Добавляем кислоту к щёлочи
В сосуде 5 условных порций NaOH. Меняй число равнозначных порций HCl и наблюдай, что остаётся после реакции.
В начале — 5 равнозначных порций NaOH
Условная модель равнозначных химических порций HCl и NaOH, а не произвольных миллилитров. Цвет фенолфталеина показан качественно; это не расчёт pH или реальной интенсивности окраски.
Среда раствора бывает разной
Растворы кислот имеют кислую среду, растворы щелочей — щелочную. Для нейтральной среды при обычных учебных условиях характерно равновесие кислотных и основных свойств, как у чистой воды около комнатной температуры. Индикатор помогает различать эти состояния.
У каждого индикатора собственный интервал перехода окраски. Лакмус в кислой среде красный, в щелочной — синий; фенолфталеин бесцветен в кислой и нейтральной среде, но малиновый в достаточно щелочной. Один и тот же цвет иногда соответствует разным состояниям раствора.
| Индикатор | Кислая среда | Нейтральная | Щелочная |
|---|---|---|---|
| Лакмус | Красный | Фиолетовый | Синий |
| Фенолфталеин | Бесцветный | Бесцветный | Малиновый |
| Универсальный индикатор | Обычно красный–оранжевый | Обычно зелёный | Обычно синий–фиолетовый |
Индикатор показывает диапазон свойств среды. Для точного вывода учитывают его шкалу и условия наблюдения.
Кислота и основание образуют соль и воду
Нейтрализация — реакция между кислотой и основанием, в результате которой образуются соль и вода. В простейшем примере NaOH + HCl → NaCl + H₂O. Остаток Cl входит в соль вместе с Na, а из водорода кислоты и группы OH получается вода.
Внешний вид раствора может почти не измениться, поэтому используют индикатор и наблюдают выделение теплоты. Химическое превращение определяется продуктами, а не яркостью эффекта. Реакция возможна и с некоторыми нерастворимыми основаниями, если взаимодействие приводит к их расходованию.
Кислота HCl
Водород + остаток Cl
Основание NaOH
Металл Na + группа OH
Соль NaCl
Металл + кислотный остаток
Вода H₂O
Соединение H и OH
При нейтрализации образуются соль и вода. Для описания реакции нужно проследить состав обоих продуктов.
Окраска фенолфталеина в щелочной среде
Фенолфталеин делает щелочную среду заметной благодаря малиновой окраске.
Andyman1125 · Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Шкала универсального индикатора
Шкала универсального индикатора связывает цвет с диапазоном кислотности; у разных составов шкалы могут различаться.
A.Spielhoff · Wikimedia Commons · CC0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Количество реагентов определяет результат
В уравнении HCl + NaOH → NaCl + H₂O соотношение кислоты и основания равно 1 : 1 по соответствующим частицам. Если кислоты мало, часть щёлочи остаётся и среда остаётся щелочной. При избытке кислоты после расходования NaOH раствор становится кислым.
Равные объёмы растворов не гарантируют нужного соотношения: их концентрации могут различаться. В модели здесь сравниваются условные равные химические порции HCl и NaOH, а не произвольные миллилитры. Для этой пары при точном соотношении получается близкая к нейтральной среда.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Мало HCl | Остаётся NaOH | Щелочная среда |
| Нужное соотношение | Оба реагента израсходованы | Для HCl и NaOH среда близка к нейтральной |
| Избыток HCl | Остаётся кислота | Кислая среда |
После смешивания среда зависит от соотношения реагентов. Равные объёмы не означают автоматически полную нейтрализацию.
Составляем другие уравнения
У серной кислоты два замещаемых атома H, поэтому для нейтрализации одной формульной порции H₂SO₄ нужны две порции NaOH: H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O. Две группы OH дают две молекулы воды.
Для Ca(OH)₂ нужны две HCl: Ca(OH)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O. Сначала определяют формулу соли по металлу и остатку, затем уравнивают все атомы. Не все растворы солей строго нейтральны; термин «нейтрализация» описывает тип реакции, а точная среда зависит от системы.
Определи соль
Металл основания + остаток кислоты
Запиши воду
Второй продукт — H₂O
Подбери коэффициенты
Учти число H и групп OH
Проверь атомы
Каждый элемент отдельно
Коэффициенты нейтрализации зависят от состава кислоты и основания. Название реакции не гарантирует нейтральную среду любой полученной смеси.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 7 класс», § 25. Материал переработан для объяснения; источник: 7 класс. Химия — § 25. Реакция нейтрализации.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах