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中和反应

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中文名;中和反应

外文名;neutralization reaction

过程;酸和碱互相交换成分

概念;酸与碱作用生成盐和水的反应

实质;氢离子和氢氧根离子的结合

中和反应指酸和碱互相交换成分,生成盐和水的反应(酸+碱→盐+水)。其实质是H+(氢离子)和OH-(氢氧根离子)结合生成水。

在中和反应中,完全中和反应是指酸碱恰好完全反应。

在实际生产应用中,人们常用中和反应改良土壤酸碱性、治疗胃酸过多、处理废水。[1]

反应原理

酸、碱溶于水后在水中被电离成自由移动的阴离子和阳离子。例如HCl(盐酸)被电离成氢离子(H+)和氯离子(Cl-),而NaOH(烧碱)被电离成钠离子(Na+)和氢氧根离子(OH-)。氢离子和氢氧根离子结合成极难被电离的水,所以溶液中剩下的是钠离子和氯离子。钠离子和氯离子在溶液中依然处于被电离的状态并不结合。但是生成物是NaCl(盐)。所以中和反应的实质就是酸与碱作用生成盐和水的反应。

反应特征

在酸碱滴定中的理论值和实际值总有相差,当量点无法直接观察到,滴定时酸碱的强弱不同,达到滴定终点时溶液的酸碱性就不同,需选择适当指示剂使终点等于当量点,以作为判断标准。

指示剂的选择

①强酸与强碱的中和滴定

当量点溶液的pH=酸碱滴定中三个重要的点:

(1)当量点:酸的当量数=碱的当量数(二者正好完全反应)

(2)终点:指示剂变色的点.

(3)中和点:酸碱滴定过程中,容易恰成中性的点. 即pH=7

注意:当量点才是恰好完全反应的点,当量点不一定等于中性时,既可选酚酞做指示剂,也可选甲基橙做指示剂,一般不用紫色石蕊试液做指示剂,因其颜色突变不明显。

②强酸与弱碱的中和滴定

当量点溶液显酸性,溶液pH<7,最好选甲基橙、甲基红做指示剂,一般不选酚酞试液做指示剂.因为酚酞溶液遇酸不变色。

③弱酸与强碱的中和滴定

当量点溶液显碱性,pH>7,这时最好选酚酞做指示剂,一般不选甲基红和甲基橙做指示剂。

酸碱反应产生热量:强酸强碱反应,1mol氢离子与1mol氢氧根离子反应,△H=-57.3KJ

反应式

通式:酸+碱→盐+水

NaOH+HCl=NaCl+H₂O氢氧化钠(俗称烧碱、火碱、苛性钠)可以和盐酸发生中和反应,生成氯化钠和水;

2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O氢氧化钠可以和硫酸发生中和反应,生成硫酸钠和水;

NaOH+HNO₃=NaNO₃+H₂O氢氧化钠可以和硝酸发生中和反应,生成硝酸钠和水;

Ca(OH)₂+2HCl=CaCl₂+2H₂O氢氧化钙可以与盐酸发生中和反应,生成氯化钙和水,反应放出大量热;

Al(OH)₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O氢氧化铝可以和盐酸发生中和反应,生成氯化铝和水,治疗胃酸过多的胃药的主要成分就是氢氧化铝

Ba(OH)₂+2HCl=BaCl₂+2H₂O氢氧化钡和盐酸发生中和反应,生成氯化钡和水;

Fe(OH)₃+3HCl=FeCl₃+3H₂O氢氧化铁(Fe(OH)₃)不溶于水,但是也能和盐酸发生中和反应,生成三氯化铁和水;

KOH+HI=KI+H₂O氢氧化钾和氢碘酸发生中和反应,生成碘化钾和水;

Cu(OH)₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O氢氧化铜和硫酸发生中和反应,生成硫酸铜和水;

由此可见,酸和碱作用,生成盐和水的反应是中和反应。中和反应属于复分解反应。

例外

酸和碱之间发生的不一定是中和反应,例如:

2Co(OH)₃+6HCl=2CoCl₂+Cl₂↑+6H₂O氢氧化钴(III)和盐酸发生氧化还原反应,生成氯化钴(II)、氯气和水,反应放热,溶液转为粉红色;

2Ni(OH)₃+6HCl=2NiCl₂+Cl₂↑+6H₂O氢氧化镍(III)和盐酸发生氧化还原反应,生成氯化镍(II)、氯气和水,反应放热,溶液转为碧绿色;

