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酸和碱的中和反应
【实验突破】
1．中和反应中指示剂的选择
对无明显现象的中和反应，需借助指示剂的颜色变化判断中和反应是否发生，一般选用酚酞溶液(石蕊溶液的颜色变化不明显)。
2．操作要点(以氢氧化钠溶液与稀盐酸反应为例)
(1)在氢氧化钠溶液中，滴入几滴酚酞溶液，溶液由无色变成__红色__。
(2)慢慢滴入稀盐酸，边滴边振荡(如在烧杯中进行，则可以用玻璃棒搅拌)。
(3)至溶液恰好变为无色(此时标志中和反应恰好完成)，停止滴入稀盐酸。
　　特别提醒
①如果向滴加有酚酞溶液的酸溶液中滴加碱，当滴入最后一滴碱溶液，溶液由无色变为红色时，说明酸和碱恰好完全反应。②如果通过检测溶液pH判断中和反应进行程度时，当溶液的pH等于7时即表明酸、碱恰好完全反应。
3.中和反应的过程分析(以氢氧化钠与盐酸反应为例)
甲
　　　　　　乙
(1)取氢氧化钠溶液，滴入几滴无色酚酞溶液，溶液变红色，溶液呈碱性，此时pH>7，如图甲中的A点，溶液中的溶质为__NaOH__。
(2)逐滴滴加稀盐酸，边滴边搅拌，至溶液的颜色刚刚变为无色为止，此时恰好中和，pH＝7，如图甲中的B点，溶液的溶质是__NaCl__。
(3)继续滴加稀盐酸，边滴边搅拌，此时盐酸过量，pH<7，如图甲中的C点，溶液中的溶质为__NaCl和HCl__。
【讨论】向盐酸溶液中滴入氢氧化钠，pH曲线将如何变化？当pH<7时(不包括起点)，溶液中的溶质是什么？当pH>7时，溶液中的溶质又是什么？
【分析】pH曲线变化如图乙。判断反应过程中溶质的变化，从反应物的用量考虑：pH<7时，氢氧化钠的用量不足，溶液中的溶质是HCl和NaCl；pH>7时，氢氧化钠的用量过量，溶液中的溶质是NaCl和NaOH。
(4)酸和碱混合反应后，所得溶液的溶质猜想的依据：是否恰好完全反应。
如果酸和碱恰好完全反应，溶液的溶质只有__反应生成的盐__一种。
如果不是恰好完全反应，则可能是酸过量，则溶液中的溶质除反应生成的盐之外，还存在过量的酸；如果是碱过量，则溶液中的溶质除反应生成的盐之外，还有过量的碱。
(5)检验酸碱中和反应时反应物过量的方法：
①酸过量：
a．加入Na2CO3、锌粒等，观察是否有气泡产生。
b．加入紫色石蕊溶液，观察溶液是否变红。
c．测定pH是否小于7。
②碱过量：
a．滴入无色酚酞溶液，观察溶液是否变红。
b．测定pH是否大于7。
【例题分析】
例　某研究性学习小组对中和反应进行探究，请你参与实验。
【实验一】证明酸和碱发生了反应。
稀盐酸和NaOH溶液混合没有明显现象，小李同学按如图1所示，首先向盛有适量NaOH溶液的试管中滴加了2～3滴酚酞溶液，接着向试管中逐滴加入稀盐酸，当观察到________现象时，证明了盐酸和NaOH溶液发生化学反应。
【实验二】证明酸碱反应有水生成。
小杨取变色硅胶(吸水后由蓝色变红色)、无水醋酸(一种酸，常温下为无色液体)和氢氧化钠固体进行如图2所示的三个实验。
(1)实验①、②的实验目的是________。
(2)能证明酸和碱反应有水生成的现象是________。
【实验三】探究酸和碱反应过程中溶液pH、温度的变化。
小芳和小敏同学在老师指导下，取一定量的稀盐酸，逐滴匀速滴加NaOH溶液，用电子传感器实时获得溶液的温度、pH曲线分别如图3、图4。
(1)由图3分析，酸和碱发生反应的依据是________，其反应方程式为________。
(2)由图4分析，酸和碱的反应是________(选填“吸热”或“放热”)反应。
