) 泡騰現象停止。/固態菱鋅礦不能溶解。

(d) 確保所有硝酸已耗用。

(e)

(f) 所用的 HNO

3

的摩爾數 = 1.0 ´ 1000

0 .

100 mol = 0.100 mol

所生成的 Zn(NO

3

)

2

的摩爾數 = 2 100 .

0 mol = 0.0500 mol Zn(NO

3

)

2

的式量

= 65.4 + (14.0 + 16.0 ´ 3) ´ 2 g mol

-1

= 189.4 g mol

-1

Zn(NO

3

)

2

的理論質量 = 0.0500 ´ 189.4 g = 9.47 g 37. (a) 滴定

(b) 酸 X:硫酸 Y:氫氧化鈉

(c) 這個顏色變化表示所加入的酸 X 與鹼 Y 剛好中和。

放置在漏斗上

的濾紙 剩餘的菱鋅礦粉末

濾液 (Zn(NO3)2(aq))

(26)

© 雅集出版社有限公司 2009 24

(d) - 加入少量活性炭於溶液中,然後把混合物輕微加熱並過濾,濾液會

是無色的硫酸鈉溶液。

或 -

重複實驗,這次只使用中和作用所需體積的酸和鹼 ,不要加 入甲基橙。

(e) 結晶法 38.

陽離子

陰離子

K

+

Na

+

Ca

2+

Mg

2+

Zn

2+

Fe

2+

Pb

2+

Cu

2+

NH

4+

Ag

+

Ba

2+

NO

3-

HCO

3-

CO

32-

CaCO

3

MgCO

3

ZnCO

3

FeCO

3

PbCO

3

CuCO

3

Ag

2

CO

3

BaCO

3

Cl

-

PbCl

2

AgCl

Br

-

PbBr

2

AgBr

I

-

PbI

2

AgI

SO

42-

*CaSO

4

PbSO

4

BaSO

4

*CaSO

4

只輕微溶解於水。

39.

鹽 母酸 母鹽基/母鹼

Ca(NO

3

)

2

HNO

3

CaO/Ca(OH)

2

NH

4

Cl HCl NH

3

Fe

2

(SO

4

)

3

H

2

SO

4

Fe

2

O

3

/Fe(OH)

3

CH

3

COOK CH

3

COOH KOH

40. (a) 氫氧化鈣

(b) CaCO

3

(s) ® CaO(s) + CO

2

(g)

石灰石

CaO(s) + H

2

O(l) ® Ca(OH)

2

(s)

生石灰 熟石灰

(c) 中和土壤中的酸。

(d) 在排放前先把酸性液體廢料中和。

(e) Ca(OH)

2

(s) + 2H

+

(aq) ® Ca

2+

(aq) + 2H

2

O(l)

(27)

© 雅集出版社有限公司 2009 25

41. (a) 大部分植物不能在過酸的土壤中生長。農夫通常施加熟石灰來中和土壤

中的酸。

Ca(OH)

2

(s) + 2H

+

(aq) ® Ca

2+

(aq) + 2H

2

O(l) (b) 「鎂奶」能中和胃酸,從而舒緩胃部不適。

Mg(OH)

2

(s) + 2H

+

(aq) ® Mg

2+

(aq) + 2H

2

O(l)

42. - 把氧化銅(II) 逐少加入稀硫酸中,過程中不斷攪拌,並輕微加熱,直至 氧化銅(II) 不再溶解,這確保所有硫酸完全與氧化銅(II)反應。

- 使用濾紙和漏斗過濾剩餘的氧化銅(II),濾液是硫酸銅(II) 溶液。

- 把濾液煮沸使它濃縮 。停止加熱,待溶液慢慢冷卻至室溫,便會析出 水合硫酸銅(II) 晶體。

- 最後,把水合硫酸銅(II) 晶體過濾、沖洗和用濾紙弄乾。

43. - 用移液管把 25.0 cm

3

稀硝酸移放到一個潔淨的錐形瓶內,並把兩滴酚 酞指示劑加入錐形瓶,溶液是無色的。

- 從滴定管把稀氫氧化鈉溶液加入錐形瓶內,直至溶液剛剛轉為粉紅 色。所得溶液含有硝酸鈉和酚酞指示劑。

- 鈉鹽可從以下方法獲取:

