Реакция между кислотой и основанием, в результате которой образуется соль и вода, называется реакцией нейтрализации.
Мы изучили реакции взаимодействия кислот с металлами и окислами металлов. При этих реакциях образуется соль соответствующего металла. Основания также содержат металлы. Можно предположить, что кислоты будут взаимодействовать с основаниями тоже с образованием солей. Прильем к раствору гидроокиси натрия NaOH раствор соляной кислоты HCl.
Раствор остается бесцветным и прозрачным, но на ощупь можно установить, что при этом выделяется теплота. Выделение теплоты показывает, что между щелочью и кислотой произошла химическая реакция .
Чтобы выяснить сущность этой реакции, проделаем такой опыт. В раствор щелочи поместим бумажку, окрашенную фиолетовым лакмусом. Она, конечно, посинеет. Теперь из бюретки начнем приливать к раствору щелочи малыми порциями раствор кислоты, пока окраска лакмуса опять изменится из синей в фиолетовую. Если лакмус из синего стал фиолетовым, то это означает, что в растворе не стало щелочи. Не стало в растворе и кислоты, так как в ее присутствии лакмус должен был бы окраситься в красный цвет. Раствор сделался нейтральным. Выпарив раствор, мы получили соль – хлористый натрий NaCl.
Образование хлористого натрия при взаимодействии гидроокиси натрия с соляной кислотой выражается уравнением:
NaOH + HCl = NaCl + H 2 O + Q
Сущность этой реакции заключается в том, что атомы натрия и водорода обмениваются местами. В результате водородный атом кислоты соединяется с гидроксильной группой щелочи в молекулу воды, а атом металла натрия соединяется с остатком кислоты – Cl, образуя молекулу соли. Эта реакция относится к знакомому нам типу реакций обмена .
Вступают ли в реакции с кислотами нерастворимые основания ? Насыплем в стакан голубую гидроокись меди. Прибавим воды. Гидроокись меди не растворится. Теперь прильем к ней раствор азотной кислоты. Гидроокись меди растворится и получится прозрачный раствор азотнокислой меди голубого цвета. Реакция выражается уравнением:
Cu(OH) 2 + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O
Нерастворимые в воде основания, как и щелочи, взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды.
С помощью реакции нейтрализации определяют опытным путем нерастворимые кислоты и основания. Гидраты окислов, вступающие в реакцию нейтрализации со щелочами, относятся к кислотам. Убедившись на опыте, что данный гидрат окисла нейтрализуется щелочами, мы пишем его формулу, как формулу кислоты, записывая химический знак водорода на первое место: HNO3, H 2 SO 4 .
Кислоты друг с другом с образованием солей не взаимодействуют.
Гидраты окислов, вступающие з реакцию нейтрализации с m лотами, относятся к основаниям. Убедившись на опыте, что данный гидрат окисла нейтрализуется кислотами, мы пишем его формулу в виде Ме(ОН) n , т. е. подчеркиваем присутствие в нем гидроксильных групп.
Основания друг с другом с образованием солей не взаимодействуют.
Реакция нейтрализации считается одной из важнейших для кислот и оснований. Именно это взаимодействие предполагает образование воды в качестве одного из продуктов реакции.
Механизм
Проанализируем уравнение реакции нейтрализации на примере взаимодействия гидроксида натрия с соляной (хлороводородной) кислотой. Катионы водорода, образующиеся в результате диссоциации кислоты, связываются с гидроксид-ионами, которые образуются при распаде щелочи (гидроксида натрия). В итоге между ними протекает реакция нейтрализации
H+ + OH- → H 2 O
Характеристика химического эквивалента
Кислотно-основное титрование взаимосвязано с нейтрализацией. Что такое титрование? Это способ вычисления имеющейся массы основания либо кислоты. Он предполагает измерение количества щелочи либо кислоты с известной концентрацией, которое необходимо брать для полной нейтрализации второго реагента. Любая реакция нейтрализации предполагает применение такого термина как «химический эквивалент».
Для щелочи это то количество основания, которое в случае полной нейтрализации образует один моль гидроксид ионов. Для кислоты химический эквивалент определяется количеством, выделяемым при нейтрализации 1 моль катионов водорода.
Реакция нейтрализации протекает в полном объеме в том случае, если в исходной смеси находится равное количество химических эквивалентов основания и кислоты.
Грамм-эквивалентом считается масса основания (кислоты) в граммах, которые способны образовывать один моль гидроксид-ионов (катионов водорода). Для одноосновной кислоты (азотной, соляной), которые при распаде молекулы на ионы высвобождают по одному катиону водорода, химический эквивалент аналогичен количеству вещества, а 1 грамм-эквивалент соответствует молекулярной массе вещества. Для двухосновной серной кислоты, образующей в процессе электролитической диссоциации два катиона водорода, один моль соответствует двум эквивалентам. Поэтому в кислотно-основном взаимодействии ее грамм-эквивалент равен половине относительной молекулярной массы. Для трехосновной фосфорной кислоты при полной диссоциации, образующей три катиона водорода, один грамм-эквивалент будет равен трети относительной молекулярной массы.
Для оснований принцип определения аналогичен: грамм-эквивалент зависит от валентности металла. Так, для щелочных металлов: натрия, лития, калия - искомая величина совпадает с относительной молекулярной массой. В случае расчета грамм-эквивалента гидроксида кальция, данная величина будет равна половине относительной молекулярной массы гашеной извести.
