Что такое уравнение нейтрализации по химии

Реакция нейтрализации в химии: объяснение, примеры, уравнения и решение

Содержание:

Реакция нейтрализации – это реакция между кислотой и основанием с формированием растворимой соли и воды.

Кислота + основание = соль + вода

Как правило, эти взаимодействия сопровождаются выделением тепла. Количество выделенной энергии — это тепловой эффект взаимодействия между соединениями. Реакция нейтрализации — это один из типов реакции обмена.

Характеристика нейтрализации

H + +Cl — +K + +OH — =K + +Cl — +H2O

Реакцию нейтрализации можно записать сокращенным ионным уравнением:

Если поместить лакмусовую бумажку в пробирку с кислотой, то она становится красной. Если ее поместить в пробирку со щелочью, то она становится синей. При взаимодействии щелочи и кислоты лакмус приобретает фиолетовый оттенок, что указывает на нейтральную среду.

Если получившийся раствор нагреть, то вода испарится, а в колбе останутся кристаллы соли.

Примеры реакций нейтрализации

Реакции нейтрализации — это реакции ионного обмена. Необратимые реакции характерны для реакций сильной кислоты и сильного основания.

Полное ионное уравнение

H + +Br — +K + +OH — → K + + Br — + H2O

Сокращенное ионное уравнение

Обратимые реакции наблюдаются при взаимодействии сильного основания и слабой кислоты.

Полное ионное уравнение

2Н + +SO3 2- +2Li + +2OH — ↔2Li + +SO3 2- +2H 2 O

Сокращенное ионное уравнение

Также обратимые реакции характерны для взаимодействий слабого основания и сильной кислоты.

Полное ионное уравнение

Сокращенное ионное уравнение

Не характерно для данной реакции.

Задачи на реакции нейтрализации

Задача. Сколько мл гидроксида натрия NaOH необходимо для нейтрализации 0,1 моль серной кислоты H2SO4, при том что плотность гидроксида натрия NaOH равна 0,968 г/мл.

Дано:

Решение:

Ответ: V(NaOH)=8,264 мл

Найти: V(NaOH)-?

Применение реакций нейтрализации

Реакции нейтрализации активно используются в титровании. Их используют при определении уровня кислотности желудочного сока. Если в лаборатории проливается щелочь, то ее нейтрализуют и убирают. Таким образом, реакции нейтрализации активно используются человеком.

Реакция нейтрализации

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 509.

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 509.

Взаимодействие кислоты и основания с образованием соли и воды называется реакцией нейтрализации. Обычно подобные реакции протекают с выделением тепла.

Общее описание

Суть нейтрализации состоит в том, что кислота и основание, обмениваясь активными частями, нейтрализуют друг друга. В результате образуется новое вещество (соль) и нейтральная среда (вода).

Простым и наглядным примером реакции нейтрализации является взаимодействие соляной кислоты и гидроксида натрия:

Если опустить лакмусовую бумажку в раствор соляной кислоты и гидроксида натрия, то она окрасится в фиолетовый цвет, т.е. покажет нейтральную реакцию (красный – кислая среда, синий – щелочная среда).

После нагревания получившегося раствора вода испарится, а в пробирке останется поваренная соль – NaCl.

Рис. 1. Образование соли после выпаривания.

В подобных реакциях вода – обязательный продукт.

Примеры

Реакция нейтрализации может происходить между сильными и слабыми кислотами и щелочами. Рассмотрим два типа реакций:

  • необратимые реакции – образованная соль не распадается на составляющие вещества – кислоту и щёлочь (протекают в одну сторону);
  • обратимые реакции – образованные соединения способны распадаться на изначальные вещества и вновь взаимодействовать (протекают в обе стороны).

Примером первого вида реакций является взаимодействие сильной кислоты с сильным основанием:

  • H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O;
  • HNO3 + KOH → KNO3 + H2O.

