什麼是中和反應計算器?
這個計算器運用當量關係式 \(\text{M}_{酸} \cdot \text{V}_{酸} \cdot \text{n}_{酸} = \text{M}_{鹼} \cdot \text{V}_{鹼} \cdot \text{n}_{鹼}\) 來求解酸鹼中和與滴定問題。在當量點時,酸所提供的氫離子(H⁺)莫耳數,會恰好等於鹼所提供的氫氧根離子(OH⁻)莫耳數。只要在六個數值中輸入其中五個,工具就能自動算出缺少的那個濃度或體積。這是一套通用的化學工具,適用於世界各地,不受地區限制。
使用方法
先輸入你已知的酸與鹼的莫耳濃度(M)和體積(mL)。其中 \(\text{n}_{酸}\) 與 \(\text{n}_{鹼}\) 代表每個化學式單位能參與反應的質子數——例如 HCl 的 n=1、H₂SO₄ 的 n=2、Ca(OH)₂ 的 n=2。接著從下拉選單選擇要求解的項目,即可讀取答案。由於體積單位會相互抵消,輸入毫升、得到的答案也會是毫升。
公式詳解
由於「莫耳數=濃度×體積」,因此酸可提供 \(\text{M}_{酸} \cdot \text{V}_{酸}\) 莫耳,而每莫耳又會釋出 \(\text{n}_{酸}\) 個質子。將酸的質子莫耳數與鹼的氫氧根莫耳數設為相等,即可得到當量方程式。若要求解鹼的體積,可移項整理為:
$$\text{V}_{鹼} = \frac{\text{M}_{酸} \cdot \text{V}_{酸} \cdot \text{n}_{酸}}{\text{M}_{鹼} \cdot \text{n}_{鹼}}$$
範例演練
需要多少 0.10 M 的 NaOH 才能中和 25 mL 的 0.10 M HCl?這裡兩者的 n 都等於 1。$$\text{V}_{鹼} = \frac{0.10 \times 25 \times 1}{0.10 \times 1} = 25 \text{ mL}$$再來,用 0.10 M 的 NaOH(n=1)中和 25 mL 的 0.10 M H₂SO₄(n=2):$$\text{V}_{鹼} = \frac{0.10 \times 25 \times 2}{0.10 \times 1} = 50 \text{ mL}$$因為這種二質子酸能提供兩倍的質子。
常見問題
n 是什麼?它代表每個化學式單位中可游離的 H⁺(對酸而言)或 OH⁻(對鹼而言)的數量,也就是價數或鹼度。
一定要用 mL 嗎?不用——只要酸和鹼採用相同的體積單位,任何單位都行,算出的答案也會是同一個單位。
這會算出 pH 值嗎?不會。它計算的是完全中和(當量點)所需的體積或濃度,而不是中和後的 pH 值。