Пояснение механизма
Попробуем понять, что представляет собой реакция нейтрализации. Примеры такого взаимодействия можно взять разные, остановимся на нейтрализации азотной кислоты гидроксидом бария. Попробуем определить массу кислоты, в которой нуждается реакция нейтрализации. Примеры расчетов приведем ниже. Относительная молекулярная масса азотной кислоты составляет 63, а гидроксида бария 86. Определяем число грамм-эквивалентов основания, содержащегося в 100 граммах. 100 г делим на 86 г/экв и получаем 1 эквивалент Ba(OH) 2 . Если рассматривать данную проблему через химическое уравнение, то можно составить взаимодействие следующим образом:
2HNO 3 + Ba(OH) 2 → Ba(NO 3) 2 + 2H 2 O
По уравнению отчетливо видна вся химия. Реакция нейтрализации здесь протекает полностью в том случае, когда два моль кислоты вступают в реакцию с одним моль основания.
Особенности нормальной концентрации
Ведя речь о нейтрализации, часто используют нормальную концентрацию основания или щелочи. Что представляет собой данная величина? Нормальность раствора демонстрирует то количество эквивалентов искомого вещества, которое существует в одном литре его раствора. С ее помощью проводят количественные вычисления в аналитической химии.
Например, если нужно определить нормальность и молярность 0,5 литра раствора, полученного после растворения 4 граммов гидроксида натрия в воде, сначала необходимо определить относительную молекулярную массу гидроксида натрия. Она составит 40, молярная масса будет 40 г/моль. Далее определяем количественное содержание в 4 граммах вещества, для этого делим массу на молярную, то есть, 4 г:40 г/моль, получаем 0,1 моль. Поскольку молярная концентрация определяется отношением количества моль вещества к общему объему раствора, можно вычислить молярность щелочи. Для этого 0,1 моль делим на 0,5 литра, в итоге получаем 0,2 моль/л, то есть, 0,2 М щелочи. Так как основание является однокислотным, его молярность численно равна нормальности, то есть соответствует 0,2 н.
Заключение
В неорганической и органической химии реакция нейтрализации, протекающая между кислотой и основанием, имеет особое значение. Благодаря полной нейтрализации исходных компонентов происходит реакция ионного обмена, полноту которой можно проверить с помощью индикаторов на кислую и щелочную среду.
Урок посвящен изучению реакции между противоположными по свойствам веществами - кислотами и основаниями. Такие реакции называют реакциями нейтрализации. В ходе урока вы научитесь по формуле соли составлять ее название, и по названию соли записывать ее формулу.
Тема: Классы неорганических веществ
Урок: Реакция нейтрализации
Если смешать одинаковые количества соляной кислоты и гидроксида натрия, то образуется раствор, в котором среда будет нейтральной, т.е. в нем не будет присутствовать ни кислота, ни щелочь. Запишем уравнение реакции между соляной кислотой и гидроксидом натрия, если в результате образуются хлорид натрия и вода.
При взаимодействии 1 моль хлороводорода (HCl) и 1 моль гидроксида натрия (NaOH) образуется 1 моль хлорида натрия (NaCl) и 1 моль воды (Н 2 О). Обратите внимание, в процессе данной реакции два сложных вещества обмениваются своими составными частями и образуются два новых сложных вещества:
NaOH+HCl=NaCl+H 2 O
Реакции, в ходе которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями, называют реакциями обмена .
Частный случай реакции обмена – реакция нейтрализации.
Реакция нейтрализации - это взаимодействие кислоты с основанием.
Схема реакции нейтрализации: ОСНОВАНИЕ + КИСЛОТА = СОЛЬ + ВОДА
Нерастворимые в воде основания тоже могут растворяться в растворах кислот. В результате этих реакций образуются соли и вода. Уравнение реакции взаимодействия гидроксида меди (II) с серной кислотой:
Cu(OH) 2 +H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O
Вещество с химической формулой CuSO 4 относится к классу солей. Формулу этой соли мы составили, зная, что валентность меди в данном процессе равна II, и валентность SO 4 тоже равна II. А вот как назвать это вещество?
Название соли состоит из двух слов: первое слово – название кислотного остатка (эти названия приведены в таблице в учебнике, их надо выучить), а второе слово – название металла. Если валентность металла переменная, то она указывается в скобках.
Итак, вещество с химической формулой CuSO 4 называется сульфат меди(II).
NaNO 3 – нитрат натрия;
K 3 PO 4 – фосфат (ортофосфат) калия.
А теперь, выполним обратное задание: составим формулу соли по ее названию. Составим формулы следующих солей: сульфата натрия; карбоната магния; нитрата кальция.
Чтобы правильно составить формулу соли, сначала запишем символ металла и формулу кислотного остатка, сверху укажем их валентности. Найдем НОК значений валентностей. Разделив НОК на каждое из значений валентности, найдем число атомов металла и число кислотных остатков.
Обратите внимание, что если кислотный остаток состоит из группы атомов, то при написании формулы соли формула кислотного остатка записывается в скобках, а число кислотных остатков обозначается за скобкой соответствующим индексом.
1. Сборник задач и упражнений по химии: 8-й кл.: к учеб. П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле. – М.: АСТ: Астрель, 2006. (с.106)
2. Ушакова О.В. Рабочая тетрадь по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006. (с.107-108)
3. Химия. 8 класс. Учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.:Астрель, 2013. (§33)
4. Химия: 8-й класс: учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§39)
5. Химия: неорг. химия: учеб. для 8 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009. (§§31,32)
6. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.
Дополнительные веб-ресурсы
2. Индикаторы в реакциях нейтрализации. Титрование ().
Домашнее задание
1) с. 107-108 №№ 4,5,7 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.
2) с.188 №№ 1,4 из учебника П.А. Оржековского, Л.М. Мещеряковой, М.М. Шалашовой «Химия: 8кл.», 2013 г.
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
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
