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九年义务教育四年制初级中学教科书 化学(第二册)



化 学

第一章

金 属


  在第一册中,我们学习了氧、氢、碳等非金属元素的一些性质。但是在 已发现的一百余种元素中,大约有 4/5 是金属元素。金属的用途非常广泛。 在这一章中,我们将学习几种常见金属,着重介绍铁的一些性质。
  “钢铁”是在生活中常用到的一个名词,可是钢并不等于铁。虽然钢的 主要成分是铁,但在性能方面却跟铁存在着很大的差异。学完这章后,就可 以知道钢和铁存在差异的原因了。


  钢铁是人类生活和生产中非常重要的材料,桥梁、铁道、舰船、车辆和 各种机械等等,都需要大量的钢铁来制造,就连动植物体内也含有铁。
  钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。在古代和中 世纪的一段很长的历史时期内,我国的钢铁生产技术一直处于世界领先地 位。早在春秋战国时期,劳动人民就开始生产和使用铁器,挖掘出土的春秋 时期的钢剑,表明当时钢的质量已经达到了较高的水平。从公元 1 世纪起, 铁便成了我国最主要的金属。


  新中国成立以后,我国的钢铁工业得到了飞速的发展。1949 年我国的钢 产量只有 15 万吨,居世界第 26 位,1994 年的钢产量已超过 9000 万吨,位 居世界前列。




第一节 铁的性质


铁具有哪些重要性质?怎样使用和保护铁制品?本节将讨论这些问题。 一、铁的物理性质 纯铁具有银白色金属光泽,质软,有良好的延性和展性。铁的密度是 7.86
克/厘米 3,熔点 1535℃,沸点 2750℃。铁还是电和热的导体。 二、铁的化学性质 铁是一种化学性质比较活泼的金属,在一定条件下,可以跟多种非金属
单质及某些化合物发生化学反应。
1.铁跟氧气的反应 在学习氧气的性质时,我们做过细铁丝在氧气中燃烧的实验,知道了铁
可以跟氧气发生化学反应。
3Fe+2O2Fe3O4
  在常温下,铁在干燥的空气中很难跟氧气发生化学反应。在这种条件下, 铁器可以存放较长时间。但是,铁在潮湿的空气中却能跟氧气发生化学反应, 生成铁锈。
  
[实验 1-1] 取 3 支试管,三根洁净的铁钉①及其它用品,进行下列实验。 (1)在第一支试管中放入一根铁钉,注入蒸馏水,不要浸没铁钉,使铁钉
与空气和水接触。 (2)在第二支试管中放入一根铁钉,注入刚煮沸过的蒸馏水②至浸没铁
钉。然后在水面上注入一层植物油,使铁钉只与水接触。 (3)将第三支试管用酒精灯烘干,放入一根铁钉,用橡皮塞塞紧试管口,
使铁钉只与干燥的空气接触。
将 3 支试管放置在教室里,每天观察铁钉生锈的情况③。


  [讨论]通过这个实验,你认为铁在什么条件下最容易生锈?怎样才能防 止铁生锈。
  铁生锈,实际上是铁、氧气和水等物质相互作用,发生的一系列复杂的 化学反应。铁锈的成分很复杂,主要是氧化铁。铁锈很疏松,易吸水。因此, 铁制品表面的锈如不及时除去,会加快铁制品的生锈速度。据估计,全世界 每年因生锈损失的钢铁,约占世界年产量的四分之一。
  防止铁制品生锈,除了要保持铁制品表面的洁净和干燥外,最常用的方 法是在铁制品的表面涂上一层保护膜,这样既可以隔绝空气又可以防水。如 在车、船的表面刷油漆;在机械上涂油。还可以在金属制品表面镀其它金属 或通过化学反应使铁制品的表面生成致密的氧化膜以防止铁生锈(如锯条上 的烤蓝)。


2.铁跟酸的反应 在学习氢气的制法时,我们知道了铁可以跟盐酸或稀硫酸发生置换反
应,生成氢气和铁的化合物。
  [实验 1-2]在两支试管中各放入一根洁净的铁钉,然后分别注入 5 毫升 的稀盐酸和稀硫酸。观察反应现象。

  通过实验,我们可以看到,铁跟酸的反应与锌跟酸的反应相似,即铁与 酸接触后,立即发生化学反应。在大量氢气生成的同时,试管中液体的颜色 由无色逐渐变为浅绿色(FeCl2 溶液或 FeSO4 溶液的颜色)。
铁跟盐酸或稀硫酸反应的化学方程式是: Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
根据这个实验事实,我们应该知道在使用铁器时应尽量避免跟酸接触。
3.铁跟硫酸铜的反应
  [实验 1-3]在装有硫酸铜溶液的试管中,放入一根洁净的铁丝,过一会 儿取出。观察铁丝有什么变化。
我们可以看到,浸没在硫酸铜溶液中的铁丝表面上覆盖了一层红色的 铜。也就是说,铁跟硫酸铜溶液反应,置换出了单质铜。这个反应的化学方



① 洁净的铁钉指去油去锈的铁钉。
② 煮沸蒸馏水以赶走水中溶解的空气。
③ 此实验约需一周时间,教师可提前做好一切准备工作。

程式是:


Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

  早在西汉时期,我国劳动人民就已发现铁能从某些含铜化合物的溶液中 置换出铜。在西汉刘安所著的《淮南万毕术》中,就有“曾青得铁则化为铜” 的记载。这里的曾青就是铜的化合物。在宋朝,利用这个反应冶铜的生产已 具有了一定的规模。即把铁片放入硫酸铜溶液中,以置换出单质铜。这种方 法是现代湿法冶金的先驱。



习题
1.填写下列空白
(1)铁是一种密度为 的具有 色光泽的金属,它具有良好的
性和 性。
(2)铁在干燥的空气中 跟空气中的 反应,在潮湿的空气中 跟 空气中的 反应,生成 。
2.写出下列反应的化学方程式,并指出各属于哪种反应类型 (1)铁跟盐酸的反应
(2)铁跟硫酸铜溶液的反应
3.被雨水淋湿的自行车必须要先用干布擦净后才能用带油的布擦,为什 么?
4.在含有 16 克硫酸铜的溶液中,至少要放入多少克铁才能使硫酸铜反应
完全?

第二节 生铁和钢


  纯铁很软,不宜用来制造机械和其它用品。我们平时使用最多的是铁的 合金。
合金是由一种金属跟其它一种或几种金属(或金属跟非金属)一起熔合而
成的具有金属特性的物质。生铁和钢就是铁的合金。
一、生铁
1.生铁 北方冬天取暖用的炉子、烧菜用的铁锅、机床的底座等,都是用生铁制
成的。
  生铁是含碳量在 2%~4.3%之间的铁合金。生铁中除含有碳以外,还含 有硅、锰以及少量的硫和磷等。
生铁一般可分为白口铁、灰口铁和球墨铸铁。 白口铁的断口呈暗白色,硬而脆,不宜进行铸造和机械加工。主要用于
炼钢。
  灰口铁的断口呈深灰色,具有较好的机械加工和铸造等性能,但强度较 差,不能锻轧。常用来制造化工机械和铸件等。
  球墨铸铁中的碳呈球形,具有很高的机械强度,在某些场合可以代替钢。 目前,世界各国都在大量生产球墨铸铁。
2.生铁的冶炼
铁在自然界的分布很广,在地壳中的含量接近 5%,在金属元素中,仅

次于铝。 由于铁的化学性质比较活泼,所以地壳中的铁都是以化合物形式存在
的。在这些含铁化合物中,常用来炼铁的有磁铁矿(主要成分是 Fe3O4)、赤铁
矿(主要成分是 Fe2O3)和菱铁矿(主要成分是 FeCO3)等。
  把铁矿石炼成铁是一个很复杂的过程,但主要的反应原理我们在“碳” 章就学过了,即在高温条件下,用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原 出来。
炼铁的主要设备是高炉,主要原料是铁矿石、焦炭和石灰石①。 用高炉炼出的铁是生铁。
[例题] 用 2000 吨含氧化铁 75%的赤铁矿石,可炼出多少吨铁? 说明:在实际生产中,所用的原料或生成物一般都含有一定量的杂质,
在进行实际计算时,必须要考虑到这一点。
[解]2000 吨赤铁矿石中含氧化铁的质量为:
2000 吨×75%=1500 吨 设:1500 吨氧化铁可炼出铁的质量为 x。
Fe 2 O3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2
160 2×56

1500吨

160
2 ? 56


x
1500吨
?
x

2 ? 56 ? 1500吨
x ?
160
? 1050吨
答:2000 吨含氧化铁 75%的赤铁矿石可炼出铁 1050 吨。
二、钢
1.钢 钢较硬,具有良好的延性、展性和弹性,机械性能好,可以锻轧和铸造。
在日常生活中常用的刀剪、自行车等都是钢制品。
钢是含碳量在 0.03%~2%之间的铁合金。 钢大致可分为碳素钢和合金钢两大类。 根据含碳量的多少,碳素钢又可以分为低碳钢(含碳量低于 0.3%)、中
碳钢(含碳量为 0.3%~0.6%)和高碳钢(含碳量高于 0.6%)。含碳量越低,
钢的韧性越好;含碳量越高,钢的硬度越大。低碳钢和中碳钢常用来制造机 械零件、钢管等;高碳钢常用来制造刀具、量具和模具等。
  合金钢是在碳素钢中适量地加入一种或几种其它元素而制成的具有特殊 性能的钢。表 1-1 列出了几种常见合金钢的主要特性和用途。
2.钢的冶炼 钢的性能比生铁优越,使用范围远超过生铁,因此需要将大部分生铁冶
炼成钢。






① 石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。

表 1-1 几种常见合金钢的主要特性和用途
名称 主要合金元素 主要特性 主要用途
锰钢

韧性好,硬度大 钢轨、轴承、钢磨、挖掘 机铲斗、坦克装甲
不锈钢
铬、镍
抗腐蚀性好 医疗器械、容器、反应
釜、炊具
硅钢

导磁性好 变压器、发电机和电 动机中的铁芯 钨钢 钨 耐高温,硬度大 刀具

把生铁炼成钢的过程较复杂,主要反应原理是在高温条件下,用氧气或
铁的氧化物把生铁中所含的过量的碳和其它杂质转变为气体或炉渣而除去。 炼钢的主要设备有转炉、电炉和平炉。

习题
1.填写下列空白
(1)合金是由 和 在一起熔合而成的具有 特性的物质。 (2)生铁和钢都是 的合金。生铁中碳的含量为 ,钢中碳的含量为

(3)炼铁的主要反应原理是 ;炼钢的主要反应原理是 。
2.同生铁比较,钢具有哪些优良性能?
3.煅烧含 94%碳酸钙的石灰石 50 吨,可得到氧化钙多少吨?
4.炼 200 吨含 3%杂质的生铁,需要含 85%氧化铁的赤铁矿石多少吨?

