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酸和堿的化學性質

I.化學-酸(acid) 在電離過程中產生的陽離子全部為氫離子(H+)的化合物稱為酸,其稀釋溶液在 25°C 時的 pH 值小於 7。酸是壹類化合物的統稱。在化學中,酸的狹義定義是在水溶液中電離出的陽離子全部為氫離子的化合物。這些物質大多溶於水,少數如矽酸則不溶於水。酸在水溶液中壹般都能導電,其導電性能與其在水中的電離情況有關,壹部分酸在水中以分子形式存在,不導電;壹部分酸在水中離解為正負離子,能導電。壹個更寬泛的定義認為,在反應中能提供質子的就是酸,反之就是堿,這個定義被稱為 J. M. 勃朗斯特-洛裏(T. M. Lowry)酸。還有壹種被稱為-{zh-hk:劉以鬯;zh-cn:劉易斯}-(G. N. Lewis)酸的定義,它將酸定義為電子對的接受者,範圍更廣。酸可與堿中和(中和),生成水和鹽類 根據酸在水溶液中電離程度的大小,酸有強酸和弱酸之分,壹般認為強酸在水溶液中完全電離,如鹽酸、硝酸;弱酸在水溶液中部分電離,如醋酸、碳酸[1]。比較酸的強度可以比較它們在堿中的解離常數。從廣義上講,水是壹種堿,因此對於弱酸來說,只需比較其在水中的解離常數即可。這就是所謂的 "水差異效應"。強酸之間的比較不能用水來進行,這被稱為水的 "配平效應";但是,可以使用較強的堿。弱酸(如醋酸)在水中幾乎不電離,因此水的分化效應不明顯,可以使用較強的堿。含氧酸的命名:對於分子中只含有壹種成酸元素的單質含氧酸,較常見的稱為某酸,其他含氧酸則根據成酸元素的氧化數高於或低於某酸,或具有或不具有過氧-O─O─結構來命名。例如氯酸HClO3(氯的氧化數為+5)、高氯酸HClO4(氧化數為+7)、亞氯酸HClO2(氧化數為+3)、次氯酸HClO(氧化數為+1);又如HSO、HSO8含有-O-O-O-鍵,稱為過氧硫酸、過氧二硫酸。例如,兩種簡單的含氧酸縮合壹分子水生成的酸叫吡酸(或酸的縮合):也有用詞重復使用來命名的,例如:簡單含氧酸除去(全部)羥基生成的酰基,如-SO-稱為亞硫酰基,CrOCl稱為鉻酰氯。如果把含氧酸的化學式寫成 MO(OH)(M 為金屬),我們就可以根據數值來判斷常見含氧酸的強弱:=0 極弱酸,如硼酸 H3BO3

分類

1.有機酸按生物體分為無機酸和有機酸 有機酸是指壹些具有酸性的有機化合物。最常見的有機酸是羧酸,其酸性來自羧基(-COOH)。磺酸(-SO3H)也屬於有機酸。有機酸可與醇反應生成酯。2.2.按是否含氧分為含氧酸(如硫酸H2SO4、碳酸H2CO3等)和無氧酸(如鹽酸HCl、氟酸HF等)3.按酸分子電離出H+的數目可分為壹元酸(HCl)、二元酸(H2SO4)、三元酸(H3PO4)

化學性質

酸壹般都具有腐蝕性。弱酸在水溶液中的電離平衡如下:[HA]、[H+]、[A-]分別是 HA、H+、A- 的物質的量濃度,是弱酸 HA 的電離平衡常數。例如,在 298 K 時,醋酸的電離常數為 1.8×10-5,氫氟酸的電離常數為 7.2×10-4。在壹定溫度下,弱酸的電離度隨溶液變稀而增大,如 0.10、1.0×10-3、1.0×10-4 的醋酸,電離度分別為 1.34、13.4、42%,無限稀釋時完全電離。多種弱酸的電離分步進行。例如,磷酸的電離分三步進行,每壹步都有自己的電離平衡常數:水是無機化合物的優良溶劑,離子被水分子強烈吸引而穩定,酸中的H+是直徑為10-3皮米的裸質子,能與水分子強烈結合形成H3O+。例如,水合高氯酸晶體 HClO4-H2O 實際上就是由 H3O+ 和 ClO4 組成的。在水溶液中,H3O+ 與另外三個水分子結合形成 H2O。現在通常用 H 表示水溶液中的氫離子。酸的性質:(1)與指示劑反應紫色石蕊試液遇酸變紅硝酸

