Реакции нейтрализации. Реакция нейтрализации

Cтраница 2

Реакции нейтрализации, в которых участвует слабая кислота или слабое основание, протекают не полностью, только до установления равновесия.  

Реакции нейтрализации являются экзотермическими процессами (Н ОН-Н2О 57 3 кДж), следовательно, гидролиз солей эн-дотермичен.  

Реакции нейтрализации являются экзотермическими процессами (Н ОН - Н2О 57 3 кДж), следовательно, гидролиз солей эндотермичен.  

Реакция нейтрализации - это химическая реакция между веществом, имеющим свойства кислоты, и веществом, имеющим свойства основания, которая приводит к потере характерных свойств обоих соединений. Наиболее типичная реакция нейтрализации в водных растворах происходит между гидратированными ионами водорода и ионами гидро-ксила, содержащимися соответственно в сильных кислотах и основаниях: Н ОН-Н2О.  

Реакция нейтрализации протекает не только в водных, но и в неводных растворах. Химическая природа неводного растворителя влияет на состояние ионов в растворе и на степень диссоциации. Одно и то же вещество может быть в одном растворителе солью, в другом кислотой, в третьем основанием.  

Реакция нейтрализации сопровождается выделением теплоты; поэтому термометр Бекмана предварительно устанавливают таким образом, чтобы в начале опыта ртуть в капилляре термометра была в нижней части шкалы. После того как будет собран калориметр, определяют его постоянную (см. предыдущую работу), вставив в крышку калориметра пустую ампулу.  

Реакции нейтрализации протекают с выделением тепла. Однако количество тепла, высвобождаемого при смешении разбавленных кислот и щелочей, трудно оценить на ощупь. Концентрированные же кислоты и основания ни в коем случае не следует смешивать друг с другом. Такая смесь становится настолько горячей, что начинает кипеть и сильно расплескиваться.  

Реакции нейтрализации играют решающую роль при формовании, так как они предопределяют кинетику осаждения и структуру образующейся нити. Кроме того, в результате реакции нейтрализации ряд продуктов переходит в неустойчивую форму и разлагается.  

Реакция нейтрализации щелочью нафтеновых кислот и фенолов имеет обратимый характер. Нафтенаты и феноляты в присутствии воды гидролизуются, образуя исходные продукты. Степень гидролиза зависит от условий процесса. Она увеличивается с повышением температуры и понижается с ростом концентрации раствора щелочи. Щелочную очистку целесообразно проводить при невысоких температурах, используя концентрированные растворы.  

Реакции нейтрализации, протекающие в водных растворах, аналогичны реакциям, происходящим в неводных средах.  

Реакция нейтрализации представляет собой ионообменную реакцию и проходит моментально. В отличие от нее реакция этерификации не является ионообменной и протекает медленнее. И реакция образования этилатов, и реакция этерификации обратимы, а следовательно, ограничены состоянием равновесия.  

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:

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O.

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).

Раствор двух активных соединений превратился в воду за счёт обмена натрием и хлором, поэтому ионное уравнение данной реакции выглядит следующим образом:

H + + OH - → H 2 O.

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:

• H 2 SO 4 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2H 2 O;
• HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.

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

• H 2 SO 3 + 2NaOH ↔ Na 2 SO 3 + 2H 2 O;
• Fe(OH) 3 + H 3 PO 4 ↔ FePO 4 + 3H 2 O.

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:

Cu(OH) 2 + 2HNO 3 ↔ Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O.

Рис. 2. Взаимодействие гидроокиси меди с кислотой.

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.

В уроке 17 «» 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»

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 :

• H + + OH — → H 2 O

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 HNO 3 , 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 H 2 SO 4 способна высвобождать два иона H + на молекулу, 1 молю H 2 SO 4 соответствуют два эквивалента, и поэтому в реакциях кислотно-основной нейтрализации грамм-эквивалент серной кислоты равен половине ее молекулярной массы. Грамм-эквивалент фосфорной кислоты H 3 PO 4 , 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 NH 3 , 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 HNO 3 необходимо для нейтрализации 100,0 г Ba(OH) 2 .

Первым делом выпишем молекулярные массы и грамм-эквиваленты для HNO3 и Ba(OH)2 :

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

• 100,0 г / 85,67 г/экв = 1,167 экв Ba(OH) 2

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 HNO 3:

• 1,167 экв × 63,01 г/экв = 73,53 г HNO 3

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

• 2HNO 3 + Ba(OH) 2 → Ba(NO 3) 2 + 2H 2 O

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:

• 0,5838 моля × 2 = 1,167 моля HNO 3

А в граммах это составит:

• 1,167 моля × 63,01 г/моль = 73,53 г HNO 3

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

Или нормальность раствора (н. ) показывает, сколько эквивалентов вещества содержится в 1 л его раствора. Например, по аналогии с молярной концентрацией, 1,00 М раствор H 3 PO 4 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 H 2 SO 4 . 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 H 2 SO 4 .

