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化学 · 酸碱

酸碱中和与物质的量关系

中和反应需要比较反应的酸和碱的物质的量。仅仅混合等体积,并不能保证得到中性的溶液。

相关实验:酸碱中和 →
酸碱中和
酸碱中和实验场景 →

意义与机制

在简单的水溶液中,强酸与强碱反应,形成水。 参与反应的直接离子,其他旁观离子则保持溶于溶液中。

等摩氏中和发生时,提供的酸中的氢离子数量与提供的碱中的氢离子数量相等。 剩下的离子以及溶液的酸碱性取决于哪种反应物过量。

关系与条件

计算反应离子数量(单位:摩尔),采用浓度 × 容积的方法,并考虑每种酸或碱的单位所提供的离子数量。 10 毫升 0.1 mol/L 的 HCl 溶液中,含有 1 毫摩尔的 H⁺ 离子。

当等当点 pH 值仅在特定条件下适用,例如在 25 °C 下的常规强酸/强碱情况。 弱酸、弱碱以及盐的水解,都可能改变等当点 pH 值。

观察实验中需要注意的事物

所有较小的侧面的离子都参与反应,而更多的离子仍然存在。反应前后,Na⁺·Cl⁻ 的物质的量相同。

这是一个单价强酸/强碱模型,其中 HCl·NaOH 完全电离。 pH 值、自动水电离以及反应热并未涵盖。BTB 是一种用于分类,显示酸呈黄色、中性呈绿色,碱呈蓝色。实际的着色部分已省略。这些点是整体照片,实际数值在表格中表示为 N=nNₐ。

关键关系与符号

H⁺ + OH⁻ → H₂O · n = cV

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
n反应物的离子数量mol
c物质的量浓度mol/L
V溶液体积L

工作实例

什么条件定义了中和的等容点?

对于一元强酸和强碱,满足 c_酸V_酸 = c_碱V_碱 时,H⁺ 和 OH⁻ 均无剩余。Na⁺、Cl⁻ 作为旁观离子保留在溶液中。

常见误解

  • 混合等体积的酸和碱,不一定会产生等量的反应离子(以摩尔数为度)。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 化学 2e (英文)