(3)在小亮的实验中，当实验进行到60秒时，溶液中含有的溶质是________(填化学式)，该溶液能与下列物质发生反应的是________(填序号)。
①碳酸钠　②氧化铜　③硫酸铜　④镁
(4)微粒观是化学基本观念的重要组成部分，也是化学基本观念中最基础的部分，从微观视角认识和考察物质世界是研究化学应掌握的重要思维方法，试从微观角度分析酸碱中和反应的实质是________。由中和反应实质可以知道部分离子在水溶液中不能共存，请再写出一组不能共存的离子：________。
【解析】【实验一】氢氧化钠溶液加入酚酞显红色，加入稀盐酸生成了氯化钠和水，当观察到红色刚好褪去的现象时，证明了盐酸和NaOH溶液发生化学反应。【实验二】(1)实验①、②的实验目的是说明了硅胶、无水醋酸都不含有水。(2)由于氢氧化钠和醋酸发生中和反应生成了水，水能使硅胶由蓝色变成了红色，所以能证明酸和碱反应有水生成的现象是：变色硅胶由蓝色变成了红色。【实验三】(1)由图3可知，酸和碱发生反应的依据是溶液的pH增大，氢氧化钠与稀盐酸反应生成了氯化钠和水，其反应方程式为：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O。(2)由图4可知溶液的温度升高，说明了酸和碱的反应是放热反应。(3)由图4可知，当实验进行到60秒时，溶液的pH小于7，即溶液显酸性，溶液中含有的溶质是氯化氢和氯化钠；碳酸钠、氧化铜、镁均能与盐酸反应，而硫酸铜与盐酸不反应。(4)酸碱中和反应的实质是氢离子和氢氧根离子结合生成水分子；在水溶液中不能大量共存的离子有银离子与氯离子、钙离子与碳酸根离子、钡离子与硫酸根离子等。
【针对训练】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．在研究“酸碱中和反应”时，某兴趣小组同学想证明稀盐酸与氢氧化钠溶液混合后是否发生了化学反应，进行了如下探究：
(1)在盛有氢氧化钠溶液的烧杯中滴入几滴酚酞溶液，再逐滴加入稀盐酸，并不断搅拌，如图一所示；用数字化传感器测得盐酸与氢氧化钠溶液混合前后的温度变化情况如图二所示。
　
由实验现象和曲线变化情况分析可知，盐酸和氢氧化钠溶液发生了反应并__放出__(选填“吸收”或“放出”)热量。
(2)从微观角度分析盐酸与氢氧化钠溶液的反应。由图三可知，该反应的微观实质是__氢离子与氢氧根离子结合生成水分子__。
图三
(3)探究实验后烧杯中溶质的成分。
步骤
现象
结论
实验1：取烧杯中的溶液少许于试管中，加入硫酸铜溶液
溶液由无色变成蓝色
证明没有NaOH
实验2：另取烧杯中的溶液少许于试管中，加入硝酸银溶液
出现白色沉淀
证明含有HCl
实验3：再取烧杯中的溶液少许于蒸发皿中，加热蒸干
有白色晶体产生
证明有NaCl生成
【得出结论】氢氧化钠溶液和盐酸发生了中和反应。
【评价反思】
Ⅰ.有同学认为，仅通过实验2得出“溶液中含有HCl”证据不足，理由是__中和反应生成的氯化钠也可以与硝酸银溶液反应生成氯化银沉淀，所以并不能证明溶液中是否含有HCl__。
Ⅱ.探究盐酸和氢氧化钠溶液反应后盐酸是否有剩余，下列可选择的试剂是__ACD__。
A．Fe　　B．CO　　C．CuO　　D．Na2CO3
Ⅲ.运用中和反应，可以解决生产生活中的实际问题。如工厂用氨水(NH3·H2O)处理废水中的硫酸，能得到一种氮肥(硫酸铵)，写出该反应的化学方程式：__2NH3·H2O＋H2SO4===(NH4)2SO4＋2H2O__。
2．某实验小组同学对中和反应进行了如下探究。
【问题一】向氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸，无明显现象。如何证明二者已发生中和反应？