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

Тема урока: «Реакция нейтрализации как пример реакции обмена»

Цель урока: формировать представление о реакции нейтрализации как частном случае реакции обмена.

Задачи:

Создать условия для развития представлений о реакции нейтрализации как частном случае реакции обмена;

Расширить знания учащихся о свойствах кислот и оснований;

Продолжить развитие умений составления уравнений химических реакций;

Воспитывать наблюдательность и внимание в ходе проведения демонстрационного эксперимента.

Тип урока : комбинированный

Оборудование и реактивы : соляная кислота, растворы гидроксида натрия, гидроксида меди (II), фенолфталеин, пробирки.

Ход урока

Организационный момент.

Ребята давайте продолжим наше путешествие по стране под название Химия. На прошлом уроке мы знакомились с городом под названием Основания и с его жителями. Основные жители данного города – это основания. Дайте определение понятию «основание». Ну а теперь давайте проверим, как вы справились с домашним заданием.

Проверка домашнего задания.

№ 7, 8.

Опрос и дальнейшая актуализация знаний.

Какие классы неорганических веществ вы знаете?

Дайте определение понятиям «оксиды», «кислоты», «соли».

С какими веществами реагирует вода?

Какие вещества образуются при реакции воды с основными и кислотными оксидами?

Как доказать, что в результате взаимодействия воды с кислотным оксидом образуется кислота?

Что такое индикаторы?

О каком индикаторе идёт речь?

От щелочи я жёлт, как в лихорадке,

Краснею от кислот, как от стыда.

И я ищу спасительную влагу,

Чтоб не смогла заесть меня среда.

(Метилоранж.)

Попасть в кислоту для него неудача,

Но он перетерпит без вздоха и плача.

Зато в щелочах у такого блондина

Начнётся не жизнь, а сплошная малина.

(Фенолфталеин.)

Какие ещё индикаторы вы знаете?

Дайте определение понятиям «кислотный оксид», «основный оксид».

На какие группы делятся основания?

В какой цвет окрашивается фенолфталеин, метилоранж, лакмус в растворе щелочи?

Изучение нового материала.

Вы уже знаете, что щелочи это растворимые основания, при работе с ними необходимо соблюдать особые правила безопасного поведения, так как они оказывают разъедающее действие на нашу кожу. Но их можно «обезвредить», добавив к ним раствор кислоты – нейтрализовать. И тема сегодняшнего урока: «Реакция нейтрализации как пример реакции обмена» (запись темы на доске и в тетради).

Цель сегодняшнего урока: формировать представление о реакции нейтрализации; научится записывать уравнения реакций нейтрализации.

Давайте вспомним, какие вы уже знаете типы химических реакций. Определите тип данных реакциях

Na 2 O + H 2 O = 2 NaOH

2H 2 O = 2H 2 + O 2

Zn + 2HCl =ZnCl 2 +H 2

Дайте определение данным типам реакций.

Так же вы уже знаете, что если к щелочи добавить фенолфталеин, то раствор станет малинового цвета. Но если к этому раствору добавить кислоту, окраска исчезает (дем. взаимодействия NaOH и HCl ). Это произошла реакция нейтрализации.

Запись уравнения на доске: NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

В результате получается соль и вода.

Давайте все вместе попробуем дать определение реакции нейтрализации.

Реакция нейтрализации не относится ни к одному из известных до сих пор типов реакций. Это реакция обмена. Общая схема реакции обмена: AB +CD =AD + CB

То есть это реакция между сложными веществами, в ходе которых они обмениваются своими составными частями.

А кто знает, какая кислота находится у нас в желудке? Как вы думаете, почему при изжоге рекомендуется, если под рукой нет таблетки, выпить немного раствора соды?

Дело в том, что раствор соды тоже имеет щелочную среду и когда мы выпиваем этот раствор, происходит реакция нейтрализации. Раствор соды нейтрализует соляную кислоту, находящую в нашем желудке.

Как вы думаете, вступают ли в реакцию с кислотами нерастворимые основания? (Ответы учащихся). Дем. взаимодействия Cu(OH) 2 и HCl .

Запись уравнения на доске: Cu(OH) 2 + 2 HCl = CuCl 2 + 2 H 2 O .