第三节 几种常见的金属


  人类使用金属已有几千年的历史。目前,金属仍是人们使用的重要的材 料。
在工业上把金属分为黑色金属和有色金属两大类。
  黑色金属指的是铁、锰、铬以及它们的合金,而其余的金属都属于有色 金属。


  在本章的前二节中,我们已学习了一些铁和钢的知识,在这一节中,将 学习几种常见的有色金属的知识。
一、铜
铜是人类最早使用的金属。在我国,青铜器的生产和使用可以追溯到距
今 3000 多年以前的夏商时期。在甘肃出土的青铜小刀,据科学测定,已有
4700 多年,是迄今发现的很早的青铜器;在河南发掘出的著名的司母戊鼎, 重达 875 公斤,制作非常精美,是目前出土的最大的青铜器。大量的考古研 究表明,在夏商时期我国的劳动人民就已掌握了青铜的冶炼、铸造技术,进 入了“青铜器时代”。
  铜具有紫红色的金属光泽,密度为 8.9 克/厘米 3,熔点为 1083℃,沸点 为 2595℃。
  
铜具有良好的延性、展性、导电性和导热性等。 铜有较好的耐腐蚀能力,在干燥的空气中很稳定,不跟稀盐酸或稀硫酸
反应。但在潮湿的空气中,铜的表面能生成一层绿色的碱式碳酸铜(铜绿)。 在高温下,铜可以跟氧气发生反应生成黑色的氧化铜。
  铜的导电性能非常好,在金属中仅次于银而居第二位。因此铜广泛地用 于电器工业,制作电线、电缆和各种电器设备。全世界每年用于电器工业的 铜占铜年产量的一半以上。
  鉴于铜有良好的导热性能,在化学工业中,常用铜来制造热交换器、深 度冷冻装置等。
  在实际应用中,使用较多的是铜的合金,常见的铜的合金有黄铜(铜锌合 金)、青铜(铜锡合金)和白铜(铜镍合金)等。铜和铜的合金在机械、仪器仪表 等行业中,常用来制造各种零件;在国防工业中,用于制造枪弹和炮弹。
在造船、医疗器械等行业中,铜也有非常广泛的用途。
二、铝
  铝在自然界中的分布极广,在地壳中铝的含量约为 7.73%,仅次于氧和 硅,排在第三位,是含量最高的金属元素。在自然界中,铝以化合物的形式 存在于各种岩石和矿物中,其中主要的有铝土矿、高岭土、明矾石、长石等。 我国有悠久的使用铝矿物的历史,很早就从明矾石中提取明矾(古称矾石) 以供医药、净水等方面的使用。汉代《本草经》(公元前 1 世纪)中共记载了
16 种矿物药物,其中就包括有矾石。明末的《天工开物》(公元 1637 年)一
书中则记载了矾石的制取和用途。
  铝具有银白色的金属光泽,密度为 2.7 克/厘米 3,熔点为 660℃,沸点 为 2200℃。
铝具有良好的延性、展性、导电性和导热性等。
  铝的化学性质比较活泼,很容易跟氧气发生反应,在其表面形成一层致 密的氧化铝薄膜。这层薄膜可以阻止内部的铝进一步被氧化,还能抵御浓硫 酸、浓硝酸等的侵蚀。因此在化学工业中,铝可以用来制造跟浓硫酸、浓硝 酸等接触的设备,贮罐和管道等。
铝的导电性仅次于银和铜,虽然铝的导电能力只有铜的 65%,但由于铝
的密度小,价格便宜,所以铝制电线和电缆的使用是非常广泛的。 铝的导热性比铁要好得多,因此铝是制造热交换器、冷却器等的良好材
料。
  铝在高温时的还原性很强,利用铝的这个性质,可以用铝来冶炼某些高 熔点金属或焊接钢轨等。
  铝虽然有许多优良的性能,但比较软,这就使其应用范围受到了很大的 限制,为此,人们常将铝制成各种铝合金,如铝跟镁、铜、硅等的合金来使 用。铝合金质轻,且有相当的强度,是制造汽车、飞机、火箭、船舶的理想 材料。
  在建筑行业中,铝门窗、铝梁等铝合金的使用也相当普遍。在日常生活 中,铝锅、铝盆、铝盒等铝制品更是应用广泛,深受人们的喜爱。
三、锌
  我国是最早发明炼锌方法的国家之一。《天工开物》中就对锌的冶炼有 简单的描述。
锌具有青白色金属光泽,密度为 7.14 克/厘米 3,熔点为 419.4℃,沸点

为 907℃。 极纯的锌展性很好,纯度不高的锌在室温下较硬。
  锌在空气中比较稳定,能在表面生成一层致密的氧化物薄膜,从而保护 了内部的金属不受腐蚀。所以,常将锌镀在钢铁制品的表面来保护钢铁制品。 全世界每年所产的锌有一半左右用于钢铁的防腐蚀。
  锌的另一个重要用途是用于制取黄铜,以增加铜的强度、耐磨性、耐腐 蚀性等。含锌量在 32%~38%的黄铜,其可塑性很强,可以用来制造某些受 压设备。
锌还用于制造印刷用的锌版和制造干电池等。 锌在电子工业中也有着极其重要的用途。如彩色电视机显像管荧屏上就
有锌的化合物。 锌不仅是工业上必不可少的金属材料之一,也是人体必需的微量元素之
一。每个人一昼夜大约需要(3~5)毫克的锌。儿童体内缺锌会影响发育,老 年人体内缺锌会加快衰老。
  锌对植物来说也是非常重要的。如土壤中缺锌,小麦的生长就会受到影 响等。
四、钛
  钛在地壳中的含量居第十位,比常见的铜、铅等还要多。但由于钛在高 温下很容易跟氧等化合,因此很难提炼,自 1791 年发现钛以后,经过了 120 年,到 1910 年人们才第一次制得较纯的钛,由于这个原因,至今仍有人将钛 称为“稀有金属”。
钛具有银白色的金属光泽,外观很像钢,密度为 4.5 克/厘米 3,熔点为
1725℃,沸点为 3260℃。 钛具有良好的延性和展性。
钛的抗腐蚀性能非常优良,在通常状况下,钛很不活泼,在空气中将钛
加热到 500℃时还是稳定的,这是由于在钛的表面生成了一层致密的氧化物 薄膜阻止了内部的钛继续发生反应。钛还可以抵御多种酸和碱的腐蚀,尤其 是对于海水,钛的抗蚀性非常好,是制造船舶的理想材料。
可以认为,钛的重要特点是密度小、强度高、耐高温、抗腐蚀。钛比铁
要坚韧得多,但密度却只约为铁的 59%,而且不会“生锈”;钛的密度比铝 稍大,但强度却是铝的两倍,而且耐热性能远高于铝。
钛的合金已经成为制造航空、航天设备的不可缺少的材料。目前,世界
上生产的钛 70%以上供制造飞机和航天器使用。 钛和钛的合金还被应用到石油化工、冶金、电镀、制药等行业,制造化
工机械、反应器、热交换器和蒸馏塔等。 在医疗方面还可用来做人造骨骼。


选学
金属元素与人体健康的关系


人离不开金属,不仅仅指人的生活、生产离不开金属,同时也指人类的
生存离不开金属。人体内含有多种金属元素,尽管这些元素的含量较低,但 却是必不可少的。它们在人体中都含有一定的量,过多或过少都会影响人体 的健康。

下表中列出了人体内几种常见金属对人体的影响。




































习题
1.铝是一种活泼的金属,为什么它在空气中不容易被腐蚀?
2.钛可以用来制造飞机和船舶,这两个用途的根据是什么?
3.某铝土矿中含有氧化铝(Al2O3)88%,在理论上要用多少吨这种矿石做
原料才能制得金属铝 10 吨?
(用氧化铝制铝的化学方程式为:2Al2O34Al+3O2↑)


本章小结 钢铁,这两个字经常作为一个词使用,但钢并不等于铁,必须加以区别。 生铁和钢的主要成分都是铁,它们的各种性能之所以不同,主要是由于
含碳量的不同。含碳量在 0.03%~2%之间的铁合金是钢,含碳量在 2%~4.3
%之间的铁合金是生铁。 从铁矿石冶炼生铁的主要反应是,在高温条件下,用一氧化碳从铁的氧
化物中将铁还原出来。例如,
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2


  把生铁冶炼成钢的主要反应原理是,在高温条件下,用氧气或铁的氧化 物把生铁中所含的过量的碳和其它杂质转变为气体和炉渣而除去。
铁的化学性质比较活泼,在一定条件下,可以跟多种物质,如氧气、盐

酸、稀硫酸、硫酸铜溶液等发生化学反应。 铁是用途非常广泛的一种金属材料,是现代工业的基础。但是,每年因
生锈而损失的铁的量相当大,必须采取各种方法来防止铁生锈。 铜、铝、锌、钛等也是非常重要的金属材料。

复习题

1.填写下列空白
(1)白口铁的主要用途是 ;灰口铁的主要用途是 。
(2) 碳钢常用来制造机器零件; 碳钢常用来制造刀具和模具。 (3)合金钢是在 中适量加入 而制成的具有各种 的钢。
2.将正确答案的序号填在括号里
(1)下列有关铁的叙述,错误的是 [ ]。 A.生铁是含杂质很多的铁合金
B.铁可以在氧气中燃烧
C.铁跟盐酸反应生成氯化亚铁(FeCl2)和氢气
  D.铁在潮湿的空气中会生锈 (2)相同质量的铁和锌,分别跟足量的稀硫酸充分反应,结果是
[ ]。
A.铁起反应生成氢气的质量大 B.锌起反应生成氢气的质量大 C.生成氢气的质量相同 D.生成氢气的质量大小无法比较
(3)2.8 克一氧化碳在高温下跟 5.8 克某种铁的氧化物完全反应,这种氧
化物是 [ ]。 A. FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4
3.将左右两项中相关的内容用线联接起来 左 右
铁在氧气中燃烧 缓慢氧化
铁跟盐酸反应 化合反应 铁生锈 置换反应
4.写出下列各变化的化学方程式

5.要炼出含有 2%杂质的铁 1600 吨,需要氧化铁质量分数为 80%的赤铁 矿石多少吨?
6.1.1 克某钢样在纯氧中完全燃烧,得到 0.013 克二氧化碳,求此钢样 中碳的质量分数。

第二章

溶 液



  溶液对我们来说并不陌生,在小学自然课中,我们已学过溶液,在前面 几章的学习中,也已用过许多溶液,如稀硫酸、澄清的石灰水、硫酸铜溶液 等。溶液在工农业生产中和科学实验中有极广泛的用途,与人民生活息息相 关,因此我们有必要进一步学习关于溶液的基础知识。

