GCSE 科学/酸碱、盐和电解
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- 来自动物和植物材料的酸称为有机酸。
- 化学家找到方法创造的酸称为无机酸。
- 酸溶液可以是稀释的或浓缩的。
- 酸是在溶解于水中时释放氢离子的物质。
性质
- 酸具有酸味。
- 酸会改变指示剂的颜色：酸会使蓝色石蕊试纸变红。
- 酸与金属反应生成氢气和金属盐。
- > 一些金属反应缓慢，例如铜，一些反应非常快，例如钠。
- 金属 + 酸 -> 金属盐 + 氢气
- 锌 + 硫酸 -> 硫酸锌 + 氢气
- Zn (s) + H2SO4 (aq) -> H2 (g) + ZnSO4 (aq)
- > 金属取代酸中所含的氢。
- 酸与碳酸盐反应生成二氧化碳、盐和水。
- 碳酸镁 + 盐酸 -> 二氧化碳 + 氯化镁 + 水
- MgCO3 (s) + 2HCl (aq) -> CO2 (g) + MgCl2 (aq) + H2O
- 酸中和碱仅形成盐和水。
- 酸具有H+离子，这些离子与碱中的OH-离子结合形成H2O，这是中和反应的结果。
- 碱是与酸反应仅形成盐和水的物质。
- 酸 + 碱 -> 盐 + 水
- 氢氧化钙 + 硝酸 -> 硝酸钙 + 水
- 碱是可溶性碱
- 氢氧化钠 + 盐酸 -> 氯化钠 + 水
- NaOH (aq) + HCl (aq) -> NaCl (aq) + H2O (l)
- 石灰水是碱（氢氧化钙）。当二氧化碳气体通过它时，它会变浑浊。沉淀物是碳酸钙。
- 二氧化碳 + 氢氧化钙 -> 碳酸钙 + 水
性质
- 碱中和酸仅形成盐和水。
- 可溶性碱会改变指示剂的颜色（例如，使红色石蕊试纸变蓝）。
- 可溶性碱摸起来有滑腻感（它们会将皮肤上的一些油脂转化为肥皂）。减少剂；将油脂转化为肥皂。
- 水中碱的溶液含有氢氧根离子OH- (aq)。由于大多数金属氢氧化物不溶，因此添加到金属盐溶液中的碱会沉淀出不溶性金属氢氧化物。
- 含有更多氢离子的酸（电离程度更大）反应更快（例如 HCl）。
- 这是一种强酸（几乎所有酸分子都形成离子）。
- 在弱酸中，只有部分酸分子形成离子。
- 相同浓度的强酸的pH值低于弱酸。
强酸 弱酸 盐酸 乙酸 硫酸 柠檬酸 硝酸 碳酸
- 强碱在溶液中几乎完全以离子的形式存在。
- 弱碱，溶液中只有部分分子会形成离子。
强碱 弱碱 氢氧化钠 氨水 氢氧化钾 氢氧化钙
- pH是水溶液或液体的酸度或碱度的水平。
- 通用指示剂在强酸性和弱酸性溶液中会变成不同的颜色。
- 它既有液体形式，也有溶液形式。
- 酸的pH值小于7。
- 碱的pH值大于7。
- 中性物质的pH值为7。
指示剂 酸性颜色 中性颜色 碱性颜色 石蕊 红色 紫色 蓝色 酚酞 无色 无色 粉色 甲基橙 红色 黄色 黄色
- 大多数植物在土壤pH值接近7时生长最好。
- 如果土壤太酸性或太碱性，植物会生长不良或根本不生长。
- 化学物质被添加到土壤中以调节pH值。
- 最常见的是，土壤太酸性，因此用生石灰（氧化钙）、熟石灰（氢氧化钙）或石灰石（碳酸钙）处理。这些都是廉价的碱。
- 碱性氧化物 + 碱 -> 无明显反应
- 碱性氧化物 + 酸 -> 盐 + 水
- 碱性氧化物 + 水 -> 碱
- CaO、MgO、CuO、Na2O、K2O
- P + K的氧化物加热时会形成过氧化物，其他氧化物会分解。
- 酸性氧化物 + 碱 à 盐 -> 水 [SO3(s) + 2NaOH(aq) -> Na2SO4 (aq) + H2O (l)]
- 酸性氧化物 + 酸 -> 无明显反应 [NO2 + HCl -> 无反应]
- 酸性氧化物 + 水 -> 酸 [2NO2 + H2O -> HNO3 + HNO2] *例外：混合酸酐
- 例外：2NO2 + 2NaOH -> NaNO3 + NaNO2 + H2O *混合酸酐