Закрепление

Допишите следующие уравнения реакций:

а ) KOH+ H 2 SO 4 = …;

б ) Fe(OH) 2 + HCl =…;

в ) Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 =…. .

Какие исходные вещества необходимо взять для получения следующих солей по реакции нейтрализации: Ca ( NO 3 ) 2 ; NaI ; BaSO 4.

Даны вещества: HCl ; H 2 SO 4 ; Fe ( OH ) 3 . Составьте уравнения всех возможных реакций нейтрализации между ними.

Физкультминутка: Учитель показывает вещества, а учащимся необходимо определить к какому классу веществ относится вещество и выполнять следующие действия: оксид – руки вверх, соль – встать, кислота – руки в стороны, основания – ничего не делать.

Обобщение

Закончите предложенную схему

Основные классы неорганических веществ

СО 2 ; Na 2 O ? ? ?

Н 2 SO 4 ; HCl NaOH;Ca(OH) 2 CaCl 2; Na 2 SO 4

2.Закончите нижеприведённые предложения:

Группа атомов ОН называется …..

Валентность этой группы постоянная и равна ….

Основания состоят из атомов …. и одной или нескольких …. .

К химическим свойствам оснований можно отнести их действие на … .При этом индикаторы приобретают окраску: лакмус - ….; фенолфталеин - ….; метилоранж - … .

Кроме того, основания вступают в реакцию с …. .

Эта реакция называется реакцией …

Продуктами этой реакции являются …. и …. .

Реакция обмена – это реакция между …. веществами, при которой они обмениваются своими … частями.

Реакция нейтрализации – это частный случай реакции … .

VII Рефлексия

Что на сегодняшнем уроке нового вы узнали? Достигли ли мы целей, поставленных на уроке?

Домашнее задание: § 33 № 6, подготовится к практической работе № 6

Дополнительная информация: Знаете ли вы, что женщины Древней Руси мыли волосы раствором еловой золы или золы подсолнечника? Раствор золы мылкий на ощупь и называется «щелок». Такой раствор имеет щелочную среду, как и вещества, которые мы изучаем. По-арабски зола – «аль-кали».

Историческое названия важнейших щелочей: гидроксид натрия – едкий натр, гидроксида калия – едкий кали. Щелочи используются для производства стекла и мыла.

Загадка:

В ней металл и кислород,

Да ещё плюс водород.

И такое сочетание

Называют -….. (основание)

Леонид Чуешков

Впереди всегда здесь «аш»,

А за ним что остаётся.

Она щиплется и жжётся.

И на первый взгляд проста,

А зовётся - … (кислота)

Леонид Чуешков

Видов реакции нейтрализации. Сама реакция подразумевает под собой гашение очагов (микробов, кислот и токсинов).

Реакция нейтрализации в медицине

В реакция нейтрализации используется в микробиологии. Основано это на том, что некоторые соединения способны связать возбудители различных заболеваний, или их метаболизмы. В итоге микроорганизмы лишаются возможности использовать свои биологические свойства. Сюда же можно отнести реакции торможения вирусов.

Нейтрализация токсинов происходит по подобному принципу. В качестве основного компонента используют различные антитоксины, которые блокируют действие токсинов, не давая проявить им свои свойства.

Реакция нейтрализации в неорганической химии

Реакции нейтрализации - одна из основ неорганической . Нейтрализация относится к типу реакции обмена. На выходе реакции получается соль и вода. Для реакции используют кислоты и основания. Реакции нейтрализации обратимые и необратимые.

Необратимые реакции

Обратимость реакции зависит от степени диссоциации составляющих. Если используются два сильных соединения, то реакция нейтрализации не сможет вернуться до исходных веществ. Это можно увидеть, например, при реакции гидроксида калия с азотной кислотой:
КОН + HNO3 – KNO3 + Н2O;

Реакция нейтрализации в конкретном случае переходит в реакцию гидролиза соли.

В ионном виде реакция выглядит так:
Н(+) + OН(-) > Н2O;

Отсюда можно сделать вывод, что при реакции сильной кислоты с сильным основанием обратимости быть не может.

Обратимые реакции

Если реакция происходит между слабым основанием и сильной кислотой, либо слабой кислотой и сильным основанием, либо между слабой кислотой и слабым основанием, то процесс этот обратим.

Обратимость происходит в результате смещения вправо в системе равновесия. Обратимость реакции можно увидеть при использовании в качестве исходных веществ, например, или синильной кислоты, а также аммиака.

Слабая кислота и сильное основание:
HCN+KOH=KCN+H2O;

В ионном виде:
HCN+OH(-)=CN(-)+H2O.

Слабое основание и