寒假笔记本8:酸

酸是一类化学物质的总成,这里我们主要讨论无机酸。

PS.这里讨论的酸全部局限于初中和高中自招范围


\(\rm Part\ I.\ 酸的定义和分类\)

一些物质在溶于水或者融化的过程中,组成这个物质的离子会分离成离子。这个现象我们叫做电离
例如:

\[\rm 稀硫酸的电离:H_2SO_4\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }\color{red}{2H^+}+\color{blue}{SO_4^{2-}}\\ \rm 稀盐酸的电离:HCl\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }\color{red}{H^+}+\color{blue}{Cl^-}\\ \rm 醋酸的电离:CH_3COOH\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }\color{red}{H^+}+\color{blue}{CH_3COO^-} \]

这样的方程式我们称之为电离方程式

请注意:它们的条件虽然没有写,但不是没有。而是默认为“电离”!

接下来,我们就可以对酸下定义了——

电离时,产生的阳离子全部\(\rm H+\)的化合物就是酸

为什么要强调这个“全部”呢?因为有些物质电离的时候也有氢离子产生:

\[\rm NaHSO_4\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }\color{green}{Na^+} + \color{red}{H^+} + \color{blue}{SO_4^{2-}} \]

他不是酸,而是我们在寒假笔记本6:单盐中提到的酸式盐

在初中,我们把酸分为两类:

  1. 含氧酸(如\(\rm HNO_3\ H_2SO_4\ H_2CO_3\ CH_3COOH(醋酸/乙酸,是一种有机酸)\ HOOCCOOH(或者写作C_2H_2O_4,叫草酸或乙二酸,也是有机酸)H_2SO_3\)),他们读作某酸
  2. 无氧酸(如\(\rm HCl\ HF\ HBr\ HI\ H_2S\ HCN\),大多是一些气体的水溶物),我们叫做**氢某酸

\(\rm Part\ II.\ 酸的化学性质\)

\(\large \rm I.\ 酸+酸碱指示剂\)
酸可以让无色酚酞不变色,五色石蕊溶液变红,但是一些过强的算会直接把颜色给你褪去掉导致啥颜色都没有。

\(\large \rm II.\ 酸+氢前金属\)

PS:这里讨论的酸不包括强酸,并且接下来我会用一些符号来代表物质:
Metal表示金属,Acid表示酸根,OH表示氢氧根,\(R_x\)表示x个R元素
例如:MetalO:金属氧化物;MetalOH:金属对应的碱

记住下列重要的方程式:

\[\rm 2Na+H_2SO_4 \xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }Na_2SO_4+H_2\uparrow(有酸的时候先和酸反应,没有酸的时候才与水反应!) \\ Fe+H_2SO_4\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ } FeSO_4 + H_2\uparrow (溶液转绿+气泡,记住是亚铁!) \\ 2Al+2H_2SO_4\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }Al_2(SO_4)_3+3H_2\uparrow(Al是+3价的!) \]

由此,我们总结出酸和金属反应的通式

\[\begin{aligned} &\overset{0x}{Metal}O_y + &\color{red}{H_x}\color{blue}{Acid} &\rightarrow & \overset{+x}{Metal}\color{blue}{Acid}+&\color{red}{H_2}\uparrow \\ & 0价金属 + &酸 &\rightarrow &金属和酸根组成的盐(升价) + &氢气 \end{aligned} \]

\(\large \rm III.\ 酸+金属氧化物\)
观察如下反应方程式:

\[\rm Na_2O+H_2SO_4 \xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ } Na_2SO_4+H_2O \\ \rm MgO+H_2SO_4 \xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ } MgSO_4+H_2O \\ \rm Fe_2O_3+6HCl\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ } 2FeCl_3+2H_2O(固体减少,溶液逐渐转为黄色) \]

由此,我们可以得出金属氧化物和酸的反应通式

\[\begin{aligned} &\overset{+x}{Metal}O_y + &\color{red}{H_x}\color{blue}{Acid} &\rightarrow &\overset{+x}{Metal}\color{blue}{Acid}+&\color{red}{H_2O} \\ & 金属氧化物 + &酸 &\rightarrow &金属和酸根组成的盐(不变价) + &水 \end{aligned} \]

\(\large \rm IV.\ 酸+某些盐\)
不是所有的酸和所有的盐都可以反应,他们之间必须满足“强强生弱弱”的原则(初中不用理解)。
观察如下方程式

\[\rm AgNO_3+HCl\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }HNO_3+AgCl\downarrow \\ \rm NaHCO_3+HCl\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }NaCl+CO_2\uparrow+H_2O(碳酸分解产生二氧化碳和水) \\ \rm H_2SO_4+Ba(NO_3)_2\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }BaSO_4\downarrow + 2HNO_3(白色沉淀) \]

由此,在能反应的情况下,我们总结出某些酸和某些盐反应的通式

\[\begin{aligned} &\overset{+x}{Metal}\color{red}{Acid1} + &H_x\color{blue}{Acid2} &\rightarrow &\overset{+x}{Metal}\color{blue}{Acid2}+&H_x\color{red}{Acid1} \\ & 盐+ &酸 &\rightarrow &金属和酸根组成的盐(不变价) + &新的酸 \end{aligned} \]

\(\large \rm V.\ 酸+碱\)
这一类反应我们称为酸碱中和。观察如下方程式

\[\rm Cu(OH)_2+2HCl\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }CuCl_2+2H_2O(蓝色固体消失,溶液转蓝) \\ \rm H_2SO_4+Mg(OH)_2 \xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }MgSO_4+2H_2O(白色固体消失) \\ \]

可以得出通式:

\[\begin{aligned} &\overset{+x}{Metal}\color{red}{(OH)_x} + &H_x\color{blue}{Acid} &\rightarrow &\overset{+x}{Metal}\color{blue}{Acid}+&\color{red}{H_2O} \\ & 0价金属 + &酸 &\rightarrow &盐(不变价) + &水 \end{aligned} \]

posted @ 2022-02-02 18:09  Zinc~  阅读(48)  评论(0编辑  收藏  举报