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(十七)中和反应
实验深度突破
一、实验原理
中和反应是酸与碱作用生成盐和水的反应，实质是酸中的H+与碱中的OH-结合生成H2O(离子方程式：H++OH-=H2O)。该反应属于复分解反应，多数情况下无明显现象，需借助酸碱指示剂(如酚酞、石蕊)或pH试纸判断反应终点。
二、实验步骤与现象(以NaOH溶液与稀盐酸反应为例)
实验用品
药品：NaOH溶液、稀盐酸、酚酞试液(或石蕊试液)。
仪器：烧杯、胶头滴管、玻璃棒、pH试纸(或pH计)。
操作：
1、指示剂法(酚酞)
步骤：
(1)向盛有5 mL NaOH溶液的烧杯中滴加2～3滴酚酞试液，溶液变红。
(2)用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边滴边用玻璃棒搅拌，直至溶液恰好由红色变为无色(中和反应终点)。
现象：初始溶液呈红色(碱性)，滴加盐酸后红色逐渐变浅，最终变为无色(中性或酸性)。
2、pH监测法
步骤：
(1)取少量NaOH溶液于试管中，用pH试纸测定初始pH(pH＞7)。
(2)逐滴加入稀盐酸并振荡，多次测定pH，直至pH=7。
现象：pH逐渐减小，从碱性(pH＞7)变为中性(pH=7)，若盐酸过量则pH＜7。
三、实验结论
1、酸与碱能发生中和反应，生成盐和水：NaOH+HCl=NaCl+H2O。
2、中和反应的实质是H+与OH-结合生成H2O，反应过程中溶液酸碱性发生变化。
3、指示剂或pH监测可判断反应终点：酚酞遇碱变红，中性或酸性时无色；pH=7为中性。
四、误差分析
若溶液未完全褪色就停止滴加盐酸，可能导致NaOH未完全反应，溶液仍呈碱性。
若盐酸滴加过量，溶液呈酸性，但酚酞仍为无色，需通过pH试纸确认终点。
五、实验注意事项
1、安全操作：
(1)酸和碱具有腐蚀性，避免接触皮肤和眼睛，若不慎接触，立即用大量水冲洗。
(2)稀释浓酸(如浓硫酸)时，需将酸缓慢倒入水中并搅拌，不可颠倒顺序(防止暴沸飞溅)。
2、试剂用量：滴加盐酸时需逐滴缓慢加入，防止过量(若溶液变为无色后继续滴加盐酸，溶液仍为无色，但此时盐酸过量)。
3、指示剂选择：
(1)强碱与强酸反应时，酚酞和石蕊均适用(酚酞颜色变化更明显)；
(2)若为强碱与弱酸(或弱碱与强酸)反应，需选择更合适的指示剂，如石蕊在弱酸性中呈红色，可能干扰终点判断。
六、实验改进与创新装置
1、微型化实验
目的：减少试剂用量，降低污染，适合分组实验。
操作：用点滴板代替烧杯，在点滴板孔穴中滴加NaOH溶液和酚酞，再用微型滴管逐滴加入稀盐酸。
现象：孔穴中溶液由红变无色，清晰直观。
2、数字化实验：用pH传感器实时监测
实验装置：将pH传感器连接到数据采集器，实时绘制反应过程中pH变化曲线。
图像分析：曲线起点pH＞7(碱性)，随盐酸加入pH逐渐下降，当pH=7时出现“突跃”，直观显示反应终点(如图示)。
优势：精准定位终点，避免人为判断误差。
3、温度监测法
原理：中和反应放热，可通过温度计测量溶液温度变化。
现象：随反应进行，溶液温度先升高(反应放热)，达到终点后温度逐渐下降(过量盐酸稀释散热)。
七、实验拓展
1、中和反应的应用
(1)农业：用熟石灰(Ca(OH)2)改良酸性土壤。
(2)医疗：用氢氧化铝(Al(OH)3)治疗胃酸过多(Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O)。
(3)工业：用酸处理碱性废水，或用碱中和酸性废水，调节pH至中性后排放。
2、拓展实验设计
(1)探究不同酸与碱的中和反应：
用稀硫酸代替盐酸，与NaOH反应，观察现象：2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O。
