酸的性质

食醋能让菜肴产生酸味，柠檬汁喝起来刺激爽口，胃里分泌的液体能分解食物，这些现象背后都有同一类物质在起作用——酸。酸在自然界和生产生活中无处不在，从人体消化到金属加工，从食品保鲜到工业制造，酸的化学性质贯穿其中。理解酸的性质，是打开化学反应大门的重要一步。

生活中的酸

日常生活中接触到的酸，远比想象中多。食醋中含有醋酸（乙酸，化学式 $\text{CH}_3\text{COOH}$），正是它赋予了醋特有的酸味。柑橘、柠檬中含有大量柠檬酸，让水果口感清爽。胃液中有盐酸（氯化氢的水溶液，化学式 $\text{HCl}$），帮助消化蛋白质。碳酸饮料中溶有碳酸（$\text{H}_2\text{CO}_3$），开瓶时冒出的气泡就是碳酸分解产生的二氧化碳。

实验室和工业上最常用的强酸，是盐酸和硫酸（$\text{H}_2\text{SO}_4$）。盐酸是氯化氢气体溶于水形成的液体，工业上用于清洗金属表面。硫酸是密度很大的油状液体，是化工生产中用量最大的化学原料之一，制造化肥、炸药、染料都少不了它。

例题 1

下列物质中，属于酸的是（ ）

A. 氯化钠（$\text{NaCl}$）
B. 氢氧化钠（$\text{NaOH}$）
C. 硫酸（$\text{H}_2\text{SO}_4$）
D. 氧化铁（$\text{Fe}_2\text{O}_3$）

盐酸与硫酸的物理性质

盐酸和硫酸是实验室最常用的两种强酸，它们的外观和物理性质有明显的区别，使用时需要格外注意。

• 盐酸是氯化氢（$\text{HCl}$）气体溶于水形成的溶液，无色、透明、有刺激性气味。打开盐酸瓶盖，瓶口会出现白雾，这是挥发出来的氯化氢气体遇到空气中的水蒸气形成的盐酸小液滴。盐酸具有挥发性，浓度越高，挥发越明显。市售浓盐酸中氯化氢质量分数约为37%，密度约为 $1.19\ \text{g/mL}$。

• 硫酸是纯液体，无色、无味，外观像油一样黏稠。浓硫酸密度很大，约为 $1.84\ \text{g/mL}$，是水的近两倍。浓硫酸吸水性极强，敞口放置会不断吸收空气中的水分而增重，因此实验室常用浓硫酸作干燥剂。

例题 2

实验室桌面上有一瓶没有标签的无色液体，老师说它是盐酸或稀硫酸中的一种。打开瓶盖后，瓶口立刻出现白雾，判断该液体是哪一种，并说明理由。

解析：

盐酸具有挥发性，打开瓶口后，氯化氢气体挥发出来，遇空气中的水蒸气形成小液滴，呈现白雾。稀硫酸没有挥发性，打开后不会出现白雾。

答： 该液体是盐酸。盐酸中氯化氢气体会挥发，遇水蒸气形成白雾；稀硫酸无挥发性，不会出现此现象。

酸与指示剂的反应

实验室中判断一种溶液是否呈酸性，最快捷的方法是使用酸碱指示剂。指示剂是一类特殊物质，它们在不同的酸碱环境下会显示不同的颜色，从颜色变化就能判断溶液的酸碱性。

最常用的两种指示剂是石蕊和酚酞。

• 石蕊是一种天然染料，本身呈紫色。将石蕊溶液滴入酸性溶液中，溶液变红；滴入碱性溶液中，溶液变蓝；在中性溶液中保持紫色。用石蕊制成的试纸叫石蕊试纸，有红色和蓝色两种。将蓝色石蕊试纸放入酸性溶液，试纸变红，这是检验酸性的常用方法。

• 酚酞本身无色，在碱性溶液中变红，在酸性或中性溶液中保持无色。酚酞对酸性溶液“没有反应”，因此只能用来判断是否为碱性，而不能直接检验酸性。

例题 3

向盐酸溶液中分别滴入石蕊溶液和酚酞溶液，观察颜色变化，说明各自的现象并解释原因。

解析：

盐酸是酸性溶液，其中含有大量 $\text{H}^+$。

滴入石蕊溶液：溶液由紫色变为红色。因为石蕊在酸性溶液中呈红色。

滴入酚酞溶液：溶液无明显变化，仍为无色。因为酚酞在酸性溶液中不变色。

答： 滴入石蕊溶液后变红色；滴入酚酞溶液后无色不变。

酸与金属的反应

酸能与很多活泼金属发生化学反应，产生氢气。这是酸最重要的化学性质之一，在实验室中常用锌粒与稀硫酸或稀盐酸反应来制备氢气。

以锌（$\text{Zn}$）与稀盐酸反应为例，将一片锌粒放入稀盐酸中，锌粒表面立刻产生大量气泡，锌粒逐渐变小，气泡收集后点燃会发出“噗”的一声——这正是氢气燃烧的声音，证明生成了氢气。反应的化学方程式为：

