Hapot ja emäkset Happo-emästeoriat Protolyysivakiot
Neutraloituminen Hydrolyysi Puskuriliuokset

Neutraloituminen


Tehtävät

  1. a) Kirjoita reaktioyhtälö, joka kuvaa laimean rikkihappoliuoksen täydellistä neutraloimista kaliumhydroksidin vesiliuoksella KOH (aq). Kaliumsulfaatti liukenee jossakin määrin veteen.
    b) Kuinka suuri tilavuus 0,2 M KOH-liuosta tarvitaan neutraloimaan täysin 20 ml 0,15 M H2SO4-liuosta?

  2. a) Kirjoita reaktioyhtälö, joka kuvaa etikkahapon vesiliuoksen neutraloimista sammutetulla kalkilla eli kalsiumhydroksidilla. Kalsiumhydroksidi on kiinteä aine. Kalsiumasetaatti liukenee kohtalaisen hyvin veteen. b) Laske, paljonko kalsiumhydroksidia tarvitaan neutraloimaan 500 ml 0,5 M etikkahappoliuosta.

  3. Kalkkikivilaji voidaan helposti tunnistaa tiputtamalla muutama pisara laimeahkoa HCl-liuosta kiven pinnalle. Kalkkikivilaji tarkoittaa, että kiviaineksessa on mukana Kalsiumkarbonaattia. Kirjoita reaktioyhtälö, ja kerro mihin tunnistaminen perustuu.

  4. a) Neutraloituminen on oksonium- ja hydroksidi-ionin välinen reaktio. Mikä merkitys "sivustakatsojaioneilla" on? Tarkastele esimerkkeinä Ca(OH)2:n ja HCOOH:n (muurahaishapon) sekä NaOH:n ja H3PO4:n välistä reaktiota.

    b) HCl on vahva happo ja NaOH ionisoituu vesiliuoksessa täydellisesti, joten on helppoa ymmärtää, että myös neutraloituminen tapahtuu täydellisesti. Miten selität, että heikko happo (esim. HCOOH) voi myös neutraloitua täydellisesti?

  5. Litiumhydroksidi reagoi vesiliuoksessa vetyjodidin kanssa. Tuotteena syntyy litiumjodidia ja vettä. Kirjoita reaktioyhtälö. Onko reaktio neutraloitumisreaktio? Jos on, niin mikä yhdiste toimii happona, mikä emäksenä? Mihin reaktion tasapaino asettuu?

  6. Mikä ero on käsitteillä protolyysireaktio ja neutraloitumisreaktio? Selitä ero käyttäen esimerkkinä seuraavia vesiliuoksissa tapahtuvia reaktioita:
    1 HCl + H2O kaksoisnuoli H3O+ + Cl
    2 HCl + NaOH kaksoisnuoli NaCl + H2O

Vastaukset

  1. a) Reaktioyhtälöön ei ole välttämätöntä merkitä aineiden olomuotoja. Tässä niin on kuitenkin tehty esimerkin vuoksi.
    H2SO4(aq) + 2 KOH(aq) kaksoisnuoli K2SO4(s, aq) + 2 H2O (l)

    b) Reaktioyhtälön perusteella saadaan seuraavat arvot:

    n(KOH) = 2 n(H2SO4) n(H2SO4) = 20 ml · 0,15 M = 3,0 mmol
    c(KOH) = 0,2 M (mol/l) n(KOH) = 6,0 mmol
    V(KOH) = n(KOH) : c(KOH) = 0,2 M (mol/l)
    = 6,0 mmol : 0,2 mol/l = 30 ml


  2. a) Muistithan, että karboksyylihappojen suolojen kaavoissa metalli-ioni kirjoitetaan anionin jälkeen. Reaktioyhtälö (olomuotojen merkitseminen ei ole välttämätöntä):
    2 CH3COOH (aq) + Ca(OH)2(s) kaksoisnuoli (CH3COO)2Ca (aq) + 2 H2O (l)

    b) Reaktioyhtälöstä seuraa:

    n(Ca(OH)2) = 0,5 n(CH3COOH) n(CH3COOH) = 500 ml · 0,5 M = 250 mmol
    c(KOH) = 0,2 M (mol/l) n(Ca(OH)2) = 125 mmol
    M(Ca(OH)2) = 74,09 g/mol
    m(Ca(OH)2) = 125 mmol · 74,09 g/mol = 9,3 g


  3. Reaktioyhtälö
    CaCO3+ 2 HCl (aq) kaksoisnuoli CaCl2 + CO2(g) + H2O (l)
    Reaktiossa vapautuu CO2-kaasua, joka kuplii (miltei vaahtoaa). Kalkki eli CaCO3 on emäksinen aine.

  4. a) "Sivustakatsoja-ionit" vaikuttavat stoikiometriaan: ne ovat mukana yhdisteissä, joista protonit ja hydroksidi-ionit irtoavat. "Sivustakatsoja-ionien" varausten täytyy kumoutua, koska liuos on ulospäin sähkötön. Muurahaishapossa on vain yksi irtoava protoni H+, joten neutraloitumiseen tarvitaan vain yksi hydroksidi-ioni OH jokaista HCOOH-molekyyliä kohti, mutta yhdestä yksiköstä Ca(OH)2:a vapautuu kaksi OH-ionia. Siis HCOOH:a kuluu kaksi molekyyliä yhtä Ca(OH)2-yksikköä kohti. Fosforihapossa puolestaan on kolme irtoavaa protonia, joten tarvitaan aina kolme OH-ioneja kolme NaOH-yksikköä yhtä molekyyliä kohti.
    2 HCOOH + Ca(OH)2 kaksoisnuoli (HCOO)2Ca + 2 H2O
    H3PO4+ 3 NaOH kaksoisnuoli Na3PO4 + 3 H2O

    b) Suurin osa muurahaishaposta (ja muistakin heikoista hapoista) on vesiliuoksessaan ehjinä molekyyleinä. Emäksen lisäys kuluttaa liuoksesta H3O+-ioneja, joita Le Châtelier'n periaatteen mukaisesti täytyy muodostua lisää. Näin voi jatkua niin kauan kuin HCOOH-molekyylejä riittää.

  5. Reaktioyhtälö on: LiOH(aq) + HI(aq) kaksoisnuoli LiI(aq) + H2O(l)
    reaktio on neutraloitumisreaktio, jossa OH-ioni (emäs) reagoi HI:sta (happo) irtoavan protonin kanssa muodostaen vettä. Reaktion tasapaino on lähes täydellisesti tuotteiden puolella, joten reaktioyhtälöön voitaisiin kirjoittaa vain yksi nuoli.

  6. Protolyysireaktio on reaktio, jossa protoni siirtyy hapolta emäkselle. Molemmat reaktiot ovat protolyysireaktioita, mutta vain reaktio 2 on neutraloitumisreaktio. Reaktiossa 1 HCl luovuttaa protonin vedelle, jolloin muodostuu H3O+- ja Cl-ioneja. Koska liuokseen muodostuu H3O+-ioneja, liuos on hapan. Reaktiossa 2 tapahtuu myös protolyysi: HCl toimii jälleen happona ja luovuttaa protonin emäkselle, joka on OH-ioni. Tuotteena syntyy vettä ja liuokseen muodostuu yhtä paljon H3O+- ja OH-ioneja veden autoprotolyysin seurauksena, joten liuos on neutraali.

Sivun alkuun