寒假笔记本9：碱
\(\rm Part\ I.\ 碱的定义和分类\)
观察以下电离方程式：
\[\rm NaOH\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }\color{red}{Na^+}+\color{blue}{OH^-}\\
\rm NH_3\cdot H_2O\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }\color{red}{NH_4^+}+\color{blue}{OH^-}\\
\rm Ba(OH)_2\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }\color{red}{Ba^+}+\color{blue}{2OH^-}
\]
我们可以对碱下一个定义：
在电离时产生的阴离子全部都是氢氧根离子的物质是碱。
还是举一个反例：
\[\rm Mg(OH)Cl\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }\color{green}{Cl^-} + \color{red}{Mg^{2+}} + \color{blue}{OH^-}
\]
虽然电离时也产生了氢氧根离子，但还有氯离子存在。他是我们在寒假笔记本6：单盐中提到的碱式盐。
碱可以分为如下三类：
- 可溶性碱：钾钠铵钡对应的碱
- 微溶性碱：氢氧化钙
- 难溶性碱：以上五种之外，初高中我们认为都是难容的
\(\rm Part\ II.\ 碱的化学性质\)
抛开酸碱中和（看这里），我们有四个同性性质
\(\large \rm I.\ 碱+酸碱指示剂\)
碱可以使无色酚酞变红，五色石蕊溶液变蓝（几乎看不清楚的蓝色……）
\(\large \rm II.\ 碱+酸性氧化物\)
酸性氧化物指的是能和碱反应生成盐和水的物质。中学阶段，除了二氧化硅\(\rm SiO_2\)，所有的酸性氧化物都能溶于水形成酸，例如\(\rm CO_2、SO_2、SO_3、Mn_2O_7、P_2O_5、N_2O_3、N_2O_5\)等等。
考察如下反应：
\[\rm 2NaOH+CO_2\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }Na_2CO_3+H_2O \\
\rm 2NaOH+N_2O_5\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }2NaNO_3+H_2O \\
\rm 2NaOH+SO_2\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }Na_2SO_3$+H_2O
\]
那么，这个反应比较难以简单的描述，大概是这么一个过程：
- 酸性氧化物变成对应的酸根（例如\(\rm CO_2\rightarrow CO_3^2-，N_2O_5\rightarrow NO_3^-\)），并且这些酸性氧化物里面的元素不变价
- 新形成的酸根和阳离子结合形成一种盐
- 每两个氢氧根离子失去一个氧原子变成水
简记口诀：氧化物变酸根，氢氧根变成水。我们依然给出通式（R表示一种元素）：
\[\begin{aligned}
&\color{red}{\overset{+a}{R}_x}O_y + &{Metal}\color{blue}{OH} &\rightarrow & {Metal}\color{red}{\overset{+x}{R}_x}O_y+&\color{blue}{H_2O} \\
& 酸性氧化物 +&碱 &\rightarrow &金属和酸根组成的盐（升价） + &水
\end{aligned}
\]
注意！这个反应不是复分解！
\(\large \rm III.\ 碱+非金属\)
碱和非金属单质反应分两大类：
- 歧化反应（某种元素的化合价在反应后一部分升高，一部分降低）
\[\rm Cl_2+2NaOH\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }Na\overset{-1}{Cl}+Na\overset{+1}{Cl}O+H_2O (Br_2、I_2类似)\\
\rm 3S+6NaOH\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }Na_2\overset{+4}{S}O_3+2Na_2\overset{-2}{S}+3H_2O
\]
- 置换反应
\[\rm Si+2NaOH+H2O\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ } Na_2SiO_3+2H_2\uparrow0
\]
这个要写通式就比较麻烦，想写的可以自己试试。
\(\large \rm IV.\ 碱+某些盐\)
这类复分解反应必须有沉淀生成才能发生。观察下列反应：
\[\rm 3NaOH+FeCl_3\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }Fe(OH)_3\downarrow+3NaCl \\
\rm 2NaOH+CuSO_4\xlongequal{\ \ \ \ \ \ \ \ }Cu(OH)_2\downarrow+Na_2SO_4 \\
\]
我们还是可以得出通式
\[\begin{aligned}
&\color{green}{Metal1}\color{red}{Acid} + &\color{purple}{Metal2}\color{blue}{OH} &\rightarrow &\color{green}{Metal1}\color{blue}{OH}+&\color{purple}{Metal2}\color{red}{Acid} \\
& 盐+ &碱 &\rightarrow &盐 + &新的碱
\end{aligned}
\]
