Что такое нейтрализация в химии. Что такое реакция нейтрализации. Внешние проявления нейтрализации

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 сильная кислота:
HCl+NH3-H2O=Nh4Cl+H2O;

В ионном виде:
H(+)+NH3-H2O=NH4(+)+H2O.

Слабая соль и слабое основание:
CH3COOH+NH3-H2O=CH3COONH4+H2O;

В ионном виде:
CH3COOH+NH3-H2O=CH3COO(-)+NH4(+)+H2O.

В рассмотренных до сих пор протолитических взаимодейст­виях (ионизация слабых электролитов и гидролиз ионов солей) обязательным компонентом являлась вода, молекулы которой, проявляя свойства амфолита, выступали или донором, или ак­цептором протона, обеспечивая протекание указанных взаимо­действий. Теперь рассмотрим непосредственное взаимодействие кислот и оснований между собой, т. е. реакции нейтрализации.

Реакцией нейтрализации называется протолитическое взаимодействие кислоты и основания, в результате которого образуется соль и вода.

В зависимости от силы участвующих кислоты и основания реакция нейтрализации может быть практически необратимой или обратимой в разной степени.

При взаимодействии любой сильной кислоты с любым силь­ным основанием (щелочью) из-за того, что эти реагенты полно­стью диссоциированы на ионы, сущность такой реакции неза­висимо от природы реагентов выражается одним и тем же молекулярно-ионным уравнением:

В процессе нейтрализации сильной кислоты щелочью про­исходит изменение рН системы, соответствующее кривой ней­трализации, приведенной на рис. 8.1. Кривая нейтрализации в этом случае характеризуется большим и резким скачком рН вблизи состояния эквивалентности (Vэкв)- Середина этого скачка соответствует точке эквивалентности, в которой [Н + ] = [ОН-] = = 1 10 -7 моль/л, т. е. рН = 7.

Характерными особенностями реакции нейтрализации силь­ной кислоты щелочью и наоборот являются:

Необратимость;

Экзотермичность ( Н 0 = -57,6 кДж/моль);

Очень большая скорость, так как взаимодействуют только подвижные ионы Н + и ОН-;

Скачок рН при нейтрализации большой и резкий;

Точка эквивалентности при рН = 7.

Эти особенности реакции нейтрализации между сильными кислотами и основаниями обеспечили широкое использование ее в аналитической практике для количественного определения кислот и оснований в исследуемых объектах.

Наиболее общим случаем реакции нейтрализации является взаимодействие кислот и оснований, различающихся по силе. Рассмотрим нейтрализацию слабой кислоты НА сильным ос­нованием (щелочью):

Поскольку НА и Н 2 0 - слабые электролиты, то имеет место протолитическое равновесие из-за конкуренции за протон ме­жду сильными основаниями ОН- и А- и, следовательно, для дан­ной реакции нейтрализации будут характерны следующие осо­бенности:

Обратимость;

Скачок рН при нейтрализации небольшой и менее резкий (рис. 8.2), причем с уменьшением силы кислоты он уменьшает­ся и сглаживается;

Точка эквивалентности находится при рН > 7, так как в системе протекает реакция гидролиза по аниону с образованием анионов ОН-, которых тем больше, чем слабее кислота;

V Э KB), когда добавле­но 50 % щелочи и [НА] = [А-], значение рН в системе численно равно значению рК а данной слабой кислоты.

Последнее положение следует из уравнения: рН = рК а + lg ([А-]/[НА]), согласно которому при [А - ] = [НА] рН = рК а (так как lg ([А-]/[НА]) = 0). Это обстоятельство позволяет не только определять величину рК а слабой кислоты, но и решать обрат­ную задачу: по значению рК а определять, какая слабая кислота находится в системе.

Реакции нейтрализации различных по силе оснований сильной кислотой (рис. 8.3) характеризуются особенностями равновесных протолитических процессов, аналогичными приведенным выше. Однако нужно понять и запомнить, что для нейтрализации слабых оснований характерны следующие особенности:

-
точка эквивалентности находится при рН < 7 из-за проте­кающей параллельно реакции гидролиза по катиону с образо­ванием катионов Н + ;

В состоянии полунейтрализации (1/2 V Э KB), когда добавлено 50 % кислоты и [В] = [ВН + ], значение рН в системе численно равно значению рK а (ВН +) сопряженной кислоты данного слабо­го основания.

Таким образом, исследование реакции нейтрализации по­зволяет определять не только содержание кислот и оснований в системе, но и значение рК а слабых электролитов, включая и белки, а также их изоэлектрические точки.

К кислотно-основным реакциям относятся реакции нейтрализации

Реакцией нейтрализации называется взаимодействие кислоты и основания с образованием соли и воды.

Например, при добавлении гидроксида калия в соляную кислоту идет реакция:

КОН + НСl = KCL + H 2 O OH - + H +

Реакция нейтрализации протекает необратимо только при взаимодействии сильной кислоты с сильным основанием, т.к. в этом случае единственным слабым электролитом в реакционной смеси является продукт реакции – вода. Если при этом кислота и основание взяты строго в стехиометрических количествах, то среда в образовавшемся растворе соли будет нейтральной.

