無(wú)機(jī)化學(xué) 冉紅濤-酸堿反應(yīng)和酸堿平衡

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1、第7章酸堿反應(yīng)和酸堿平衡酸堿理論發(fā)展的概況7.1酸堿質(zhì)子理論1884年瑞典科學(xué)家Arrhenius提出電離理論1923年Bronsted和Lowry提出酸堿質(zhì)子理論★酸指在水中電離出的陽(yáng)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(yīng)的實(shí)質(zhì)H++OH-=H2O★水溶液中電解質(zhì)部分電離SvanteAugustArrhenius瑞典化學(xué)家酸:反應(yīng)中能給出質(zhì)子的分子或離子，即質(zhì)子給予體堿:反應(yīng)中能接受質(zhì)子的分子或離子，即質(zhì)子接受體酸堿反應(yīng)指質(zhì)子由給予體向接受體的轉(zhuǎn)移過(guò)

2、程HF(g)+H2O(l)→H3O+(aq)+F–(aq)氣相中BrfnstedJN丹麥物理化學(xué)家溶劑中HF(aq)+NH3(aq)→+F–(aq)布朗斯特酸堿反應(yīng)酸：凡是能釋放出質(zhì)子（H+）的任何含氫原子的分子或離子的物種。質(zhì)子的給予體堿：凡是能與質(zhì)子（H+）結(jié)合的分子或離子的物種。質(zhì)子的接受體7.1.1質(zhì)子酸堿的定義2.酸堿質(zhì)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(zhì)：既能給出質(zhì)子，又能接受質(zhì)子的物質(zhì)。如HCO3-。共軛關(guān)系共軛酸堿對(duì)例：HAc的共軛堿

3、是Ac－，Ac－的共軛酸HAc，HAc和Ac－為一對(duì)共軛酸堿。它的一個(gè)半反應(yīng)是作為酸的H2O分子給出質(zhì)子生成它的共軛堿(Conjugatebase)OH–:H2OH++OH–另一個(gè)半反應(yīng)是作為堿的NH3分子接受質(zhì)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(gè)共軛酸堿對(duì)中是堿，但在另一個(gè)共軛酸堿對(duì)中卻是酸，如HSO4-等從表中的共軛酸堿對(duì)可以看出：③質(zhì)子論中沒有鹽的概念。兩個(gè)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子傳遞●酸越強(qiáng)，其共軛堿越弱；堿越強(qiáng)，其共軛酸越弱●反應(yīng)總是由相對(duì)較強(qiáng)的

4、酸和堿向生成相對(duì)較弱的酸和堿的方向進(jìn)行酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)①酸堿解離反應(yīng)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，如HF在水溶液中的解離反應(yīng)是由給出質(zhì)子的半反應(yīng)和接受質(zhì)子的半反應(yīng)組成的。②水是兩性物質(zhì)，它的自身解離反應(yīng)也是質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。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(yīng)也是離子酸堿的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。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(yīng)，也是離子酸堿的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。例如NH4Cl的生成：液氨中的酸堿中和反應(yīng)：H+H+酸的強(qiáng)度：用給出質(zhì)子的能力來(lái)量度。強(qiáng)酸具有高度給出質(zhì)子的能力。如HClO4、HCl、HNO3、H2SO4等。堿的強(qiáng)度：用接受質(zhì)子的能力來(lái)量度。強(qiáng)堿具有高度接受質(zhì)子的能力。如OH-、PO43-離子等。7.1.2酸堿的強(qiáng)度>>>OHNHCOHHAcPOHSOHHClO243243424>>>+酸性：------<<<<<

6、AcPOHHSOClO334244堿性：酸給出質(zhì)子的趨勢(shì)越強(qiáng)，生成的共軛堿越弱，反之亦然；堿接受質(zhì)子的趨勢(shì)越強(qiáng)，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(guān)系為：Ka=[H+][Ac-]/[HAc]Ka稱為弱酸的電離平衡常數(shù)，簡(jiǎn)稱為酸常數(shù)。H2O+NH3?NH4++OH-Kb=[NH4+][OH-]/[NH3]Ka和Kb是化學(xué)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(jì)弱電解質(zhì)電離的趨勢(shì)。K值越大，電離常數(shù)越大。HCNHAc水溶液中，酸堿的強(qiáng)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(cè)得0.10mol·L-1HAc的α=1.33％則表明每10000個(gè)HAc分子中有133個(gè)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(guān)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(zhì)的解離度隨著其溶液的稀釋而增大。當(dāng)?<5％或c酸/Ka?500時(shí)1-?≈1區(qū)分效應(yīng)：用一個(gè)溶劑能把酸或堿的相對(duì)

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