13.1 家居常用的酸

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許多食物和飲料都含有酸。

13.1 家居常用的酸13.1 家居常用的酸

例如，一些柑橘屬水果包括橙、檸檬和西柚等，都含有檸檬酸。

圖 13.1 一些含有酸的日常用品

(a) 柑橘屬水果含有檸檬酸

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汽水也含有碳酸。

(b) 汽水含有碳酸


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(c) 潔廁劑含有鹽酸（即氫氯酸）


許多家居用品也含有酸。有些潔廁劑含有氫氯酸。



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我們的胃壁也會分泌氫氯酸。



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在實驗室內常用的酸包括：

13.2 在實驗室內常用的酸13.2 在實驗室內常用的酸

氫氯酸（又稱鹽酸） (HCl)

圖 13.2

稀氫氯酸、稀硫酸和稀硝酸（由左至右）

硫酸 (H2SO4)

硝酸 (HNO3)

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把酸溶於少量水中，所得的溶液是濃酸。

13.2 在實驗室內常用的酸13.2 在實驗室內常用的酸

把酸溶於大量水中，所得的溶液是稀酸。

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13.3 稀酸的性質13.3 稀酸的性質

味道大部分稀酸都帶有酸味。

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與金屬的反應

例如，鎂與稀氫氯酸、稀硫酸或極稀的硝酸反應，生成氫氣。

金屬 + 稀酸鹽 + 氫金屬 + 稀酸鹽 + 氫


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(a) 鎂與稀氫氯酸反應劇烈

(b) 鐵與稀氫氯酸反應緩慢

(c) 銅與稀氫氯酸沒有反應

圖 13.3 稀氫氯酸與一些金屬的反應


與金屬的反應

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Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g)

Mg(s) + H2SO4(aq) MgSO4(aq) + H2(g)

Mg(s) + 2HNO3(aq) Mg(NO3)2(aq) + H2(g)

可用以下的離子方程式表示上述反應：Mg(s) + 2H+(aq) Mg2+(aq) + H2(g)


與金屬的反應

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與碳酸鹽的反應

碳酸鹽 + 稀酸鹽 + 水 + 二氧化碳

碳酸鹽 + 稀酸鹽 + 水 + 二氧化碳


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與碳酸鹽的反應例如，碳酸鈉（固體或水溶液）可與稀酸反應，釋

出二氧化碳氣體。反應過程中會出現泡騰現象。

圖 13.4

碳酸鈉與稀氫氯酸反應生成二氧化碳氣體


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Na2CO3(s or aq) + 2HCl(aq)

2NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)

Na2CO3(s or aq) + H2SO4(aq)

Na2SO4(aq) + H2O(l) + CO2(g)

Na2CO3(s or aq) + 2HNO3(aq)

2NaNO3(aq) + H2O(l) + CO2(g)



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可用以下的離子方程式表示上述反應：CO3

2–(aq) + 2H+(aq) H2O(l) + CO2(g)



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可以用石灰水來測試二氧化碳氣體。二氧化碳會令石灰水變成乳白色。

圖 13.5

利用石灰水測試二氧化碳氣體的裝置



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與碳酸氫鹽的反應

碳酸氫鹽 + 稀酸鹽 + 水 + 二氧化碳碳酸氫鹽 + 稀酸鹽 + 水 + 二氧化碳

例如，同樣地，碳酸氫鈉（固體或水溶液）亦可與酸反應，釋出二氧化碳氣體。反應過程中亦會出現泡騰現象。


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與碳酸氫鹽的反應 NaHCO3(s or aq) + HCl(aq)

NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)

2NaHCO3(s or aq) + H2SO4(aq)

Na2SO4(aq) + 2H2O(l) + 2CO2(g)

NaHCO3(s or aq) + HNO3(aq)

NaNO3(aq) + H2O(l) + CO2(g)


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與碳酸氫鹽的反應可用以下的離子方程式表示上述反應：

HCO3–(aq) + H+(aq) H2O(l) + CO2(g)


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與金屬氫氧化物和氧化物的反應金屬氫氧化物和氧化物統稱為鹽基。酸與鹽基反應時，會生成鹽和水。

這種反應稱為中和作用。


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酸 + 金屬氫氧化物鹽 + 水酸 + 金屬氧化物鹽 + 水

酸 + 金屬氫氧化物鹽 + 水酸 + 金屬氧化物鹽 + 水

例如，稀氫氯酸與氫氧化鎂反應，生成氯化鎂和水。2HCl(aq) + Mg(OH)2(s) MgCl2(aq) + 2H2O(l)


與金屬氫氧化物和氧化物的反應

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導電性能稀酸含有可自由游動的離子，所以都能導電。

圖 13.6

測試稀酸導電性能的實驗裝置


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檸檬酸的水溶液能顯示酸的一般性質。

13.4 水對酸的重要性13.4 水對酸的重要性

檸檬酸晶體並不能顯示這些性質。酸只有在溶於水時才能顯示其性質。

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檸檬酸晶體溶於水時，酸分子會電離，產生氫離子 (H+(aq)) 。