第一节 悬浊液 乳浊液 溶液


  把不同的物质放入水中后,是不是都能够得到溶液呢?让我们观察以下 实验。
  [实验 2-1] 在 4 支试管里,各加入 10 毫升水,然后分别加入少量泥土、 植物油、蔗糖和食盐,观察实验现象;振荡,再观察发生的现象;静置一段 时间以后,又有什么现象发生?
泥土的密度大于水的密度,把泥土放入水中时,泥土沉到水底。振荡后
得到浑浊的液体。液体里悬浮着由很多分子集合成的固体小颗粒,使整个液 体呈浑浊状态。这种液体不稳定,静置一会儿后,固体逐渐下沉。这种固体 小颗粒悬浮于液体里形成的混合物叫做悬浊液(或悬浮液)。
植物油的密度小于水的密度,把植物油注入水中时,植物油漂浮在水面
上,分为有界面的两层。用力振荡后得到乳状浑浊的液体。这种液体里分散 着不溶于水的小液滴,小液滴也是由很多分子集合而成的。这种液体也不稳 定,经过静置,植物油逐渐浮起来,又分为上下两层。这种小液滴分散到液 体里形成的混合物叫做乳浊液(或乳状液)。
把蔗糖或食盐放入水中振荡后,得到的液体与悬浊液、乳浊液不同。把
蔗糖放在水里时,蔗糖表面的分子在水分子的作用下,向水里扩散,随着振 荡,蔗糖的分子就均一地分散到水分子中间了。组成食盐的小微粒(钠离子和 氯离子)也是均一地分散到水分子中间的。这两种液体不但是均一的,而且是 稳定的。只要水分不蒸发,温度不变化,不管放置多久,蔗糖和食盐不会分 离出来。像这样一种或几种物质分散到另一种物质里,形成均一的、稳 定的混合物,叫做溶液。我们把能溶解其它物质的物质叫做溶剂;被溶解 的物质叫做溶质。溶液是由溶剂和溶质组成的。上述实验中,水是溶剂,蔗 糖和食盐是溶质。水能溶解很多种物质,是最常用的溶剂。汽油,酒精等也 可以做溶剂。例如,汽油能溶解油脂,酒精能溶解碘,等等。
  溶质可以是固体,也可以是液体或气体。固体、气体溶于液体时,固体、 气体是溶质,液体是溶剂。两种液体互相溶解时,通常把量多的一种叫做溶 剂,量少的一种叫做溶质。当溶液中有水存在时,不论水的量有多少,我们 习惯上都把水看作溶剂。通常不指明溶剂的溶液,一般指的是水溶液。
[讨论] 试比较悬浊液、乳浊液和溶液的区别。 溶液、悬浊液和乳浊液都有很多用途。 在溶液里进行的化学反应常是比较快的。所以,在实验室里或化工生产
中,要使两种能起反应的固体起反应,常常先把它们溶解,然后把两种溶液

混合,并加以振荡或搅动,以加快反应的进行。例如,第一册第四章讲质量 守恒定律时,做氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液起反应的演示实验,两种溶液一 混合,反应立即发生。
  溶液对动植物的生理活动也有很大意义。动物摄取食物里的养料,必须 经过消化,变成溶液,才能吸收。在动物体内氧气和二氧化碳也是溶解在血 液中进行循环的。在医疗上用的葡萄糖溶液和生理盐水、医治细菌感染引起 的各种炎症的注射液(如庆大霉素、卡那霉素)、各种眼药水等,都是按一定 的要求配成溶液使用的。植物从土壤里获得各种养料,也要成为溶液,才能 由根部吸收。土壤里含有水分,里面溶解了多种物质,形成土壤溶液,土壤 溶液里就含有植物需要的养料。许多肥料,像人粪尿、牛马粪、农作物秸秆、 野草,等等,在施用以前都要经过腐熟的过程,目的之一是使复杂的难溶的 有机物变成简单的易溶的物质,这些物质能溶解在土壤溶液里,供农作物吸
收。
  悬浊液和乳浊液的用途也很广泛。例如,在医疗方面,常把一些不溶于 水的药物配制成悬浊液来使用。治疗扁桃体炎等用的青霉素钾(钠)等,在使 用前要加适量注射用水,摇匀后成为悬浊液,供肌肉注射。用 X 射线检查肠 胃病时,让病人服用硫酸钡的悬浊液(俗称钡餐),等等。又如,粉刷墙壁时, 常把熟石灰粉(或墙体涂料)配制成悬浊液(内含少量胶质),均匀地喷涂在墙 壁上。在农业生产中,为了合理使用农药,常把不溶于水的固体或液体农药, 配制成悬浊液或乳浊液,用来喷洒受病虫害的农作物。这样农药药液散失得 少,附着在叶面上的多,药液喷洒均匀,不仅使用方便,而且节省农药,提 高药效。

家庭小实验
  利用空玻璃药瓶和一些必要物品进行如下实验,观察实验现象,并把观 察到的现象填在表中空白处(也可以试验某些其它物质在水中溶解的情况)。



















习题
1.列举一些在生产和生活实际中遇到的溶液。
2.分别指出下列各种溶液里的溶质和溶剂。 (1)碘酒 (2)糖水 (3)酒精的水溶液
3.将正确答案的序号填在括号里 (1)当水分不蒸发,温度不改变时,溶液放置较长时间后,溶质

[ ]。


A.会沉降出来 B.不会分离出来 C.会浮上水面 (2)一杯溶液里各部分的性质是 [ ]。 A.相同的 B.不相同的 C.上面跟下面不相同

第二节 饱和溶液不饱和溶液


  大家都知道,糖或食盐很容易溶解在水里,但是,在一杯水里是不是可 以无限制地溶解呢?生活经验告诉我们,在一杯水里,如果糖或食盐放得太 多,在杯底就会剩下溶解不了的糖或食盐。下面我们做两种物质的溶解实验。
  [实验 2-2]在各盛有 10 毫升水的两支试管里,分别缓缓地加入氯化钠 和硝酸钾的固体。边加入,边振荡,到试管里有剩余固体,不能再溶解为止(保 留试管里的溶液,供下面的实验用)。这个实验说明了什么问题?
  实验说明,在一定温度下(实验是在室温条件下进行的),在一定量的水 里(实验中用的是 10 毫升),氯化钠或硝酸钾不能无限制地溶解。
  我们把在一定温度下,在一定量的溶剂里,不能再溶解某种溶质的 溶液叫做这种溶质的饱和溶液;还能继续溶解某种溶质的溶液,叫做这 种溶质的不饱和溶液。例如,在上面的实验里,在室温下当氯化钠或硝酸 钾还能继续溶解的时候,试管里的溶液是不饱和溶液;当氯化钠或硝酸钾不 能继续溶解而有固体剩余的时候,试管里的溶液就是饱和溶液了。
在讲饱和溶液和不饱和溶液时,为什么一定要指明“一定温度”和“一
定量溶剂”呢?让我们观察下面两个实验。
  [实验 2-3]给[实验 2-2]里盛有硝酸钾溶液和剩余硝酸钾固体的试管 缓缓加热,边加热,边振荡,观察试管里剩余的硝酸钾固体有什么变化。
我们看到,在温度升高时,原来不能再溶解的硝酸钾又能继续溶解了,
在室温下的硝酸钾饱和溶液变成不饱和的了。
  [实验 2-4]给[实验 2-2]里盛有氯化钠溶液和剩余氯化钠固体的试管 缓缓加入少量水,边加边振荡,观察试管里剩余的氯化钠固体有什么变化。 再加水振荡,直至氯化钠固体完全溶解。
实验告诉我们,在饱和溶液中加入水时,原来不能溶解的氯化钠固体又
能继续溶解了,溶液又变成不饱和了。 这两个实验说明,在升高温度或增加溶剂的量的情况下,原来的饱和溶
液可以变成不饱和溶液。因此,只有指明“在一定温度下”和“在一定量溶 剂里”,溶液的“饱和”和“不饱和”才有确定的意义。
  为了粗略地表示溶液里溶质含量的多少,人们还常常把溶液分为浓溶液 和稀溶液。应该注意的是,“浓”、“稀”只表示溶液中溶质含量的多少, 而与溶液是否饱和并没有必然的联系。
[实验 2-5] 在各盛有 10 毫升水的两支试管里,分别加入 2 克氯化钠
和 0.1 克熟石灰,振荡,观察现象。静置后再观察现象。 通过实验我们看到,室温下,2 克氯化钠完全溶解在 10 毫升水中了,得
到均一、透明的溶液。此溶液虽然是不饱和溶液,但由于含溶质较多,它是 浓溶液。在另一试管内,0.1 克熟石灰却不能完全溶解,经充分振荡并静置 后,有白色固体沉降到试管底部。这时,试管内上层澄清的液体是熟石灰的

饱和溶液,但此溶液里所含的溶质很少,它是稀溶液。 这个实验说明了,对于不同溶质来说,浓溶液不一定是饱和溶液,稀溶
液也不一定是不饱和溶液。当然,对于同一种溶质的溶液来说,在一定温度 时,饱和溶液比不饱和溶液要浓。
  一般地说,要确定某一溶液是否饱和,只要看在一定温度下,有没有不 能继续溶解的剩余溶质存在,如有,且溶质的量不再减少,那么这种溶液就 是饱和溶液。

习题
1.现有一瓶接近饱和的硝酸钾溶液,试举出两种使它变成饱和溶液的方 法。
2.下列说法是不是正确?为什么? (1)浓溶液一定是饱和溶液;稀溶液一定是不饱和溶液。 (2)在同一温度下,氯化钠的饱和溶液比它的不饱和溶液浓。 (3)某硝酸钾溶液在 20℃时是饱和的,当其它条件不变,温度升到 100
℃时,该溶液也一定是饱和的。

第三节 溶 解 度


  我们已经知道,在相同条件下,有些物质容易溶解在水里,而有些物质 很难溶解,也就是说各种物质在水里的溶解能力是不同的。
通常把一种物质溶解在另一种物质里的能力叫做溶解性。溶解性的大小
跟溶质和溶剂的性质有关。同一种物质在不同溶剂里的溶解性也不相同。例 如,氯化钠容易溶解在水里,却很难溶解在汽油里;油脂很难溶解在水里, 却很容易溶解在汽油里,用汽油擦洗衣服上的油污,正是利用了油脂容易溶 解在汽油里的性质。
在许多情况下,仅仅了解物质的溶解性是远远不够的,人们需要精确地
知道在一定量的溶剂里最多能溶解多少溶质,这就要用到溶解度这个概念。
一、固体的溶解度
  在一定温度下,某固态物质在 100 克溶剂里达到饱和状态时所溶解 的质量,叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。如果不指明溶剂,通常所 说的溶解度是指物质在水里的溶解度。例如,在 20℃时,100 克水里最多能 溶解 36 克氯化钠(这时溶液达到了饱和状态),我们就说氯化钠在 20℃时在 水里的溶解度是 36 克。又如,在 20℃时,氯酸钾在水里的溶解度是 7.4 克,
那就表示在 20℃时,100 克水中溶解 7.4 克氯酸钾时溶液达到饱和状态。 各种物质在水里的溶解度是不同的。通常把在室温(20℃)时溶解度在 10
克以上的,叫易溶物质;溶解度大于 1 克的,叫可溶物质;溶解度小于 1 克 的,叫微溶物质;溶解度小于 0.01 克的,叫难溶物质。绝对不溶于水的物质 是没有的。习惯上把难溶物质叫做“不溶”物质。例如,在 20℃时,碳酸钙 的溶解度是 0.0013 克,所以,常把碳酸钙叫做“不溶”物质。由此可见,所 谓易溶、可溶、微溶,难溶或不溶,只是表示溶解度大小不同而已。
  由于溶液是否饱和与温度有关,因此在谈及物质的溶解度时,应指明温 度。
用实验的方法可以测出硝酸钾在不同温度时在水里的溶解度,见表 2-

