无机化学第6版试题第四章.ppt
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1、第四章 酸与碱,酸:在水溶液中电离生成的阳离子 全部是H+的物质。 碱:在水溶液中电离生成的阴离子 全部是OH-的物质。 酸碱反应的实质是:,Na2CO3 具有碱性,却不属于碱?,H+ + OH - H2O,HCl(g) + NH3(g) NH4Cl(s),导 课,阿累尼乌斯,酸碱电离理论,一、酸碱质子理论 (Proton theory of acid and base),(一)酸碱的定义 酸(acid ):凡能给出质子(H+)的物质。,碱(base):凡能接受质子(H+)的物质。,布朗斯特,从酸碱的定义及上述例子可以看出酸碱之间存在共轭(conjugation)关系:酸失去质子变为碱,碱得到
2、质子变为酸。,这种共轭关系可用下式表示:,表示共轭酸碱之间转换关系的式子就叫酸碱半反应。 通过一个质子的得失相互转化的酸碱对,称为共轭酸碱对(conjugate acid-base couple)。,4,H2CO3 和CO32-是不是共轭酸碱对?,结论: 1:质子酸碱既可以是中性分子,也可以是带电荷的离子。 :酸碱的概念是相对的。两性物质:既可给出质子又可接受质子的物质。 :酸碱质子理论中没有盐的概念。 Na2CO3 NH4Cl NH4Ac,例:请指出下列是否为共轭酸碱对,HAcNaAc,H3O+H2O,NH4ClNH3,H2CO3NaHCO3,H2CO3Na2CO3,H2ONaOH,Al(H
3、2O)63+ Al(H2O)4(OH)2+,Al(H2O)5(OH)2+,NaHCO3,6,(二)酸碱反应的实质,酸碱反应实质:酸碱之间质子的传递,酸,+,碱,H+,酸1 碱2 酸2 碱1,共轭,共轭,如,酸碱质子理论的应用,盐的水解反应用酸碱质子平衡理论来处理,可以简化计算。 研究高级有机酸的分离提纯方法。 研究人体血液的缓冲机制。 非水滴定。,Kw称为水的离子积常数,简称水的离子积。 25时 Kw= H+OH-=1.010-14,一 、水的质子自递反应,第二节 酸碱反应,水分子是一种两性物质,它既可以给出质子又可以接受质子;于是在水分子之间也可以发生质子传递反应,称为水的质子自递反应。,1
4、0,由于水离解时要吸收大量的热,所以温度升高,水的KW也相应地增大。 水的离子积原理不仅适用于纯水,也适用于一切稀的水溶液。在任何稀的水溶液中,不论H+和OH-怎样改变,它们的乘积总是等于KW。,(一)水溶液的酸碱性及pH值 溶液的pH值是氢离子浓度的负对数值。 它的数学表示式为: pH=-lgH+ 即 H+=10-pH pOH=-lgOH- 即 OH- =10-pOH pH+pOH=pKw=14,11,、在一个共轭酸碱对中,酸越强则其共轭碱越弱;酸越 弱则其共轭碱越强。 HCl HAc Cl - Ac- 、酸碱强度与溶剂的关系: 溶剂接受质子的能力越强,酸在其中表现出的酸性越强,溶剂给出质子
5、的能力越强,碱在其中表现出的碱性越强。 如: HAc( H2O )弱酸, HAc( NH3)强酸 NH3 ( H2O )弱碱 , NH3(HAc)强碱,(二)酸碱的强度 酸碱强度是指质子酸和质子碱给出质子或结合质子能力的大小。,12,(三)酸和碱的解离平衡常数,酸常数:酸与水之间的质子传递反应的标准平衡常数叫酸常数,酸常数越大,酸的酸性越强。,碱常数:碱与水之间的质子传递反应的标准平衡常数叫碱常数,碱常数越大,碱的碱性越强。,13,1、利用 Ka和 Kb可判断酸碱的强弱。 pKa= - lgKa pKb= - lgKb 2、多元弱酸弱碱存在多步解离常数。,14,练习:写出下列物质的酸常数或碱常
6、数表达式.,15,KaKb = Kw,(四)共轭酸碱解离平衡常数之间的关系,16,写出34 (Ka1 Ka2 Ka3 Kb1 Kb2 Kb3 ) 中各级离解常数之间的关系,17,写出H2C3 (Ka1 Ka2 Kb1 Kb2 )中各级离解常数之间的关系,18,1、物料平衡:在平衡状态下,某组份的分析浓度即该组份在溶液中的总浓度等于它各种存在状态的平衡浓度的加和。 如:c(HAc)=HAc+Ac- 练习:H2CO3 2、电荷平衡:是指溶液必须保持电中性,即溶液中正负电荷的数量相等。 如,醋酸溶液中,H3O+= Ac-+ OH- 练习:NaHCO3,计算pH的基本关系式,第三节 酸碱平衡中浓度的计