圖 13.7

檸檬酸分子均在水中電離，產生氫離子（本圖僅表示這一現象，並未顯示酸溶液含有的離子的數目和大小）

這個過程稱為電離作用。

氫離子就是令酸顯示其性質的關鍵。

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圖 13.7

氯化氫分子均在水中電離，產生氫離子（本圖僅表示這一現象，並未顯示酸溶液含有的離子的數目和大小）

氯化氫氣體溶於水時，氯化氫分子會電離，產生氫離子 (H+(aq)) 。HCl(g) + 水 HCl(aq)

HCl(aq) H+(aq) + Cl–(aq)

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純硫酸和純硝酸都不會顯示酸的一般性質。

當這兩種酸溶於水時，就會產生氫離子。

酸是一種含氫的化合物，溶於水時只會產生一種陽離子 — 氫離子 (H +(aq)) 。

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一個酸分子所能產生氫離子的最大數目，稱為該種酸的鹽基度。

每個氯化氫分子在水中電離時，會產生一個氫離子和一個氯離子。HCl(aq) H+(aq) + Cl–(aq)

所以氫氯酸的鹽基度是 1 。

這類酸稱為一元酸。

13.5 酸的鹽基度13.5 酸的鹽基度

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每個硫酸分子在水中電離時，會產生兩個氫離子和一個硫酸根離子。H2SO4(aq) 2H+(aq) + SO4

2–(aq)

所以硫酸的鹽基度是 2 。

這類酸稱為二元酸。


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酸的鹽基度未必等於酸分子內氫原子的數目。

它取決於分子內「可電離的」氫原子的數目。


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鹽基是一種與酸反應時只會生成鹽和水的化合物。酸 + 鹽基鹽 + 水

鹽基是一種與酸反應時只會生成鹽和水的化合物。酸 + 鹽基鹽 + 水

13.6 鹽基和鹼13.6 鹽基和鹼

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13.6 鹽基和鹼13.6 鹽基和鹼

鹼是一種特別的鹽基 — 可溶於水的鹽基。

圖 13.8 鹽基和鹼

氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣和氧化鈉都是鹼。

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名稱用途化學式

13.7 家居常用的鹼13.7 家居常用的鹼

氫氧化鈉 (苛性鈉 )

表 13.2 一些常用的鹼

NaOH 在家居中作為爐具清潔劑和通渠劑

氨 NH3 家居用的玻璃清潔劑含有氨

氫氧化鈣（熟石灰）

Ca(OH)2 中和農田和花園泥土的酸度

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13.7 家居常用的鹼13.7 家居常用的鹼

圖 13.9

通渠劑含有氫氧化鈉圖 13.10

玻璃清潔劑含有氨

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13.8 在實驗室內常用的鹼13.8 在實驗室內常用的鹼

在實驗室內常用的鹼溶液包括：

1. 氫氧化鉀溶液 (KOH(aq))

2. 氫氧化鈉溶液 (NaOH(aq))

3. 氫氧化鈣溶液 (Ca(OH)2(aq))

4. 氨水 (NH3(aq))

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13.8 在實驗室內常用的鹼13.8 在實驗室內常用的鹼

在實驗室內常用的鹼溶液包括：

圖 13.11 實驗室內常用的鹼溶液：稀氫氧化鉀溶液、稀氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液和氨水（由左至右）

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13.9 鹼溶液的性質13.9 鹼溶液的性質

味道鹼溶液一般帶有苦澀的味道。

感覺稀鹼溶液有一種「滑膩」的感覺。

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13.9 鹼溶液的性質13.9 鹼溶液的性質與金屬離子的反應

金屬離子金屬氫氧化物

生成沉澱物的顏色

加入 NaOH (aq)

Ca2+(aq)

Mg2+(aq)

Al3+(aq)

Pb2+(aq)

Zn2+(aq)

Fe2+(aq)

Fe3+(aq)

Cu2+(aq)

Ca(OH)2(s)

Mg(OH)2(s)

Al(OH)3(s)

Pb(OH)2(s)

Zn(OH)2(s)

Fe(OH)2(s)

Fe(OH)3(s)

Cu(OH)2(s)

白色

白色

白色

白色白色

綠色

紅棕色

淡藍色

表 13.3 一些常見的金屬氫氧化物的顏色（在稀氫氧化鈉溶液中生成）

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圖 13.12 一些常見的金屬氫氧化物：氫氧化鈣、氫氧化鋁、氫氧化鐵 (II) 、氫氧化鐵 (III) 、氫氧化銅 (II) 和氫氧化鋅（由左至右）

與金屬離子的反應

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金屬離子與氫氧離子結合，生成氫氧化物沉澱物。這些反應可用下列離子方程式表示：