加入少量活性炭於上述粉紅色溶液來吸收酚酞指示劑,然後以過濾法 除去活性炭。濾液會是無色的硝酸鈉溶液。 (或重複實驗,只使用中和 作用所需體積的硝酸和氫氧化鈉(來自上述實驗所得的數據)。但這次不 要加入酚酞指示劑,實驗後會生成硝酸鈉溶液。)

- 把溶液煮沸使它濃縮。停止加熱,待溶液慢慢冷卻至室溫,便會析出 硝酸鈉晶體。

- 最後,把硝酸鈉晶體過濾、沖洗和用濾紙弄乾。

44. - 農夫施加粉狀的石灰石(天然的碳酸鈣)或熟石灰(氫氧化鈣)來中和土壤 中的酸。這種方法稱為「土壤的石灰處理」 ,能調整土壤的酸鹼度,使 土壤適合植物生長。

- 「鎂奶」是氫氧化鎂在水中的懸浮體,可用作制酸劑,中和過量胃酸,

從而舒緩胃部不適。

- 電鍍和漂染工業所產生的 液體廢料會造成嚴重水質污染,危害水生生 物。熟石灰或碳酸鈉常用於中和液體廢料。

- 許多常用的肥料都是以中和作用製成的,例如硝酸銨是以硝酸 和氨的

中和作用來生產。經結晶後,硝酸銨晶體會被包裝好並賣到農場。

(28)

© 雅集出版社有限公司 2009 26

第十九章 涉及酸和鹼的容量分析

課堂練習

A19.1

1. (a) 燒杯 (b) 容量瓶 (c) 移液管膠泵 (d) 電子天平 (e) 移液管

2. (a) 移液管(25.0 cm

3

類型) (b) 量筒

(c) 電子天平

(d) 容量瓶(250.0 cm

3

類型) A19.2

(a) 所需的(COOH)

2

·2H

2

O(s)的摩爾數 = 0.1 ´ 1000

0 .

500 mol = 0.0500 mol 所需的(COOH)

2

·2H

2

O(s)的質量

= 0.05 ´ (12.0 + 16.0 ´ 2 + 1.0) ´ 2 + 2 ´ (1.0 ´ 2 + 16.0) g = 6.30 g

(b) 摩爾濃度 = 1000

0 . 500

126 45 . 6

M = 0.102 M

(c) 所製成的溶液是標準溶液,因為已知道溶液的準確摩爾濃度。

(d) 稀釋前後,(COOH)

2

·2H

2

O(s)的摩爾數保持不變。

(MV)

稀釋前

= (MV)

稀釋後

0.102 ´

1000

V = 0.0150 ´ 1000

0 . 250 V = 36.8

因此,所需 0.102 M 乙二酸溶液的體積是 36.8 cm

3

A19.3

(a) 用蒸餾水清洗滴定管後,會有少量蒸餾水(幾滴)殘留在滴定管內。如在這支 滴定管注入標準氫氯酸,酸會被稀釋,實際的摩爾濃度不再是 0.100 M,氫 氯酸不再是標準溶液。

(b) 須用標準氫氯酸(即將會使用的溶液)清洗滴定管一至兩次,才注入標準氫氯 酸。

(c) 移液管

(29)

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A19.4

(a) H

+

(aq) + OH

-

(aq) ® H

2

O(l) (b) 移液管

(c) 黃色轉成橙色。

(d) 甲基橙 A19.5

(a) NaOH(aq) + HCl(aq) ® NaCl(aq) + H

2

O(l) NaOH(aq)的摩爾數 = 0.100 ´

1000 0 .

25 mol = 0.0250 mol 由方程式可得知,NaOH : HCl 的摩爾比 = 1 : 1。

\所需的 HCl(aq)的摩爾數 = 0.0250 mol 所需的 0.100 M HCl(aq)的體積 =

1 . 0 0250 .

