一枚生锈的铁钉放进合适的除锈液,锈迹会慢慢褪去;把锌粒放进稀盐酸,锌粒表面又会不断冒泡。一个像是在“洗掉”东西,一个像是在“放出”东西,它们背后却都和酸有关。
酸不是“有酸味的液体”这么简单,更不能靠尝味道辨认。实验室里的酸会腐蚀皮肤和衣物。本章围绕初中最常遇到的稀盐酸和稀硫酸来追问:酸为什么会有共同性质?面对不同物质时,怎样由现象推回反应?
食醋中的醋酸、胃液中的盐酸,以及实验室常用的稀盐酸和稀硫酸,都与酸有关。化学上,把在水溶液中电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物叫作酸。比如盐酸在水中可以产生氢离子和氯离子;稀硫酸能产生氢离子和硫酸根离子。
氢离子像一支会主动寻找反应对象的小队。它遇到金属、金属氧化物、碱或某些盐,会走出不同的反应路径。盐酸和硫酸的组成不同,却有相似的化学性质,关键就在于它们的水溶液中都有氢离子参与反应。
常见酸先记住三种:盐酸是 的水溶液,硫酸的化学式是 ,食醋中含有醋酸 。看到化学式中有氢,不能立刻断定它是酸;判断的依据始终是它在水中电离后形成的阳离子。
酸性强弱、浓稀程度和是否安全不是一回事。食醋浓度较低,仍不能代替实验药品;浓盐酸和浓硫酸都有强腐蚀性,绝不凑近闻、用手触摸或品尝。
一瓶无色液体摆在桌上,怎样初步判断它是否呈酸性?酸碱指示剂能把肉眼看不见的酸碱性翻译成颜色。紫色石蕊试液遇酸变红、遇碱变蓝,在中性溶液中保持紫色;蓝色石蕊试纸遇酸会变红。酚酞在碱性溶液中变红,在酸性和中性溶液中都呈无色。
最后一句特别容易错。酚酞不变红,只能说明它没有显示碱性,不能据此断言“这瓶液体一定是酸”。蒸馏水也会让酚酞保持无色。要证明某无色液体呈酸性,蓝色石蕊试纸变红才是更直接的证据。

情境判断
小晨把两张试纸分别放进某无色液体:蓝色石蕊试纸变红,红色石蕊试纸不变色。她能得到什么结论?
先自己选试剂、观察颜色,再核对推理过程。把颜色当作线索,而不是把一句口诀当成结论。
把锌粒放入稀盐酸,先看到锌粒表面附着气泡,随后锌粒逐渐变小。气泡是什么?不能因为“有气泡”就随口说是氢气,实验需要继续验证。由教师按规范先排出装置中的空气,再用另一支小试管收集少量气样,移离发生装置后验纯。不能把明火直接移到正在产气的试管口;验纯不合格时,不进行后续点燃实验。
这个反应可以写成:
氢离子最终形成氢气,锌则进入溶液形成氯化锌。换成稀硫酸,生成的盐不同,仍会放出氢气:

那是不是所有金属一遇稀酸都冒泡?不是。金属活动性顺序是一把判断尺:排在氢前面的镁、锌、铁,能和稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气;排在氢后面的铜、银等通常不能。铁和稀盐酸反应较慢,生成的氯化亚铁溶液呈浅绿色:
因此,铜片放进稀盐酸时,正确现象是“无明显现象”,而不是“铜片上有气泡”。“酸能和金属反应”不能偷换成“酸能和所有金属反应”;本章的判断也限定在稀盐酸和稀硫酸。
判断金属和稀酸能否放出氢气时,先看金属是否排在氢前,再看题目给出的酸是否是本章讨论的稀盐酸或稀硫酸。条件没有看全,结论就不完整。
下面把四种金属放进同一种稀盐酸。先预测哪一支试管有气泡、哪一支没有,再点击验证;把金属名称换成“在活动性顺序中的位置”来思考。
将 锌粒加入足量稀盐酸中,锌完全反应。生成氢气的质量是多少?
题目说盐酸足量,表示锌全部反应,锌就是计算依据。不要一看到数字就直接相乘或相除,先让化学方程式把质量关系说清楚。
写出并配平反应:。从相对式量可知,65 份质量的锌对应生成 2 份质量的氢气。
再换一个场景:把黑色氧化铜粉末加入稀硫酸,黑色固体逐渐减少,溶液从无色逐渐变蓝。这次没有气泡,说明它不是“酸和金属”那条路线。氧化铜属于金属氧化物,能和酸反应生成盐和水:
黑色固体的减少,是氧化铜参与反应的现象;蓝色来自生成的硫酸铜溶液。若改用稀盐酸,反应同样发生,只是生成氯化铜:

