大学化学,第一二节.ppt

由于氢键的存在，水与其它氧族元素的氢化物的比较，其熔、沸点反常地高。 水的熔点为273K，沸点为373K，它以液态形式存在的温度范围是较宽的,为什么？ 水作为天然的优良溶剂，是任何物质都不能与之比拟的。许多物质(特别是离子型化合物)在水中的溶解度都较大，不少具有极性基团的有机物也溶于水。水还能促进弱电解质的电离。 促使离子型化合物溶解于水的另一个因素是水合作用。 由于极性很强的水分子与正离子和负离子(或分子)之间有作用力，使得水溶液中的正离子和负离子(或分子)不是单独存在的，而是与若干水分子结合起来，形成了水合离子或水合分子，常在其化学符号后面注上(aq)。 3.2 溶液的酸碱性 酸碱理论的发展历史 三百多年前：英国物理学家R·Boyle指出，酸有酸味，使蓝色石蕊变红，碱有涩味和滑腻感，使红色石蕊变蓝。 1771 A.L.Lavoisier根据硫和磷分别在氧气中燃烧后的产物溶于水显酸性，指出O是所有酸类物质的共同组成元素。 1810 英国化学家H.Davy以不含氧的盐酸否定上述观点，提出氢才是一切酸所不可缺少的元素。 3.2.1 酸碱质子理论 酸：反应中任何能给出质子的物质，即质子 给予体。 碱：反应中任何能接受质子的物质，即质子 接受体。 酸是质子给予体，碱是质子接受体，它们之 间的关系如下式： 酸 ? 质子+碱 如HCl、HNO3、NH4+、H2PO4-、H3O+、 HSO4- 等都是酸， Cl-、NH3、 HSO4- 、 SO42- 、 OH-等都是碱。 可见质子理论中的酸碱的存在形式有分 子，阳离子和阴离子。 有些物质如H2PO4- 、 HSO4- 、 HCO3- 、H2O 等既能给出质子，又能接受质子，它们是具有 酸碱两性的物质，既是酸，又是碱。 根据酸碱质子理论，酸和碱不是孤立的。酸 给出质子后生成碱，碱接受质子后就变成酸。 酸与相应的碱之间存在着所谓的“共轭关系”。 因一个质子的得失而相互转变的每一对酸碱 称为共轭酸碱对。 3.3.2 水的质子自递反应 水既可以接受质子，又可以给出质子，所以水是两性溶剂，存在质子自递反应（质子转移发生在两个相同分子之间）： 实验表明，纯水有微弱的导电性，就是由于水的质子自递反应所引起的。其平衡常数称为水的质子自递反应常数（也称为水的离子积常数或水的离子积），以 表示： = 由Kw?的表达式知，无论是在酸性还是碱性的水溶液中，H+和OH-离子都是同时存在的，其平衡浓度的乘积为常数。 因此，可选用H+浓度（或OH-浓度）来表示溶液的酸碱性。当水溶液中H+（或OH-）的浓度较小时，若用它们直接表示水溶液的酸碱性很不方便，所以往往用c(H+)的负对数来表示，称为pH值。有时也用c(OH-)的负对数来表示，称为pOH值。 【例】 HCOOH+H2O H3O+ +HCOO- Ka=1.8?10-4 HOAc+ H2O H3O++OAc- Ka=1.8?10-5 NH4++H2O H3O++NH3 Ka=5.6?10-10 由Ka值的大小可知这三种酸的强弱顺序为： HCOOHHOAcNH4+。 【例】计算0.10mol?dm-3NaCN溶液的pH值（已知HCN的Ka=6.2?10-10）。 解：按照质子理论，NaCN为一元弱碱 c/Kb=0.10/10-4.79400，所以按最简式计算 c(OH-)= pOH=-lg10-2.90=2.9 pH=14.00-pOH=11.10 【例】 计算10-3 mol?dm-3的H3BO3溶液的pH。已知pKa=9.24. 解：c/Ka= 10-3 /10-9.24400，所以按最简式计算 现以HOAc+NaOAc缓冲溶液为例说明其pH值的计算。在HOAc+NaOAc溶液中，设HOAc，NaOAc的初始浓度分别为c(HOAc)、c(OAc-)，由可逆反应： 因为Ka?Kb=Kw，所以 【例】将0.20mol?dm-3的NaOH与0.30mol?dm-3的NH4Cl溶液等体积混合，计算该混合溶液的pH值。 已知KNH3= =1.77?10-5 解：混合后溶液的组成为NH3和NH4Cl c(NH3)= 0.10m