Обратимые реакции протекают при нейтрализации слабой кислоты сильным основанием, а также слабого основания слабой кислотой:

  • H2SO3 + 2NaOH ↔ Na2SO3 + 2H2O;
  • Fe(OH)3 + H3PO4 ↔ FePO4 + 3H2O.

Слабые нерастворимые или слаборастворимые основания (Fe(OH)3, Fe(OH)2, Mg(OH)2, Zn(OH)2) также нейтрализуются сильной кислотой. Например, гидроокись меди не растворяется в воде, но при взаимодействии с азотной кислотой образует соль (нитрат меди) и воду:

Реакции нейтрализации экзотермичные, они протекают с выделением тепла.

Использование

Реакции нейтрализации – основа титриметрического анализа или титрования. Это метод количественного анализа концентрации веществ. Метод используется в медицине, например, для определения кислотности желудочного сока, а также в фармакологии.

Рис. 3. Титрование.

Кроме того, важно практическое применение нейтрализации в лаборатории: при проливе кислоты её можно нейтрализовать щёлочью.

Что мы узнали?

Реакция, при которой кислота и основание образуют соль и воду, называется нейтрализацией. Эта реакция возможна между любыми кислотами и основаниями: сильной кислотой и сильной щёлочью, слабой кислотой и слабым основанием, сильным основанием и слабой кислотой, слабым основанием и сильной кислотой. Реакция протекает с выделением тепла. Нейтрализация применяется в медицине и фармакологии.

Урок 17. Реакция нейтрализации

В уроке 17 «Реакция нейтрализации» из курса «Химия для чайников» рассмотрим процесс нейтрализации, а также понятия химический эквивалент вещества и грамм-эквивалент; кроме того научимся вычислять нормальную концентрацию раствора. С реакцией нейтрализации тесно связаны понятия «кислота» и «основание», поэтому настоятельно рекомендую подробно изучить урок 16 «Кислоты и основания»

Нейтрализация

Важным свойством кислот и оснований является их способность образовывать в растворе ионы H+ и OH-, которые могут атаковать другие имеющиеся там молекулы и вызывать химические превращения, с трудом или медленно протекающие в их отсутствии. Когда кислоты и основания реагируют друг с другом, ионы H + и OH — соединяются, образуя молекулы воды. Этот процесс называется нейтрализацией:

Химический эквивалент

С реакцией нейтрализации тесно связано процедура кислотно-основного титрования. Грубо говоря, титрование — это способ определения имеющегося количества кислоты или основания в растворе, путем измерения количества основания или кислоты с заданной концентрацией необходимого для полной нейтрализации имеющегося реагента. При титровании пользуются понятием химический эквивалент.

Химический эквивалент кислоты — количество кислоты, которое при нейтрализации основания высвобождает 1 моль ионов H + .

Химический эквивалент основания — количество основания, которое при нейтрализации основания высвобождает 1 моль ионов OH — .

Полная нейтрализация происходит в том случае, если в реакцию вступают одинаковые количества химических эквивалентов кислоты и основания.

Грамм-эквивалент — это масса кислоты (или основания) в граммах, которая образует 1 моль ионов H + (или OH — )

Для кислот, способных высвобождать 1 ион H + на молекулу, как, например, HCl или HNO3, химический эквивалент представляет собой то же самое количество вещества, что и моль, а 1 грамм-эквивалент — то же самое, что и молекулярная масса. Однако поскольку H2SO4 способна высвобождать два иона H + на молекулу, 1 молю H2SO4 соответствуют два эквивалента, и поэтому в реакциях кислотно-основной нейтрализации грамм-эквивалент серной кислоты равен половине ее молекулярной массы. Грамм-эквивалент фосфорной кислоты H3PO4, т.е. такая ее масса в граммах, которая образует 1 моль ионов H + , равен 1/3 молекулярной массы этой кислоты. Точно так же для NaOH, KOH и NH3, молекулярные массы совпадают с грамм-эквивалентами этих веществ, но грамм-эквивалент Ca(OH)2 равен половине его молекулярной массы.

