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化学竞赛

化学竞赛精品--高中化学竞赛笔记全集

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化学竞赛精品--高中化学竞赛笔记全集

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化学竞赛精品--高中化学竞赛笔记全集

高中化学笔记加竞赛全集(注:非理科化学1~4节略)

5.1 酸碱理论及其发展

5.1.1阿累尼乌斯(Arrhenius)电离理论

1887年Arrhenius提出,凡是在水溶液中能够电离产生H+ 的物质叫酸(acid),能电离产生OH-的物质叫碱(base),酸和碱的反应称为中和反应,酸碱反应的产物主要是作为溶剂的水和盐类。

如:

酸:  HAc  H+ + Ac-

碱:NaOH  Na+ + OH-

酸碱发生中和反应生成盐和水:

NaOH + HAc  NaAc + H2O

反应的实质是:   H+ + OH- = H2O

根据电离学说,酸碱的强度用电离度α来表示。

对于弱电解质而言,在水溶液中仅仅是部分电离,

电离度:表示弱电解质达到电离平衡时的电离的百分数。

设HA为一元酸,它在水溶液中存在如下平衡HA  H + + A-

电离度定义为      

式中:cHA  表示一元弱酸的分析浓度(或总浓度);[HA] 表示平衡浓度

在cHA一定的条件下,a 值愈大,表示弱酸电离得愈多,说明该酸愈强。

对于多元酸         HnA  nH+ + An-

这一离解平衡包含若干分步离解反应:

HnA Hn-1A- + H+

   Hn-1A- Hn-2A2- + H+

… … … …

 

一般的对多元酸,若第一级电离比其他各级电离大很多,则可近似看作是第一级电离的结果,若各级电离都不太小且差别不是很大时,常采用酸、碱离解的平衡常数来表征酸碱的强度。

       HA  A- + H+                      

      HnA Hn-1A-+ H+                     

      Hn-1A- Hn-2A2- + H+       

… … … …

       HnA  An- +n H+      

对于弱碱而言,同样存在着电离平衡,Kb。

Ka,Kb的意义:

① Ka(或Kb)值可以衡量弱酸(碱)的相对强弱,K值≤10-4认为是弱的。

10-2~K~10-3 中强电解质(可以实验测得)

② 同一温度下,不论弱电解质浓度如何改变,电离常数基本保持不变。

③ Ka,Kb随温度而改变,(影响较小,一般可忽略)

Ka与α的关系:

以HA为例,初始浓度为C

                HA  A- + H+

初始         c          0    0

平衡       c(1-α)     cα   cα

     

若c/Ka≤500时,1-α≈1

cα2=Ka    

            稀释定律

T 一定时,稀释弱电解质,c↘,α↗;反之c↗,α↘,Ka是常数。

人们把水溶液中氢离子的浓度定义为酸度,作为在酸碱反应中起作用大小的标志。

pH= -lg[H+]

电离理论的局限性:只适用于水溶液。

5.1.2酸碱质子理论

1923年由布朗斯台德(Brфnsted)提出。根据质子理论,凡是能给出质子(H+)的物质是酸;凡是能接受质子(H+)的物质是碱,它们之间的关系可用下式表示之:

                                        酸     质子+碱

例如:

                                                 HA H+ + A-

酸碱相互依存的关系叫作共轭关系。上式中的HA是A-的共轭酸;A-是HA的共轭碱。HA-A-称为共轭酸碱对。这种因质子得失而互相转变的每一对酸碱,称为共轭酸碱。

因此酸碱可以是中性分子、阳离子或阴离子,只是酸较其共轭碱多一个质子。

如:                          酸               碱

                            HClO4      H+ +ClO4–

                            H2CO3    H++HCO3-

                            HCO3-   H++CO32-3

                 NH4+       H+ + NH3

上面各个共轭酸碱对的质子得失反应,称为酸碱半反应。各种酸碱半反应在溶液中不能单独进行,而是当一种酸给出质子时,溶液中必定有一种碱来接受质子。

酸碱反应的实质——质子的转移。

例如HAc在水溶液中离解时,溶剂水就是接受质子的碱,它们的反应可以表示如下: 

 

其结果是质子从HAc 转移到H2O,此处溶剂H2O起到了碱的作用,HAc离解得以实现。

为了书写方便,通常将H3O+写作H+,故上式简写为:

HAc H++Ac-

水两性,水的质子自递作用:



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