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化學 · 酸鹼

酸鹼中和與莫耳數關係

中和反應需要比較反應的酸和鹼的莫耳數。僅僅混合等體積,並不能保證得到中性的溶液。

相關實驗:酸鹼中和 →
酸鹼中和
酸鹼中和實驗場景 →

意義與機制

在簡單的水溶液中,強酸與強鹼反應,形成水。 參與反應的直接離子,其他旁觀離子則保持溶於溶液中。

等摩氏中和發生時,提供的酸中的氫離子數量與提供的鹼中的氫離子數量相等。 剩下的離子以及溶液的酸鹼性取決於哪種反應物過量。

關係與條件

計算反應離子數量(單位:莫耳),採用濃度 × 容積的方法,並考慮每種酸或鹼的單位所提供的離子數量。 10 毫升 0.1 mol/L 的 HCl 溶液中,含有 1 毫莫耳的 H⁺ 離子。

當等當點 pH 值僅在特定條件下適用,例如在 25 °C 下的常規強酸/強鹼情況。 弱酸、弱鹼以及鹽的水解,都可能改變等當點 pH 值。

觀察實驗中需要注意的事物

所有較小的側面的離子都參與反應,而更多的離子仍然存在。反應前後,Na⁺·Cl⁻ 的莫耳數相同。

這是一個單價強酸/強鹼模型,其中 HCl·NaOH 完全電離。 pH 值、自動水電離以及反應熱並未涵蓋。BTB 是一種用於分類,顯示酸呈黃色、中性呈綠色,鹼呈藍色。實際的著色部分已省略。這些點是整體照片,實際數值在表格中表示為 N=nNₐ。

關鍵關係與符號

H⁺ + OH⁻ → H₂O · n = cV

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
n反應物的離子數量mol
c莫耳濃度mol/L
V溶液體積L

透過範例確認

什麼條件定義了中和的等容點?

對於一元強酸和強鹼,滿足 c_酸V_酸 = c_鹼V_鹼 時,H⁺ 和 OH⁻ 均無剩餘。Na⁺、Cl⁻ 作為旁觀離子保留在溶液中。

常見誤解

  • 混合等體積的酸和鹼,不一定會產生等量的反應離子(以莫耳數為度)。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 化學 2e (英文)