(2)验证中和反应放热：
用温度计测量反应前后溶液温度，或用U型管压强变化装置(反应放热导致空气膨胀，U型管液面左低右高)。
八、中考常见问题
1、为什么中和反应需要指示剂或pH监测？
答：多数中和反应无明显现象，需借助外物判断酸与碱是否恰好完全反应。
能否用石蕊试液代替酚酞？
答：可以。石蕊遇碱变蓝，遇酸变红，但若盐酸过量，溶液由蓝色变为红色，颜色变化跨度大，适合演示实验，但颜色过渡不如酚酞明显(酚酞从红到无色突变更易观察)。
中和反应一定生成中性溶液吗？
答：不一定。若强酸与强碱完全反应，溶液呈中性；若强酸与弱碱(如NH3·H2O)反应，溶液呈酸性；若弱酸(如CH3COOH)与强碱反应，溶液呈碱性(盐类水解导致)。
中考命题探秘
一、考情分析
中和反应实验在历年中考化学里都是重点考查内容，是衔接酸碱知识的关键纽带，其出现频率高，几乎每年各地的中考卷都会涉及。命题方向倾向于将中和反应的原理、操作与酸碱的性质、溶液酸碱度的变化、化学方程式书写等知识融合，考查学生对知识的综合运用能力。从对近年来中考真题的统计分析来看，无论是基础题型，像选择题、填空题，还是区分度较高的实验探究题、计算题，中和反应实验相关内容都频繁出现，着重考查学生的知识迁移、逻辑推理与实验探究能力。
二、考查形式
1.基本概念与原理：考查中和反应的定义，判断给定反应是否属于中和反应；要求学生理解中和反应的实质，即氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-）结合生成水，并能运用这一原理分析相关问题。例如，解释酸碱混合后溶液酸碱性变化的原因。
2.实验操作细节：考查实验仪器的选择与使用，如量筒、滴管、烧杯等；试剂的取用，像胶头滴管的垂直悬空滴加、试剂瓶瓶塞的倒放等；实验步骤的先后顺序，如在中和反应中，酸滴入碱溶液还是碱滴入酸溶液，以及判断反应终点的方法，如借助指示剂颜色变化（酚酞从红色变为无色，或石蕊从蓝色变为紫色再变为红色）。
3.实验现象分析：要求学生准确描述中和反应过程中的现象，如溶液颜色变化、温度变化（酸碱中和反应一般为放热反应，溶液温度升高）；分析现象背后的化学反应原理，例如为什么向滴有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸，溶液颜色会逐渐变浅直至无色。
4.实验设计与探究：给定实验目的，如探究中和反应是否发生、反应后溶液中溶质成分，让学生设计完整实验方案。方案需涵盖实验步骤、所需试剂、预期现象和结论；可能涉及控制变量法的运用，如探究酸和碱反应时，控制酸或碱的浓度、体积等变量，研究其对反应的影响。
5.数据处理与分析：在实验探究中，若给出溶液pH值变化曲线、温度变化数据等，要求学生通过分析数据得出中和反应的发生、反应进程（是否恰好完全反应）、溶液酸碱性变化趋势等结论；利用数据进行简单计算，如根据中和反应的化学方程式，计算酸或碱的浓度、溶质质量等。
6.实际应用关联：结合生活、生产实际，考查中和反应在改良酸性土壤（用熟石灰中和土壤酸性）、处理工厂酸性废水（用碱性物质中和）、医药领域（治疗胃酸过多用氢氧化铝等碱性药物）等方面的应用原理；分析实际应用场景中的化学反应过程，以及可能出现的问题和解决方法。
三、中考所占分值或比例
中和反应实验在中考化学试卷中的分值占比通常在5%-15%之间，具体分值一般为5-10分。在不同地区的试卷中，分值分布有所差异。在一些以基础知识考查为主的地区，选择题和填空题中涉及中和反应实验的分值可能在3-5分；而在注重实验探究和综合能力考查的地区，实验探究题若以中和反应为背景，分值可达6-8分，再加上其他题型中的相关考查，总分值可能会更高。
四、中考预测
