第7章　酸與鹼 7-1　酸和鹼的定義與命名 7-2　水溶液的酸鹼性 7-3　酸鹼中和及其滴定

7-1　酸和鹼的定義與命名 圖 7-1　日常生活中常見的酸鹼物質 日常生活中，酸與鹼是常見的物質，而酸和鹼又是怎麼定義及命名呢？

7-1-1 電解質的基本性質 電解質(electrolyte) 非電解質(nonelectrolyte) 7-1-1　電解質的基本性質 電解質(electrolyte) 化合物在熔融態或溶於水中時，因解離產生陰陽離子而能導電者 非電解質(nonelectrolyte) 不能解離或微量解離產生陰陽離子而無法導電者

強電解質 弱電解質 非電解質 (a)氯化鈉溶液 (b)醋酸溶液 (c)酒精溶液 圖 7-3　不同物質的水溶液之導電情形

7-1-2 酸鹼的通性、種類與命名 酸鹼的通性 酸的水溶液具有下列共同的性質 具有酸味 能使藍色石蕊試紙變紅色 可導電 7-1-2　酸鹼的通性、種類與命名 酸鹼的通性 酸的水溶液具有下列共同的性質 具有酸味 能使藍色石蕊試紙變紅色 可導電 可與活潑金屬反應放出氫氣 圖 7-4　鋅片與鹽酸反應放出氫氣

酸鹼的通性 鹼的水溶液具有下列共同的性質 具有澀味 可使紅色石蕊試紙變藍色 能導電 觸摸有滑膩感

酸的種類與命名 依其組成成分 非含氧酸 含氧酸 依其可解離出的氫離子 一元酸 二元酸 三元酸

非含氧酸 氰化氫 HCN(g) 氫氰酸 HCN(aq) 硫化氫 H2S(g) 氫硫酸 H2S(aq) 碘化氫 HI(g) 氫碘酸 HI(aq) 溴化氫 HBr(g) 氫溴酸 HBr(aq) 氯化氫 HCl(g) 氫氯酸（或鹽酸） HCl(aq) 氟化氫 HF(g) 氫氟酸 HF(aq) 名　稱 物質分子式 酸

含氧酸 名 稱 酸 次磷酸 H3PO2(aq) 次氯酸 HClO(aq) 亞硝酸 HNO3(aq) 亞硫酸 H2SO3aq) 亞磷酸 亞氯酸 HClO2(aq) 硝酸 硫酸 H2SO4(aq) 磷酸 H3PO4(aq) 氯酸 HClO3(aq) 過氯酸 HClO4(aq) 名　稱 酸

酸的分類（依其可解離出的氫離子） 次磷酸有三個氫可解離，實際上僅可解離出一個氫。 亞磷酸有二個氫可解離，實際上僅可解離出二個氫。 三元酸 H3PO4(aq) 三元酸 亞磷酸 H3PO3(aq) 草酸 H2C2O4(aq) 硫酸 H2SO4(aq) 二元酸 次磷酸 H3PO2(aq) 硝酸 HNO3(aq) 鹽酸 HCl(aq) 一元酸 名　稱 酸 分　類 次磷酸有三個氫可解離，實際上僅可解離出一個氫。 亞磷酸有二個氫可解離，實際上僅可解離出二個氫。

鹼的種類及命名 依其組成成分 金屬的氫氧化物 氨 有機胺 依其所含OH?數目 一元鹼 二元鹼 三元鹼

鹼的分類（依其所含OH?數目） 氫氧化鋁 Al(OH)3 氫氧化鐵 Fe(OH)3 三元鹼 氫氧化亞鐵 Fe(OH)2 氫氧化鎂 Mg(OH)2 二元鹼 氫氧化鉀 KOH 氫氧化鈉 NaOH 一元鹼 名　稱 鹼 分　類 有兩種價數以上的金屬氫氧化物，其命名可使用羅馬數字表示，例如：Fe(OH)2（氫氧化鐵(II)） Fe(OH)3（氫氧化鐵(III)） Sn(OH)2（氫氧化錫(II)） Sn(OH)4（氫氧化錫(IV)）

7-1-3　酸鹼學說 阿瑞尼斯酸鹼學說 布忍斯特─洛瑞酸鹼學說 圖 7-5　阿瑞尼斯 圖 7-6　布忍斯特

阿瑞尼斯酸鹼學說 認為電解質水溶液能導電是由於解離產生陰陽離子的緣故 酸是溶於水中能產生氫離子(H+)的物質 鹼是溶於水中能產生氫氧根離子(OH?)的物質 酸 鹼

布忍斯特─洛瑞酸鹼學說 酸鹼反應是一種質子轉移的反應，經由質子轉移產生另一種鹼和酸 酸是質子予體(proton donor) 鹼是質子受體(proton acceptor) 共軛酸鹼對(conjugate acid-base pair)

質子 酸 鹼 共軛酸 共軛鹼 水在鹽酸溶液的解離反應中當做鹼，在氨水溶液的解離反應中當做酸，此種可當酸可當鹼的物質稱為兩性物質 質子 鹼 酸 共軛鹼 共軛酸

強鹼 弱酸 弱鹼 強酸 NH2- NH3 OH- H2O S2- HS- CO32- HCO3- CN- HCN NH4+ SO32- CH3COO- CH3COOH NO2- HNO2 F- HF H2PO4- H3PO4 H2SO3 H3O+ HSO4- H2SO4 NO3- HNO3 Cl- HCl Br- HBr I- HI 弱鹼 ClO4- HClO4 強酸 鹼 酸

