無機化學 冉紅濤-酸堿反應和酸堿平衡

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1、第7章酸堿反應和酸堿平衡酸堿理論發(fā)展的概況7.1酸堿質子理論1884年瑞典科學家Arrhenius提出電離理論1923年Bronsted和Lowry提出酸堿質子理論★酸指在水中電離出的陽離子全部為H★堿指在水中電離出的陰離子全部為OH-H2SO4=HSO4+H+NaOH=Na++OH-★中和反應的實質H++OH-=H2O★水溶液中電解質部分電離SvanteAugustArrhenius瑞典化學家酸:反應中能給出質子的分子或離子，即質子給予體堿:反應中能接受質子的分子或離子，即質子接受體酸堿反應指質子由給予體向接受體的轉移過

2、程HF(g)+H2O(l)→H3O+(aq)+F–(aq)氣相中BrfnstedJN丹麥物理化學家溶劑中HF(aq)+NH3(aq)→+F–(aq)布朗斯特酸堿反應酸：凡是能釋放出質子（H+）的任何含氫原子的分子或離子的物種。質子的給予體堿：凡是能與質子（H+）結合的分子或離子的物種。質子的接受體7.1.1質子酸堿的定義2.酸堿質子理論定義酸和堿可以是分子或離子。如HCl、NH4+、HSO4-是酸；Cl-、NH3、HSO4-是堿。兩性物質：既能給出質子，又能接受質子的物質。如HCO3-。共軛關系共軛酸堿對例：HAc的共軛堿

3、是Ac－，Ac－的共軛酸HAc，HAc和Ac－為一對共軛酸堿。它的一個半反應是作為酸的H2O分子給出質子生成它的共軛堿(Conjugatebase)OH–:H2OH++OH–另一個半反應是作為堿的NH3分子接受質子生成它的共軛酸(Conjugateacid):NH3+H+①酸和堿可以是分子也可以是離子；②有的離子在某個共軛酸堿對中是堿，但在另一個共軛酸堿對中卻是酸，如HSO4-等從表中的共軛酸堿對可以看出：③質子論中沒有鹽的概念。兩個共軛酸堿對之間的質子傳遞●酸越強，其共軛堿越弱；堿越強，其共軛酸越弱●反應總是由相對較強的

4、酸和堿向生成相對較弱的酸和堿的方向進行酸堿反應的實質①酸堿解離反應是質子轉移反應，如HF在水溶液中的解離反應是由給出質子的半反應和接受質子的半反應組成的。②水是兩性物質，它的自身解離反應也是質子轉移反應。HF(aq)H++F－(aq)H++H2O(l)H3O+(aq)HF(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+F－(aq)H+酸(1)堿(2)酸(2)堿(1)H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH－(aq)③鹽類水解反應也是離子酸堿的質子轉移反應。例如NaAc水解：NH4Cl水解：H+Ac－+H2OOH－+HAc酸

5、(1)堿(2)酸(2)堿(1)H+酸(1)堿(2)酸(2)堿(1)+H2OH3O++NH3④非水溶液中的酸堿反應，也是離子酸堿的質子轉移反應。例如NH4Cl的生成：液氨中的酸堿中和反應：H+H+酸的強度：用給出質子的能力來量度。強酸具有高度給出質子的能力。如HClO4、HCl、HNO3、H2SO4等。堿的強度：用接受質子的能力來量度。強堿具有高度接受質子的能力。如OH-、PO43-離子等。7.1.2酸堿的強度>>>OHNHCOHHAcPOHSOHHClO243243424>>>+酸性：------<<<<<

6、AcPOHHSOClO334244堿性：酸給出質子的趨勢越強，生成的共軛堿越弱，反之亦然；堿接受質子的趨勢越強，生成的共軛酸越弱，反之亦然。HAc+H2O?H3O++Ac-orHAc?H++Ac-在一定溫度下，其平衡關系為：Ka=[H+][Ac-]/[HAc]Ka稱為弱酸的電離平衡常數(shù)，簡稱為酸常數(shù)。H2O+NH3?NH4++OH-Kb=[NH4+][OH-]/[NH3]Ka和Kb是化學平衡常數(shù)的一種形式，利用電離常數(shù)數(shù)值的大小，可以估計弱電解質電離的趨勢。K值越大，電離常數(shù)越大。HCNHAc水溶液中，酸堿的強弱用其離解常

7、數(shù)Kaθ或Kbθ衡量。1.8×10-55.8×10-10解離度──電離程度的大小?=(已電離的濃度/原始濃度)×100％如：測得0.10mol·L-1HAc的α=1.33％則表明每10000個HAc分子中有133個分子發(fā)生了電離。既然0.10mol·L-1HAc的α=1.33％則求HAc的平衡常數(shù)與?的關系。HAc?H++　Ac-初始濃度c0　　0平衡濃度c-c?c?c?稀釋定律：在一定溫度下(為定值)，某弱電解質的解離度隨著其溶液的稀釋而增大。當?<5％或c酸/Ka?500時1-?≈1區(qū)分效應：用一個溶劑能把酸或堿的相對

8、強弱區(qū)分開來，稱為溶劑的“區(qū)分效應”。例如：H2O可以區(qū)分HAc，HCN酸性的強弱。拉平效應：溶劑將酸或堿的強度拉平的作用，稱為溶劑的“拉平效應”。H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH－(aq)或H2O(l)H+(aq)+OH－(aq))OH()OH(3-+=cccc)OH()OH(3-+=