7、算,3、质子平衡:酸碱反应中得到的质子数等于失去的质子数。 如:HAc+H2O HAc+H2O = H3O+ + Ac- H2O + H2O = H3O+ + OH- 得质子的物质: H2O, H2O H3O+ 得质子的量:H3O+ 失质子的物质: H2O、 HAc, H2O OH- HAc Ac- 失质子的量:OH-+Ac- H3O+= OH-+Ac-,HA + H2O H3O+ + A-,(1)当Kaca 20Kw时,可忽略水的质子自递平衡, 只考虑酸的质子传递平衡,(2)当ca/Ka500时,上式可变为,一元弱酸:,21,对于一元弱碱溶液,同理可得简化公式:,使用公式应注意:,仅适用于稀
8、的单一电解质存在时。,当弱酸(或弱碱)的Kaca(或Kbcb)20Kw, 且ca /Ka (cb / Kb)500时。, ca或 cb为起始浓度。,条件:caKa 20KW, ca/Ka 500,22,例1: 298K时,0.1mol/L NH3水溶液的H+、OH-、pH、pOH为多少?(NH3的Kb =1.7610-5mol/L),23,例2: 计算0.100molL-1NH4Cl溶液的pH。 (已知Kb(NH3)=1.7910-5),解:,Kaca 20Kw, ca/Ka =0.100/(5.5910-10) 500,,=7.4810-6 (molL-1) pH=5.13,24,例3: 计
9、算0.100molL-1NaAc溶液的pH值。 (已知 Ka(HAc)=1.7410-5 ),=7.5810-6(molL-1),H+=Kw/OH-=10-14/(7.5810-6) pH = 8.88,解:溶液中存在 Ac- + H2O = HAc + OH- K b(Ac-)=Kw/Ka(HAc)=1.0010-14/(1.7410-5) =5.7510-10. 由于Kbcb20Kw ,cb/Kb=0.100/(5.7510-10) 500,25,(二)多元弱酸弱碱 H2CO3+H2O=HCO3-+H3O+ Ka1=4.3010-7 HCO3-+ H2O =CO32-+ H3O+ Ka2=
10、5.6110-11 H2O+ H2O= H3O+OH- Kw=110-14 当Ka1Ka2时,可做一元弱酸处理,即:,同理:当Kb1Kb2时,可做一元弱碱处理,即:,例题:101页,4 - 3,26,Ka:两性物质的酸常数, Ka/:两性物质共轭酸的酸常数 如 HCO3- Ka=Ka2, Ka/=Ka1 NH4Ac Ka=Kw/Kb(NH3) Ka/=Ka(HAc) 练习: 写出 H2PO4- 和 HPO42-的酸度计算公式。,(三) 两性物质溶液(以HCO3-为例说明),27,H2PO4- Ka=Ka2, Ka/=Ka1 HPO42- Ka=Ka, Ka/=Ka,28,例如 在非水溶剂如甲醇
11、中,可以区分出氢卤酸的相对强弱为HIHBrHCl,甲醇是这些强酸的区分溶剂,甲醇的作用称为区分效应。,1.拉平效应 溶剂使物质的相对酸碱强度区分不出来的作用,称为溶剂的拉平效应。该溶剂称为拉平溶剂。,例如 HCl、HI、H2SO4、HNO3和HClO4等在水中都是强酸,所以水是这些物质的拉平溶剂,水的这种作用称水的拉平效应。,同理,液氨对HAc和HCl具有拉平效应,是HAc和HCl的拉平溶剂,醋酸对NaOH和NH3具有拉平效应,是NaOH和NH3的拉平溶剂。,2.区分效应: 溶剂能使物质的相对酸碱强度区分出来的作用,称为溶剂的区分效应。该溶剂称为区分溶剂。,29,1同离子效应,同离子效应和盐效
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- 无机化学 试题 第四
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