無色酚酞試液遇酸不變色(2)與活潑金屬(按金屬活潑性順序排列比氫強的金屬)發生置換反應酸 + 金屬 = 鹽 + 氫 示例:2HCl+Fe=Fe=H2O:2HCl+Fe=FeCl2+H2↑ (3)與堿性氧化物反應 酸+堿性氧化物→鹽+水 3H2SO4+Fe2O3=Fe2 (SO4) 3+3H2O (4)與某些鹽反應 酸+鹽→新酸+新鹽新鹽 H2SO4 + BaCl2 = 2HCl + BaSO4 ↓ (5) 與堿的中和反應 酸 + 堿 → 鹽 + 水 2HCl + Cu (OH) 2 = CuCl2 + 2H2O 如上述 (3) (4) (5) 反應、是兩種 在上述(3)(4)(5)這樣的反應中,兩種化合物相互交換生成兩種新的化合物,我們 稱之為復分解反應。復分解反應有壹定的要求,反應物必須能溶於水(如果有酸,則只有酸能溶於水),生成物中必須有氣體或沈澱或水(二者取其壹即可)。註:如生成 H2CO3 必須寫成 H2O+CO2↑ 如 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ 這裏有氣體生成,(也有水生成) BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl 這裏 BaSO4 是不溶於水的沈澱 NaCl 能與硫酸反應,是因為生成的 HCl 逸出使反應不斷向前推進。反應是不斷向前進行的,這個反應可以用於實驗室制取 HCl 氣體。但像 CaCO3 + HCl,情況就不壹樣了,請參考分解反應的詳細解法。請參考化合物分解反應的詳細解法。所以,判斷能否與酸反應,可以以此為參考依據。

酸度(氫離子濃度指數,pH值)

1909年,丹麥化學家索倫森(S.P.L. S?rensen)提出用pH值來表示[H+],即pH=-lg[H+]。酸性[H+]〉[OH-] pH <7 中性[H+]=[OH-] pH =7 堿性[H+]〈[OH-] pH >7 使用 pH 試紙或酸度計(pH 計)可以檢測溶液的 pH 值。

應用

酸的用途非常廣泛,在許多行業和實驗室中都有應用,包括硫酸、鹽酸和硝酸。許多化學反應都是在水溶液中進行的,pH 值非常重要。例如,如果將二氧化碳通入含有 Ca2+ 的溶液中,能否得到碳酸鈣沈澱就取決於溶液的 pH 值,有些反應必須在恒定的 pH 值下進行,為此,它常被用作弱酸(堿性)及其鹽溶液的緩沖溶液。正常人體血液的 pH = 7.4(含有 HCO 和 HCO、HPO 和 HPO),稍有變化就會引起疾病。1.與金屬反應 例如鹽酸與鐵反應(Fe+2HCl=FeCl2+H2↑),硫酸與鋅等活潑金屬反應(Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑),生成鹽和氫氣。2.與堿發生中和反應,如:氫氧化鈉與鹽酸反應(NaOH+HCl=NaCl+H2O),氫氧化鎂與硫酸反應(Mg(OH)2+H2SO4=MgSO4+2H2O)等,生成鹽和水。3. 與鹽反應,如鹽酸與碳酸鈉反應(2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑) 4. 與氧化物(金屬氧化物)反應,如鹽酸與鐵的氧化物反應生成氯化鐵和水。(6HCl+Fe2O3=2FeCl3+3H2O)