1。
表 2-1 硝酸钾在不同温度时的溶解度
温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 溶解度/克 13.3 20.9 31.6 45.8 63.9 85.5 110.0 138 169 202 246

我们用纵坐标表示溶解度,横坐标表示温度,根据硝酸钾在不同温度时
的溶解度,可以画出硝酸钾的溶解度随温度变化的曲线,这种曲线叫做溶解 度曲线。用同样方法,也可以画出其它固体物质的溶解度曲线(图 2-1)。
  利用溶解度曲线,也可以求出物质在不同温度下的溶解度。例如,氯化 铵在 10℃的溶解度约是 33 克;在 80℃的溶解度约是 66 克。氯化钠在 10℃ 的溶解度约是 36 克;在 80℃约是 38 克。


  我们在比较了各种物质在水里的溶解度后知道,大部分固体物质的溶解 度随着温度的升高而增大,例如,硝酸钾、氯化铵。只有少数物质的溶解度 受温度的影响很小,如氯化钠。也有极少数物质的溶解度随着温度的升高而 减小,如熟石灰(图 2-2)。



气体的溶解度
  由于称量气体的质量比较困难,因此气体的溶解度通常采用另外的方法 表示。通常讲的气体溶解度是指该气体在压强为 101 千帕、一定温度时,溶 解在 1 体积水里达到饱和状态时的气体体积数①。例如,在 0℃时,氮气的溶 解度为 0.024,就是指在 0℃,氮气压强为101 千时,1 体积水最多能溶解0.024 体积氮气。又如,在 0℃时,氧气的溶解度为 0.049。在 20℃时,氮气的溶 解度为 0.015,氧气的溶解度为 0.031。
气体的溶解度随温度升高而降低,随压强的增大而增大。在日常生活中,
常可以看到这些情况,给冷水加热时,在沸腾以前,水中就出现了许多气泡; 夏天,贮存自来水的瓶子内壁挂满一层气泡。这是由于随着温度升高,空气 在水里的溶解度变小的缘故。又如,当打开汽水瓶盖时,常常有大量气泡涌 出,这是由于压强减小,二氧化碳的溶解度减小了的缘故。
二、关于溶解度的计算
  1.根据在一定温度时某种物质饱和溶液里的溶质和溶剂的质量,可以计 算这种物质的溶解度。
  [例题 1]把 50 克 20℃时的硝酸钾饱和溶液蒸干,得到 12 克硝酸钾, 求硝酸钾在 20℃时的溶解度。
  [解] 溶液的质量为溶剂质量与溶质质量之和,因此 50 克硝酸钾饱和 溶液里含有水的质量是:
50 克-12 克=38 克
设:100 克水里溶解硝酸钾时达到饱和状态时的质量为 x。







① 非标准状况时的气体体积数要换算成标准状况时的体积数。

x
100克

12克
?
38克

12克 ? 100克
x ? 38克


? 31.6克

答:硝酸钾在 20℃时的溶解度为 31.6 克。
  2.根据某物质在某一温度时的溶解度,可以计算出在该温度下一定量的 饱和溶液里含溶质和溶剂的质量。
  [例题 2]已知氯化铵在 20℃时的溶解度是 37.2 克。实验室在 20℃时, 配制 1000 克氯化铵饱和溶液,需氯化铵和水各多少克?
  [解]在 20℃时,氯化铵的溶解度是 37.2 克,即 137.2 克饱和溶液里 含氯化铵 37.2 克。
设:1000 克氯化铵饱和溶液里含氯化铵的质量为 x。

x
1000克

37.2克
?
137.2克




需水的质量为:

37.2克 ? 1000克
x ? 137.2克


? 271克

1000 克-271 克=729 克
  答:在 20℃时,配制 1000 克氯化铵饱和溶液需氯化铵 271 克,水 729 克。
3.根据某物质在某一温度时的溶解度,可以计算出一定量的溶质配制成
饱和溶液时,所需溶剂的质量。
[例题 3]已知氯化钠在 20℃时的溶解度是 36 克。在 20℃时要把 40 克 氯化钠配制成饱和氯化钠溶液,需要水多少克?
[解]从题意可知,在 20℃时 36 克氯化钠溶于 100 克水恰好能配成氯
化钠的饱和溶液。
设:20℃时,用 40 克氯化钠配制成氯化钠的饱和溶液需要水的质量为 x。

36克
?
100克

40克
x

100克 ? 40克
x ? 36克


? 111克

答:在 20℃时,40 克氯化钠配制成饱和溶液需要用水 111 克。

习题
1.填写下列空白
(1)固体物质的溶解度通常用 来表示。
  (2)硝酸钾在 60℃时的溶解度是 110 克。在 60℃时硝酸钾饱和溶液中溶 质、溶剂、溶液的质量比为 ∶ ∶ 。
  (3)大多数固体物质的溶解度随温度升高而 ;少数固体物质的溶解度 受温度 ;极少数固体物质的溶解度随温度升高而 。
2.判断下列说法是否正确,并简单说明理由。
(1)20℃时,10 克氯化钠可溶解在 100 克水里,所以 20℃时氯化钠的溶 解度是 10 克。

(2)20℃时,把 10 克氯化钠溶解在水里制成了饱和溶液,所以 20℃时氯 化钠的溶解度是 10 克。
(3)把 20 克某物质溶解在 100 克水里,恰好制成饱和溶液,这种物质的 溶解度就是 20 克。
3.将正确答案的序号填在括号里
  (1)把 20℃的 53.6 克氯化钾饱和溶液蒸干,得到 13.6 克氯化钾,氯化 钾在 20℃时的溶解度是 [ ]。
A.13.6 克 B.34 克
C.34 克 D. 25.4 克
  (2)在 20℃时,下列四种物质分别溶解在水里恰好制成饱和溶液。溶解 度最大的是 [ ]。
A.1 克物质溶解在 10 克水里
B.150 克物质溶解在 1000 克水里 C.25 克物质溶解在 350 克水里 D.0.2 克物质溶解在 1.5 克水里
  (3)在一定温度下,m 克水中溶解某物质 n 克,溶液恰好达到饱和。此温 度下该物质的溶解度为 克。 [ ]
  
100m
A. B.
n

100n
m

100n n
C. D.
m + n m

4.20℃时硝酸钾的溶解度是 31.6 克。实验室要配制 20℃的硝酸钾饱和 溶液。
(1)20 克硝酸钾应溶解在多少克水里?
(2)20 克水里最多能溶解多少克硝酸钾?
(3)配制 20 克饱和溶液需硝酸钾和水各多少克?
5.在 20℃时,50 克水中溶解 102 克蔗糖达到饱和。求: (1)蔗糖在 20℃时的溶解度是多少?
(2)配制 1000 克 20℃时的蔗糖饱和溶液需水和蔗糖各多少克?

第四节 过滤和结晶


  大家都知道,精盐是由粗盐精制而得的,而大量粗盐是从海水制得的。 但是对于如何得到粗盐,又如何把粗盐精制为精盐,可能有的同学就不太了 解了。学习这一节知识,可以对以上问题有一个大致了解。
  在生产和生活中,人们所接触到的物质很多都是混合物,如河水、雨水、 石油、粗盐、蓝墨水,等等。化工生产的产品也常常混有少量的杂质。为了 适应各种不同的需要,常常要把混合物里的几种物质分开,得到较纯净的物 质,这叫做混合物的分离。过滤和结晶是最常用的混合物分离的方法。
一、过滤
  过滤是把不溶于液体的固态物质跟液体分离的一种方法。过滤时,液体 穿过滤纸上的小孔,而固态物质留在滤纸上,从而使固体和液体分离。例如, 提纯粗盐时,把粗盐溶解在水里,经过过滤,把泥沙等杂质从食盐水中除去。 又如,自来水厂的过滤池里,铺有几层大小不等的砂石,水通过时,固体杂 质被过滤除去。
过滤的方法在实验操作部分要作介绍。


二、结晶
  把固态溶质的水溶液加热蒸发(或慢慢挥发),溶液达到饱和以后,如果 继续蒸发,过剩的溶质就能成为有一定几何形状的固体析出,这一过程称为 结晶。在这一过程中形成的具有规则的几何外形的固体叫做晶体。对溶解度 受温度变化影响不大的固态溶质,一般就用蒸发溶剂的方法得到晶体。例如, 从海水提取食盐,就是把海水引到盐滩上,利用日光和风力使水分蒸发,得 到食盐。又如,在用锌和稀硫酸反应制取氢气的实验中,我们可用蒸发溶剂 的方法得到硫酸锌晶体。
  对溶解度受温度变化影响相当大的固态溶质,一般可以用冷却热饱和溶 液的方法,使溶质结晶析出(如图 2-4 所示)。利用这一方法,还可以分离几 种可溶固态物质的混合物。


  [实验 2-6]在烧杯里加入 10 克硝酸钾和氯化钠的混合物(其中氯化钠 的量较少)。注入 15 毫升水,加热使混合物完全溶解。然后冷却,观察硝酸 钾晶体的析出。再进行过滤,硝酸钾晶体留在滤纸上,氯化钠仍然溶解在滤 液里,为什么?
我们已经知道,硝酸钾的溶解度受温度变化的影响较大(在 80℃时,硝
酸钾的溶解度是 169 克,在 20℃时为 31.6 克),因此较高温度下的硝酸钾饱 和溶液降温时,部分硝酸钾从溶液里结晶析出。而氯化钠的溶解度受温度变 化的影响较小(在 80℃时,氯化钠的溶解度是 38.4 克,在 20℃时为 36 克), 降温时大部分氯化钠仍溶解在溶液里。过滤时,硝酸钾晶体留在滤纸上,大 部分氯化钠仍留在滤液里(这种滤液叫做母液)。从而达到了初步分离硝酸钾 和氯化钠的目的。
结晶的方法在工业上有广泛的应用。例如,制糖工业中,将蔗汁或甜菜
汁经除去杂质、过滤、蒸浓、结晶而制得粗糖。粗糖再经溶解、脱色、结晶 等操作而得到精制糖。


选学
重 结 晶
  利用一次结晶得到的晶体里往往混有少量杂质,如上面实验中得到的硝 酸钾里混有少量氯化钠。要想得到纯度更高的晶体,可以把这些晶体重新溶 解在热的蒸馏水里,制成饱和溶液,冷却,使它再一次结晶,然后过滤,杂 质留在母液里。这样的分离方法叫做重结晶或再结晶。有时要多次重复这一 过程,才能得到纯度高的晶体。
  在分离混合物时,往往不仅仅使用一种方法,而是几种方法交替使用。 例如,提纯粗盐时,既要用到过滤,又要用到蒸发、结晶等方法。还有许多 混合物的分离方法,在今后的学习和工作中会陆续遇到。
  
家庭小实验
利用家庭里的器具,提纯混有少量泥沙的粗盐。

习题
  1.把氯酸钾和少量二氧化锰混合,放在试管里加热,使氯酸钾完全反应。 如何把反应后剩下的物质分开?(二氧化锰不溶于水)
  2.在生产和日常生活中,还有哪些混合物分离的方法?(不局限于固体跟 液体组成的混合物)
  3.30℃时氯酸钾的溶解度是 10 克。把 44 克 30℃时的氯酸钾饱和溶液蒸 干,可以制得多少克氯酸钾?