0 dm

3

= 0.250 dm

3

= 25.0 cm

3

(b) Na

2

CO

3

(aq) + 2HCl(aq) ® 2NaCl(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l)

Na

2

CO

3

(aq)的摩爾數 = 0.050 ´ 1000

0 .

20 mol = 0.00100 mol 由方程式可得知,Na

2

CO

3

: HCl 的摩爾比 = 1 : 2。

\所需的 HCl(aq)的摩爾數 = 0.00100 ´ 2 mol = 0.00200 mol 所需的 0.1 M HCl(aq)的體積 =

1 . 0 00200 .

0 dm

3

= 0.0200 dm

3

= 20.0 cm

3

A19.6

2HCl(aq) + Na

2

CO

3

(aq) ® 2NaCl(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l)

2.65 g

250.0 cm3 26.30 cm3 (已用 25.0 cm3) ? M

Na

2

CO

3

的摩爾質量 = 23.0 ´ 2 + 12.0 + 16.0 ´ 3 g mol

-1

= 106 g mol

-1

250.0 cm

3

溶液中所含的 Na

2

CO

3

的摩爾數 =

106 65 .

2 mol = 0.0250 mol

25.0 cm

3

溶液中所含的 Na

2

CO

3

的摩爾數 = 0.0250 ´ 0 . 250

0 .

25 mol = 2.50 ´ 10

-3

mol 由方程式可得知,HCl : Na

2

CO

3

的摩爾比 = 2 : 1。

\ 26.30 cm

3

溶液中所含的 HCl 的摩爾數 = 2.50 ´ 10

-3

´ 2 mol = 5.00 ´ 10

-3

mol HCl 的摩爾濃度 =

1000 30 . 26

10 00 .

5 ´

-3

M = 0.190 M

(30)

© 雅集出版社有限公司 2009 28

A19.7

(a) NaOH 的摩爾質量= 23.0 + 16.0 + 1.0 g mol

-1

= 40.0 g mol

-1

NaOH 的摩爾數 =

40.0

20.0 mol = 0.500 mol

溶液 X 的摩爾濃度 = 1000 250.0 0.500

M = 2.00 M

(b) H

n

A 的摩爾數 = 0 . 90

18.0 mol = 0.200 mol

溶液 Y 的摩爾濃度 = 1000 100.0 0.200

M = 2.00 M

(c) (i) NaOH 的摩爾數 = 2.00 ´ 1000

50.0 mol = 0.100 mol

(ii) H

n

A 的摩爾數 = 2.00 ´ 1000

25.0 mol = 0.0500 mol (iii) 2 摩爾

(iv) 2

(v) H

2

A(aq) + 2NaOH(aq) ® Na

2

A(aq) + 2H

2

O(l) A19.8

(a) 2NaOH(aq) + H

2

X(aq) ® Na

2

X(aq) + 2H

2

O(l)

25.0 cm3 30.00 cm3

0.120 M ? M

NaOH 的摩爾數 = 0.120 ´ 0 . 1000

25.0 mol = 3.00 ´ 10

-3

mol 由方程式可得知,NaOH : H

2

X 的摩爾比 = 2 : 1。

\所需的 H

2

X 的摩爾數 = 2

10 00 .

3 ´

-3

mol = 1.50 ´ 10

-3

mol

H

2

X(aq)的摩爾濃度 =

1000 00 . 30

10 50 .

1 ´

-3

M = 0.05 M

(b) 因為 1 dm

3

的 H

2

X 含 6.30 g 或 0.05 mol 溶質,

H

2

X 的摩爾質量 = 05 . 0

6.3 g mol

-1

= 126 g mol

-1

(31)

© 雅集出版社有限公司 2009 29

A19.9

H

2

A·nH

2

O(s) + 2KOH(aq) ® K

2

A(aq) + (n+2)H

2

O(l)

1.26 g

0.126 g (已用 25.0 cm3) 0.100 M

n = ? 20.00 cm3

H

2

A·nH

2

O 的摩爾質量 = (90.0 + 18.0n) g mol

-1

所需的 KOH 的摩爾數 = 0.100 ´

1000

20.00 mol = 2.00 ´ 10

-3

mol 由方程式可得知,H

2

A·nH

2

O : KOH 的摩爾比= 1 : 2。

\ H

2

A·×nH

2

O 的摩爾數 = 2

10 0 .