- SO2、SO3、NO2、P2O5（五氧化二磷）、P2O3
- 非金属氧化物（但不是酸性）
- CO（一氧化碳）、NO（一氧化氮）、N2O（一氧化二氮）、H2O（水）
- 与任何物质都不反应
- 两性氧化物 + 酸 -> 盐 + 水
- 两性氧化物 + 碱 (+ 水) -> 络盐
- ZnO (s) + 2NaOH (aq) -> H2O -> Na2Zn(OH)4（锌酸钠）
- Al2O3 + 2NaOH + 3H2O -> 2NaAl(OH)4（铝酸钠）
- PbO + 2NaOH + H2O -> Na2Pb(OH)4（铅酸钠）
- 对于Pb、Cu、Zn、Fe、Al，加热金属硝酸盐、氢氧化物或碳酸盐
(a) 2Cu(NO3)2 (s) -∆-> 2CUO (s) + 4NO2(g) + O2 (g)
- 可识别为棕色的二氧化氮气体
(b) Cu(OH)2 (s) -∆-> CuO (s) + H2O (g/l)
(c) CuCO3 (s) -∆-> CuO (s) + CO2 (g)
- 当酸中的所有或部分氢离子被金属离子或铵离子取代时形成的物质。
- 酸被碱中和时生成（同时生成水）
- 无水盐 – 不含水的盐
- 水合盐 – 含有固定百分比的水（结晶水或水合水）– 对盐的形状和颜色很重要
- 可溶性盐溶解后会留下澄清溶液
- 不溶性盐沉淀
| 可溶 | 不溶 |
| 所有氯化物 | 氯化银 |
| 氯化铅（II） | |
| 所有硫酸盐 | 硫酸钡 |
| 硫酸钙 | |
| 硫酸铅（II） | |
| 所有硝酸盐 | |
| 碳酸钠 | |
| 碳酸钾 | 所有碳酸盐 |
| 所有乙酸盐 | |
| 钠盐 | |
| 钾盐 | |
| 铵盐 |
- 酸 + 金属 -> 盐 + 氢气
加热酸，加入过量的金属，等待直到不再产生氢气
- 酸 + 金属氧化物 -> 盐 + 水
向酸中加入过量的金属氧化物。等待直到溶液不再使蓝色石蕊试纸变红
- 酸 + 金属碳酸盐 -> 盐 + 水 + 二氧化碳
向酸中加入过量的金属碳酸盐。等待直到不再产生CO2
- 酸 + 碱 -> 盐 + 水
- 加入过量的固体以确保没有剩余的酸
进行上述操作后，过滤掉溶液中的多余固体。将滤液在水浴上蒸发。当玻璃棒上形成晶体时，可以将其取出。溶液冷却至结晶。然后可以通过过滤分离溶液，用蒸馏水洗涤晶体，然后将晶体晾干。
- 所有不溶性盐都将经历复分解反应
- 较活泼的金属会置换溶液中较不活泼的金属
碘化铅（II）是一种不溶性盐，将由碘化钠制备。将硝酸铅（II）加入溶液中（所有硝酸盐都可溶于水）。由于钠置换铅，因此会形成碘化铅（II）沉淀。
NaI (aq) + Pb (NO3)2 (aq) -> PbI2 (s) + 2NaNO3 (aq)
过滤含有沉淀的溶液，并用蒸馏水洗涤以溶解任何残留的NaNO3。用烘箱或干燥器干燥残留物以获得不溶性盐。
阳离子 NaoH (aq) NH3 (aq) 铝 (Al3+) 白色沉淀，过量溶液中可溶 白色沉淀，过量溶液中不溶 铵 (NH4+) 与NaOH加热产生氨气 钙 (Ca2+) 白色沉淀，过量溶液中不溶 无沉淀或少量白色沉淀 铜 (Cu2+) 浅蓝色沉淀，过量溶液中不溶 浅蓝色沉淀，过量溶液中可溶，形成深蓝色溶液 铁（II）(Fe2+) 绿色沉淀，过量溶液中不溶 绿色沉淀，过量溶液中不溶 铁（III）(Fe3+) 红棕色沉淀，过量溶液中不溶 红棕色沉淀，过量溶液中不溶 锌 (Zn2+) 白色沉淀，过量溶液中可溶，形成无色溶液。 白色沉淀，过量溶液中可溶，形成无色溶液。
阴离子 测试 测试结果 碳酸根 (CO32‑) 加入稀酸 + 石灰水 产生气泡，生成CO2 氯离子 (Cl-) 加入稀硝酸，然后加入硝酸银。 白色沉淀。 碘离子 (I-) 用稀硝酸酸化，然后加入硝酸铅（II）溶液 黄色沉淀。 硝酸根 (NO3-) 加入氢氧化钠溶液，铝箔，小心加热。 产生氨气 硫酸根 (SO2-4) 酸化，加入硝酸钡或钡 白色沉淀。