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中和反应

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氫氯酸氢氧化钠之間的中和反應,加入了溴百里酚藍作為指示劑

中和反应化学反应复分解反应的一种,是指互相交换组分,生成的反应,在中和的過程中,酸裡的氫離子和碱中的氢氧根离子會結合成水。中和反应的过程会释放热量,属于放热反应,莫耳氫氧根和氫離子反應放出55.90千焦耳熱量。

一般来说,反应如此进行:

酸 + 碱/ 鹽基 → 盐 + 水

例如,盐酸氢氧化钠发生中和反应,產生氯化鈉和水:

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

因为在这个反应中HCl和NaOH离解为离子,所以离子方程式是:

H+(aq) + Cl(aq) + Na+(aq) + OH(aq) → Na+(aq) + Cl(aq) + H2O(l)

因为钠离子和氯离子都只是“旁观离子”,不包括在反应中,净离子反应式成为:

H+(aq) + OH(aq) → H2O(l) ; ΔrH = −55.90 kJ mol−1

最終pH值[编辑]

中和反應發生後最終產物的pH值不一定是7。如果一強酸與強鹼參與中和反應,其產物的pH則會是7,如強酸鹽酸和強鹼氫氧化鈉發生中和反應,產生氯化鈉和水。

  • 若一弱酸與強鹼/強鹽基反應,最終產物的pH則會大於7。例如:弱酸醋酸與強鹼氫氧化鈉之間的反應。
CH3COOH + NaOH → Na+ + H2O + CH3COO-

其中,鈉離子為旁觀離子;醋酸則是一種不會完全電離的弱酸,並會在水中釋出氫氧根離子

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-

因此,反應最終的產物是鹼性的。

  • 若一強酸與弱鹼/弱鹽基反應,最終產物的pH則會小於7。例如:強酸氫氯酸和弱鹽基CN-會反應並生成氯離子氫氰酸
CN- + HCl → Cl- + HCN

其中,氯離子為旁觀離子,生成的氫氰酸則為弱酸,會不完全電離並產生H3O+離子。

HCN + H2O CN- + H3O+

因此,反應最終的產物是酸性的。

  • 若一弱酸與弱鹼/弱鹽基反應,最終產物的pH則取決於參與反應的酸和鹼/鹽基的強弱度是如何了。

計算[编辑]

被用作中和反應的酸和鹼/鹽基是需要同等的摩爾,因此

a × [A] × Va = b × [B] × Vb

其中a是酸可電離得的氢原子数目;b則為常數,表示了鹼/鹽基可接收H3O+離子的數目。 [A]和[B]分別為酸和鹼/鹽基的濃度;Va 和 Vb則分別代表了酸和鹼/鹽基的容量。

應用[编辑]

  • 酸鹼中和滴定利用了中和反應,以測定未知溶液的濃度。
  • 污水處理方面,中和反應則常常用來減低水中污染物對環境的傷害,例如加入不同的化學品以控制污水的酸鹼度。
  • 抗酸藥則用作中和造成胃部和下食道不適的過多胃酸(其中主要的成份為氫氯酸),服用碳酸氫鈉亦可解決這個問題。
  • 農夫常常加入熟石灰(氫氧化鈣)和石灰石(碳酸鈣)於泥土,以中和因呈酸性而難以讓植物生長的土壤。
  • 使用弱鹼(NH3),中和硫酸硝酸後製得的硫酸銨硝酸銨可用作製造肥料。
  • 人的皮膚被螞蟻叮過後會產生蟻酸,令皮膚癢癢的,塗上適量的稀氨水或肥皂水(含有微鹼)可中和蟻酸,從而對皮膚起了緩和作用。