2 ´

-3

mol = 1.00 ´ 10

-3

mol

H

2

A·nH

2

O 的摩爾數 =

的摩爾質量 的質量 O

nH H

O nH H

2 2

2 2

·

· A

A 1.00 ´ 10

-3

=

n 0 . 18 90.0

0.126 +

\ n = 2

水合酸中每個分子含有兩個結晶水分子。

A19.10

K

2

CO

3

(s) + 2HCl(aq) ® 2KCl(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l)

5.00 g 2.00 M

(含雜質) 34.20 cm3

? 質量百分比

與K

2

CO

3

反應的HCl的摩爾數= 2.00 ´ 1000 34.20

mol = 0.0684 mol 由方程式可得知 ,K

2

CO

3

: HCl的摩爾比 = 1 : 2。

\樣本中K

2

CO

3

的摩爾數 = 2 0.0684

mol = 0.0342 mol

K

2

CO

3

的摩爾質量 = 39.1 ´ 2 + 12.0 + 16.0 ´ 3 g mol

-1

= 138.2 g mol

-1

樣本中K

2

CO

3

的質量 = 0.0342 mol ´ 138.2 g mol

-1

= 4.73 g

K

2

CO

3

樣本的純度百分比 = 00 .

5 4.73 ´ 100% = 94.6%

(32)

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第十九章 涉及酸和鹼的容量分析

單元練習

1. 體積(或容量)

2. 摩爾濃度;固體;高 3. 容量

4. 移液管;移液管 5. 滴定管

6. 水;移送;盛載;錐形瓶;水

7. 滴定管;錐形瓶;終點;滴定終點;錐形瓶;指示劑 8. 滴定終點

9. 強度

(a) 甲基橙;酚酞 (b) 甲基橙

(c) 酚酞

10. 摩爾濃度;標準 11. 文法

12. B 13. D 14. B 15. D 16. D 17. D 18. D 19. A 20. B 21. A 22. C 23. A 24. B 25. C 26. B 27. B 28. B 29. C 30. B 31. B 32. A 33. B

34. (a) 標準溶液是已知準確摩爾濃度的溶液。

(b) 容量瓶

(c) 純度高/化學性質穩定/易溶於水/揮發性低/不具吸濕性 (任何三項)

(d) (1) 把所有固體溶於盛有 100 cm

3

蒸餾水的燒杯內。

(33)