由于三价的钴、镍有氧化性,能把盐酸氧化,生成氯气,所以这类反应不属于中和反应。同理,氢氧化亚铁和硝酸的反应也不属于中和反应。

延申1:酸性氧化物+碱→盐+水

Ca(OH)2+Co2=CaCO3↓+H2O澄清石灰水和二氧化碳发生中和反应,生成碳酸钙沉淀和水,石灰水变浑浊;

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O氢氧化钠(俗称烧碱、火碱、苛性钠)和二氧化碳发生中和反应,生成碳酸钠和水。

延申2:碱性氧化物+酸→盐+水

Na2O+H2SO4=Na2SO4+H2O氧化钠和硫酸发生中和反应,生成硫酸钠和水;

CaO+2HCl=CaCl2+H2O生石灰和盐酸发生中和反应,生成氯化钙和水;

延申3:酸性氧化物+碱性氧化物→盐

Na2O+CO2=Na2CO3氧化钠和二氧化碳发生中和反应,生成碳酸钠。

中和热

中和热是指在稀溶液中酸碱中和生成1mol水的反应热。一元强酸与强碱的中和热约为57kJ,与酸碱种类无关,因为这实际上是1molH+与1molOH-反应生成1molH2O的反应热。弱酸、弱碱以及多元酸碱的中和热,因有电离热的影响,不是定值。

多元酸的中和反应通常热效应是递减的。例如,H3PO4与NaOH中和,加入1摩尔碱的中和热为-64.86kJ,加入第二个1摩尔的碱的中和热为-56.85kJ,加人第三个1摩尔的碱的中和热则为-2.0gkJ。

在土壤里,由于有机物在分解的过程中会生成有机酸,矿物的风化也可能产生酸性物质,空气污染造成酸雨,也会导致一些地方的土壤呈酸性,这些都不利于作物的生长。施用适量的碱,能中和土壤里的酸性物质,使土壤适合作物生长,并促进微生物的繁殖。土壤中的钙离子增加后,能促使土壤胶体凝结,有利于形成团粒,同时又可供给植物生长所需的钙元素。

处理工业废水

厂里的废水常呈现酸性或碱性,若直接排放将会造成水污染,所以需进行一系列的处理。碱性污水需用酸来中和,酸性污水需用碱来中和,如硫酸厂的污水中含有硫酸等杂质,可以用熟石灰来进行中和处理。生成硫酸钙沉淀和水。

医疗卫生

用于医药卫生。人的胃液呈酸性,主要是盐酸,当胃液的pH值为0.8~1.5时,有助于食物的消化.如果胃酸过多就会使人感到不适,这时医生就会让你口服一些碱性药物,使碱与胃酸反应生成无毒的中性物质.用含氢氧化铝的药片治疗胃酸过多,生成氯化铝和水。如胃药中含有Al(OH)3以中和胃酸,Al(OH)₃+3HCl→AlCl₃+3H₂O

被蚊虫叮咬后可在患处涂含有碱性物质(如NH₃·H₂O氨水)的药水(蚊虫能分泌出蚁酸)

调节溶液酸碱性

在科学实验室里,经常要把溶液的pH控制在一定的范围内,如果溶液的酸性或碱性太强,就可以用适当的碱或酸调节溶液的pH。

厨房烹饪

松花蛋中含有碱性物质,人们在食用它时常加一些醋,以中和其碱性,使松花蛋美味可口:在蒸馒头时,人们在经过发酵的面粉里加一些纯碱,以中和发酵产生的酸,这样蒸出的馒头松软可口。

在反应前将酚酞溶液滴入碱性反应物中,溶液呈红色。缓慢滴入另一反应溶液,在中和反应进行到恰好完全反应,观察到溶液的红色消失。这可说明中和反应的进行,也可以说明反应的完全。但是不可说明是否滴入过多的酸性溶液而使试液呈酸性。(酚酞溶液无法使酸性溶液显色)

pH试纸

一般在中和反应进行时,反应前后溶液的pH会变化。用pH来检测中和反应是否进行是最直接的方式。pH试纸主要有广泛试纸和精密试纸。

探测温度

一般来说,中和反应都是放热的反应。但有很多反应都是放热反应而不是中和反应,如硫氰酸钾被氧化出硫氰的反应。

其他指示剂

紫色石蕊(酸红碱蓝)、溴百里酚蓝、甲基橙等颜色的变化也能检验中和反应

参考来源

中和反应(化学微课)

参考资料