氢原子百科 
中和反应（neutralization reaction[1]）是酸和碱作用生成盐和水的反应。[8]在电离理论中，其实质就是酸溶液中的H+与碱溶液中的OH-结合生成水的过程；[5]在酸碱质子理论中，酸和碱的中和反应就是一种质子的转移过程，[9]即给出质子（H+）的物质（分子或离子）就是酸，接收质子的物质就是碱。[7]
早在十六世纪医药化学时期，人们已意识到酸和碱反应能生成既无酸性又无碱性的盐，当时他们把这种中和的过程称为“饱和作用”，中和点称为“饱和点”。[6]常见的中和反应有强碱强酸、强碱弱酸、强酸弱碱以及弱酸弱碱中和反应。在酸碱滴定中，都采用一种能在酸碱溶液中改变颜色的物质（称为指示剂）来判断反应的完成点——酸碱恰好完全反应。[10]一元强酸与强碱的中和热约为57kJ，其值与酸碱种类无关，弱酸、弱碱以及多元酸碱的中和热，因有电离热的影响，不是定值。[11]
在实际生产应用中，人们常用中和反应改良土壤酸碱性、处理废水、治疗胃酸过多；在做矿石分析时可用中和反应计算矿石中物质的含量；日常生活中，可利用中和反应调节松花蛋的味道[5]以及利用小苏打制作面包和除臭等。[12]
定义
中和反应是酸与碱相互作用而生成盐和水的反应。[13]
例如：
也可用表示。[5]
中和反应一定生成盐和水，但生成盐和水的反应不一定是中和反应，如，均生成了盐和水，但不是中和反应。[5]中和反应的能量变化：中和反应都是放热反应。[5]与复分解反应的关系：中和反应是复分解反应的一种，即所有的中和反应都是复分解反应，但复分解反应却不一定是中和反应。[5]
相关历史
化学家研究物质反应过程中量之间的关系是从研究中和反应开始的。早在十六世纪医药化学时期，人们已意识到酸和碱反应能生成既无酸性又无碱性的盐，当时他们把这种中和的过程称为“饱和作用”，中和点称为“饱和点”。[6]1684年英国化学家波义耳（Robert Boyle，1627～1691）最早提出朴素的酸碱概念。[7]
1887年瑞典化学家阿伦尼乌斯（S.A.Arrhenius，1859～1927）总结大量试验事实，提出了酸碱电离理论。但电离理论把酸碱反应只限于在水溶液中进行，把酸碱的范围也局限在能电离出H+或 OH-的物质，不能解释物质在非水溶液中的酸碱性。为克服电离理论的不足，1923年丹麦化学家布朗斯特（J.N.Brönsted，1879～1947）和英国化学家劳莱（T.M.Lowry，1874～1936）各自独立地提出了以质子为中心的酸碱质子理论。[7]
电离理论
中和反应的实质就是酸溶液中的H+与碱溶液中的OH-结合生成水的过程。[5]
强酸和强碱的中和反应
盐酸、氢氧化钠和氯化钠都是强电解质，它们在水溶液中都完全电离成离子，只有水是电离度极小的弱电解质，因此这一中和反应的实质是H+离子和OH-离子结合生成水的反应：[14]
当反应到达等当点的时候，溶液中H+离子和 OH-离子的浓度相等，即[H+]=[OH-]=10-7M , 溶液呈中性。[14]
强碱和弱酸的中和反应
氢氧化钠是强电解质，在水溶液中全部电离成离子，醋酸是弱电解质，在溶液中部分电离成离子：[14]