© 雅集出版社有限公司 2009 31

(2) 把溶液傾入 250.0 cm

3

的容量瓶中(需把全部洗液倒進容量瓶內)。

(3) 在容量瓶中加入蒸餾水,直至液面剛好到達刻度為止。

(4) 把容量瓶蓋上塞子 ,然後上下倒轉數次,以確保瓶內的溶液得以 拌勻。

(e) 無水碳酸鈉的摩爾質量

= 23.0 ´ 2 + 12.0 + 16.0 ´ 3 g mol

-1

= 106 g mol

-1

所用溶質的摩爾數 =

106

10.6 mol = 0.100 mol

溶液的摩爾濃度 = 1000

0 . 250 0.100

M = 0.400 M

35. (a) (i) 滴定管

(ii) 先以蒸餾水清洗,然後再以硫酸清洗。

把硫酸注入滴定管,並確保噴嘴內沒有氣泡。

(b) (i) 雖然在錐形瓶內有少許水,但這不會改變溶質的分量。

(ii) 錐形瓶的形狀可避免溶液於迴盪時溢出。

(c) 甲基橙

(d) 顯示兩種溶液(碳酸鈉和硫酸)的反應已完成。

(e) 白色背景使觀察顏色的變化更容易和更準確。

(f) 所用的碳酸鈉的摩爾數

= 0.0527 ´ 1000

25.0 mol = 0.00132 mol Na

2

CO

3

+ H

2

SO

4

® Na

2

SO

4

+ CO

2

+ H

2

O

由方程式可得知,Na

2

CO

3

: H

2

SO

4

的摩爾比 = 1 : 1。

\25.80 cm

3

溶液中所含的硫酸的摩爾數 = 0.00132 mol 硫酸的摩爾濃度 =

1000 80 . 25 0.00132

M = 0.0512 M

36. (a) CO

32-

(aq) + 2H

+

(aq) ® CO

2

(g) + H

2

O(l) (b) 甲基橙;黃色轉成橙色。

(c) 所需的 Na

2

CO

3

的摩爾數 =

3 0 . 16 0 . 12 2 0 . 23

2.65

´ + +

´ mol = 0.0250 mol 所製備的 Na

2

CO

3

的摩爾濃度 =

1000 0 . 250 0.025 0

M = 0.100 M

(d) (i) Na

2

CO

3

的摩爾數 = 0.100 ´ 1000

25.0 mol = 0.00250 mol

(或,從 250.0 cm

3

溶液中抽取 25.0 cm

3

,即抽取原本溶液體積的十 分之一,因此所用的 Na

2

CO

3

的摩爾數=

10 0250 .

0 mol = 0.00250 mol)

(34)

© 雅集出版社有限公司 2009 32

(ii) 由(a)部的方程式可得知,CO

32-

: H

+

的摩爾比= 1 : 2。

\ 20.0 cm

3

溶液中所含的 HCl 的摩爾數

= 0.00250 ´ 2 mol = 0.00500 mol

酸的摩爾濃度 = 1000

00 . 20

00500

0. M = 0.250 M

37. (a) 容量瓶 (b) (i) 移液管

(ii) 先用蒸餾水清洗,然後用將盛載的溶液(即酸溶液)清洗。

(iii) 移液管膠泵

(c) 合理平均體積 = ( )

3

21.90 22.00

22.10 + +

cm

3

= 22.00 cm

3

在第 1、2、3 和 4 次滴定中,所需的 1.50 M KOH 的體積分別為 22.90 cm

3

、 22.10 cm

3

、22.00 cm

3

和 21.90 cm

3

。22.90 cm

3

明顯地偏離其他滴定所獲 取的數值,因此可放棄這次滴定的結果。

(d) 中和 25.0 cm

3

過量酸所需的 KOH 的摩爾數

= 1.50 ´ 1000 22.00

mol = 0.0330 mol 250.0 cm

3

溶液中所含的酸的摩爾數 =

0 . 98 10.80

mol = 0.110 mol 25.0 cm

3

溶液中所含的酸的摩爾數

= 0.110 ´ 0 . 250

25.0 mol = 0.0110 mol

假設酸的化學式是 H

n

A,而 n 是可電離氫原子的數目。

中和作用的方程式是:

H

n

A(aq) + nKOH(aq) ® K

n

A(aq) + nH

2

O(l)

的數爾數

的摩爾數 A

H

n

KOH =

1 n

0110 . 0 0.0330

= 1 n

\ n = 3

因此,酸的鹽基度是 3,表示它是三元酸。

(35)

© 雅集出版社有限公司 2009 33

38. H

3

X(aq) + 3NaOH(aq) ® Na

3

X(aq) + 3H

2

O(l)

所用的 NaOH 的摩爾數 =

18.00 ´ 0.5 mol = 0.00900 mol 1000 由方程式可得知,H

3

X : NaOH 的摩爾比 = 1 : 3。

\ 25.0 cm

3

溶液中所含的 H

3

X 的摩爾數

= 3 0.00900

mol = 0.00300 mol

250.0 cm

3

溶液中所含的 H

3

X 的摩爾數

= 0.00300 ´ 0 . 25 250.0

mol = 0.0300 mol H

3

X 的摩爾質量 =

0300 . 0

3.89 g mol

-1

= 130 g mol

-1

39. X(s) + H

2

SO

4

(aq) ® XSO

4

(aq) + H

2

O(l) 所用的 H

2

SO

4

的摩爾數 = 0.5 ´

1000 45.00

mol = 0.0225 mol 由方程式可得知,X : H

2

SO

4

的摩爾比 = 1 : 1。

\ X 的摩爾數 = 0.0225 mol X 的摩爾質量 =

0225 . 0

1.47 g mol

-1

= 65.3 g mol

-1

X 的相對原子質量是 65.3。

40. 所用的 NaOH 的摩爾數 = 0.11 ´ 1000

40.00 mol = 4.40 ´ 10

-3

mol 反應方程式:

