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1-4.5 強酸與強鹼的中和反應

在文檔中 基礎化學(二)-1-st (頁 23-27)

酸鹼反應

1. 定義:酸與鹼的化學反應,產生鹽類與水,又稱為「中和」反應。

2. 通式:酸 + 鹼 → 鹽 + 水

(1) 酸:水溶液中能產生氫離子(H+)的物質,常見可分成:

H+ + 非金屬陰離子,如:鹽酸 HCl → H+ + Cl H+ + 酸根,如:硝酸 HNO3 → H+ + NO3

(2) 鹼:水溶液中能產生氫氧根離子(OH)的物質,常見可分成:

金屬陽離子 + OH,如:氫氧化鈉 NaOH → Na+ + OH 銨根 + OH,如:氫氧化銨 NH4OHNH4+

+ OH (3) 因此,通式可寫成:

相對應的實例:

+

+

HCl NaOH NaCl H2O

HNO3 NaOH NaNO3 H2O

HCl NH4OH NH4Cl H2O HNO3 NH4OH NH4NO3 H2O 3. 酸鹼反應的淨離子反應式

(1) 強酸與強鹼反應:

分子反應式:HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

離子反應式:H+(aq) + Cl(aq) + Na+(aq) + OH(aq) → Na+(aq) +Cl(aq) + H2O(l) 淨離子反應式:H+(aq) + OH(aq) → H2O(l)

(2) 弱酸與強鹼反應:

分子反應式:CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(l) 離子反應式:CH3COOH(aq) + Na+(aq) + OH(aq) → CH3COO(aq) + Na+(aq) + H2O(l)

淨離子反應式:CH3COOH(aq) + OH(aq) → CH3COO(aq) + H2O(l) (3) 強酸與弱鹼反應:

分子反應式:HCl(aq) + NH3(aq)→ NH4Cl(aq)

離子反應式:H+(aq) + Cl(aq) + NH3(aq) → NH4+(aq) + Cl(aq) 淨離子反應式:H+(aq) + NH3(aq) → NH4+(aq)

第 1 章 物質的組成 -24-

(4) 弱酸與弱鹼反應:

淨離子反應式:CH3COOH(aq) + NH3(aq) → CH3COO(aq) + NH4+ (aq)

弱酸與弱鹼在水溶液中大部分以分子狀態存在。

莫耳中和熱

HCl(aq)+ NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

(H+) (OH) (鹽) (水)

1. 酸鹼反應為「放熱」反應,除了產生鹽類和水外,更會釋放出熱能,稱為「中和熱」。通式可 寫為:酸 + 鹼 → 鹽 + 水 + 熱

2. 以強酸、強鹼為例:

(1) 鹽酸(HCl)與氫氧化鈉(NaOH)反應:

分子反應式:HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

H = -55.9 kJ

淨離子反應式:H+(aq) + OH(aq) → H2O(l)

H = -55.9 kJ

(2) 硝酸(HNO3)與氫氧化鉀(KOH)反應:

分子反應式:HNO3(aq) +KOH(aq) → KNO3(aq) + H2O(l)

H = -55.9 kJ

淨離子反應式:H+(aq) + OH(aq) → H2O(l)

H = -55.9 kJ

(3) 由上可知,強酸、強鹼反應有以下幾個性質:

a. 強酸強鹼的反應中,參與反應的氫離子和氫氧根離子莫耳數相等,反應後完全消耗,產生 水與中性的鹽。

b. 整個反應過程中和並抵消了原本酸和鹼的性質。

c. 中和反應通常會放出熱量,是一放熱反應。

d. 以 1 mol H+與 1 mol OH反應,生成 1 mol 的 H2O,可釋放出 55.9 kJ 的熱量,稱為「莫耳 中和熱」,其莫耳中和熱反應式如下:

H+(aq) + OH(aq) → H2O(l)

H = -55.9 kJ

e. 莫耳中和熱反應式中,反應式的係數乘以 n 倍,則中和熱乘以 n 倍,

如:2H+(aq) + 2OH(aq) → 2H2O(l)

H = (-55.9)×2 kJ

註:強酸與弱鹼的莫耳中和熱一般會少於 56 kJ。

酸鹼中和的計算 完全中和時:

氫離子莫耳數等於氫氧根離子莫耳數,即 H+ mol = OH mol 1. n×a = n×a

n

:酸的莫耳數 n:鹼的莫耳數

a

:1 分子酸可釋放出 H+的數目 a:1 分子鹼可釋放出 OH的數目 2. C×V×a = C×V×a

C

:酸的莫耳濃度(M) C:鹼的莫耳濃度(M)

V

:酸的溶液體積(L) V:鹼的溶液體積(L)

第 1 章 物質的組成 -25-

第 1 章 物質的組成 -26-

20+40=0.01(M)→pH=-log[H]=-log0.01=2.0

第 1 章 物質的組成 -27-

【科學知識家】

酸鹼中和反應的應用實例:

一、制酸劑的使用:胃酸的成分是鹽酸,胃藥中含碳酸氫鈉(NaHCO3)或氫氧化鎂(Mg(OH)2等弱鹼成分,作為制酸劑以中和胃酸。碳酸氫鈉與酸作用迅速,也可作為酸中毒的解毒劑。

二、降低土壤的酸性:土壤中的有機質和氧反應,使二氧化碳在土壤中的濃度上升至 5%,土壤呈 酸性,不利植物生長。可藉由添加足量的碳酸鈣(CaCO3、石灰(CaO)、熟石灰(Ca(OH)2或氨液等鹼性物質中和之。

三、工業汙染物的處理:工廠廢料若是酸性物質,可在排放前先以鹼性物質中和後再排放。如:在 排放含有二氧化硫(酸性氣體)氣體的廢料之前,先通過裝有碳酸鈉的反應器,可使其變為無 害的二氧化碳:SO2(g)

+ Na

2

CO

3(s)

→ Na

2

SO

3(s)

+ CO

2(g)

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