1.基礎將石蕊試紙與酚酞指示劑分別加入某無色水溶液中,結果石蕊試紙呈藍色、酚酞呈粉紅色。此水溶液最可能是下列何者?
測驗重點:指示劑變色
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正確答案:(C) 氫氧化鈉水溶液
石蕊遇鹼變藍、酚酞遇鹼變粉紅,兩項結果都指向鹼性溶液。選項中只有氫氧化鈉為鹼性,故選(C)。稀鹽酸為酸性(石蕊變紅)、食鹽水與糖水為中性。
反應速率、酸鹼性質、pH 值與中和反應
影響反應速率的因素:本性、濃度(愈高愈快)、溫度(愈高愈快)、接觸面積(顆粒愈小愈快)、催化劑(改變速率但本身不消耗)。酸在水中解離出氫離子 H⁺(如鹽酸 HCl、硫酸 H₂SO₄、醋酸 CH₃COOH),鹼解離出氫氧根離子 OH⁻(如氫氧化鈉 NaOH、氨水)。pH 值:pH=7 中性,pH<7 酸性(愈小愈酸),pH>7 鹼性。指示劑:石蕊遇酸變紅、遇鹼變藍;酚酞遇鹼變紅、遇酸不變色。酸鹼中和:酸+鹼→鹽+水,並放出熱量,例如 HCl+NaOH→NaCl+H₂O。生活應用:胃藥(鹼性)中和胃酸、被蜂螫塗氨水。
國中教育會考出題趨勢:會考重點:由實驗表格判斷影響反應速率的變因(控制變因法)、指示劑變色判斷酸鹼、pH 值與氫離子濃度的關係、中和反應的離子變化圖。常見陷阱:催化劑會改變速率但不增加產物總量;酚酞在酸性溶液是無色而非變紅。
粒子碰撞學說是理解反應速率的核心:反應要發生,粒子必須以足夠能量有效碰撞。濃度高=粒子多=碰撞頻繁;溫度高=粒子動得快=碰撞既頻繁又有力;面積大=可碰撞的表面多。會考實驗題常以大理石加鹽酸產生 CO₂ 的快慢設計變因比較。
中和反應的微觀本質是 H⁺+OH⁻→H₂O。以 NaOH 滴入 HCl 為例:Na⁺ 與 Cl⁻ 是旁觀離子,數量不變;H⁺ 逐漸減少、OH⁻ 在中和點後才開始增加。畫離子數量變化圖是會考高頻圖表題。
生活中的酸鹼:檸檬汁 pH 約 2、雨水約 5.6(溶入 CO₂ 天然微酸)、酸雨定義為 pH<5、血液約 7.4、海水約 8。土壤過酸時農民撒石灰(鹼性)改良,正是中和反應的應用。
測驗重點:指示劑變色
正確答案:(C) 氫氧化鈉水溶液
石蕊遇鹼變藍、酚酞遇鹼變粉紅,兩項結果都指向鹼性溶液。選項中只有氫氧化鈉為鹼性,故選(C)。稀鹽酸為酸性(石蕊變紅)、食鹽水與糖水為中性。
測驗重點:反應速率變因
正確答案:(A) 甲與乙
探討單一變因時,其他條件必須完全相同(控制變因)。甲與乙只有大理石的形態(塊狀 vs 粉狀,即接觸面積)不同,濃度與溫度皆相同,故選(A)。甲與丙差在濃度、乙與丁差在溫度、丙與丁同時有多個變因不同,皆不適合。
測驗重點:pH 值與氫離子濃度
正確答案:(C) 甲的氫離子濃度是乙的 1000 倍
pH 每相差 1,氫離子濃度相差 10 倍。甲(pH 3)與乙(pH 6)相差 3,故甲的氫離子濃度是乙的 10³=1000 倍,選(C)。pH 值愈小氫離子濃度愈高;兩者 pH 皆小於 7,都是酸性溶液。
測驗重點:中和反應離子變化
正確答案:(C) 氫離子 H⁺
中和反應的本質是 H⁺+OH⁻→H₂O。滴入的 OH⁻ 不斷與原有的 H⁺ 結合成水,故 H⁺ 數目逐漸減少,選(C)。Na⁺ 隨滴入持續增加,Cl⁻ 是旁觀離子數目不變,OH⁻ 在完全中和前幾乎都被消耗、要到中和點之後才開始累積。