当H+离子和OH-离子结合成更弱的电解质水后，H+离子的浓度降低，这时CH₃COOH的电离平衡向右移动，CH₃COOH可继续电离，只要加入足够量的NaOH，中和反应可以继续进行， CH₃COOH可以完全被中和。这个中和反应的实质仍然是H+离子和OH-离子结合成水的反应。[14]
由于生成的醋酸钠溶液中存在着水的电离平衡和醋酸的电离平衡，这两组平衡综合组成醋酸根的水解平衡。[15]所以反应到达等当点时，溶液不是中性，而是[OH-]>[H+]，呈碱性。[14]
强酸和弱碱的中和反应
类反应与强碱和弱酸的中和反应类似，它是由H+离子和弱碱NH4OH提供的OH- 离子结合生成更弱的电解质水，故反应的实质仍然是H+离子和OH- 离子结合成水的反应。 但由于生成物强酸弱碱盐NH4Cl在溶液中也发生水解反应，其NH4离子能和水电离出的OH-离子结合，生成弱电解质NH4OH，其结果造成溶液中H+离子浓度的增加：[14]
所以这类中和反应到达等当点的时候，溶液中[H+]>[OH-]。溶液也不是中性，而是呈酸性。[14]
弱酸和弱碱的中和反应
该反应所生成的醋酸铵能强烈水解。由于醋酸和氨水的强度几乎相等，其电离平衡常数也几乎相等，因此等当量的醋酸和氨水中和，当反应达到平衡时，溶液几乎呈中性，pH≈7。如果酸较碱更弱些，则酸的平衡常数小于碱的平衡常数，则溶液呈碱性，反之，则溶液呈酸性。[16]
综上所述：
中和反应的实质是H+离子和OH-离子结合生成水的反应。不论哪种类型的酸和碱的中和，其反应的实质是一样的。[14]在用碱中和酸时，尽管强酸和弱酸的电离度不同，在水中电离出的H+离子浓度相差很多，但在中和反应进行的过程中，由于弱酸的电离平衡被破坏，弱酸分子便可以不断的电离出H+离子，继续参加反应。只要加入足够的强碱，弱酸几乎全部电离并且被中和。因此，当强酸和弱酸的体积和当量浓度相同时，其总酸度是相等的（只不过弱酸有一部分酸度储备在分子中），为了中和该强酸或弱酸所需要的碱量也是相等的。在用酸中和强碱或弱碱时，也和上述情况完全相同。[14]强酸和强碱的中和反应，等当点的时候溶液是中性的，pH=7。强碱和弱酸的中和反应，由于生成强碱弱酸盐的水解作用，等当点时溶液显碱性，pH>7。强酸和弱碱的中和反应，由于生成强酸弱碱盐的水解作用，等当点时溶液显酸性，pH<7。[14]
酸碱质子理论
质子理论认为：任何能给出质子（H+）的物质（分子或离子）都是酸，任何能接收质子的物质都是碱。上述酸碱又分别称为质子酸或质子碱，它们可以是分子，也可以是离子。例如HAc 、HCl 、HNO₃等是分子酸，HSO4-、H₂PO4-、NH4+等是离子酸，因为它们都能给出质子，例如：[7]
同理，NH₃ 、H₂O等是分子碱，HSO₄-、H₂PO₂-、HCO3-等是离子碱，因为它们都能接受质子。例如：[7]
其中有些物质如HSO₄-、H₂PO₂-、H₂O等既能放出质子，又能接受质子，称为两性物质。[7]
根据酸碱质子理论，酸和碱不是孤立的，酸给出质子以后余下的部分就是碱；反之碱接受质子后即成为酸，这种对应关系称为酸碱共轭关系。[7]
把仅相差一个质子的对应酸、碱称为共轭酸碱。每一种酸(或碱)都对应有它自己的共轭碱（或共轭酸），如NH₄+ 和NH₃ 、HAc和Ac-。[7]
根据酸碱共轭关系，若酸越强，即越易放出质子，则其共轭碱就越难结合质子，其共轭碱就越弱；反之酸越弱，则其共轭碱就越强。例如，HCl是强酸，则共轭碱Cl-就是很弱的碱；HAc的酸性比HCN强，则Ac-的碱性比CN-弱。[7]