第五节 溶液组成的表示方法


  生活经验告诉我们,在一杯水里加入 1 匙糖或 2 匙糖时,糖水的甜度不 同。糖加得越多,糖水就越甜。这句话用化学术语来说,就是“浓度越大, 糖水越甜”。图 2-5 是浓溶液和稀溶液的示意图,溶液里的小黑点表示蔗糖 分子(水分子未画出)。


  把溶液区分为浓溶液和稀溶液,这种分法比较粗略,只表示溶液中溶质 含量的多少,而不能准确地表明一定量的溶液里含有多少溶质。在实际应用 上,常常要确切知道一定量的溶液里究竟含有多少溶质。例如,施用农药的 时候,就要较准确地知道一定量的药液里所含农药的量。因为药液过浓,就 要毒害农作物,稀了,就不能杀死害虫、病菌。因此,我们需要确切地知道 溶液的组成。
表示溶液组成的方法很多,这里主要介绍的是溶质的质量分数。
  溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量的比。溶液中溶质的质量分数 可用下式计算。
溶质的质量分数

溶质质量
?
溶液质量(或溶剂质量 ? 溶质质量)


? 100%

  [实验 2-7]用托盘天平称量 5 克食盐,放入烧杯中。用量筒量取 95 毫 升水①,倒入烧杯里,用玻璃棒搅拌,直至食盐溶解。
想一想:上述实验配制的溶液中食盐的质量分数是多少?图 2-6 所示的
两种溶液中溶质的质量分数各是多少?


  [例题 1]从一瓶氯化钾溶液中取出 20 克溶液,蒸干后得到 2.8 克氯化 钾固体。试确定这瓶溶液中溶质的质量分数。
溶质质量

[解]

溶质的质量分数 ? 100%
溶液质量

这瓶溶液中溶质的质量分数为:





① 在这里,把水的密度近似看作 1 克/厘米 3。

2.8克
20克


? 100% ? 14%

答:这瓶氯化钾溶液中溶质的质量分数为 14%。
  [例题 2]氯化钠在 20℃时的溶解度是 36 克,计K*20℃时氯化钠饱和 溶液中溶质的质量分数。
  [解] 氯化钠在 20℃时溶解度是 36 克,用 100 克水配制成的饱和溶液 的总质量是:
          100 克+36 克=136 克 氯化钠溶液中溶质的质量分数为:
36克

136克

? 100% ? 26.5克

答:20℃时氯化钠饱和溶液中溶质的质量分数是 26.5%。
  [例题 3]在农业生产上,有时用质量分数为 10%~20%食盐溶液来选 种。如配制 150 千克质量分数为 16%食盐溶液,需要食盐和水各多少千克?
[解]150 千克质量分数为 16%食盐溶液里含食盐的质量为:
150 千克×16%=24 千克

需要水的质量为:


150 千克-24 千克=126 千克

  答:配制 150 千克质量分数为 16%食盐溶液需食盐 24 千克和水 126 千 克。
[例题 4]把 50 克质量分数为 98%H2SO4 稀释成质量分数为 20%H2SO4
溶液,需要水多少克?
[解]溶液稀释前后,溶质的质量不变。 设:稀释后溶液的质量为 x。
50 克×98%=x×20%
50克 ? 98%

x ?

需要水的质量是:


20%

? 245克

245 克-50 克=195 克
答:把 50 克质量分数为 98%H2SO4 稀释成质量分数为 20%H2SO4 溶液,
需要水 195 克。

[例题 5]配制 500 毫升①质量分数为 20%H SO

溶液需要质量分数为 98

%H2SO4 多少毫升?
[解] 查硫酸密度和溶质质量分数对照表②可得出:
质量分数为 20%H2SO4 溶液的密度为 1.l4 克/厘米 3,质量分数为 98%
H2SO4 的密度为 1.84 克/厘米 3。
设:需质量分数为 98%H2SO4 的体积为 x。由于被稀释的溶液里溶质的质
量在稀释前后不变,利用在物理课中学过的质量=体积×密度的公式,可以列 出下式:
x×1.84 克/厘米 3×98%=


① 1 厘米 3=10-6 米 3=1 毫升
② H2SO4 的密度和溶质质量分数对照表(20℃)

    500 厘米 3×1.14 克/厘米 3×20% 上式中左边表示浓溶液中含纯硫酸的质量,右边表示稀释后的溶液中含
纯硫酸的质量。

500厘米3 ? 114克 / 厘米3 ? 20%
x ? 1.84克 / 厘米3 ? 98%


? 63.2厘米3

答:配制 500 毫升质量分数为 20%H2SO4 溶液需 63.2 毫升质量分数为 98
%H2SO4。
  除了溶质的质量分数以外,还有许多表示溶液组成的方法。例如,在使 用两种液体配制溶液时,可以用其中一种液体的体积分数来表示。医疗上使 用的酒精溶液,就可用 70 体积的酒精和 30 体积的水配制而成。该溶液中酒 精的体积分数为 70%。这种用体积分数表示溶液的浓度比较粗略,但配制时 简便易行。在农业生产上稀释农药、在医疗上配制药剂、在实验室配制某些 溶液,常采用这种表示方法。

习题
1.蒸干 15 克食盐溶液得到 1.2 克食盐,计算原溶液中溶质的质量分数。
2.在一定温度时,氯化钠饱和溶液的质量是 12 克,把它蒸干后,得到
3.2 克食盐,计算: (1)这一温度下氯化钠的溶解度。
(2)该温度时氯化钠饱和溶液中溶质的质量分数。
(3)配制该温度时氯化钠饱和溶液 1000 克,需水和氯化钠各多少克?
  3.在 10℃时,氯化铵的溶解度是 33 克,计算 10℃时氯化铵饱和溶液中 溶质的质量分数。在 50℃时,氯化铵饱和溶液中溶质的质量分数是 33.3%, 计算 50℃时氯化铵的溶解度。
4.在 80 克质量分数为 15%硝酸钠溶液里加入 20 克水或 20 克硝酸钠,
计算用这两种方法制成的两种溶液中溶质的质量分数。
  5.配制 500 毫升质量分数为 10%氢氧化钠溶液(密度为 1.1 克/厘米 3), 需氢氧化钠和水各多少克?
6.把 100 克质量分数为 98%硫酸稀释成质量分数为 10%硫酸,需水多少
克?
7.实验室需要配制 500 克质量分数为 10%的盐酸,需要质量分数为 38
%的盐酸(密度是 1.19 克/厘米 3)多少毫升?
  8.100 克某浓度的硫酸溶液恰好跟 13 克锌完全起反应。试计算这种硫酸 溶液中溶质的质量分数。
  9.用 200 毫升质量分数为 38%的盐酸跟足量的大理石反应,可生成二氧 化碳多少升?(质量分数为 38%盐酸的密度是 1.19 克/厘米 3,二氧化碳的密 度按 1.977 克/升计算)
10.下面的说法是不是正确?如不正确,应该怎样改正。
  (1)在 20℃时,100 克硫酸铜溶液里含有 10 克硫酸铜,硫酸铜的溶解度 是 10 克。
  (2)在 20℃时,100 克水溶解 21 克硫酸铜,这种硫酸铜溶液中溶质的质 量分数是 21%。
(3)50 克质量分数为 10%NaCl 溶液跟 50 克质量分数为 20%NaCl 溶液相

混合,得到 100 克质量分数为 30%NaCl 溶液。
(4)100 毫升质量分数为 98%的硫酸(密度为 1.84 克/厘米 3)中含有硫酸
184 克。

本章小结


  学习“溶液”这一章知识后,我们应了解溶质、溶剂,理解溶液、饱和 溶液、不饱和溶液、溶解度等概念;掌握溶液中溶质的质量分数、溶解度的 计算;了解固体物质的溶解度曲线和过滤、结晶等混合物分离的方法。
根据本章主要知识的内在联系,可以整理出如下知识系统,复习时应逐 一弄清每一概念的含义,并搞清楚各个概念之间的联系。









复习题

1.填写下列空白
  (1)医疗用的碘酒是把碘溶于酒精制成的,其中 是溶质, 是溶 剂,碘酒是 。
(2)一种或一种以上的物质 到另一种物质里,形成 混合物,叫做
溶液。
(3)饱和溶液指的是 。
  (4)在某一定温度下 a 克氯化钠的饱和溶液里含 b 克氯化钠,此饱和溶液 的氯化钠的质量分数为 %。此温度时氯化钠的溶解度为 。
(5)溶质的质量分数表示 。
(6)20 克质量分数为 15%硫酸钠溶液里含硫酸钠 克,含水 克。
2.将正确答案的序号填在括号里 (1)把少量下列物质分别放到水中,充分搅拌,可以得到溶液的有(),得
到悬浊液的有( ),得到乳浊液的有( )。
A.面粉 B.碱面 C.植物油 D.蔗糖 E.高锰酸钾 F.酒精 G.细砂 H.汽油 (2)可以作为溶质的( )。
A.只有固体 B.只有液体
 C.只有气体 D.气、液、固体都可以 (3)在一瓶某溶质的饱和溶液中,加入一些该溶质的晶体,则( )。 A.晶体质量减少 B.溶液浓度增大
 C.晶体质量不变 D.溶质的溶解度变化 (4)在一定温度时,某溶质的溶解度为 S 克,则该温度时饱和溶液中溶质
的质量分数( )。
A.大于 S% B.等于 S% C.小于 S% D.无法判断