В удобстве использования понятий химического эквивалента и грамм-эквивалента можно убедиться при рассмотрении нейтрализации фосфорной кислоты гидроксидом магния:

Рассмотрим решение конкретной задачи по химическим эквивалентам и грамм-эквивалентам:

Пример 1. Используя метод эквивалентов, найдите число граммов HNO3 необходимо для нейтрализации 100,0 г Ba(OH)2.

Первым делом выпишем молекулярные массы и грамм-эквиваленты для HNO 3 и Ba(OH) 2 :

РеагентМолекулярная масса, г/мольГрамм-эквивалент, г/экв
Азотная кислота, HNO363,0163,01 / 1 = 63,01
Гидроксид бария, Ba(OH)2171,34171,34 / 2 = 85,67

Отлично! Теперь найдем сколько химических эквивалентов гидроксида бария содержится в 100,0 г:

В начале урока мы говорили, что полная нейтрализация получается, когда в реакцию вступают одинаковые количества химических эквивалентов кислоты и основания. Поэтому для нейтрализации 1,167 экв Ba(OH)2 потребуется 1,167 экв HNO3:

Ответ получен! Кстати, данную задачу можно решить по другому, используя полное уравнение реакции :

Число моль Ba(OH)2, вступающего в реакцию, равно:

  • 100,0 г / 171,3 г/моль = 0,5838 моля Ba(OH)2

Из полного уравнения реакции следует, что в ней должно принять участие вдвое большее молярное количество азотной кислоты, чем гидроксида бария:

А в граммах это составит:

  • 1,167 моля × 63,01 г/моль = 73,53 г HNO3

Ответы совпадают, т.е оба метода решения верны, однако метод эквивалентов позволяет обойтись без использования полного уравнения реакции.

Нормальная концентрация

Нормальная концентрация, или нормальность раствора (н.) показывает, сколько эквивалентов вещества содержится в 1 л его раствора. Например, по аналогии с молярной концентрацией, 1,00 М раствор H3PO4 имеет нормальность 3,00 н, а 0,010 М раствор Mg(OH)2 имеет нормальность 0,020 н.

Пример 2. Определите молярность и нормальность 500 мл раствора, полученного при растворении в воде 4,00 г NaOH.

По таблице Менделеева находим молекулярную массу гидроксида натрия, она равна 40,0 г/моль. В нашем распоряжении ровно 4,00 г NaOH, и в них содержится:

  • 4,00 г / 40,0 г/моль = 0,100 моля NaOH

Нам уже известно, что молярная концентрация представляет собой отношение числа моль растворенного вещества на общий объем раствора, следовательно молярность раствора гидроксида натрия равна:

  • 0,100 моля NaOH / 0,500 л раствора = 0,200 моль/л, или 0,2 М NaOH

В данном случае молярность раствора совпадает с его нормальностью, поскольку каждый моль гидроксида натрия дает 1 эквивалент OH — ионов. Следовательно нормальность полученного раствора равна также 0,200 н.

Пример 3. В 750 мл раствора содержится 10,0 г серной кислоты H2SO4. Определите молярность и нормальность данного раствора.

  • 10,0 г / 98,1 г/моль = 0,102 моля серной кислоты
  • 0,102 моля / 0,750 л = 0,136 М раствор серной кислоты

Поскольку каждый моль серной кислоты высвобождает 2 эквивалента ионов H + , полученный раствор серной кислоты имеет нормальность, равную 2·0,136=0,272 н., т.е. представляет собой 0,272 н. раствора H2SO4.

Надеюсь урок 17 «Реакция нейтрализации» был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.


источники:

http://obrazovaka.ru/himiya/reakciya-neytralizacii-primery.html

http://himi4ka.ru/arhiv-urokov/urok-17-reakcija-nejtralizacii.html