初中化学 10 酸和碱：中和反应

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中和反应的定义

酸与碱作用生成盐和水的反应，叫做中和反应。

例如，盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠和水，化学方程式为：\(HCl + NaOH =\!=\!= NaCl + H_{2}O\)

中和反应的实质

中和反应的实质是酸中的氢离子\((H^{+})\)与碱中的氢氧根离子\((OH^{-})\)结合生成水\((H_{2}O)\)。

例如，在上述盐酸与氢氧化钠的反应中，盐酸在溶液中解离出氢离子\((H^{+})\)和氯离子\((Cl^{-})\)，氢氧化钠在溶液中解离出钠离子\((Na^{+})\)和氢氧根离子\((OH^{-})\)，氢离子和氢氧根离子结合生成水，而钠离子和氯离子则结合生成氯化钠。

中和反应的实验探究

实验药品及仪器：稀盐酸、氢氧化钠溶液、酚酞试液、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。

实验步骤：

在烧杯中加入适量的氢氧化钠溶液，滴入几滴酚酞试液，溶液变红，说明氢氧化钠溶液呈碱性。

用胶头滴管慢慢滴入稀盐酸，并不断搅拌，至溶液颜色恰好由红色变为无色为止。

实验现象及结论：溶液由红色变为无色，说明氢氧化钠与盐酸发生了反应，且恰好完全反应。此时溶液中的溶质为氯化钠，溶液呈中性。

中和反应在实际生活中的应用

改良土壤的酸碱性：大多数农作物适宜在接近中性的土壤中生长，如果土壤显酸性或碱性太强，都不利于农作物的生长。

例如，酸性土壤中可加入熟石灰\([Ca(OH)_{2}]\)来改良，使其变为接近中性的土壤，以利于农作物的生长。

处理工厂的废水：工厂排放的酸性废水或碱性废水会对环境造成污染，可利用中和反应进行处理。

例如，硫酸厂的废水呈酸性，可加入熟石灰进行中和处理；印染厂的废水呈碱性，可加入硫酸等酸性物质进行中和处理，使其达到排放标准后再排放。

用于医药：人的胃液中含有盐酸，如果胃酸过多，会导致胃痛等症状。

可服用一些碱性药物，如氢氧化铝\([Al(OH)_{3}]\)来中和过多的胃酸，化学方程式为：

\(Al(OH)_{3}+ 3HCl =\!=\!= AlCl_{3}+ 3H_{2}O\)。

蚊虫叮咬时，蚊虫分泌的蚁酸会使人皮肤肿痛，可涂抹一些碱性物质，如肥皂水等，来中和蚁酸，减轻疼痛。

中和反应的应用注意事项

在进行中和反应的实验时，一般要在溶液中加入指示剂，如酚酞试液等，以指示反应的进行程度，便于控制反应恰好完全进行。

在处理废水等实际应用中，要根据废水的酸碱性及所含污染物的具体情况，选择合适的中和剂，并准确控制中和剂的用量，以达到最佳的处理效果，同时避免因中和剂过量而造成新的污染。

在医药应用中，服用中和胃酸的药物时，要按照医生的建议合理用药，避免因用药不当而对身体造成不良影响。

常见的酸

盐酸（HCl）：盐酸是氯化氢气体的水溶液，为无色透明液体，有强烈刺鼻气味。在生活中可用于去除铁锈，胃酸的主要成分也是盐酸，有助于消化.

硫酸（H₂SO₄）：纯净的硫酸是无色油状液体，无味。浓硫酸具有强腐蚀性和吸水性，可用于干燥剂等；稀硫酸可与活泼金属反应制取氢气，在化工生产中应用广泛.

硝酸（HNO₃）：硝酸具有强氧化性和腐蚀性，是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、化肥等。浓硝酸因溶解了二氧化氮而呈黄色.

醋酸（CH₃COOH）：也叫乙酸，是食醋的主要成分，具有刺激性气味。可用于调味，在化工生产中也有一定应用，如制取醋酸纤维等.

碳酸（H₂CO₃）：碳酸不稳定，易分解为二氧化碳和水。常见于碳酸饮料中，当打开饮料瓶盖时，会有二氧化碳气体逸出.

常见的碱

氢氧化钠（NaOH）：俗称火碱、烧碱、苛性钠，是一种白色固体，易溶于水，溶解时放出大量热。具有强腐蚀性，可用于造纸、印染、炼油等工业，生活中可用于去除油污等.

氢氧化钙[Ca(OH)₂]：俗称熟石灰、消石灰，是一种白色粉末状物质，微溶于水，其水溶液俗称石灰水。可用于建筑材料，如配制三合土、石灰浆等，农业上可用于改良酸性土壤等.

氢氧化钾（KOH）：白色固体，易溶于水，具有强腐蚀性，与氢氧化钠类似，可用于化工、医药等领域.

氨水（NH₃·H₂O）：是氨气的水溶液，有刺激性气味，具有挥发性。可用于农业上的化肥生产，在实验室中可作为弱碱使用.

氢氧化铜[Cu(OH)₂]：蓝色絮状沉淀，不溶于水，可由硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应制得。氢氧化铜可用于检验醛基等有机化学反应中.

酸与碱的中和反应

盐酸与氢氧化钠反应：\(HCl + NaOH =\!=\!= NaCl + H_{2}O\)

这是最典型的中和反应之一。在该反应中，盐酸中的氢离子\((H^{+})\)与氢氧化钠中的氢氧根离子\((OH^{-})\)结合生成水，而钠离子\((Na^{+})\)和氯离子\((Cl^{-})\)则结合生成氯化钠。此反应在日常生活中可用于处理胃酸过多等问题，如服用含有氢氧化铝或小苏打等碱性物质的药物来中和胃酸。

硫酸与氢氧化钙反应：\(H_{2}SO_{4}+ Ca(OH)_{2}=\!=\!= CaSO_{4}+ 2H_{2}O\)

硫酸是一种常见的强酸，氢氧化钙是一种常见的碱，二者反应生成硫酸钙和水。在农业生产中，可用熟石灰来改良酸性土壤，就是利用了氢氧化钙与土壤中的酸性物质发生中和反应的原理。

硝酸与氢氧化钾反应：\(HNO_{3}+ KOH =\!=\!= KNO_{3}+ H_{2}O\)

硝酸具有强氧化性，但在该中和反应中，其酸性起主要作用，与氢氧化钾反应生成硝酸钾和水。硝酸钾是一种重要的复合肥，该反应在化工生产中可用于硝酸钾的合成等。

酸与碱式盐的中和反应

盐酸与碳酸氢钠反应：\(HCl + NaHCO_{3}=\!=\!= NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\)

碳酸氢钠是一种酸式盐，它与盐酸反应时，先发生中和反应，碳酸氢根离子\((HCO_{3}^{-})\)与氢离子\((H^{+})\)结合生成碳酸\((H_{2}CO_{3})\)，碳酸不稳定，分解为二氧化碳和水。该反应在医药上可用于治疗胃酸过多，因为反应产生的二氧化碳气体对人体无害，且小苏打价格相对较低，副作用较小。

硫酸与碳酸镁反应：\(H_{2}SO_{4}+ MgCO_{3}=\!=\!= MgSO_{4}+ H_{2}O + CO_{2}\uparrow\)

碳酸镁与硫酸反应时，碳酸根离子先与氢离子发生中和反应生成碳酸，碳酸再分解为二氧化碳和水，同时生成硫酸镁。在工业上，该反应可用于制备硫酸镁等镁盐。