(5)下图是 a、b 两种固体物质的溶解度曲线,下列说法中不正确的是()。












A. a 的溶解度大于 b 的溶解度。
B.在 t℃时,a、b 的饱和溶液中溶质的质量分数相同。 C.当 a 中含有少量 b 时,可以用结晶法提纯 a。
D. a、b 都属于易溶物质。
  (6)0.05 克某物质在室温时溶于 10 克水中即达到饱和,则一般把这种物 质划分为 [ ]。
A.易溶物质 B.可溶物质 C.微溶物质 D.难溶物质
(7)已知某物质在一定温度时溶解度为 25 克,则 80 克该饱和溶液中所含
溶质的质量为 [ ]。 A.10 克 B.16 克
C.20 克 D.25 克
  (8)把 400 克质量分数为 20%的氯化钠溶液稀释成质量分数为 10%的溶 液,需加水 [ ]。
A.100 克 B.200 克
 C.400 克 D.800 克 (9)提纯含有少量泥沙的粗盐,下列操作顺序正确的是 [ ]。 A.过滤、蒸发、结晶、溶解 B.溶解、蒸发、过滤、结晶 C.溶解、蒸发、结晶、过滤 D.溶解、过滤、蒸发、结晶
3.下列说法是否正确?为什么?
(1)浓溶液不一定是饱和溶液,稀溶液也不一定是不饱和溶液。 (2)温度升高时,物质的溶解度增大。 (3)凡是均一、透明的液体就是溶液。
(4)20℃时氯化钠的溶解度是 36 克,它的饱和溶液中溶质的质量分数是
36%。
  4.在 20℃时,实验室要提纯 50 克含有少量泥沙的粗盐,最好用多少毫 升水溶解粗盐?
  5.某温度时,蒸干 35 克氯化钾饱和溶液,得到 10 克氯化钾,求该温度 时氯化钾的溶解度及饱和溶液中溶质的质量分数。
  6.某工厂化验室需要配制 5000 克质量分数为 20%盐酸,需要质量分数 为 38%的盐酸(密度是 1.19 克/厘米 3)多少毫升?
  7.生产上要用质量分数为 10%的硫酸溶液来清洗钢材。配制 5000 毫升 质量分数为 10%硫酸溶液,需要质量分数为 98%硫酸多少毫升?需水多少毫 升?(所需数据可查阅 32 页表)
8.实验室用足量大理石跟盐酸反应制取二氧化碳。制取 2.2 克二氧化碳

至少需质量分数为 14.6%盐酸多少克?
  9.2.8 克铁恰好与 45.8 毫升硫酸溶液(其密度为 1.07 克/厘米 3)反应, 该硫酸溶液中溶质的质量分数是多少?
10.30 克锌可以跟 150 克硫酸溶液恰好完全反应。计算: (1)可制得氢气多少克?把溶液蒸干,得到多少克硫酸锌? (2)这种硫酸溶液中溶质的质量分数是多少?
(3)100 克这种硫酸稀释成质量分数为 20%的硫酸,需加水多少克?

第三章

酸和碱


  在前面,我们已学过氧、氢、碳、铁等几种非金属和金属以及它们的多 种化合物。我们在生活中也经常接触到许多种化合物,如,水、氯化钠、纯 碱、明矾、石灰、醋酸等等。现在自然界存在的和人工制造的化合物至 1990 年已超过一千万种。如果一种种地学习,那将既费精力,又难掌握。人们经 过长时间的实践,知道根据化合物的组成和性质,可以把它们分成若干类, 按类来学习和研究,就简便得多。
  在本章,我们要学习酸、碱、盐这几类化合物的初步概念,并学习酸和 碱的组成、应用,以及它们的通性。

第一节 酸、碱、盐溶液的导电性


  在上一章,我们已经学习了溶液的一些性质,现在我们来研究一下不同 溶质的水溶液的导电性。
一、溶液的导电性
  [实验 3-1]图 3-1 是试验物质导电性的装置①的示意图,装置中主要包 括盛待试物质的容器、石墨电极和显示电路里有无电流通过的电灯泡等三部 分。


  在容器里依次分别加入干燥的氯化钠晶体、硝酸钾晶体、氢氧化钠晶体、 蔗糖晶体、酒精、蒸馏水、氯化钠溶液、硝酸钾溶液、氢氧化钠溶液、磷酸 溶液、酒精溶液和蔗糖溶液。连接低压直流电源以后,观察灯泡是不是发光。 从上面的实验可以看到,干燥的氯化钠晶体、硝酸钾晶体、氢氧化钠晶 体、蔗糖晶体都不导电,酒精、蒸馏水也不导电①,可是,氯化钠、硝酸钾、 氢氧化钠、磷酸的水溶液却能够导电。蔗糖和酒精的水溶液都不能够导电。 为什么氯化钠、硝酸钾、氢氧化钠等物质在干燥时不导电,而溶于水后 却能导电了呢?为了解决这个问题,必须对物质导电的原因进行分析。我们 知道,电流是由带电微粒按一定方向移动而形成的。因此,能导电的物质必 须具有能自由移动的带电的微粒。例如,金属能够导电,就是由于金属中存 在能够自由移动的、带负电的电子。氯化钠等物质的水溶液能够导电,说明
在这些溶液里,存在着能够自由移动的、带电的微粒。 氯化钠溶解在水里时,产生了能够自由移动的钠离子(Na+)和氯离子
(Cl-)。当插入电极,连接直流电源时,带正电的钠离子向阴极移动,带负电 的氯离子向阳极移动,因而氯化钠水溶液能够导电。


选学
氯化钠溶液的导电
为什么干燥的氯化钠晶体不导电,而溶于水时能导电呢?



① 为了便于对比并节省时间,可以并联若干个试验导电性的装置,分批实验。
① 严格地说,蒸馏水也能导电,只是导电能力非常弱,用上述实验装置不能测出。

  在氯化钠的晶体里含有带正电的钠离子和带负电的氯离子,由于静电的 作用,按一定规则紧密地排列着,这些离子不能自由移动,因而干燥的氯化 钠不能导电。
  当氯化钠溶于水时,水分子的作用减弱了钠离子和氯离子之间的作用, 使氯化钠晶体离解成能自由移动的钠离子和氯离子。因而氯化钠溶液能够导 电。
  硝酸钾、氢氧化钠等物质在溶于水时,也产生能自由移动的离子,因此 也能够导电。
  物质溶解于水时,离解成自由移动的离子的过程,叫做电离。电离可用 如下的电离方程式来表示,例如:
NaCl=Na++Cl-
KNO3=K++NO-3
NaOH=Na++OH-
  在上述能导电的溶液里,所有阳离子带的正电荷总数和所有阴离于带的 负电荷总数是相等的,所以,整个溶液不显电性。
二、酸、碱、盐的电离
  我们已经知道,某些物质在水溶液中因电离产生了能够自由移动的离子 而使溶液能够导电。下面我们先学习几类在水溶液中能够电离的重要化合 物。
1.酸
  [实验 3-2]用图 3-1 所示的实验装置,分别试验盐酸、硝酸和硫酸的 导电性。
实验表明,盐酸、硝酸和硫酸都能够导电。这说明 HCl、HNO3 和 H2SO4
在水溶液中电离生成了能够自由移动的离子。它们的电离方程式如下: HCl=H++Cl-
HNO3=H++NO-3
H2SO4=2H++SO2-4
由以上的式子可以看出,HCl、HNO3 和 H2SO4 在水溶液里都能电离生成氢
离子(H+)。
电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物叫做酸。HCl、HNO3 、
H2 SO4 都属于酸类。
  在酸的分子里,除去在水溶液里能够电离生成的氢离子,余下的部分是 酸根离子。例如,Cl-、NO-3、SO2-4 都是酸根离子。酸根离子所带负电荷的数 目等于酸分子电离时生成的氢离子的数目。
  在日常生活里,我们会遇到许多种酸。例如,胃液里含有盐酸,醋里含 有醋酸,汽水里含有碳酸、柠檬酸,发酵后的牛乳里含有乳酸,山楂、柑橘、 柠檬等水果里含有不同的有机酸等。
2.碱
  [实验 3-3]用图 3-1 中所示装置,分别试验氢氧化钾和氢氧化钡溶液 的导电性。
实验表明,KOH 和 Ba(OH)2 的溶液都能够导电,说明 KOH 和 Ba(OH)2 跟NaOH
一样,在溶液中电离生成了能够自由移动的离子。它们的电离方程式如下: KOH=K++OH-

Ba(OH)2=Ba2++2OH-
NaOH=Na++OH-
由以上的式子可以看出,KOH、Ba(OH)2 和 NaOH 在水溶液里都能电离生成
氢氧根离子(OH-)。
  电离时生成的阴离子全部是氢氧根离子的化合物叫做碱。NaOH、KOH、 Ba(OH)2 都属于碱类。
  碱在电离的时候,除生成氢氧根离子外,一般还生成金属离子。在碱里 跟一个金属离子结合的氢氧根离子的数目等于这种金属离子所带正电荷的数 目。
  在日常生活里,我们也会遇到许多种碱。例如,作为建筑材料的熟石灰, 作为化肥或医药的氨水,作为中和胃酸药物的氢氧化铝等。我们还会接触到 一些生物碱(有机碱类),例如,烟碱(尼古丁)、金鸡纳碱(奎宁)等。
3.盐
  [实验 3-4]用图 3-1 中所示装置,分别试验碳酸钠、硫酸镁、氯化钡 等物质的溶液的导电性。
实验表明,Na2CO3、MgSO4、BaCl2 等物质的溶液都能够导电,说明它们
跟 NaCl 一样,在溶液中电离生成了能够自由移动的离子。它们的电离方程式 如下:
Na2CO3=2Na++CO-
MgSO4=Mg2++SO42-
BaCl2=Ba2++2Cl-
NaCl=Na++Cl-
由上列各式可以看出,Na2CO3、MgSO4、BaCl2、NaCl 等物质在水溶液里
都能电离出金属离子和酸根离子。电离时生成金属离子和酸根离子的化合 物叫做盐。其中金属离子所带正电荷的总数等于酸根离子所带负电荷的总 数。
在日常生活里,我们常常遇到许多种盐。例如,用作调味剂和防腐剂的
食盐,用作洗涤剂的纯碱,用来制作模型的石膏,用作建筑材料的石灰石和 大理石,用作净水剂的明矾,用作消毒剂的高锰酸钾等。
[讨论]你曾用过或见过哪些酸、碱和盐?它们有哪些用途?

家庭小实验
  参考图 3-1 的装置,在家里用干电池、小灯泡(手电筒用)、石墨棒(由废 干电池中拆下)来试验氯化钠溶液、碳酸钠(纯碱)溶液、酒精溶液(可用饮料 酒)、糖水能不能导电。

习题
1.填写下列空白
(1)电离时生成的 全部是 的化合物叫做酸。 、 都是酸。 (2)电离时生成的 全部是 的化合物叫做碱。 、 都是碱。 (3)电离时生成 和 的化合物叫做盐。 和 都是盐。 (4)写出下列物质的化学式
硝酸 ,碳酸 ,硫酸 ,氢氧化钙 ,氢氧化钡 ,氢氧化镁 ,

氯化钾 ,硫酸铜 ,硝酸钙 。 (5)写出下列物质在溶液里的电离方程式

硝酸
氢氧化钾
氯化镁

硫酸
氢氧化钙
硫酸钠

 2.下列说法是否正确?为什么? (1)氯化钠溶液能导电是因为氯化钠溶液中含有能自由移动的、带负电的
电子。
(2)硫酸溶液能导电,在硫酸溶液中存在 H+和 SO2-4。
3.在下列空白处填写相应的化学式
H+ Na+ K+ Ca2+ Cu2+ Fe3+ OH- H2O Cl- NO -
3 SO2-4

4.硫酸氢钠(NaHSO4)的水溶液中,存在着电离生成的 H+,硫酸氢钠是不
是一种酸?为什么?