同学们设计了以下两种探究方案。
方案Ⅰ：取少量稀盐酸于试管中，滴加2滴酚酞溶液，逐滴加入氢氧化钠溶液，边加边振荡，当观察到__溶液由无色变红色__时，证明两者发生了化学反应，此时的溶液呈__碱__(选填“酸”“中”或“碱”)性。
方案Ⅱ：利用如图1装置探究氢氧化钠溶液与稀盐酸反应的过程，并用pH和温度传感器测量反应过程中相关物理量的变化情况。得到变化图象(如图2、图3所示)，由此也证明了氢氧化钠溶液与盐酸发生了反应。
　
　
图1　　　　　图2　　　　　　　图3
(1)仪器A内盛装溶液的溶质是__HCl__(填化学式)。
(2)由图3可知氢氧化钠溶液与稀盐酸的反应属于__放热__(选填“放热”或“吸热”)反应。
(3)图2中，d点所对应的溶液中的溶质为__氯化钠、氯化氢__。
(4)结合图2，分析图3中V的数值最接近__12__
(选填“6”“12”或“16”)。
【问题二】中和反应都没有明显现象吗？
小明取氢氧化铜少量于试管中，向其中滴加足量稀硫酸，实验的现象是__固体溶解，溶液由无色变蓝色__，反应的化学方程式为__Cu(OH)2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O__。小明确认有些中和反应有明显的实验现象。
1．下表是某酸碱指示剂在不同pH范围内显示的颜色，向滴有少量该指示剂的稀盐酸中，逐滴加入氢氧化钠溶液，出现的颜色变化是(　A　)
颜色
红
橙
绿
蓝
紫
pH范围
1～3
4～5
6～7
8～10
11～14
A.由红到蓝
B．由绿到橙
C．由蓝到绿
D．由紫到红
2．下列物质的水溶液pH＞7的是(　B　)
A．氢氧化铁
B．碳酸钾
C．硫酸铜
D．稀硫酸
3．油脂分泌导致头发油腻，碱性溶液的清洗效果最好。从pH角度考虑洗发水效果最好的pH为(　D　)
A．5
B．6
C．7
D．8
4．身边的一些物质pH如图，下列说法不正确的是(　A　)
A．柠檬的酸性比橘子弱
B．厨房清洁剂中含有氢氧化钠
C．草木灰水不能与铵态氮肥混合施用
D．厕所清洁剂会腐蚀大理石地面
5．下列有关测定氯化钠溶液pH的实验操作或描述，你认为正确的是(　C　)
A．用镊子夹取pH试纸直接伸入氢氧化钠溶液中测量
B．先用蒸馏水将pH试纸润湿，再用滴管吸取氢氧化钠溶液滴到pH试纸上测量
C．用洁净干燥的玻璃棒蘸取氢氧化钠溶液滴到pH试纸上，再与标准比色卡对照
D．用pH试纸测得该氢氧化钠溶液的pH＝12.6
6．分析推理是化学学习中常用的思维方法。以下推理正确的是(　A　)
A．中和反应都有盐和水生成，有盐和水生成的反应不一定都属于中和反应
B．合金具有金属的特性，所以合金中只含有金属元素
C．活泼金属能与稀硫酸反应放出气体，能与稀硫酸反应放出气体的物质一定是活泼金属
D．碱溶液的pH＞7，则pH＞7的溶液都是碱溶液
7．下列应用的原理是中和反应的是(　A　)
A．利用熟石灰改良酸性土壤
B．服用含碳酸钙的药片治疗胃酸分泌过多症
C．用稀硫酸除铁锈
D．__服用含氢氧化铝(或氢氧化镁)的药物治疗胃酸分泌过多症__
8．质量为100
g、溶质质量分数为20%的氢氧化钾溶液和质量为200
g、溶质质量分数为10%的稀硫酸混合，混合后的溶液与下列物质能发生反应的是__①③④__(填序号)。
①铁　②氯化铜　③硝酸钡　④氧化铁　⑤二氧化碳
9．我们生活在一个丰富多彩的物质世界中，人类的生活和化学密不可分。
(1)用适当的化学符号填空。
食醋中含有的一种酸__CH3COOH__；
可用作食品干燥剂的氧化物是__CaO__；
