酸与碱的性质

本页只讲一条中四内容标准：酸与碱的性质。它是整个「酸、碱与盐」一章的基础，因为后面每一个观念，pH值、中和、滴定与盐的制备，都取决于是否理解究竟是什么使一种物质表现得像酸或像碱。

阅卷会同时考定义和典型反应，所以下面把两者都仔细列出。

什么使一种物质成为酸或碱

在 SPM化学（代号 4541）里，工作定义是根据一种物质在水中产生的离子来下的。

• 酸是一种在水中电离产生氢离子 H⁺ 的化合物。正是这个氢离子（在水中为水合氢离子 H₃O⁺）负责了所有酸的性质。
• 碱是能与酸反应生成盐和水的物质。常见的碱是金属氧化物与金属氢氧化物。
• 碱液是溶于水并产生氢氧根离子 OH⁻ 的碱。每一种碱液都是碱，但只有可溶的碱才是碱液。

每条定义里的关键词都是离子。没有水，酸就无法电离，因此不产生 H⁺，也不表现酸性。

水不可或缺的角色

这是本标准里最常考的观念。一种物质只有溶在水中时才表现酸性或碱性，因为只有那时它才能电离、放出自由的 H⁺ 或 OH⁻ 离子。

• 干燥的氯化氢气体，或溶在干燥甲苯这类非水溶剂里的氯化氢，不电离。它没有自由的 H⁺ 离子，所以不会把蓝色石蕊变红，也不会与金属反应。
• 同样的氯化氢溶在水里则完全电离：HCl → H⁺ + Cl⁻。此时自由的 H⁺ 离子赋予一切常见的酸性。

所以水并不只是背景液体，它是让电离得以发生的介质。请记住这一点，以应付经典的「比较两种溶剂」题。

酸的典型反应

酸在水中以三种特征方式反应，你应该会写每一种的文字方程式与配平的化学方程式：

1. 酸 + 活泼金属 → 盐 + 氢气。 例如 Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂。此气体使点燃的木条发出「噗」声。
2. 酸 + 碱（金属氧化物或氢氧化物）→ 盐 + 水。 例如 2HCl + CuO → CuCl₂ + H₂O。这就是中和。
3. 酸 + 金属碳酸盐 → 盐 + 水 + 二氧化碳。 例如 2HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂。此气体使石灰水变浑浊。

碱液则与酸反应（中和），并与铵盐反应放出氨气，还会把红色石蕊变蓝。这些反应正是上面定义的实验证据。

碱度与强弱的观念

还有两个观念常出现。一种酸的碱度是每个分子可电离的氢原子数目，HCl 是一元酸（1），H₂SO₄ 是二元酸（2），H₃PO₄ 是三元酸（3）。

另外，强酸在水中完全电离，而弱酸只部分电离；同样的区别适用于强碱液与弱碱液。强弱讲的是电离的程度，而不是浓度。

例题

题目。 把氯化氢分别溶在 (a) 干燥甲苯和 (b) 水里。

各蘸入一张蓝色石蕊纸。说出并解释每一种情形的观察结果。

然后写出水溶液与镁反应的配平方程式，并命名所产生的气体。

第一步，溶在干燥甲苯里。 甲苯是非水溶剂，所以氯化氢不电离、不产生 H⁺ 离子。

蓝色石蕊保持蓝色，溶液不呈酸性。

第二步，溶在水里。 在水中氯化氢电离：HCl → H⁺ + Cl⁻。

存在自由的 H⁺ 离子，所以蓝色石蕊变红，溶液呈酸性。

第三步，与镁反应。 酸与活泼金属反应生成盐和氢气：Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂。

答案。 在甲苯里石蕊保持蓝色（不电离、无 H⁺）；在水里变红（产生 H⁺）。

与镁反应，配平方程式是 Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂，气体是氢气，它使点燃的木条发出「噗」声。

练习题

题目。 把过量碳酸钙加入稀盐酸。

(a) 写出配平方程式。(b) 命名所放出的气体及其检验法。

(c) 当 0.10 mol 盐酸完全反应时，计算在室温条件下产生气体的体积。[室温条件下气体的摩尔体积 = 24 dm³ mol⁻¹]

答案。 (a) 2HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂。(b) 气体是二氧化碳；它使石灰水变浑浊。(c) 由方程式，2 mol HCl 生成 1 mol CO₂，所以 0.10 mol HCl 生成 0.050 mol CO₂。体积 = 摩尔数 × 摩尔体积 = 0.050 × 24 dm³ mol⁻¹ = 1.2 dm³（室温条件）。

考试提示

当题目提到两种不同溶剂时，得分点几乎总是关于水的角色：清楚说出该物质在水中电离产生 H⁺（或 OH⁻），而在非水溶剂里不电离，所以只有在水溶液的情形下才表现酸性（或碱性）。绝不要写「酸在水里更强」，那把强弱和电离混为一谈。

把三条定义分清楚：酸产生 H⁺；碱与酸反应；碱液是产生 OH⁻ 的可溶碱。

为考试而读这条标准

这条标准上几乎每一道题都归结为两项技能。第一是选对离子：酸性来自 H⁺，碱性来自 OH⁻。

只要你能命名负责的离子，大部分解释分就落到位了。第二是把反应与其观察配对：氢气「噗」响、二氧化碳使石灰水变浑浊、氨气（碱液加铵盐）使湿润的红色石蕊变蓝并有刺鼻气味。

把这些气体检验当作固定搭配来记，因为试卷二喜欢把一项性质和它的实验证据结合起来考。

你还要准备好给物质分类。给出一张清单，盐酸、乙酸、氢氧化钠、氨水、氧化铜(II)，你应能说出哪些是酸、哪些是碱液、哪个是不溶的碱，以及哪些含有相同的负责离子。

定义一旦稳固，这种分类就是快分，而它又直接连到下一条标准的 pH值，在那里 H⁺ 或 OH⁻ 的浓度被化成一个数字。

本节定位

这是内容标准 6.1，是**酸、碱与盐**一章的开端。它撑起 pH值、中和与盐的制备，所以值得先把它稳住。

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快速回顾

• 酸：在水中电离产生 H⁺；碱：与酸反应；碱液：可溶的碱，产生 OH⁻。
• 水不可或缺，没有水，就没有电离，也就没有酸性或碱性。
• 酸的反应：与活泼金属（→ H₂）、与碱（→ 盐 + 水）、与碳酸盐（→ 盐 + 水 + CO₂）。
• 碱度 = 可电离的 H 原子数；强弱 = 电离的程度，而非浓度。