常見酸的性質

①鹽酸(hydrochloric acid)(HCl) 大多數氯化物能溶於水,電位順序在氫之前的金屬、大多數金屬氧化物和碳酸鹽都能溶於鹽酸、此外,Cl- 還具有壹定的還原性,還可以與許多金屬離子和金屬離子生成鹽酸,以促進試樣的溶解。常用於溶解赤鐵礦(Fe2O3)、輝石(Sb2S3)、碳酸鹽、軟錳礦(MnO2)等樣品。硝酸(HNO3)具有強氧化性,幾乎所有的硝酸鹽都能溶於水,除鉑、金和壹些稀有金屬外,濃硝酸幾乎能溶解所有金屬及其合金。鐵、鋁、鉻等會被硝酸鈍化,溶解時加入非氧化性酸,如鹽酸去除氧化膜就能很好地溶解。幾乎所有的硫化物也都可以用硝酸溶解,但應先加鹽酸,使硫以 H2S 的形式揮發出來,以免將單質硫包裹在試樣中,影響分解。另外,硝酸也很不穩定,在加熱或光照條件下可分解為水、二氧化氮和氧氣,而且硝酸濃度越高,越容易分解。硝酸還具有強氧化性,它能與某些金屬、非金屬和還原性物質發生反應,結果使氮化合物值降低,變成二氧化氮或壹氧化氮(濃硝酸與金屬和非金屬反應生成二氧化氮,稀硝酸生成壹氧化氮)。此外,硝酸還能與蛋白質反應,使蛋白質變成黃色。硫酸(H2SO4)除鈣、鍶、鋇、鉛外,其他金屬的硫酸鹽都溶於水。熱濃硫酸具有強氧化性和脫水性,常用於分解鐵、鈷、鎳等金屬和鋁、鈹、銻、錳、釷、鈾、鈦等金屬合金,以及分解土壤和其他樣品中的有機物。硫酸的沸點較高(338℃),當硝酸、鹽酸、氫氟酸等低沸點酸陰離子對測定產生幹擾時,常加入硫酸並以蒸發時出現的白霧(SO3)驅除。 酸雨對樹木的危害

硫酸還有壹些特殊的性質:"吸收性』硫酸能吸收物質表面的濕水和氣態物質中的水蒸氣。例如,如果硫酸暴露在空氣中,它就會吸收空氣中的水蒸氣,從而降低濃度。因此,它的濃度會降低,並釋放出大量熱量。脫水性 "濃硫酸可除去結晶水或鹽類的非自由水,以及某些有機物中原子序數比為 2:1 的 H 和 O 元素,並生成水。強氧化性 "濃硫酸能與某些金屬、非金屬和還原性物質反應,使硫元素化合價降低,變為二氧化硫。硫酸的性質:濃硫酸溶解時會產生大量的熱,所以濃硫酸稀釋時應 "將酸倒入水中,沿容器壁慢慢倒入,不斷攪拌"。如果濃硫酸繼續通入三氧化硫,就會產生 "發煙 "現象,所以含有 SO3 的硫酸稱為 "發煙硫酸"。硒酸(H2SeO4) 硒酸分子量:144.9 白色六方晶體,極易吸濕。熔點(℃):沸點(℃): 58相對密度:2.95×10^3kg/m3,溶於水,不溶於氨水,溶於硫酸。主要用途:用作鑒別甲醇和乙醇的試劑,以及硒鹽的制備。吸濕性 腐蝕性。對眼睛、皮膚、粘膜和呼吸道有刺激性。吸入、口服或皮膚吸收中毒可致命。可能引起化學性支氣管炎、肺炎或肺水腫。慢性影響:頭痛、頭暈、乏力、食欲不振和其他表現。不易燃、強腐蝕性、強刺激性,可造成人體灼傷。具有強氧化性和酸性(均強於硫酸)。其水溶液具有腐蝕性和強烈刺激性。磷酸(H3PO4) 磷酸鹽有很強的配位能力,所以幾乎 90%的礦石都能溶於磷酸。包括鉻鐵礦、鈦鐵礦、鈮鐵礦、金紅石等在內的許多其他酸類不溶物,對於含高碳、高鉻、高鎢的合金也能很好地溶解。單獨使用磷酸溶解時,壹般應控制在 500-600℃ 5min 以下。如果溫度過高、時間過長,會析出焦磷酸不溶物,生成多晶矽磷酸鹽粘結在容器底部,還會腐蝕玻璃。磷酸的性質: 壹、物理性質 純磷酸為無色晶體,熔點 42.3 攝氏度,高沸點酸,易溶於水。市售的磷酸試劑是壹種粘稠、不揮發的濃溶液,磷酸含量為 83-98%。二、化學性質 磷酸是三元中強酸,分三步電離,不揮發,不易分解,幾乎不氧化。具有壹般酸的性質 ⑥高氯酸(HClO4) 熱時,濃高氯酸具有強氧化性,能迅速溶解鋼鐵和各種鋁合金。它是酸性最強的無機酸。它能將 Cr、V 和 S 等元素氧化到最高價態。高氯酸的沸點為 203°C。蒸發成煙霧時,可驅除沸點低的酸,殘留物易溶於水。在重量法測定 SiO2 時,高氯酸也常用作脫水劑。使用 HClO4 時,應避免與有機物接觸,以免發生爆炸。 </P> ⑦ 氫氟酸(HF) 氫氟酸的酸性很弱,但 F 的配位能力很強,與 Fe?+、Al?+、Ti(Ⅳ)、Zr(Ⅳ)、W(Ⅴ)、Nb(Ⅴ)、Ta(Ⅴ)、U(Ⅵ)等離子形成配位離子而溶於水,並能與矽形成 SiF4 而逸出。能腐蝕玻璃。8 氫溴酸(HBr) 無色或淡黃色液體,微發煙。分子量 80.92,氣體相對密度(空氣=1)3.5;液體相對密度 2.77(-67 °C);HBr47%水溶液 1.49。熔點 -88.5 ° C,沸點 -67.0 ° C。可溶於氯苯、二乙基二苯乙烯和其他化學品。溶於氯苯、二乙氧基甲烷和其它有機溶劑。可與水、酒精、醋酸混溶。暴露於空氣和陽光下,因不含溴,顏色逐漸變深。強酸性,有類似鹽酸的刺激性氣味。除鉑、金、鉭等金屬外,對其他金屬均有腐蝕作用,並生成金屬溴。它還具有強還原性,可被空氣中的氧氣和其他氧化劑氧化成溴 壹般定義 通常指壹種有苦味的物質,溶液能改變特定指示劑的顏色(如變紫石蕊藍、變紅酚酞等),其水溶液的 pH 值大於 7,在水溶液中電離出的陰離子都是氫氧根離子。(今天的理論認為,電離時能吸收質子的物質為堿性,陰離子全部為 OH-)。 今天的理論認為,電離時能吸收質子的物質為堿性,陰離子全部為 OH-的物質為堿,統稱為堿。典型的堿有胺(包括氨,化學式:NH3-H2O)、苛性鈉(氫氧化鈉,化學式:NaOH)、熟石灰[氫氧化鈣,化學式:Ca(OH)2]等。堿的廣義概念是指能提供電子或接受質子的物質。化學定義:電離時所有陰離子都是氫氧根離子(OH-)的化合物。(堿的溶解性 除了氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣(微溶)和壹水氨(氨水)外,基本上所有堿 都不溶於水。還要註意的是,氫氧化鈣的溶解度隨溫度升高而降低。