综上所述：
酸和碱可以是分子，也可以是离子，可以是液态、固态或气态。[7]酸碱不是绝对的，而是相对的，有些物质在不同的反应中，可以是酸，也可以是碱。[7]共轭酸和共轭碱是只差一个质子的相互依存关系。酸越弱，则共轭碱越强；碱越弱，则共轭酸越强（注：H₂SO₄与 SO42- 、H₂CO₃与 CO32-不是共轭酸碱）。[7]质子理论中没有盐的概念，认为电离理论中的盐在质子理论中都是离子酸或离子碱，[7]即酸和碱的中和反应也是一种质子的转移过程。[9]
强酸强碱
例如，盐酸与氢氧化钠在水溶液中，溶质盐酸完全电离成H3O+和Cl-，氢氧化钠完全电离成OH-和Na+。其中Na+和Cl-并不参与中和反应，所以该中和反应实质是H3O+和OH-之间的反应。[17]
这是水的自耦电离平衡的逆反应，所以反应平衡常数K是Kw（水的离子积常数）的倒数，K值很大，即反应进行的很彻底。当它们恰好完全中和时，溶液中除了Na+和Cl-之外，还有极少量并等量的H3O+和OH-，溶液为中性。若氢氧化钠过量，则为碱性，盐酸过量则为酸性；此时混合液的酸度主要由强酸（强碱）的浓度来决定。[17]
强酸弱碱
例如，强酸盐酸和弱碱NH3·H2O（NH4OH）在水溶液中起反应时，强酸HCl完全电离成H3O+和Cl-，但Cl-不参与中和反应，而弱碱不完全电离成NH4+和OH-，但随着OH-和H3O+的中和，平衡不断移动，中和反应也是很完全的，可表示为：[17]
恰好中和时，溶液中存在一定的共轭酸NH4+，所以溶液不是中性而是酸性，此时溶液H3O+浓度由共轭酸NH4+浓度计算，若尚有剩余碱，则OH-浓度由弱碱共轭酸碱浓度决定。[17]
强碱弱酸
弱酸弱碱
整个溶液体系中存在弱酸、弱碱、水三个解离平衡，根据多重平衡规则有[18]
由上式可知弱酸弱碱反应的酸碱性取决于两个常数，即的相对大小：[18]
当时，，溶液为酸性，
当时，，溶液为碱性，
当时，，溶液呈中性。
酸碱中和的计算
酸碱完全中和时，它们的克当量数相等。[19]
例如：2N硫酸溶液20ml和10ml氢氧化钠溶液恰好中和，求氢氧化钠溶液的当量浓度。
解：设硫酸的克当量数为N1V1，氢氧化钠的克当量数为N2V2，可以列出下式：
所以氢氧化钠溶液的当量浓度是4N。
酸碱指示剂原理
在酸碱滴定（酸、碱溶液的标定和用酸、碱标准溶液测定未知物质）中，都采用一种能在酸碱溶液中改变颜色的物质（称为指示剂）来判断反应的完成点——酸碱恰好完全反应。通常把这种“点”称为达到中和，意思是酸碱完全反应，溶液变成中性。从化学计算的角度来说酸碱以当量的关系（即1个当量对1个当量）反应就恰好达到完全反应，既没有过剩的酸，也没有过剩的碱。分析化学对这样的状态称为等当点，或简称当量点。对指示剂的要求，就是要尽可能准确地指出当量点，根据指示剂发生颜色变化而终止滴定的一点，称为滴定终点，或简称终点。通常要求终点尽可能同当量点吻合。显然，为了达到这一点，指示剂应尽可能在当量点变色。[10]常用指示剂及变色范围如下：
综上所述，在当量点时溶液变成中性。实际这种说法并不完全正确，因为酸碱反应形成的产物中除水外还有盐类，而有些盐——由强酸弱碱形成的盐和由强碱弱酸形成的盐，能同水发生反应，产生酸性或碱性（这种反应称为水解作用）。因此，指示剂的选择应与有关的水解作用相适应。[10]