铁（$\text{Fe}$）与稀盐酸反应，产生氢气和氯化亚铁（$\text{FeCl}_2$），溶液变为浅绿色：

镁（$\text{Mg}$）与稀盐酸反应速率最快，气泡非常剧烈，同时会感觉到明显的发热：

锌与稀硫酸反应同样产生氢气：

不同金属与稀盐酸反应的速率不同，反应快慢与金属的活泼程度直接相关。金属活动顺序越靠前，反应越剧烈。

例题 4

实验室中向足量锌粒中加入稀硫酸，充分反应后，固体完全消失，收集到气体。

（1）写出该反应的化学方程式；
（2）说明该反应属于哪种反应类型（置换反应、化合反应、分解反应）；
（3）若改用铜粒替代锌粒，会有什么不同现象？

酸与金属氧化物的反应

酸不仅能与金属单质反应，还能与金属氧化物发生反应，将金属氧化物溶解。这一性质在工业上用于除锈，在实验室中也经常用到。

铁锈的主要成分是氧化铁（$\text{Fe}_2\text{O}_3$），呈红棕色，能被盐酸溶解。将生锈的铁钉放入稀盐酸中，红棕色铁锈逐渐消失，溶液变为黄色，这是生成了氯化铁（$\text{FeCl}_3$）所致：

氧化铜（$\text{CuO}$）是黑色固体，与稀硫酸反应后，黑色固体溶解，溶液变为蓝色，生成了硫酸铜（$\text{CuSO}_4$）：

氧化铁与稀硫酸的反应也类似：

这类反应的规律是：酸 + 金属氧化物 → 盐 + 水。金属氧化物中的金属元素转移到生成的盐中，氧与酸中的氢结合成水。

$\text{Al}_2\text{O}_3$，白色） | $\text{Al}_2\text{O}_3 + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$ | 白色固体溶解，溶液无色 | 氯化铝（） |

例题 5

将黑色氧化铜粉末加入足量稀硫酸中，观察到黑色粉末逐渐消失，溶液变为蓝色。

（1）写出该反应的化学方程式；
（2）说明溶液变蓝色的原因；
（3）该反应属于哪种基本反应类型？

解析：

（1）氧化铜与稀硫酸反应：

（2）反应生成了硫酸铜（$\text{CuSO}_4$），硫酸铜溶液呈蓝色，因此溶液由无色变为蓝色。

（3）酸与金属氧化物反应，生成盐和水，属于复分解反应（两种化合物互相交换成分，生成两种新化合物）。

答： （1）如上所示；（2）生成了蓝色的硫酸铜溶液；（3）复分解反应。

酸的化学性质小结

通过上述内容，酸的化学性质可以归纳为以下几个方面。每一种性质都有对应的规律性方程式，掌握规律比死记方程式更有效率。

练习题

选择题

第1题【知识点：酸的定义与识别】

下列物质属于酸的是（ ）

A. 氧化钙（$\text{CaO}$）
B. 氢氧化钙（$\text{Ca(OH)}_2$）
C. 硝酸（$\text{HNO}_3$）
D. 碳酸钠（$\text{Na}_2\text{CO}_3$）

第2题【知识点：酸与指示剂的颜色变化】

将石蕊溶液分别滴入盐酸、氢氧化钠溶液和蒸馏水中，颜色变化依次是（ ）

A. 红色、蓝色、紫色
B. 蓝色、红色、紫色
C. 红色、紫色、蓝色
D. 无色、红色、紫色

第3题【知识点：酸与金属的反应条件】

下列金属中，能与稀盐酸反应产生氢气的是（ ）

A. 铜（$\text{Cu}$）
B. 银（$\text{Ag}$）
C. 锌（$\text{Zn}$）
D. 金（$\text{Au}$）

第4题【知识点：酸与金属氧化物反应的现象】

将氧化铜（黑色粉末）加入稀硫酸中，充分反应后观察到的现象是（ ）

A. 黑色粉末不溶解，溶液无色
B. 黑色粉末溶解，溶液变为蓝色
C. 黑色粉末溶解，产生大量气泡
D. 黑色粉末溶解，溶液变为黄色

计算题

第5题【知识点：酸与金属反应的质量计算】

将足量稀盐酸与 $13\ \text{g}$ 锌粒（$\text{Zn}$，相对原子质量65）充分反应，锌全部溶解。

（1）写出反应的化学方程式；
（2）计算生成氢气（$\text{H}_2$）的质量。

第6题【知识点：酸与金属氧化物反应的质量计算】

向 $16\ \text{g}$ 氧化铜（$\text{CuO}$，相对分子质量80）中加入足量稀硫酸，氧化铜全部溶解。

（1）写出反应的化学方程式；
（2）计算生成硫酸铜（$\text{CuSO}_4$，相对分子质量160）的质量。

答：C

设生成氢气的质量为 $x$：

答： 生成氢气的质量为 $\boldsymbol{0.4\ \text{g}}$。

（2）根据方程式，氧化铜与硫酸铜的摩尔质量之比：

设生成硫酸铜的质量为 $x$：

答： 生成硫酸铜的质量为 $\boldsymbol{32\ \text{g}}$。