把这个道理放回生活,铁锈的主要成分可看作含有氧化铁。合适的酸性除锈剂能让锈迹变成可溶的物质;酸用得不当也可能继续腐蚀里面的铁,所以除锈剂不是越浓越好,也不能长时间浸泡。

自问自答
“氧化铜和稀硫酸反应时,有气泡吗?”——没有。判断现象要由反应物和生成物推理:方程式中没有气体或沉淀,观察重点应是黑色固体是否减少、溶液是否变蓝,而不是硬找气泡。
稀盐酸和氢氧化钠溶液都可能无色透明,混合后也未必立刻出现沉淀或气泡。没有明显现象,难道就没有反应?不是。酸和碱反应生成盐和水,这类反应叫中和反应:
可以把它想成两支队伍配对:酸提供的氢离子与碱提供的氢氧根离子结合成水。为了看见这个过程,实验常在氢氧化钠溶液中滴入酚酞,先出现红色;再逐滴加入稀盐酸并搅拌,红色褪去,说明溶液的碱性已明显减弱。
易错点就在“褪色”上。酚酞刚好褪色只提示溶液不再明显呈碱性,不能脱离滴加、搅拌和指示剂用量,凭肉眼把它说成任何条件下都精确的“恰好完全反应”。
水壶中的水垢若以碳酸钙为主,加入适量食醋会出现气泡。这里与酸反应的是碳酸盐,生成盐、水和二氧化碳。用稀盐酸检验碳酸钠时可写为:
怎样确认这些气泡是二氧化碳?把气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,是二氧化碳的检验方法。因此,水垢遇醋冒泡不是简单沸腾,而是有新物质生成。
不过“酸能和盐反应”前面必须加上“部分”。碳酸钠、碳酸钙能给出明显气泡,氯化钠和稀盐酸混合则没有这样的反应。中考题常把两者放在一起:先看盐的种类,再判断能否生成气体、沉淀或水等新物质。
四类反应容易混在一起吗?不妨把锌、氧化铜、氢氧化钠、碳酸钠依次送进稀盐酸。每做一次预测,都问自己:生成的盐是什么?最显眼的现象来自哪一种生成物?
酸不只在试管里。适量食醋能帮助去除部分水垢;按说明使用的酸性清洁剂可处理某些锈迹或矿物沉积;胃液中的盐酸也参与食物消化。应用的前提始终是合适的种类、合适的浓度和合适的用法,不是把任何酸都拿来清洁。

在学校实验中,取用酸要戴好防护用品,液体沿容器内壁缓慢倾倒。稀释浓硫酸时,必须把浓硫酸沿器壁慢慢加入水中,并不断搅拌;不能把水倒进浓硫酸中。因为浓硫酸溶于水会放出大量热;如果把水倒入浓硫酸中,水停留在上层的局部接触处会瞬间放出大量热,使水迅速沸腾,继而把浓硫酸液滴带出,造成酸液飞溅。
若酸液不慎沾到皮肤或衣物,应立刻用大量清水冲洗,并马上报告老师或成年人处理。不要自行用另一种清洁剂“中和”,也不要随意混合生活清洁用品。
1. 将下列物质分别加入足量稀盐酸,能产生氢气的是( )
A. 铜片
B. 锌粒
C. 氧化铜粉末
D. 碳酸钠粉末
2. 黑色氧化铜粉末加入稀硫酸,充分反应后,最合理的现象描述是( )
A. 黑色粉末不变,溶液仍无色
B. 黑色粉末逐渐减少,溶液变蓝
C. 黑色粉末逐渐减少,持续产生氢气
D. 产生白色沉淀
3. 某同学用无色酚酞检验一瓶未知无色液体,发现酚酞没有变红。他马上断定该液体是稀盐酸。这个判断可靠吗?
把酸的性质压缩成一条判断线:先确认反应对象,再预判产物和现象。活泼金属给氢气;许多金属氧化物生成盐和水;碱发生中和;碳酸盐等部分盐会放出二氧化碳。条件没有看全时,先停下来核对,别凭“酸很活泼”一概而论。
设生成氢气的质量为 ,按质量关系列式:。65 和 2 来自锌、氢气的相对式量,不能把盐酸前面的化学计量数直接当作质量比。
解得 ,所以生成氢气的质量为 。