編輯堿的化學性質

概述:堿的化學性質****5 種性質,也稱為堿的壹般性質。值得註意的是,有些性質只適用於可溶性堿。1、堿溶液能與酸堿指示劑作用 堿溶液遇紫色石蕊試液變藍色(現象不明顯,但有變化),遇無色酚酞溶液變紅色(現象明顯) 2、堿能與非金屬單質反應 鹵素與堿發生歧化反應,如:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO(Br2、I2也類似) 硫與堿的歧化反應,如:3S + 6NaOH = NaSO3 + 2Na2S + 3H2O 矽與堿的反應,如:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2(氣體) 3、堿能與酸反應生成鹽和水(這類反應常稱為中和反應,這類反應放出大量熱) 舉例:工業上常用的消石灰(氫氧化鈣)中和含有過量硫酸的廢水 Ca (OH) 2 + H2SO4 = CaSO H2SO4 = CaSO4 + 2H2O 4、堿溶液能與非金屬氧化物反應,生成鹽和水 示例:這類反應是實驗室最常見的二氧化碳與澄清石灰水的檢驗反應,但這類反應不屬於分解反應 CO2 + H2O === H2CO3 H2CO3 + Ca (OH) 2 === CaCO3 ↓ + 2H2O 綜合:CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O 此反應不遇兩種離子化合物相互交換組分,故不屬於復分解反應 5、堿溶液可與鹽反應生成新堿和新鹽 例:這類反應是實驗室中常見的制備氫氧化鈉的反應,堿與鹽反應有兩個要求,壹是要求參加反應的堿和鹽要能溶於水,二是要求生成物中有沈澱、氣體或水。Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaOH 註:堿液與酸性氧化物反應(1)概念:能與堿反應;生成鹽和水的氧化物。如 CO2、SO2、SiO2、SO3、Mn2O7 等都是酸性氧化物。(2)註意:①酸性氧化物包括大多數非金屬氧化物和少數金屬氧化物(如 Mn2O7),酸性氧化物不壹定是非金屬氧化物,少數非金屬氧化物不是酸性氧化物,如 CO、H2O 等。②酸性氧化物多數溶於水,能與水反應生成酸,也有少數酸性氧化物不溶於水,不能與水反應生成酸,如SiO2。

