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中和反應

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鹽酸氫氧化鈉之間的中和反應,加入了溴瑞香草藍作為指示劑

中和反應化學反應複分解反應的一種,是指互相交換組分,生成的反應,在中和的過程中,酸裡的氫離子和鹼中的氫氧根離子會結合成水。[1]中和反應的過程會釋放熱量,屬於放熱反應,莫耳氫氧根和氫離子反應吸收57.30仟焦耳熱量。

一般來說,反應如此進行:

酸 + 鹼/ 鹽基 → 鹽 + 水

例如,鹽酸氫氧化鈉發生中和反應,產生氯化鈉和水:

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

因為在這個反應中HCl和NaOH離解為離子,所以離子方程式是:

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

因為鈉離子和氯離子都只是「旁觀離子」,不包括在反應中,淨離子反應式成為:

H+(aq) + OH(aq) → H2O(l) ; ΔrH = −57.3 kJ mol−1

最終pH值

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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,除非濃度不一樣,否則其產物的pH則會是7左右,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

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被用作中和反應的酸和鹼/鹽基是需要同等的莫耳,因此

a × [A] × Va = b × [B] × Vb

其中a是酸可電離得的氫原子數目;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

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  • 酸鹼中和滴定利用了中和反應,以測定未知溶液的濃度。[2]
  • 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。[2]
  • 抗酸藥則用以中和造成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,令皮膚痕癢,塗上適量的稀氨水肥皂水(含有微鹼)可中和蟻酸,從而對皮膚痕癢起了緩和作用。

參考文獻

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  1. ^ 宋, 心琦 (編). 化学1 必修. 人民教育出版社. 2004: 28. ISBN 978-7-107-17648-7/G·10737 請檢查|isbn=值 (幫助). 
  2. ^ 2.0 2.1 宋, 心琦 (編). 化学 选修四 化学反应原理. 人民教育出版社. 2007: 47–48. ISBN 978-7-107-17645-6.