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化學反應酸碱化学


化学反应复分解反应酸碱盐水氫離子氢氧根离子放热反应氫氧根盐酸氢氧化钠氯化鈉強酸強鹼弱酸氫氧根離子氯離子氫氰酸摩爾濃度









鹽酸和氢氧化钠之間的中和反應,加入了溴瑞香草藍作為指示劑


中和反应是化学反应中复分解反应的一种,是指酸和碱互相交换组分,生成盐和水的反应,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吸收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,盐酸和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 = −57.3 kJ mol−1


最終pH值


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和氫氰酸。
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


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



  • 酸鹼中和滴定利用了中和反應,以測定未知溶液的濃度。

  • 在污水處理方面,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。

  • 使用弱鹼氨(NH3),中和硫酸及硝酸後製得的硫酸銨和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。


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