7-2 水溶液的酸鹼性 水溶液的酸鹼性可用水溶液中氫離子濃度（即[H+]）的大小來表示。 [H+] > [OH?]時，水溶液呈酸性 7-2　水溶液的酸鹼性 水溶液的酸鹼性可用水溶液中氫離子濃度（即[H+]）的大小來表示。 [H+] > [OH?]時，水溶液呈酸性 [H+] = [OH?]時，水溶液呈中性 [H+] < [OH?]時，水溶液呈鹼性

7-2-1　pH值 索任生使用pH值來表示水溶液中的氫離子濃度

[H+]與pH值的對應 15 1×10?15 7 1×10?7 14 1×10?14 6 1×10?6 13 1×10?13 5 1×10?5 12 1×10?12 4 1×10?4 11 1×10?11 3 1×10?3 10 1×10?10 2 1×10?2 9 1×10?9 1 1×10?1 8 1×10?8 1×100 pH [H+](M)

常見溶液的pH值 8.1 海水 4.8～6.4 乳酪 7.3～7.5 人的血液 4.0～5.0 啤酒 6.5～8.0 飲用水 3.5 番茄汁 6.5～7.5 人的唾液 3.0 醋 6.3～6.6 牛乳 2.8～3.8 葡萄酒 5.0～8.0 人的尿液 2.2～2.4 檸檬汁 pH 液　體

圖 7-7　測定pH值的各種試紙及電子儀器

7-2-2　水的解離 純水有極少部分的水分子會解離出氫離子(H+)和氫氧根離子(OH?)，其解離反應式為：

定溫時水中的[H+]與[OH?]的乘積為定值 Kd稱為水的解離常數(dissociation constant of water)

25°C時，1升水約為55.56莫耳），因此[H2O]=55.56 M，代入可得 Kw稱為水的離子積常數 純水為中性，其[H+]=[OH?]，25°C時水的Kw值約為1×10?14，據此可解得 故純水的pH值為7

各種水溶液如鹽酸、氫氧化鈉、氨水的酸鹼性，發現於25°C時，水溶液的[H+]與[OH. ]乘積仍為1×10 事實上，Kw值僅與溫度有關

7-3 酸鹼中和及其滴定 酸鹼中和反應在日常生活中的應用經常可見 服食胃藥（含鋁鹽Al(OH)3等）可中和過多的胃酸（含HCl） 7-3　酸鹼中和及其滴定 酸鹼中和反應在日常生活中的應用經常可見 服食胃藥（含鋁鹽Al(OH)3等）可中和過多的胃酸（含HCl） 假酒中毒時可注射碳酸氫鈉(NaHCO3)弱鹼，以中和血液中的甲酸(HCOOH)

7-3-1 強酸、強鹼和指示劑 在水溶液中近乎完全解離的酸，稱為強酸 在水溶液中近乎完全解離的鹼，稱為強鹼 7-3-1　強酸、強鹼和指示劑 在水溶液中近乎完全解離的酸，稱為強酸 常見的強酸有過氯酸(HClO4)、硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)和鹽酸(HCl)等 在水溶液中近乎完全解離的鹼，稱為強鹼 常見的強鹼有氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈣（Ca(OH)2）等 在實驗室中簡單測定酸或鹼時，可使用酸鹼指示劑(acid-base indicator)，它可在一定的pH值範圍改變顏色

圖 7-8　一些酸鹼指示劑的pH值變色範圍

7-3-2　酸鹼中和與酸鹼滴定 當酸和鹼的溶液相互混合時，酸中的氫離子(H+)會和鹼中的氫氧根離子(OH?)反應生成水，此種反應稱為中和反應(neutralization)

酸與鹼的中和反應 H+(aq)+OH?(aq) H2O(l) 強酸HA與強鹼BOH HA(aq)+BOH(aq)　　　H2O(l)+A?(aq)+B+(aq) 弱酸HA與弱鹼BOH H+(aq)+BOH(aq)　　　H2O(l)+B+(aq) 強酸HA與弱鹼BOH HA(aq)+OH?(aq)　　　H2O(l)+A?(aq) 弱酸HA與強鹼BOH 淨離子反應式 中和反應

酸鹼滴定法 使用已知濃度的酸或鹼溶液作為標準溶液，滴入待測的鹼或酸溶液中，反應達成後，利用標準溶液所消耗的體積來計量待測溶液的物質含量 圖 7-9　酸鹼滴定的裝置

酸鹼滴定時，若酸所消耗的氫離子莫耳數，恰等於鹼所消耗的氫氧根離子莫耳數時，則稱為達到當量點(equivalent point) 達到當量點的酸鹼中和溶液，由於弱酸或弱鹼所形成的鹽類，如醋酸鈉(CH3COONa)、氯化銨(NH4Cl)，會影響水的pH值，因此中和反應達當量點的溶液不一定是中性

中和滴定達當量點時的酸鹼性 鹼性 弱酸強鹼滴定 酸性 強酸弱鹼滴定 中性 強酸強鹼滴定 達當量點時溶液的酸鹼性 中和滴定

實驗進行時，選擇適當指示劑加入待測液中，當指示劑顏色發生變化時，即達到滴定終點 滴定終點和當量點不一定相同，但只要指示劑的變色範圍接近當量點，實驗完成進行定量計算時，通常將滴定終點視為當量點處理

酚酞與溴甲酚綠兩者所呈現的滴定終點均近於當量點，故都可使用 圖 7-10　氫氧化鈉的滴定曲線　(a)氫氧化鈉滴定鹽酸

甲基紅的變色範圍與當量點差異過大，並不適用 圖 7-10　氫氧化鈉的滴定曲線　(b)氫氧化鈉滴定醋酸

甲基紅的變色範圍近於當量點，因此適用 圖 7-11　鹽酸─氨水的滴定曲線