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区分中和与稀释

两种变化都让酸看起来变弱,所以相关的题目特别容易混淆。

本页内容
  1. 这两种变化有什么不同?
  2. 两者都用到的关键公式
  3. 例题
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 接下来学什么

中和(neutralisation)是让氢离子发生反应而被消耗,稀释(dilution)只是把它们分散到更多的水里。 中和时,H⁺ 的物质的量(摩尔数)减少。稀释时,物质的量不变,只有浓度改变。这个区别决定了你在计算中可以使用哪些数值。

这一课建立在把酸性与粒子联系起来之上,属于酸、碱与盐。

这两种变化有什么不同?

中和稀释
加入什么碱性物质或碱水
H⁺ 的物质的量减少不变
H⁺ 浓度降低降低
pH上升,可达 7 或更高趋向 7,永远到不了
是否生成新物质生成盐和水没有

对酸和碱来说,离子方程式是 H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)。盐酸与氢氧化钠的完整方程式是 HCl + NaOH → NaCl + H₂O。

两者都用到的关键公式

物质的量 (mol) = 浓度 (mol/dm³) × 体积 (dm³)

把 cm³ 除以 1000 换成 dm³。稀释时物质的量不变,所以可以根据新体积求出新浓度。

例题

从 25.0 cm³、0.100 mol/dm³ 的盐酸开始。数值是为教学编造的。

A 部分:加水稀释至总体积 250 cm³。

第 1 步: HCl 的物质的量 = 0.0250 × 0.100 = 0.00250 mol。

第 2 步: 物质的量不变,新体积是 250 cm³ = 0.250 dm³。

第 3 步: 新浓度 = 0.00250 ÷ 0.250 = 0.0100 mol/dm³。

对强酸来说,pH 从 1 变为 2。溶液仍然是酸性的。

B 部分:用 0.100 mol/dm³ 的氢氧化钠中和原来的 25.0 cm³。

第 1 步: HCl + NaOH → NaCl + H₂O,比例是 1:1,所以需要 0.00250 mol NaOH。

第 2 步: NaOH 的体积 = 0.00250 ÷ 0.100 = 0.0250 dm³ = 25.0 cm³。

检验: 25.0 cm³ × 0.100 mol/dm³ = 0.00250 mol,与酸的物质的量相等。

C 部分:改为中和稀释后的溶液。 它所含酸的物质的量仍是 0.00250 mol,所以仍需要 25.0 cm³ 同样的氢氧化钠。稀释没有改变酸的物质的量,因此也没有改变所需碱的量。

要留意的错误

错误答案: “稀释到 250 cm³ 后,酸只需要原来十分之一的碱,因为它弱了十倍。”

学生用了浓度,而不是物质的量。

纠正的方法是:中和需要与酸相同摩尔数的碱(对 1:1 的反应而言),而稀释不改变摩尔数。更大的体积只是让这些摩尔数处在较低的浓度。比较之前,一定要先换算成摩尔。

第二个常见错误是说稀释酸“把它中和了”。只有碱性物质才能做到。

自我检测

1. 50.0 cm³ 的 0.200 mol/dm³ HCl 加水稀释至 200 cm³。求新浓度。

查看答案

物质的量 = 0.0500 × 0.200 = 0.0100 mol。新浓度 = 0.0100 ÷ 0.200 = 0.0500 mol/dm³。

2. 一种强酸的 pH 为 2。按体积稀释 100 倍。在简化模型中,新的 pH 是多少?

查看答案

稀释 100 倍使 H⁺ 浓度降为原来的 1/100,pH 上升 2。新的 pH 是 4,溶液仍是酸性。

3. 求中和 20.0 cm³、0.0500 mol/dm³ HCl 所需 0.100 mol/dm³ NaOH 的体积。

查看答案

HCl 的物质的量 = 0.0200 × 0.0500 = 0.00100 mol。比例 1:1,所以 NaOH = 0.00100 mol。体积 = 0.00100 ÷ 0.100 = 0.0100 dm³ = 10.0 cm³。

接下来学什么

能分清两种变化后,接着看中和产物如何制备:选择合适的制盐原理。摩尔与方程式比例辅导器可以帮你核对物质的量,方程式配平推理训练器可以检查方程式。之后用练习题测试自己。

当题目的措辞一变、方法就不再明显时,个别教学可以帮上忙。了解线上一对一化学补习。

常见问题

加足够多的水可以中和酸吗?

不可以。加水会使 pH 趋向 7 但永远到不了,因为稀释只是把同样的氢离子分散到更大的体积里。中和需要碱性物质来消耗氢离子。被稀释的酸仍然是酸性的,只是浓度变低。

强酸稀释十倍后 pH 会怎样?

在简化模型中,pH 上升 1 个单位,因为氢离子浓度降到原来的十分之一。例如 0.100 mol/dm³ HCl 的 pH 是 1,0.0100 mol/dm³ HCl 的 pH 是 2。这适用于强酸,弱酸需要额外留意。

中和的离子方程式是什么?

H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)。酸提供氢离子,碱提供氢氧根离子,两者结合成水。Na⁺ 和 Cl⁻ 等其他离子是旁观离子,以盐的形式留在溶液中。

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下一步

如果你认得这两个词,题目换个说法就选错,一对一的老师可以给你成对的例子,并逐步检查你的摩尔计算。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

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