探究实验设计二十五：
中和反应
1．化学反应原理：
酸与碱发生中和反应生成盐和水。反应中加入酚酞或石蕊做指示中和终了的指示剂。
NaOH＋HCl == NaCl＋H2O
2NaOH＋H2SO4 == Na2SO4＋2H2O
2．实验仪器：烧杯、滴管等。
实验药品：氢氧化钠溶液、稀盐酸（或稀硫酸）、酚酞试液等。
3．探究方案：
如图25-1所示，在烧杯中加入10 mL氢氧化钠溶液，滴入几滴酚酞试液，此时溶液呈红色。再用滴管慢慢滴入稀盐酸（或稀硫酸），并不断搅拌溶液，至溶液颜色恰好变成无色为止。
图25－1
取2滴上述反应后的无色溶液滴在玻璃片上，使液体蒸发，观察玻璃片上有晶体出现。
4．探究评价：
本实验试图通过酚酞试液的变色情况，说明碱与酸发生了化学反应。该反应用滴管滴加稀盐酸（或稀硫酸）并用玻璃棒不断搅拌，操作很不顺手，特别是实验经验不多的学生，很容易顾此失彼，若稀酸溶液的浓度稍大，中和一定大大超过等当点。
做该实验要注意以下几点：
⑴ 氢氧化钠溶液和稀盐酸（或稀硫酸）的浓度尽可能小点（一般以0.1 mol·L－1为宜）。溶液浓度小，可有效防止反应过量，同时，也不会使酚酞溶液因氢氧化钠的氧化作用而褪色。
⑵ 酚酞试液的浓度不可过大，酚酞不溶于水，溶液浓度大了，滴加到氢氧化钠溶液中会出现白色沉淀，干扰实验。
⑶ 让反应中的容器改成锥形瓶，滴加稀酸溶液的速度要慢，滴一滴，振荡一会儿，待充分反应后再滴第二滴。直到滴入一滴稀酸溶液后溶液突然变无色为止。说明此时正好达到和等当点，中和反应完成。
5．资源开发：
用酸碱滴定管代替滴管进行以上实验，这样实验会更精确，也更方便。先在锥形瓶中加入10 mL 0.1mol·L－1氢氧化钠溶液，滴入1～2滴酚酞试液，振荡，使其混合均匀，此时溶液显红色。在酸式滴定管中加入0.1mol·L－1稀盐酸，直至到0刻度为止。
如图25-2所示，打开酸式滴定管的玻璃活塞阀，慢慢滴入稀盐酸，并不断振荡锥形瓶。开始时滴加稀盐酸的速度可稍快点，接近等当点时，滴加的速度要越来越慢，最后一滴一滴地加入。直到最后一滴加入时，溶液突然变无色时，说明中和反应正好完成。读出消耗的盐酸体积。
图25－2
6. 创新思维：
⑴ 中和反应中有水生成，这是我们都清楚不过的事实，可怎么样用实验的方法来证实呢？
在坩埚内，将硫酸铜晶体加热，直到蓝色完全变成白色，且不再有水蒸气逸出为止。然后将坩埚放到干燥器里冷却备用。
在三支干燥试管里，分别加入少量白色无水硫酸粉。在第一、二支试管里，都加入少量干燥的氢氧化钠固体，用橡皮塞塞紧。第三支试管里加入少量无水醋酸。可见三去试管中的无水硫酸铜均没有变色。当把第三支试管中的混合液加入第一支试管中 （第二支试管留做对照），立即可见硫酸粉末变蓝色。证明有水生成。
这是由于氢氧化钠与醋酸反应生成了水。
NaOH＋CH3COOH == CH3COONa＋H2O
水与Cu2+离子结合，生成蓝色的[Cu(H2O)4]2+离子。
Cu2+＋4H2O == [Cu(H2O)4]2+
⑵中和反应时用什么指示剂好？
下表是常用指示剂的变色范围：
|
指示剂 |
酸溶液中的颜色 |
碱溶液中的颜色 |
变色范围 |
|
甲基橙 |
红色 |
黄色 |
3.1－4.4 |
|
甲基红 |
红色 |
黄色 |
4.4－6.2 |
|
石蕊 |
红色 |
蓝色 |
4.5－8.3 |
|
酚酞 |
无色 |
红色 |
8.0－10.0 |
用什么指示剂为好，一方面要考虚变色明显，便于判断等当点；一方面还要考虑指示剂的变色范围。从上表可以看出，如果用酸溶液滴定碱溶液时，酚酞是首选指示剂，而用碱溶液滴定酸溶液时，首选的指示剂是石蕊。
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