По другому протекает реакция нейтрализации с участием слабых кислот (HNO 2 , CH 3 COOH, H 2 SO 3) или слабых оснований (NH 3 *H 2 O, Mg(OH) 2 , Fe(OH) 2).

HNO 2 + KOH ↔ KNO 2 + H 2 O

HNO 2 + K + + OH - ↔ K + + NO - 2 + H 2 O

HNO 2 + OH - ↔ NO 2 - + H 2 O

По сокращенному ионно-молекулярному уравнению реакции видно, в реакционной системе слабые электролиты есть не только среди продуктов реакции (Н 2 О), но и среди исходных веществ (HNO 2), что указывает на обратимость реакции. Однако, поскольку именно вода является самым слабым электролитом, то реакция самопроизвольно сильно смещена вправо, в сторону образования соли.

Рассмотрим несколько примеров.

Пример 1. Выберите из перечисленных кислот и оснований: HNO 2 , HNO 3 , H 2 SO 3 , Ba(OH) 2 , LiOH, Mn(OH) 2 – те, попарные взаимодействия которых соответствуют реакции нейтрализации, идущей по уравнению: Н + + ОН - = Н 2 О. напишите молекулярные уравнения возможных реакций.

Ответ. Указанному процессу соответствует взаимодействие сильной кислоты с сильным основанием. Среди перечисленных соединений сильная кислота –HNO 3 , сильные основания – Ва(ОН) 2 и LiOH. Уравнения возможных реакций следующие:

2HNO 3 + Ba(OH) 2 = Ba(NO 3) 2 + 2H 2 O

HNO 3 + LiOH = LiNO 3 + H 2 O

Пример 2. Раствор содержит смесь HCl и CH 3 COOH. Какие реакции и в какой последовательности протекают при нейтрализации этого раствора гидроксидом калия?

Ответ. Содержащиеся в растворе кислоты относятся к разным типам электролитов: HCl – сильный электролит, CH 3 COOH – слабый. Вследствие подавления диссоциации слабого электролита сильным нейтрализация этих кислот при постепенном добавлении щелочи идет последовательно: сначала ионы ОН - взаимодействуют со свободными ионами Н + , т.е. с сильной кислотой, а затем в процесс вовлекаются молекулы слабой кислоты. Таким образом, сначала идет реакция с HCl , а затем с CH 3 COOH:

1) HCl + КОН = КCl + Н 2 О Н + + ОН - = Н 2 О

2) CH 3 COOH + КОН = CH 3 COOК + Н 2 О CH 3 COOH + ОН - = CH 3 COO - + Н 2 О

Пример 3. Укажите качественный и количественный состав раствора, полученного в результате добавления 3,36 г КОН к 500 мл раствора Н 3 РО 4 с молярной концентрацией 0,1 моль/л

Дано:

ϑ (р-ра Н3РО4) = 500мл = 0,5л Н 3 РО 4 с КОН может образовать три различные соли.

с(Н 3 РО 4) = 0,1 моль/л Запишем уравнения реакций образования каждой из

m(КОН) = 3,36 г возможных солей и отметим стехиометрическое

М(КОН) = 56 г/моль мольное соотношение реагентов:

Состав раствора? n(Н 3 РО 4) n(КОН)

Н 3 РО 4 + КОН = КН 2 РО 4 + Н 2 О 1: 1

Н 3 РО 4 + 2КОН = К 2 НРО 4 + 2Н 2 О 1: 2

Н 3 РО 4 + 3КОН = К 3 РО 4 + 3Н 2 О

Определим количества реагентов по данным задачи и их мольное соотношение:

n (Н 3 РО 4) = с(Н 3 РО 4)* ϑ (р-ра Н3РО4) = 0,1моль/л*0,5 л = 0,05 моль

n(КОН) = m(КОН)/ М(КОН) = 3,36 г/56 г/моль = 0,06 моль

n (Н 3 РО 4) : n(КОН) = 0,05: 0,06 = 5: 6 = 1: 1,2

Сравнивая данное отношение с мольными отношениями реагентов в возможных реакциях, сделаем вывод о том, что в растворе образуется смесь КН 2 РО 4 и К 2 НРО 4 , поскольку щелочи больше, чем требуется для образования первой соли, но меньше, чем надо для образования следующей.

В соответствии с избытком КОН по первому уравнению вся кислота превратится в КН 2 РО 4 , при этом n (КН 2 РО 4) = n (Н 3 РО 4) = 0,05 моль.

Число молей КОН, израсходованное в этой реакции, n 1 (КОН) = n (Н 3 РО 4) = 0,05 моль, неизрасходованным останется 0,06 – 0,05 = 0,01 (моль). Это количество КОН будет взаимодействовать с КН 2 РО 4 по уравнению:

КН 2 РО 4 + КОН = К 2 НРО 4 + Н 2 О

Очевидно, что 0,01 моль КОН переведет 0,01 КН 2 РО 4 , в 0,01 моль К 2 НРО 4 , при этом в растворе останется 0,05 – 0,01 = 0,04 (моль) К 2 НРО 4 .

Ответ: 0,04 моль КН 2 РО 4 и 0,01 моль К 2 НРО 4

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: