中和反应

化学

zhōng hé fǎn yìng

中和反应是酸与碱之间的反应,生成水和盐,抵消了二者的性质,使pH值趋向于7。

Visualization

Definition

中和反应是一种复分解反应,酸与碱反应生成水和一种被称为盐的离子化合物;酸提供的氢离子与碱提供的氢氧根离子结合生成水,剩下的离子则构成盐;当酸碱量恰好匹配时会放出热量,溶液变为中性。在强酸与强碱的水溶液反应中,净离子方程式可以简化为 $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$,$\Delta H \approx -57\text{ kJ/mol}$,对任意一对强酸与强碱来说这个数值都几乎相同;在滴定中,等当点是 $H^+$ 的摩尔数恰好等于 $OH^-$ 摩尔数的那一点,对于强酸强碱组合,等当点恰好落在pH $7$,但对于弱酸或弱碱,由于其共轭物会在水中发生水解,等当点会偏离 $7$,所以生成的盐本身可能呈中性、酸性或碱性。

Example

为缓解胃灼热而服用抗酸药片,正是中和反应在起作用,药片中的碱抵消了胃里多余的酸;盐酸与氢氧化钠反应:$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$;硫酸与氢氧化钾反应:$H_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$;农民会在酸性土壤上撒石灰(一种碱)来中和土壤,以利于作物生长。用 $0.100\text{ M}$ 的 $NaOH$ 滴定 $25.0\text{ mL}$ 的 $HCl$,用去 $18.4\text{ mL}$,说明该酸中含有 $1.84 \times 10^{-3}\text{ mol}$ 的 $H^+$,浓度为 $0.0736\text{ M}$;而用 $NaOH$ 中和醋酸会生成醋酸钠,其醋酸根离子会从水中夺取质子,使等当点呈碱性,约在pH $8.7$。

Key Insight

蜜蜂蜇伤是酸性的,黄蜂蜇伤是碱性的,所以小苏打糊能缓解蜜蜂蜇伤,而醋则能缓解黄蜂蜇伤,因为中和反应在两个方向上同样有效。中和并不等同于把pH恰好调到 $7$:缓冲液、血液中的碳酸氢盐系统,以及中和酸雨的石灰岩中的碳酸盐,都只是使pH部分移动,而不是精确调整到某个数值,因为中和这个词的本意其实只是酸消耗碱,而不涉及任何特定的最终pH。