編輯本段常用堿

氫氧化鋰是壹種燒堿,固體為白色結晶粉末或小顆粒,四方晶系。相對密度為 1.46g/cm3,熔點 471℃,沸點 925℃,在沸點時開始分解,在 1626℃時完全分解。微溶於乙醇,溶於甲醇,不溶於乙醚;由於溶解放熱和溶解後溶液密度變大,在 288 K 飽和水溶液中濃度可達 5.3 mol/L:壹水合物為單斜晶系,溶解度:22.3g/100g 水(10℃),密度為 1.51g/cm3。堿性較強,故其飽和溶液能使酚酞改變結構,能使酚酞由無色變為深紅色。在空氣中極易吸收二氧化碳。氫氧化鋰有強烈的腐蝕性和刺激性,應密封保存。氫氧化鈉 俗稱燒堿、苛性鈉、苛性鈉。氫氧化鈉用途廣泛,在化學實驗中除用作試劑外,因其具有較強的吸濕性

性,還可用作堿性幹燥劑。燒堿在國民經濟中應用廣泛,許多工業部門都需要燒堿。使用燒堿最多的部門是化學品制造,其次是造紙、鋁、鎢、人造絲、人造棉和肥皂制造。氫氧化鈣俗稱熟石灰或生石灰,可通過生石灰(即氧化鈣)與水反應制成,反應過程中會釋放大量熱量。氫氧化鈣在農業中常用於中和酸性土壤,也可用於配制殺蟲劑波爾多液。在日常生活中,三合土和石灰漿的主要成分是熟石灰。此外,實驗室中常用氫氧化鈣的澄清水溶液來檢驗二氧化碳 氫氧化鉀 溶於水、乙醇,微溶於乙醚,溶於水放出大量熱,溶於乙醇和甘油。熔點 360.4 ℃。其化學性質與氫氧化鈉(燒堿)相似,水溶液無色,呈強堿性,能破壞細胞組織。用作化工生產的原料,也用於醫藥、染料、輕工等行業。氫氧化銅為藍色或藍綠色膠狀或淡藍色結晶粉末,不溶於水,溶於酸、氨水和氰化鈉,加熱至60-80℃變黑,升溫後又分解為

黑色氧化銅和水。用作分析試劑,也用於醫藥、農藥等。可用作催化劑、媒染劑、顏料、飼料添加劑、紙張染色燈等。氫氧化鐵(非標準名稱:三氧化二鐵)是壹種不溶性紅棕色堿,可用於制造顏料、藥品,還可用於制造砷解毒劑等。

氨、氫氧化銨(NH4OH,或 NH3-H2O) 它是重要的化工原料,也是化學實驗中常用的試劑。又稱 "氣體肥料"。(附:氨溶質為 NH3)氨水的施用原則是 "壹不離土、二不離水"。不離土就是要深施覆蓋土壤;不離水就是用水稀釋降低濃度,減少揮發,或結合灌溉施用。由於氨水比水輕,灌溉時應註意避免在局部地區積聚過多而灼傷植物。氨水既可用作基肥,也可用作追肥。蘇打(蘇打、碳酸鈉 Na2CO3)或碳酸氫鈉(小蘇打 NaHCO3)能中和因農藥噴灑過多而粘附在深綠色蔬菜上的有機酸或硫化物,使蔬菜保持原有的色澤,並消除農藥對蔬菜的汙染;3.純堿具有很強的脫脂作用,可以除去原料上多余的油脂油毛幹貨;4.純堿可以釋放玉米中不易釋放的煙酸,使長期食用玉米的人不會因玉米中煙酸的缺乏而患癩皮病;5.純堿還可以使玉米中的澱粉酶活性增強,使玉米中的澱粉酶活性增強。純堿的缺點是會產生不良影響,對食物中的維生素 B1、B2 和維生素 C 有較強的破壞作用,同時會影響人體對某些礦物質的吸收和利用,所以不宜濫用。6.純堿不是堿,溶液呈堿性

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