7.5: Нейтралізація

Last updated
Save as PDF

Page ID: 20237

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Мета навчання

Напишіть реакції кислотно-лужної нейтралізації.

Що відбувається, коли кислота, така як HCl, змішується з основою, такою як NaOH:

\[\ce{HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl (aq) + H_2O (l)} \nonumber \]

Коли кислота і основа з'єднуються, вода і сіль є продуктами. Реакції подвійного зміщення цього типу називаються реакціями нейтралізації. Ми можемо написати розгорнутий варіант цього рівняння, з водними речовинами, записаними в їх довшому вигляді:

\[\ce{H^{+} (aq) + Cl^{-} (aq) + Na^{+} (aq) + OH^{-} (aq) → Na^{+} (aq) + Cl^{-} (aq) + H_2O (l)} \nonumber \]

Видаливши глядацькі іони, отримуємо чисте іонне рівняння:

\[\ce{H^{+} (aq) + OH^{-} (aq) → H_2O (l)} \nonumber \]

Коли сильна кислота і міцна основа поєднуються в належних кількостях - коли\([\ce{H^{+}}]\) дорівнює\([\ce{OH^{-}}\)]\) - виходить нейтральний розчин, в якому рН = 7. Кислота і основа нейтралізували один одного, а кислотних і основних властивостей вже немає.

Однак сольові розчини не завжди мають рН 7. Завдяки процесу, відомому як гідроліз, іони, що утворюються при поєднанні кислоти та основи, можуть реагувати з молекулами води, утворюючи розчин, який є слабокислим або основним. Тут ми не будемо вдаватися в подробиці, а взагалі, якщо там змішати сильну кислоту зі слабкою основою, отриманий розчин буде слабокислим; якщо змішати міцну основу зі слабкою кислотою, розчин буде трохи основним.

Нейтралізація

Відео Реакція \(\PageIndex{1}\)кислотно-лужної нейтралізації.

Приклад\(\PageIndex{1}\): propionic acid + calcium hydroxide

Пропіонат кальцію використовується для пригнічення росту цвілі в харчових продуктах, тютюні та деяких лікарських засобах. Напишіть збалансоване хімічне рівняння для реакції водної пропіонової кислоти (CH ₃ CH ₂ CO ₂ H) з водним гідроксидом кальцію [Ca (OH) ₂].

Рішення

Приклад\(\PageIndex{1}\): етапи вирішення проблеми реакції пропіонової кислоти+гідроксид кальцію
Сходинки	Реакція
Запишіть незбалансоване рівняння. Це реакція подвійного витіснення, тому катіони та аніони міняються, щоб створити воду та сіль.	СН ₃ СН ₂ _{СО 2} Н (ак) + Са (ОН) ₂ (ак) → (СН ₃ СН ₂ СО ₂) ₂ Са (ак) + Н ₂ О (л)
Збалансувати рівняння. Оскільки у формулі Ca (OH) ₂ є два іони OH ⁻, нам потрібні два молі пропіонової кислоти, CH ₃ CH _{2 CO ₂} H, щоб забезпечити іони H ⁺.	2 СН ₃ СН ₂ _{СО 2} Н (ак) + Са (ОН) ₂ (ак) → (СН ₃ СН ₂ _{СО 2}) ₂ Са (ак) + 2 Н ₂ О (л)

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Напишіть збалансоване хімічне рівняння для реакції твердого гідроксиду барію з розведеною оцтовою кислотою.

Відповідь: \[\ce{Ba(OH)2(s) + 2CH3CO2H (aq)→Ba(CH3CO2)2 (aq) + 2H2O(l)} \nonumber \]

Додатки

В аналітичних лабораторіях використовуються хімічні методи визначення кількості кислот або підстав в харчових продуктах і побутової та промислової хімії.

У, хімічні методи нейтралізації часто застосовуються для зменшення шкоди, яку стоки можуть спричинити при викиді в навколишнє середовище.

Існує багато застосувань реакцій нейтралізації, які є кислотно-лужними реакціями. Дуже поширене застосування - антацидні таблетки (розділ 7.8).

При хімічному синтезі наноматеріалів теплота реакції нейтралізації може бути використана для полегшення хімічного відновлення прекурсорів металів.

Також в травному тракті застосовуються реакції нейтралізації при переміщенні їжі зі шлунка в кишечник. Для того, щоб поживні речовини всмоктувалися через стінку кишечника, необхідне лужне середовище, тому підшлункова залоза виробляє антацидний бікарбонат, щоб викликати цю трансформацію.

Ще одне поширене використання, хоча, можливо, не настільки широко відоме, - це добрива та контроль рН ґрунту. Гашене вапно (гідроксид кальцію) або вапняк (карбонат кальцію) можуть бути перероблені в грунт, який є занадто кислим для росту рослин. Добрива, що покращують ріст рослин, вносять шляхом нейтралізації сірчаної кислоти (H ₂ SO ₄) або азотної кислоти (HNO ₃) газом аміаку (NH ₃), вносячи або. Це солі, що використовуються в добриві.

Промислово побічний продукт спалювання вугілля, газ, може поєднуватися з водяною парою в повітрі, щоб в кінцевому підсумку виробляти сірчану кислоту, яка потрапляє у вигляді кислотних дощів. Щоб запобігти викиду діоксиду сірки, пристрій, відомий як скрубер, очищає газ від димових труб. Цей пристрій спочатку видуває карбонат кальцію в камеру згоряння, де він розкладається на оксид кальцію (вапно) і вуглекислий газ. Потім це вапно вступає в реакцію з діоксидом сірки, утворюючи сульфіт кальцію. Потім в суміш вводять суспензію вапна для отримання суспензії, яка видаляє і будь-який залишився не прореагував діоксид сірки.

пухнасті тістечка

З: Як кислотно-лужні реакції роблять пиріг пухнастим?

\(\PageIndex{1}\)Фігурний торт з вершковим кремом для глазурі. Використання зображень з дозволу (Суспільне надбання; Scheinwerfermann).. png

Відповідь: Зазвичай торти включають кислий інгредієнт (це варіюється) та бікарбонат натрію, основу. Коли вони вступають в реакцію, протон з кислоти переноситься в бікарбонат, роблячи слабку кислоту вугільної кислоти. Вугільна кислота є продуктом реакції кислого ангідриду між вуглекислим газом і водою. Ця реакція може бути зворотною, або вугільна кислота може розкладатися на воду і вуглекислий газ. Особливо при високих температурах всередині випічки торта це розкладання відбудеться, і утворюється вуглекислий газ. Тиск гарячого газу буде утворювати бульбашки всередині пирога, роблячи його пухнастим.

Резюме

Кислоти і основи об'єднуються і виробляють сіль і воду.