最清洁的燃料是__H2__；
碱溶液中都含有的一种离子__OH－__。
(2)人们的生活离不开化学，请用化学知识回答以下问题：
①生活中一些食物pH的近似值范围如下：橘子汁3.0～4.0；泡菜3.2～3.6；牛奶6.3～6.6；鸡蛋清7.6～8.0，胃酸过多的病人比较适合吃以上食物中的__鸡蛋清__；平时为了缓解因胃酸过多而引起的胃痛，可以服用药物中和过多的胃酸，请你写出中和胃酸过多的一个化学反应方程式：__Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O__。
②生活中我们常用稀盐酸除去铁制品表面的铁锈，若要配制500克质量分数为14%的稀盐酸用来除铁锈，则需要质量为35%的浓盐酸__200__克。
10．某同学用氢氧化钾与稀硫酸做中和反应实验时，用pH传感器测得溶液的pH变化如图所示，回答下列问题。
(1)写出对应的化学方程式：__2KOH＋H2SO4===K2SO4＋2H2O__。
(2)本反应实验的操作是__把氢氧化钾溶液滴加到稀硫酸中__。
(3)取A点溶液少量于试管中滴加紫色石蕊溶液的现象是__紫色石蕊溶液变红色__。
(4)曲线上__B__点表示酸和碱恰好完全反应。
(5)C点溶液呈__碱__性，溶液中含有溶质的名称是__氢氧化钾、硫酸钾__。
11．九年级某化学小组的同学们学习“中和反应”后，在实验室里他们将一定量的氢氧化钠溶液与稀硫酸混合，如图1所示，其反应的化学方程式为__2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O__；同学们发现该反应没有明显的现象，进行了如下实验探究。
【提出问题1】如何验证该反应已经发生？
【进行实验】同学们分别取图1B图中溶液进行以下两个实验，结果如图2所示：
【反应评价】你认为上述实验能验证反应已经发生的是实验__二__，请选择上述任一实验从微观角度分析其正确或错误的理由：__实验一中SO不参加中和反应(或实验二中可证明OH－全部反应)__。
【提出问题2】图1B图溶液中溶质的成分有哪些？
【进行实验】
实验操作
实验现象
结论
取B图中的少量溶液于试管中加入__紫色石蕊溶液__
观察到__紫色石蕊溶液变红__
B图中溶液的溶质是Na2SO4和H2SO4
经思考，同学们认为用另一种不同类别的试剂__铁粉或Na2CO3__，也能达到相同的目的。
【拓展延伸】将C图试管中的物质静置，上层清液中一定含有的溶质是__NaCl、HCl__。
12．实验室欲测定一瓶标签破损的稀H2SO4的溶质质量分数。现取10
g稀硫酸样品，将5%的NaOH溶液逐滴加入到样品中，边加边搅拌，随着NaOH溶液加入，溶液的pH变化如图所示。试回答：
(1)该反应实质是__氢离子和氢氧根离子反应生成水__，a点溶液中含有的离子有__Na＋、H＋、SO__。
(2)当pH＝7时，消耗NaOH溶液中NaOH的质量为__0.8__g__。
(3)计算稀H2SO4的溶质质量分数。
解：由图示可知，溶液的pH等于7时，消耗的NaOH溶液的质量为16
g，溶质的质量为16
g×5%＝0.8
g；
设10
g稀硫酸样品含有H2SO4的质量为x。
2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O
　80
98
　0.8
g
x
＝
x＝0.98
g
稀H2SO4的溶质质量分数为×100%＝9.8%
答：稀H2SO4的溶质质量分数是9.8%。

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