酸鹼反應

化學原理啟迪53

1.     阿瑞尼士酸鹼概念：

Ø   酸，就是溶解在水中會產生H⁺(質子)的物質。

Ø   鹼，就是溶解在水中會產生OH^-(氫氧根)的物質。

2.     雖然以上這些觀念基本上是正確的，但是，我們應該用更廣泛的定義，把那些不會產生OH^-的離子的物質涵蓋進來。這種定義就是布忍斯特-勞萊提出的，他們對酸鹼的定義是：

Ø   酸是質子提供者。

Ø   鹼是質子接收者。

3.     我們如何分辨酸鹼反應？對化學不太有經驗的學生來說，其中一個最大的困難，就是去預測當二種溶液混合的時候會發生什麼反應？在沉澱反應的討論裡，我們發現解決這個問題的最好方法是，注意混合溶液裡有哪些化合物？這個方法同樣適用於酸鹼反應。

4.     舉例來說，當鹽酸HCl溶液和氫氧化鈉NaOH溶液混合之後，混合液中含有H⁺、Cl^-、Na⁺、OH^-，因為HCl是強酸，NaOH是強鹼。我們怎麼預測會發生什麼反應呢?會不會出現NaCl沉澱物呢？

5.     從鹽類溶解度規則表，我們知道NaCl是可溶的，因此不會沉澱。所以，Na⁺、Cl^-是旁觀離子。

6.     另一方面，我們知道水是非電解質，水溶液中不可能同時存在大量的H⁺、OH^-離子。它們彼此會反應形成水分子：

H⁺(aq)+OH^-(aq)→H2O(l)

7.     以上是當HCl和NaOH溶液混合的時候，產生的「淨離子反應」。

8.     接下來，讓我們思考醋酸HC2H3O2溶液和氫氧化鉀KOH溶液混合的例子。

9.     之前有關導電度的討論，我們說醋酸溶液是弱電解質。醋酸的解離度很小，事實上，在溶液裡99%的醋酸維持原本不解離的狀態。

10.  氫氧化鉀就不一樣了，固體的氫氧化鉀KOH一溶解到水中，它就完全解離成K⁺ 和OH^-離子。

11.  所以，當HC2H3O2溶液和KOH溶液混合成新溶液的時候，我們知道在反應發生前，溶液裡的主要化合物是H2O、HC2H3O2、K⁺、OH^-，那麼，會發生什麼樣的反應呢？

12.  可能的情況1：K⁺、OH^-離子發生沉澱反應，但是我們已經知道KOH是可溶的。

13.  可能的情況2：氫氧根OH^-和質子H⁺的化學反應；在這個溶液裡面有任何提供質子H⁺的管道嗎?答案是有的，醋酸分子HC2H3O2會提供。

14.  氫氧根離子OH^-會強力吸引質子H⁺，甚至會從醋酸HC2H3O2分子上拔走質子。這個反應的淨離子反應式是：

OH^-(aq)+HC2H3O2(aq)→H2O(l)+ C2H3O2^-(aq)

15.  這個反應說明一個非常重要的規則：氫氧根離子OH^-是非常強的鹼，為了化學計量方便，我們假定「氫氧根離子OH^-」會跟弱酸完全反應，讓弱酸完全解離到水中。

16.  當然，「氫氧根OH^-」離子會跟強酸溶液的「H⁺質子」完全反應。

17.  酸鹼反應通常稱為「中和反應neutralization reaction」。如果有足夠的鹼剛好可以與溶液中所有的酸反應，我們就會說，酸被中和neutralized了。

18.  【摘要 酸鹼反應計算】

(1)  列出混合溶液在反應前的所有物質，並且判斷將會發生什麼反應。

(2)  寫下這個反應的平衡淨離子方程式。

(3)  把反應物的分量轉換成莫耳數。如果是溶液中的反應，好好利用原始溶液的體積和莫耳濃度這類資訊來計算。

(4)  有必要的話，判斷誰是限量反應物。

(5)  必要的話，計算反應物或產物的莫耳數。

(6)  必要的話，把莫耳數轉換成g或溶液體積。

翻譯編寫Steven S. Zumdahl 的《化學原理Chemical Principles》

 

徐弘毅：

1.     德萊斯頓：政治的目的，在建立容易為善、難於做惡的社會。

2.     波普：秩序，是天國的首要法律。

3.     史賓賽：在所有的人未獲得自由以前，誰也無法獲得完全的自由。

4.     彌爾頓：除了善良的人以外，誰都沒有辦法衷心地去愛自由。不善良的人，所愛的並不是自由，而是放縱。

5.     歌德斯密：法律，抑制窮人，但富者卻支配著法律，這就是不正義的社會。

6.     蕭伯納：明白事理的人，使自己去適應這個世界；不明事理的人，卻在設法使世界適應自己。

7.     斯各托：把完善的教育，遺留給子女，乃是最佳的遺產。

8.     史麥爾斯：勞動，教育身體；學習，教養心靈。

9.     史賓賽：教育最大的目標，並不是知識，而是行動。

10.  季彭：任何有水準的人，都要受兩種教育，第一、來自學養豐富的教師，其次，自我教育。

11.  迪茲雷利：無知，絕對無法解決問題。