第二节 几种常见的酸


  我们已经知道,酸在电离时生成的阳离子全部是氢离子,硫酸、盐酸、 碳酸、硝酸等都属于酸。现在我们来学习几种常见的、重要的酸。
一、盐酸(HCl)
盐酸是氯化氢气体的水溶液。
  [实验 3-5]观察纯净的浓盐酸和工业品浓盐酸的颜色、状态。用手轻 轻地在瓶口扇动,小心地闻盐酸的气味,观察它在空气里形成的白雾。
纯净的浓盐酸是没有颜色的液体,有刺激性气味,有酸味,工业品浓盐
酸常因含有杂质而带黄色。常用的浓盐酸中 HCl 的质量分数约为 37%~38
%,密度是 1.19 克/厘米 3。浓盐酸在空气里会生成白雾,这是因为从浓盐 酸挥发出来的氯化氢气体跟空气里的水蒸气接触,形成盐酸的小液滴的缘 故。
  [实验 3-6]把紫色石蕊试液和无色酚酞试液分别加入两支盛有稀盐酸 的试管里,观察溶液的颜色有什么变化。
  [实验 3-7]把紫色石蕊试液和无色酚酞试液分别加入两支盛有氢氧化 钠稀溶液的试管里,观察溶液颜色有什么变化。
  以上实验表明,石蕊试液遇盐酸变成红色,酚酞试液遇盐酸不变色。石 蕊试液遇碱溶液变蓝色,酚酞试液遇碱溶液变红色。像石蕊和酚酞这类能跟 酸或碱的溶液起作用而显示不同颜色的物质,叫做酸碱指示剂,通常也简称 指示剂。
  有些有色的花卉和果实中的色素,遇到酸或碱的溶液能显示不同的颜 色,也可以指示酸碱。
盐酸能跟多种金属、金属氧化物、金属氢氧化物等物质起反应。

1.盐酸跟金属的反应 在第五章里,我们已学过,盐酸跟锌、铁等金属起反应,都产生氢气。
与此同时,还分别生成氯化锌和氯化亚铁。
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
  Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
利用上述反应,可在实验室制备氢气,或小规模填充氢气球。
2.盐酸跟金属氧化物的反应
  [实验 3-8]把一根生锈的铁钉放入盛有稀盐酸的试管里,过一会儿取 出,用水洗净,观察铁钉表面的变化。
从实验看出,铁钉表面的锈已被除去,这是因为盐酸跟铁锈(主要成分是
Fe2O3)起反应,生成可溶性的氯化铁的缘故。
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
  由于盐酸跟金属氧化物起反应后生成可溶性盐,金属制品在电镀、焊接 等操作前可以用盐酸来清除表面上的锈。
3.盐酸跟碱的反应
  [实验 3-9]在盛有少量氢氧化铜的试管里,加入适量的盐酸,观察发 生的变化。
从实验看出,盐酸跟不溶于水的 Cu(OH)2 起反应,生成能溶于水的
CuCl2。
Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O
胃酸过多的病人常内服含 Al(OH)3 的药物(如胃舒平),即利用盐酸能跟
碱起反应以减少胃中盐酸的含量。
4.盐酸跟硝酸银的反应
  [实验 3-10]在盛有少量稀盐酸的试管里,滴入几滴硝酸银溶液和几滴 稀硝酸,观察发生的现象。
从实验可看出,盐酸跟硝酸银起反应,生成不溶于硝酸的白色凝乳状的
氯化银沉淀。
HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3
这个反应可以用于检验盐酸和其它电离时能产生 Cl-的化合物。
  在 2、3、4 这些反应里,参加反应的两种化合物相互交换成分,生成另 外两种化合物。像 这类由两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物 的反应,叫做复分解反应。
  盐酸是一种重要的化工产品。除用于金属表面的除锈外,还用于制造某 些试剂和药物。例如,氯化锌、盐酸麻黄素等。人的胃液里含有少量的盐酸, 可以帮助消化。
二、硫酸(H2 SO4 )
  [实验 3-11]观察浓硫酸的颜色和状态。用玻璃棒蘸浓硫酸在纸上写 字,过一会儿,观察纸上有什么变化。用火柴梗蘸一点浓硫酸,放置一会儿, 观察火柴梗有什么变化。
纯净的硫酸是没有颜色、粘稠、油状的液体,不容易挥发。常用浓硫酸
中 H2SO4 的质量分数是 98%,密度是 1.84 克/厘米 3。
浓硫酸有吸水性,跟空气接触,能够吸收空气里的水分,所以,通常用

它作为干燥剂。浓硫酸也能夺取纸张、木材、衣服、皮肤(它们都是由含碳、 氢、氧等元素的化合物组成的)里的水分①,使它们碳化。上面的实验里,纸、 火柴梗的颜色变黑,也就是发生了碳化的缘故。硫酸对皮肤或衣服有很大的 腐蚀性,如果不慎在皮肤或衣服上沾上硫酸,应立即用布拭去,再用水冲洗(即 使是稀硫酸沾在衣服上,时间稍长,水分蒸发,稀硫酸变浓,也会使衣服腐 蚀),因此,使用硫酸时要十分小心。









  [实验 3-12]把浓硫酸沿着烧杯壁缓慢地注入盛有水的烧杯里,用玻璃 棒不断搅动,用手接触烧杯外壁,注意溶液温度有什么变化。
  在上述实验里,硫酸溶解,烧杯外壁很热。这说明硫酸易溶于水,溶解 时放出大量的热。
  [实验 3-13]在锥形瓶中盛约 25 毫升浓硫酸,锥形瓶口塞双孔塞,一 孔装分液漏斗,一孔装短玻璃导管。在分液漏斗中盛水。打开分液漏斗的活 塞,让水滴入锥形瓶中。观察发生的现象。
从以上实验可看到,水流进浓硫酸里,水的密度较小,浮在硫酸上面,
溶解时放出的热会使水立刻沸腾,使硫酸液滴向四周飞溅。为了防止发生事 故,在稀释浓硫酸时,一定要把浓硫酸沿着器壁慢慢地注入水里,并不 断搅动,使产生的热量迅速地扩散。切不可把水倒进浓硫酸里。
稀硫酸也可使紫色的石蕊试液变红,无色的酚酞试液遇稀硫酸不变色。
现将稀硫酸的其它化学性质简单介绍于下:
1.稀硫酸跟金属的反应
  [实验 3-14]把锌粒和铁屑分别放入盛有稀硫酸*的两支试管里,观察 发生的现象。试验产生的气体是不是氢气。
稀硫酸跟锌、铁起反应,都产生气泡。经检验,生成的气体是氢气。与
此同时,还分别生成硫酸锌和硫酸亚铁。 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
上述反应也可用于实验室制备氢气。
2.稀硫酸跟金属氧化物的反应
  [实验 3-15]在盛有稀硫酸的试管里,加入一根生铁。锈的铁钉,稍加 热,过一会儿取出铁钉,用水洗净,观察铁钉表面的变化。
  从实验可以看到,铁钉上的锈逐渐消失,这是因为稀硫酸跟铁锈起反应 生成可溶的硫酸铁。
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
这个反应也可用于金属制品表面的除锈。
3.稀硫酸跟碱的反应




① 严格地说,浓硫酸能将这些物质中的氢、氧元素按水的组成比脱去,这种作用通常叫做脱水作用。

  [实验 3-16]在盛有少量氢氧化铜的试管里,加入少量稀硫酸,观察发 生的变化。
  可以看到,稀硫酸跟不溶于水的氢氧化铜起反应,生成能溶于水的硫酸 铜。
Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O
4.稀硫酸跟氯化钡的反应
  [实验 3-17]在盛有少量稀硫酸的试管里,注入几滴氯化钡溶液和几滴 稀硝酸,观察发生的现象。
从实验看出,稀硫酸跟氯化钡溶液起反应,生成不溶于硝酸的白色硫酸
钡(BaSO4)沉淀。
H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl
2 ?

这个反应可以用于检验硫酸和其它电离时能产生SO4

的化合物。

  硫酸是一种非常重要的化工原料,广泛应用于生产化肥、农药、火药、 染料以及冶炼有色金属、精炼石油、金属去锈等方面。
三、硝酸(HNO3 )
  [实验 3-18]观察硝酸的状态、颜色以及它在空气里形成的白雾。用手 轻轻地在瓶口扇动,小心地闻硝酸的气味。观察稀硝酸对石蕊试液和酚酞试 液的颜色变化。
纯净的硝酸是一种无色的液体,具有刺激性气味,跟盐酸相似,在空气
里也能挥发出 HNO3 气体,HNO3 气体跟空气里的水蒸气结合成硝酸小液滴,形
成白雾。稀硝酸也能使紫色的石蕊试液变成红色,无色的酚酞试液遇稀硝酸 不变色。
硝酸也能强烈地腐蚀皮肤和衣服,使用硝酸的时候,要特别小心。
  硝酸也能跟金属氧化物如氧化锌、氧化镁等以及碱类像氢氧化锌、氢氧 化镁等起反应,生成水和硝酸锌、硝酸镁等化合物。
ZnO+2HNO3=Zn(NO3)2+H2O
Mg(OH)2+2HNO3=Mg(NO3)2+2H2O
  硝酸的氧化性很强(容易使其它物质氧化),它跟金属起反应的时候,一 般不生成氢气而生成水。
硝酸是一种重要的化工原料,广泛应用于生产化肥、染料、火药等方面。
除上述三种酸以外,磷酸(H3PO4)也是一种较常见的重要的酸,它的主要
用途是制高效磷肥。
  [讨论]在学习了几种常见的酸以后,试着归纳一下,酸类有哪些共同 的化学性质。

家庭小实验
  用石灰水(碱性)、食醋(酸性)来试验一些红紫色的花瓣或果皮中的植物 色素,看它们的颜色发生什么变化。(如果用花瓣、果皮的汁液或酒精浸出液 来试验,效果可以更好些)。