Ca2+(aq) + 2OH–(aq) Ca(OH)2(s) 白色沉澱物

Mg2+(aq) + 2OH–(aq) Mg(OH)2(s) 白色沉澱物

Al3+(aq) + 3OH–(aq) Al(OH)3(s) 白色沉澱物


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把氨水加入含有金屬離子的溶液中，亦會生成沉澱物。



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表 13.4 一些常見的金屬氫氧化物的顏色（在氨水中形成）


金屬離子金屬氫氧化物

生成沉澱物的顏色

加入 NH3(aq)

Mg2+(aq)

Al3+(aq)

Pb2+(aq)

Zn2+(aq)

Fe2+(aq)

Fe3+(aq)

Cu2+(aq)

Mg(OH)2(s)

Al(OH)3(s)

Pb(OH)2(s)

Zn(OH)2(s)

Fe(OH)2(s)

Fe(OH)3(s)

Cu(OH)2(s)

白色

白色

白色

白色

綠色

紅棕色

淡藍色


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一些金屬氫氧化物會溶於稀氫氧化鈉溶液或氨水，因為有絡鹽生成。


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氫氧化鋁、氫氧化鉛 (II) 和氫氧化鋅可溶於過量的稀氫氧化鈉溶液，形成無色的溶液。

圖 13.13

氫氧化鋁溶於過量的稀氫氧化鈉溶液，形成無色的溶液


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圖 13.14

氫氧化鋅溶於過量的稀氫氧化鈉溶液，形成無色的溶液

與金屬離子的反應氫氧化鋁、氫氧化鉛 (II) 和氫氧化鋅可溶於過量的稀

氫氧化鈉溶液，形成無色的溶液。

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圖 13.15

氫氧化鋅溶於過量的氨水，形成無色的溶液

氫氧化鋅亦可溶於過量的氨水，形成無色的溶液。

與金屬離子的反應13.9 鹼溶液的性質13.9 鹼溶液的性質

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氫氧化銅 (II) 也可溶於過量的氨水，形成深藍色的溶液。

圖 13.16

氫氧化銅 (II) 溶於過量的氨水，形成深藍色的溶液

與金屬離子的反應13.9 鹼溶液的性質13.9 鹼溶液的性質

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與銨化合物的反應

把固體銨化合物或銨化合物溶液加入鹼溶液中，然後加熱，會有氨氣釋出。

2NH4Cl(aq) + Ca(OH)2(aq)

2NH3(g) + CaCl2(aq) + 2H2O(l)


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與銨化合物的反應

可用以下的離子方程式表示上述反應：

NH4+(aq) + OH–(aq) NH3(g) + H2O(l)


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與酸的反應鹼溶液與酸反應時，會生成鹽和水。

導電性能

所有鹼溶液均含有可自由游動的離子，所以都能導電。


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13.10 水對鹼的重要性13.10 水對鹼的重要性

固體氫氧化鉀和氫氧化鈉均含有離子。

這些離子 (K+ 、 Na+ 和 OH–) 是不可游動的。

這些固體溶於水時，化合物所含的離子便可自由游動。氫氧離子 (OH–(aq)) 是溶液中唯一的陰離子。

KOH(s) + 水 K+(aq) + OH–(aq)NaOH(s) + 水 Na+(aq) + OH–(aq)

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圖 13.17 氫氧化鈉溶液含有鈉離子和氫氧離子

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氨氣溶於水時，會與水反應，生成銨離子和氫氧離子。

但是，氨不會與水完全反應。

只會產生少量的氫氧離子。

NH3(g) + 水 NH3(aq)

NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH–(aq)

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因此，氨水含有氨分子、水分子、少量銨離子 (NH4

+(aq)) 以及氫氧離子 (OH–(aq)) 。


圖 13.18

氨水含有氨分子、銨離子和氫氧離子

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13.11 濃酸13.11 濃酸

濃氫氯酸打開盛有濃氫氯酸瓶子的蓋時，會有酸霧冒出，

並有一股刺激性氣味，因為濃氫氯酸具揮發性。

濃氫氯酸與金屬、碳酸鹽、碳酸氫鹽、金屬氧化物和氫氧化物之間的反應跟稀氫氯酸的相似，但濃酸的反應速率較稀酸的快。

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13.11 濃酸13.11 濃酸

濃硝酸濃硝酸容易分解，生成棕色的二氧化氮氣體，

因此須把濃硝酸存放於深色玻璃容器中。

圖 13.19 須把濃硝酸存放於深色容器中

打開盛有濃硝酸瓶子的蓋時，會有酸霧冒出，並發出刺激性氣味，因為濃硝酸具揮發性。

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濃硫酸

濃硫酸在空氣中不會冒出酸霧。

濃硫酸具有酸的一般性質。

它甚至可與不活潑的金屬（例如銅）起反應。

13.11 濃酸13.11 濃酸

濃酸和濃鹼有很強的腐蝕性。

鹼對皮膚及眼睛造成的傷害比酸更嚴重。

13.12 濃酸和濃鹼的腐蝕性質13.12 濃酸和濃鹼的腐蝕性質

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13.1 家居常用的酸

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