FeSO

4

·nH

2

O(s) + 2NaOH(aq) ® Fe(OH)

2

(s) + Na

2

SO

4

(aq) + nH

2

O(l) 由方程式可得知,FeSO

4

·nH

2

O : NaOH 的摩爾比 = 1 : 2。

\ FeSO

4

·nH

2

O 的摩爾數 = 2

10 x

4.40

-3

mol = 2.20 ´ 10

-3

mol

摩爾數 =

摩爾質量 質量

2.20 ´ 10

-3

=

18n) 4 16.0 32.1 (55.8

0.611 +

´ + + \ n = 7

41. (a) CaCO

3

(s) + 2HNO

3

(aq) ® Ca(NO

3

)

2

(aq) + CO

2

(g) + H

2

O(l) (b) 無色轉成淺粉紅色。

(c) (i) 所用的 NaOH 的摩爾數 = 0.40 ´ 1000 20.00

mol = 0.00800 mol HNO

3

(aq) + NaOH(aq) ® NaNO

3

(aq) + H

2

O(l)

由方程式可得知,HNO

3

: NaOH 的摩爾比 = 1 : 1。

\ 過量 HNO

3

的摩爾數 = 0.00800 mol

(36)

© 雅集出版社有限公司 2009 34

(ii) 實驗所用的 HNO

3

的摩爾數 = 0.50 ´

1000 50.00

mol = 0.0250 mol 與 CaCO

3

反應的 HNO

3

的摩爾數

= (0.0250 – 0.00800) mol = 0.0170 mol

由(a)部的方程式可得知,CaCO

3

: HNO

3

的摩爾比 = 1 : 2。

\石灰石樣本中 CaCO

3

的摩爾數 = 2 0.0170

mol = 0.00850 mol (iii) CaCO

3

的摩爾質量 = 40.1 + 12.0 + 16.0 ´ 3 g mol

-1

= 100.1 g mol

-1

石灰石樣本中 CaCO

3

的摩爾質量

= 0.00850 mol ´ 100.1 g mol

-1

= 0.851 g 石灰石樣本中 CaCO

3

的質量百分比 =

28 .

0.851 ´ 100% = 66.5% 1 42. 步驟(1):應利用 25.0 cm

3

類型的移液管把渠道清潔劑樣本移送至 250.0 cm

3

容量瓶中。

步驟(2):把蒸餾水加入容量瓶,直至液面的底部剛好到達容量瓶的刻度。

步驟(4):進行滴定前,應先用標準氫氯酸沖洗滴定管。

步驟(5):應利用 25.0 cm

3

類型的移液管把 25.0 cm

3

稀釋了的渠道清潔劑移送 至一個錐形瓶(不是燒杯)。不須使用 1-2 cm

3

甲基橙色指示劑,1-3 滴已足夠。

步驟(6):指示劑在終點時應由黃色變成橙色。

43. 用於製備標準溶液的固體需具備以下條件:

- 能以高純度的狀態存在,因此所製備的溶液中不含雜質。

- 露置於空氣中也不會發生氧化作用。

- 易溶於水,這能確保所製備的溶液的摩爾濃度準確。

- 摩爾質量大,這可減少稱量時出現的誤差百分比。

- 在進行容量分析 時,能完全和迅速反應 。

44. - 移液管必須先用去離子水清洗,然後再用將會盛載或移送的溶液沖 洗。目的是避免影響溶液(標準溶液 和未知摩爾濃度的溶液 )的摩爾濃 度。

- 使用移液管準確地移送所需體積的溶液到錐形瓶內時,溶液的液面底 部應剛好到達移液管的刻度。

- 溶液應保持在室溫。溶液的溫度過高或過低會導致所量度 的體積出現 誤差。

- 移液管中仍殘留 的最後一滴溶液,不可吹出。否則,所移送的溶液體

積會較預期的多。

數據

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