1.考查形式创新：未来中考可能会引入更多新颖的实验情境和技术手段，如借助数字化实验设备，像pH传感器、温度传感器、电导率传感器等，实时监测中和反应过程中的各项数据变化，并据此进行深度分析和探究，考查学生对新技术的理解和应用能力。
2.联系实际紧密化：会更加注重中和反应在实际生活和新兴科技领域的应用考查，如在环保新材料研发、生物制药中的酸碱调节、新能源电池电解液的酸碱平衡等方面，以实际问题为导向，考查学生运用化学知识解决复杂问题的能力。
3.学科素养融合化：着重考查学生的化学学科核心素养，如科学探究与创新意识、证据推理与模型认知、科学态度与社会责任等。在实验设计与探究题中，鼓励学生提出创新性的实验思路和方法；在实际应用考查中，引导学生关注化学对社会发展和环境保护的重要意义。
五、备考建议
1.夯实基础知识：深入理解中和反应的概念、原理、实质和化学方程式书写，对比不同酸碱中和反应的特点，总结规律；结合酸碱的性质，构建完整的知识体系，明确中和反应在酸碱知识板块中的核心地位。
2.强化实验操作：通过实际操作实验或观看高清实验视频，熟悉中和反应实验的每一个步骤、仪器使用规范和注意事项；掌握判断反应终点的方法，如指示剂的选择和使用；观察实验现象时，要全面、细致，并能准确描述和分析。
3.加强题型训练：针对不同考查形式的题目进行专项练习，尤其是实验设计与探究题和实际应用题。在练习过程中，掌握解题思路和方法，学会从题目中提取关键信息，运用所学知识进行分析和解答；总结错题原因，及时查漏补缺。
4.建立知识网络：将中和反应与酸碱盐的性质、化学方程式计算、溶液的酸碱性与pH等知识建立紧密联系，形成完整的知识网络；通过思维导图、知识框架图等方式，梳理知识脉络，便于知识的记忆和提取。
5.关注实际应用：平时多留意中和反应在生活、生产、科研等领域的应用实例，积累素材；学会从化学视角分析实际问题，将实际问题转化为化学问题，运用所学知识解决，提高知识迁移和应用能力。
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考点提分训练（十七）中和反应
一、选择题
1．某同学设计实验探究中和反应的发生，并利用pH传感器测定反应过程中烧杯内溶液pH的变化，下列说法不正确的是（ ）
A．①中滴加酚酞后溶液呈红色
B．③中a点溶液中的溶质为NaOH、NaCl
C．③中a点到b点的变化说明酸和碱可以发生反应
D．③中c点对应的化学反应方程式为HCl+NaOH=NaCl+H2O
2．某同学利用数字传感器进行了稀盐酸和氢氧化钠溶液中和反应的实验探究，实验中测得溶液pH和溶液温度的变化分别如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A．乙溶液为氢氧化钠
B．40s时向烧瓶中滴入酚酞，溶液不变色
C．中和反应吸热
D．60s时，溶液中溶质只有NaCl
二、实验探究题
3．酸碱中和反应在工农业生产和日常生活中应用十分广泛。如图所示是氢氧化钠与稀盐酸反应的实验示意图。请据图回答下列问题。
（1）写出图C中仪器的名称： 。
（2）A中溶液呈 色，C中溶液(氢氧化钠溶液稍过量)呈 色。
（3）该实验发生反应的化学方程式为 。
（4）玻璃棒在该实验中的作用是 ，其目的是 。
4．以下是探究酸和碱的中和反应的实验过程。
（1）为了控制稀盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应，最佳的操作是 （填序号）。
（2）写出该反应的化学方程式 。
（3）图D实验过程中观察到的现象是 。
5．学习完酸碱中和反应后，兴趣小组进行了下列探究活动。
（1）第一组观察到 的现象，证明反应发生了。
（2）进行第二组实验时，测得该过程中温度升高。经讨论分析，此现象不能作为该反应发生的依据，理由是 。
