要遇见酸、碱和盐,你并不需要一间实验室。它们就在你的厨房里、浴室柜子里,也在窗外的泥土里。
学生常把酸、碱与盐这一章当成一堵定义之墙,可是考试看重的,恰恰是那些能把理论跟真实事物连起来的人。这篇文章带你走一遍这一章在日常生活里的落脚处,而化学部分,会严格按照 SPM 要的样子来讲。
这些词到底是什么意思
在 SPM化学里,酸是溶于水时能产生氢离子 H⁺ 的物质。碱能中和酸;溶于水的碱叫做碱液(alkali),它会产生氢氧根离子 OH⁻。
而盐,是酸里的氢被金属或铵离子取代后所生成的东西。把这三个定义握在手里,下面那些日常例子就不再是零散的事实了。
你吃进、喝下的那些酸
食物的酸味,几乎总是某种酸。柠檬、青柠和橙的那股尖酸,靠的是柠檬酸。
醋是乙酸(醋酸)CH₃COOH 的稀溶液,这也正是它属于弱酸的原因,它在水里只是部分电离。汽水里含有碳酸,是二氧化碳在压力下溶解时形成的,许多可乐还额外加了磷酸。
维生素 C 就是抗坏血酸,而牛奶变酸,是因为细菌产生了乳酸。就连你自己的胃,也用盐酸来帮助消化食物。
留意 SPM 在意的那个规律:这些大多是弱酸,稀释后是安全的;而会灼伤人的那些,浓硫酸、浓盐酸,是完全电离的强酸。强弱(电离程度)跟浓稀(溶了多少)并不是一回事,把两者混淆,每年都在丢分。
家里四处的碱
清洁用品是碱最经典的落脚处。氨水用来擦玻璃;焗炉和水管清洁剂里含有氢氧化钠,这是一种强碱,能溶解油脂,但腐蚀性很强、相当危险。
治消化不良的胃药片,含有像氢氧化镁或碳酸钙这样温和的碱,能中和过多的胃酸而不伤身。牙膏偏碱性,用来对抗细菌在牙齿上产生的酸。
在园子里,农民撒氢氧化钙(熟石灰)或氧化钙,把酸性土壤的 pH 提高,好让作物长得更好。
无处不在的盐
盐,远不止你饭菜里的氯化钠。碳酸氢钠(小苏打)让蛋糕发起来,也能缓和酸性的叮咬。
碳酸钙是蛋壳、大理石、粉笔和珊瑚里的那种盐。硫酸钙就是熟石膏,用来打石膏固定骨折。
化肥是为喂养植物而挑选的盐:硫酸铵、硝酸铵和磷酸铵,为作物供应所需的氮、磷、钾。能把这些化合物认作盐,并说得出它们对应的酸和碱,正是试卷二要考的技能。
复习时,把常见酸碱盐一览表放在手边。
看得见的中和反应
这一章里最有用的一个反应,就是中和:
酸 + 碱 → 盐 + 水
剥到离子层面,它其实只是 H⁺ + OH⁻ → H₂O。这一点都不抽象。
当你吃下胃药,氢氧化镁就跟你胃里的盐酸反应:
Mg(OH)₂ + 2HCl → MgCl₂ + 2H₂O
蜜蜂的叮咬偏酸性,所以课本给的解法是小苏打这类温和的碱;黄蜂的叮咬偏碱性,那么抹一点醋就有帮助。农民用石灰中和酸性土壤,工厂在排放前先中和酸性废水。
每次你在实验室做酸与碱的中和或滴定,看见的都是同一个道理。
把 pH 标度变成看得见的东西
从 0 到 14 的 pH 标度,量的是一个溶液有多酸或多碱:小于 7 是酸性,等于 7 是中性,大于 7 是碱性。园丁测土壤 pH,是因为大多数植物只喜欢一个很窄的范围;养鱼的人盯着水的 pH;游泳池则被调到略偏碱性。
天然指示剂让这条标度看得见,紫甘蓝汁在酸里变粉红、在碱里变绿,这是个很好玩的家庭小实验,也提醒你:指示剂不过是随 pH 变色而已。
把日常化学变成分数
在这一章里考得好的学生,是那些能双向走动的人:从定义走到例子,也能从一件家用品走回它的化学。下次你伸手去拿醋、胃药或一袋化肥时,试着说出其中的酸、碱或盐,以及所涉及的反应。
这个习惯,会把复习变成你忘不掉的东西。
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