强酸强碱中和滴定
在强酸强碱互相滴定时，因为形成的盐不发生水解，所以在当量点时溶液呈中性，即pH=7。因此变色范围为pH7的指示剂，例如中性红，最为适用。但其他相近的指示剂，例如甲基橙、甲基红、酚酞等也常被应用。[10]
强碱弱酸中和滴定
在用强碱滴定弱酸时，形成的盐水解后产生氢氧根，使溶液的pH值超过7，因而呈碱性。例如用氢氧化钠溶液滴定醋酸时产生的醋酸钠，水解后产生氢氧化钠和醋酸。由于氢氧化钠是强碱，所以完全解离为Na+和 OH-，而醋酸是弱酸，所以很少解离。因此溶液中因有过剩的OH- 而呈碱性。根据醋酸钠的水解常数，可以计算醋酸钠溶液的pH值。常用的氢氧化钠同有机酸如苯二甲酸氢钾、苯甲酸（两者都是标定碱溶液常用的基准物）等形成的盐，水解后的pH值约为9。因此应选用变色的pH范围接近9的指示剂，例如酚酞。[10]
强酸弱碱的中和滴定
弱酸弱碱的中和滴定
一般弱酸和弱碱的中和滴定，在等当点前后pH值的变化也很小，没有对终点如此敏感的指示剂，因此用指示剂来判断当点是比较困难的。[20]
中和热
中和热是指在稀溶液中酸碱中和生成1mol水的反应热。一元强酸与强碱的中和热约为57kJ，与酸碱种类无关，因为这实际上是1molH+与1molOH-反应生成1mol水的反应热。弱酸、弱碱以及多元酸碱的中和热，因有电离热的影响，不是定值。[11]
多元酸的中和反应通常热效应是递减的。例如，与中和，加入1摩尔碱的中和热为-64.86kJ，加入第二个1摩尔的碱的中和热为-56.85kJ，加入第三个1摩尔的碱的中和热则为-2.0gkJ。[21]
改良土壤
根据土壤情况，可以利用中和反应，在土壤中加入酸性或碱性物质，以调节土壤的酸碱性，利于植物生长。例如，由于空气污染造成酸雨，导致一些地方的土壤变成酸性，不利于作物生长，可在土壤中加入适量的熟石灰，以中和酸性；[3]若土壤呈碱性，则可向土壤中加入适量碳酸水进行中和。[2]
工业
医药领域
人的胃液里含有适量的盐酸，可以帮助消化，但是如果饮食过量时，胃会分泌出大量的胃酸，反而造成消化不良。在这种情况下，可遵医嘱服用某些含碱性物质的药物（如含有氢氧化铝或氢氧化镁的药物[2]），以中和过多的胃酸。[3]
如果被蚊虫叮咬，其会在人的皮肤内分泌出蚊酸，从而使皮肤肿痛，如果涂一些含有碱性物质（如稀氨水）的药水，就可减轻痛痒。[5]
科学实验
科学实验室里，当有过量的酸或碱，常用适量的酸或碱来中和。[4]并且凡是能与酸或碱直接（或间接）发生中和反应的物质都可用已知浓度的标准溶液来确定未知溶液的浓度。[22]在做矿石分析时，也可利用中和反应，例如，在磷的定量时，使磷生成钼酸铵沉淀，然后将其溶解于已知量的氢氧化钠中，再用酸滴定剩余的氢氧化钠，求出氢氧化钠消耗量而计算出磷的含量。[23]
日常生活
参考资料 23
- 中和反应 — 术语在线
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- 参考 11
- 参考 12
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- 参考 17
- 参考 18
- 参考 19
- 参考 20
- 参考 21
- 参考 22
- 参考 23