（3）第三组实验未观察到明显现象，为证明反应的发生，甲、乙同学分别展开探究。
①甲同学取少量第三组反应后溶液，测得其pH=7，证明两者发生了反应，该反应的化学方程式为 。
②乙同学取少量第三组反应后溶液，向其中滴加 (填化学式)溶液，观察到无红褐色沉淀产生，证明两者发生了反应。
6．酸碱中和反应是初中化学重要的一类反应。
（1）甲实验将酚酞溶液滴入a中，再将浓盐酸滴入b中。一段时间后，观察到a中 。说明Ca(OH)2与盐酸发生了反应，写出发生反应的化学方程式 。
（2）乙实验中滴入稀硫酸后，观察到U形管内液面c端下降、d端上升，此现象 (填“能”或“不能”)证明酸碱中和反应放热。
（3）丙实验取等质量的氢氧化铜固体，并加入等体积的稀硫酸和水，当观察到 现象时，证明发生了中和反应。
7．某同学用氢氧化钠溶液和稀盐酸进行中和反应实验：
（1）在烧杯中加入约5mL氢氧化钠溶液，滴入几滴无色酚酞溶液，此时溶液呈 色：接着用滴管慢慢滴入稀盐酸，至溶液颜色恰好变为无色为止，此反应的化学方程式为 ，此反应属于 反应（填“置换”或“复分解”）；
（2）如图，当加入盐酸的体积为V1时，溶液中的溶质为 （填化学式）；
（3）实验结束后，处理废液正确的方法是 （填序号）。
A．倒入下水道 B．倒入废液缸 C．带出实验室
8．化学兴趣小组以“中和反应”为课题进行项目式学习，请你一起参与。
（1）【任务一】认识中和反应
小光同学通过阅读教材知道中和反应是指酸和碱生成盐和水的反应，请你判断：中和反应
（填“属于”或“不属于”）复分解反应，小明通过查阅资料还认识到中和反应都放出热量。
（2）【任务二】探究中和反应
探究1：探究氢氧化钠与稀盐酸能发生中和反应。小玲同学通过实验发现氢氧化钠与稀盐酸反应无明显现象，于是从不同角度设计了如下实验方案进一步证明反应能够发生。
方案 操作 现象
方案一：证明一种反应物消失了 通过pH传感器完成以下实验：向40mL溶质质量分数为0.04%的氢氧化钠溶液中逐滴滴入一定浓度的稀盐酸，测定溶液的pH 溶液的pH随滴入稀盐酸的体积变化情况如图1所示
方案二：证明有新物质生成 ① ，将所得的溶液倒入蒸发皿中进行蒸发②将步骤①所得的晶体溶于水，滴加无色酚酞溶液 ①产生白色晶体②酚酞溶液不变色
方案三：利用中和反应能放出热量 通过如图2所示装置将2mL稀盐酸滴加到烧瓶内 观察到红色墨水向右移动
【交流讨论】
图1中C点对应的溶液中溶质成分为 （填化学式）。
（3）请你完善方案二中操作①的内容 。
（4）小娟同学提出，方案三的现象不足以证明氢氧化钠与稀盐酸能发生反应，请你分析原因： 。
（5）探究2：探究醋酸与氢氧化钠反应有水生成。
【查阅资料】
a.无水醋酸和氢氧化钠固体混合后生成醋酸钠和水；
b.无水醋酸在常温下为无色液体；
c.变色硅胶吸水后由蓝色变红色。
如图3所示，小娟首先分别往4支试管中装入对应的试剂，然后迅速塞紧橡胶塞，观察到只有试管D中硅胶由蓝色变为红色。于是得出结论：醋酸与氢氧化钠反应有水生成。请你分析，试管C中加入的试剂是 。
（6）【任务三】应用中和反应
中和反应在工农业生产和日常生活中有广泛的用途。请你举出一个应用中和反应解决实际问题的例子： 。
答案解析
1．D
【解析】A、NaOH溶液呈碱性，能使酚酞溶液变为红色，该说法正确，不符合题意；B、NaOH与稀盐酸反应生成NaCl和H2O，a点溶液pH>7，说明NaOH溶液过量，此时溶液中的溶质为NaOH和NaCl，该说法正确，不符合题意；C、溶液由碱性变为中性，说明酸和碱发生了中和反应，该说法正确，不符合题意；D、a点溶液pH>7，b点溶液pH=7，说明b点NaOH与HCl恰好完全反应，c点溶液pH<7说明稀盐酸过量，没有反应发生，该说法错误，符合题意。故答案为：D.