习题
1.填写下列空白
(1)在氢氧化钾溶液中滴入紫色石蕊试液时显 色,滴入无色酚酞试液

时显 色。
(2)盐酸中滴入紫色石蕊试液时显 色,滴入无色酚酞试液时显
色。
  (3)稀释浓硫酸时,一定要把 沿器壁慢慢地注入 里,并不断用玻 璃棒搅动,切不可 。
2.将正确答案的序号填在括号里
(1)在实验室制备氢气可以用 [ ]。 A.炭粒跟水起反应
B.铁屑跟盐酸起反应 C.锌粒跟硝酸起反应 D.氧化锌跟盐酸起反应
  (2)在 4 个小烧杯里分别盛放相等质量的下列物质,在空气里放置一定时 间后,质量增加的是 [ ]。
A.浓盐酸 B.蔗糖溶液 C.浓硫酸 D.浓硝酸
3.写出下列物质间反应的化学方程式 (1)镁跟盐酸
(2)铝跟稀硫酸
(3)硫酸跟氢氧化钠 (4)硫酸跟氯化钡 (5)氧化钙跟硝酸 (6)硫酸跟氧化铝
4.热水瓶胆的壁上沉积的水垢(主要成分是碳酸钙和氢氧化镁),可以加
入适量的盐酸把它除掉。说明去水垢的原理。写出有关的化学方程式。
5.在 3 支试管里分别盛有稀盐酸、稀硫酸和稀硝酸,怎样鉴别它们?
  6.1 克锌和 1 克铁分别跟足量的稀盐酸起反应,各生成多少克氢气?它 们的体积各是多少升(在标准状况下)?
7.1.50 毫升质量分数为 6%盐酸(密度为 1.028 克/厘米 3)跟足量的硝酸
银溶液起反应,计算生成的氯化银的质量。
  8.取 2 克含有杂质氯化钠的硫酸钠,溶于水后,滴加氯化钡溶液到沉淀 不再生成为止,生成 3.2 克沉淀,求硫酸钠中杂质的质量分数。



第三节 酸的通性 pH 值


  人们认识事物的过程,总是先认识个别的事物,然后逐步地扩大到认识 一般的事物。我们已经学习了几种酸的性质,现在可以逐步地扩大到认识酸 的一般性质。
一、酸的分类
  根据酸的分子里是不是含有氧原子,可以把酸分成含氧酸和无氧酸两 类。硫酸、硝酸、磷酸、碳酸等是含氧酸,盐酸、氢硫酸(H2S)等是无氧酸。
  根据酸分子电离时所能生成的氢离子的个数,可以把酸分成一元酸、二 元酸、三元酸等。例如,盐酸是一元酸,硫酸是二元酸,磷酸是三元酸。
二、酸的命名

  含氧酸一般根据它的分子里氢氧两元素以外的另一种元素的名称而命名 为“某酸”。例如,H2SO4 叫硫酸,H3PO4 叫磷酸,等等。无氧酸的命名是在 氢字的后面加上另一元素的名称,叫做“氢某酸”。例如,HCl 叫做氢氯酸(俗 名盐酸),H2S 叫做氢硫酸,等等。
三、酸的通性
  由于酸在水溶液里都能电离而生成氢离子,也就是说,在不同的酸的水 溶液里都含有相同的氢离子,所以,它们都有一些相似的性质。
  1.酸溶液能跟酸碱指示剂起反应。例如,紫色的石蕊试液遇酸变红色, 无色的酚酞试液遇酸不变色。
2.酸能跟多种活泼金属起反应,通常生成盐和氢气。 我们已经知道,锌和铁能分别跟盐酸起置换反应,生 49
成氢气和相应的盐。
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
           Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
是不是各种金属都能跟酸起置换反应呢?
  [实验 3-19]把铜和银各一小片分别放入盛有稀盐酸的两支试管里,观 察有没有反应发生。
由实验看出,铜或银跟稀盐酸不起反应,可见,金属是否跟酸反应与金
属的性质有关。经过长期的实践,人们总结出常见金属的化学活动性顺序如 下:
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱


  在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前,金属在水溶液中就越容易失 去电子变成离子,它的活动性就越强。在上列金属中,钾的活动性最强,钙 次之,金的活动性最弱。排在氢前面的金属能置换出酸里的氢,排在氢后面 的金属不能置换出酸里的氢。
3.酸能跟某些金属氧化物起反应,生成盐和水。例如:
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
  凡能跟酸起反应,生成盐和水的氧化物,叫做碱性氧化物。例如,氧化 铜、氧化钙、氧化镁等都是碱性氧化物。金属氧化物大多数是碱性氧化物。
4.酸能跟某些盐起反应,生成另一种酸和另一种盐。例如:
AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3
5.酸跟碱起中和反应,生成盐和水。
  [实验 3-20]在盛有稀氢氧化钠溶液的锥形瓶里,滴入几滴酚酞试液, 溶液变成红色。再用胶头滴管慢慢滴入稀盐酸,同时不断振荡溶液,一直到 溶液刚刚变成无色为止。
  酚酞试液遇碱溶液变成红色,当滴入盐酸到酚酞试液刚刚变成无色时, 溶液呈中性。
NaOH+HCl=NaCl+H2O
  酸跟碱作用而生成盐和水的反应,叫做中和反应。中和反应是复分解反 应的一种。中和反应在生产和科研中应用很广。例如,在化工生产和科学实 验里,当溶液里有过量酸或碱时,常用适量的碱或酸来中和;在农业生产中,
  
强酸性土壤不适宜植物的生长,可以施入适量的熟石灰[Ca(OH)2]来中和土 壤里的酸,等等。
四、pH 值——酸碱度的表示法
  用酸碱指示剂可以试验溶液是酸性还是碱性。但是,在生产和科研中, 仅知道溶液是酸性还是碱性是不够的,还必须测定和控制溶液的酸碱性强弱 程度,即溶液的酸碱度。
溶液的酸碱度常用 pH 值来表示,pH 值的范围通常在 0~14 之间(图 3-
3)。

pH 值=7 时,溶液呈中性。 pH 值<7 时,溶液呈酸性。 pH 值>7 时,溶液呈碱性。
  测定 pH 值的最简便的方法是使用 pH 试纸,这种试纸在不同酸碱度的溶 液里,显示不同的颜色。测定时,把待测溶液滴在 pH 试纸上,然后把试纸显 示的颜色跟标准比色卡对照,便可知道溶液的 pH 值(见彩图)。
[实验 3-21]取几种不同浓度的酸和碱的稀溶液,把用 pH 试纸测定它
们的 pH 值。
  [实验 3-22]取 2 克土壤样品放在表面皿上,加蒸馏水 10 毫升,搅拌 1 分钟,静置澄清。用 pH 试纸测溶液的 pH 值。
表 3-1 人体内的一些液体和排泄物的近似 pH 值
血浆 7.35 ~ 7.45 胆汁 7.1 ~ 7.3 唾液 6.6 ~ 7.1 胰液 7.5 ~ 8.0 胃液 0.9 ~ 1.5 尿 4.7 ~ 8.4 乳汁 6.6 ~ 7.6 粪便 4.6 ~ 8.4

表 3 - 2 一些食物的近似 pH 值
醋 2.4 ~ 3.4 柑桔 3.0 ~ 4.0 泡菜 3.2 ~ 3.6 苹果 2.9 ~ 3.3 柠檬 2.2 ~ 2.4 牛奶 6.3 ~ 6.6 葡萄 3.5 ~ 4.5 鸡蛋清 7.6 ~ 8.0 番茄 4.0 ~ 4.4 玉米粥 6.8 ~ 8.0

了解溶液的酸碱度有重要的实际意义。例如,在化工生产中,许多反应
必须在一定酸碱度溶液里才能进行。在农业生产中,作物一般适宜在中性或 接近中性的土壤里生长①。当空气受硫的氧化物或氮的氧化物污染时,雨水呈 酸性(形成酸雨),因此,测定雨水的 pH 值可以了解空气污染的情况。另外, 测定人体内或排出的一些溶液的 pH 值,也可以了解人们的健康情况。

习题


① 在 pH 值小于 4 的酸性土壤或 pH 值大于 8 的碱性土壤里,一般作物难于生长。

1.填写下列空白
(1) 、 、 、 是含氧酸。 、 是无氧酸。
(2) 、 是一元酸, 、 是二元酸, 是三元酸。 (3)由于酸的水溶液里都含有 ,所以,酸类有相似的性质,例如,
色的石蕊试液遇酸溶液变为 色。 (4)向盛氢氧化钠溶液的锥形瓶里,滴入几滴酚酞试液,溶液变成 色,
pH 值 7。当逐滴向锥形瓶中滴入盐酸,并振荡,至溶液刚刚褪成无色时,
pH 值 。继续滴入盐酸,pH 值 。
  (5)有一瓶溶液,它的 pH 值是 4.5,注入少量于试管中,再滴入几滴酚 酞试液,溶液呈 色。如果要使试管里的溶液的 pH 值升高,可以采取
的方法。
  (6)有一瓶溶液的 pH 值是 9.5,注入少量于试管中,再滴入几滴酚酞试 液,溶液呈 色。如果要使试管里的溶液的 pH 值降低,可以采取 的方 法。
2.将正确答案的序号填在括号里
(1)如果要制备 CuCl2,可用( )组中的物质互相作用。
 A.铜和稀盐酸 B.氧化铜和稀盐酸 C.铜和稀硫酸,再加稀盐酸 D.氢氧化铜和稀盐酸 (2)如果要制备氢气,可用( )组中的物质互相作用。 A.铜和稀硫酸 B.银和稀硝酸 C.汞和稀盐酸 D.铝和稀硫酸
3.把足量的稀硫酸加入盛有少量氧化铜和铜的混合物的试管里,加热后
过滤,在滤纸上剩下什么物质?在滤液里含有什么物质?写出有关化学方程 式。
4.某工厂化验室用质量分数为 15%的氢氧化钠溶液,洗涤一定量石油产
品中的残余硫酸,共消耗这种溶液 40 克,洗涤后溶液呈中性,问在这一定量 的石油产品里含 H2SO4 多少克?
  5.把锌和铜的混合物 50 克和足量稀硫酸起反应,可制得氢气 1.1 克,求 这混合物里含锌和铜各多少克?

第四节 常见的碱 碱的通性

我们已经学习了几种常见的酸,现在我们来学习两种常见的、重要的碱。
一、氢氧化钠(NaOH)
  [实验 3-23]用镊子取出一小块氢氧化钠放在表面皿上,观察它的状 态、颜色。放置一会儿,再观察它的状态发生什么变化。把一小块氢氧化钠 放在盛有少量水的试管里,观察它的溶解性,注意溶液的温度有没有变化。 纯净的氢氧化钠是白色固体,极易溶解于水,溶解时放出大量的热。它 的水溶液有涩味和滑腻感(切不可用嘴尝或用手指接触)。氢氧化钠暴露在空 气里时容易吸收水分,表面潮湿而逐步溶解,这种现象叫做潮解。因此,氢 氧化钠可用作某些气体的干燥剂。由于氢氧化钠有强烈的腐蚀性,因此,它 的俗名又叫苛性钠、火碱或烧碱。在使用氢氧化钠时必须十分小心,防止
皮肤、衣服被它腐蚀。
下面简单介绍氢氧化钠的一些化学性质。
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