2．B
【解析】A：图1中溶液pH由＞7（碱性）逐渐降低至＜7，说明乙溶液为稀盐酸，甲为氢氧化钠，错误。B：40s时pH≈7，溶液呈中性，滴入酚酞不变色，正确。C：图2中温度升高，证明中和反应放热，错误。D：60s时pH＜7，盐酸过量，溶质为NaCl和HCl，错误。
3．（1）烧杯
（2）无；红
（3）NaOH+HCl=NaCl+H2O
（4）搅拌；使盐酸与氢氧化钠充分反应
【解析】（1）图中仪器a的名称是烧杯；（2）根据稀盐酸中加入酚酞溶液是无色的，加入氢氧化钠，当稀盐酸被消耗完，溶液是碱性的，溶液变为红色；（3）根据氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水，化学方程式为 NaOH+HCl=NaCl+H2O ；（4）氢氧化钠和稀盐酸反应过程中，利用玻璃棒搅拌，目的是 使盐酸与氢氧化钠充分反应 ；
4．（1）D
（2）NaOH+HCl=NaCl+H2O
（3）加了酚酞后溶液先变红，继续滴加稀盐酸后，红色逐渐褪去，最终溶液变为无色
5．（1）产生白色沉淀
（2）氢氧化钠固体溶于水放热
（3）H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O
；FeCl3或Fe(NO3)3或Fe2(SO4)3
6．（1）溶液由红色变无色；2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O
（2）不能
（3）试管①中固体溶解，溶液变蓝色，试管②中固体不溶解
7．（1）红；NaOH+HCl=NaCl+H2O；复分解
（2）NaCl、NaOH
（3）B
8．（1）属于
（2）NaCl和HCl
（3）取少量氢氧化钠溶液加入足量稀盐酸，振荡
（4）氢氧化钠溶于水放热也会使瓶内的压强增大，红色墨水向右移动；稀盐酸加入烧瓶中，瓶内气体被压缩，压强增大，红色墨水也会向右移动（合理即可）
（5）醋酸钠和硅胶
（6）服用氢氧化铝治疗胃酸过多（或用熟石灰改良酸性土壤）（合理即可）
【解析】（1）两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物的反应是复分解反应，中和反应是酸与碱反应生成盐和水的反应属于复分解反应；（2）方案一向40mL溶质质量分数为0.04%的氢氧化钠溶液中逐滴滴入一定浓度的稀盐酸，氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水，图1中C点溶液的pH小于7，显酸性，说明此时盐酸过量，则对应溶液中的溶质成分为氯化钠和氯化氢；（3）方案二证明有新物质生成，根据实验现象①产生白色晶体，②白色晶体溶于水，滴加无色酚酞溶液，酚酞溶液不变色，根据无色酚酞溶液与酸性或中性溶液不变色，碱性溶液变红，则步骤①为取少量氢氧化钠溶液，加入足量稀盐酸，振荡，将所得溶液倒入蒸发皿中进行蒸发，②将步骤①所得晶体溶于水滴加无色酚酞溶液；（4）由于氢氧化钠溶于水放热，也会使瓶内的压强增大，红墨水向右移动，稀盐酸加入烧瓶中占据部分体积，瓶内气体被压缩，压强增大，红墨水也会向右移动，所以方案三的现象不足以证明氢氧化钠与盐酸能发生反应；（5）分别向4支试管中加入对应的试剂，然后迅速塞紧橡胶塞，观察到只有试管D中硅胶由蓝色变为红色，于是得出结论，醋酸与氢氧化钠反应有水生成，无水醋酸和氢氧化钠固体混合后生成醋酸钠和水，A试管为无色醋酸和硅胶不变色，B试管为氢氧化钠固体和硅胶，不变色，D试管为无色醋酸，氢氧化钠固体和硅胶，变色，则C试管中应该是醋酸钠和硅胶，A、B、C中固体不变色说明无水醋酸，氢氧化钠固体，醋酸钠固体中不含水，D中固体由蓝色变红色，说明无水醋酸和氢氧化钠固体反应生成了水，可以得出的结论是醋酸与氢氧化钠反应有水生成；（6）中和反应是指酸和碱反应生成盐和水的反应，日常生活中服用氢氧化铝治疗胃酸过多或者用熟石灰改良酸性土壤等，均是中和反应的实际应用。
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