安徽工业大学-普通化学-第三章3-2.ppt

* * §3.2 水溶液中的单相离子平衡 3.2.1 酸和碱在水溶液中的解离平衡 1. 酸碱的概念 （1)电离理论 电解质与非电解质 在溶液中，能够发生电离的物质称电解质，不能能够发生电离的物质称非电解质。 电解质 强电解质—— 弱电解质—— 能完全电离的电解质 只能部分电离的物质称弱电解质。 HAc、H2S、NH3 （弱酸弱碱类等化合物） 非电解质 CH4、CCl4、C6H12O6 （大部分的有机化合物） 在溶液中不能发生电离的化合物 化合物 可以通过导电能力的强弱来判断电解质的强弱 NaOH、HCl、BaCl2 （强酸、强碱和大部分的盐类） 酸碱的概念在不断地发展. 让我们先回忆一下Arrhenius的“电离说” ，然后再介绍Bronsted-lowry酸碱理论和Lewis酸碱理论 . 酸碱的定义 电离时产生的阳离子全部是 H+ 离子的化合物叫酸；电离时生成的阴离子全部是OH-离子的化合物叫碱 酸碱特征 在水溶液中，电离出的阳离子只有H+的物质是酸，电离出的阴离子只有OH-的物质是碱。 酸碱反应的本质 是H+与OH-反应生成水: H+ + OH- = H2O 它解释了酸碱反应中和热都相等的实验事实 酸碱的强弱：根据酸碱平衡常数比较 局限性:只限于水溶液中的酸碱反应 强电解质和非电解质可以看作是弱电解质的两个极限，它们之间没有绝对的界限 强电解质←弱电解质→非电解质 100%电离 能部分电离 不能电离 (2)酸碱质子理论 定义 凡能给出质子的物质都是酸；凡能接受质子的物质都是碱。 Bronsted和Lowry于1923各自独立提出了酸碱的质子论： 酸碱共轭关系 酸和碱不是孤立的。而通过质子的传递表现出来的对应关系称为共轭关系。 HCl酸的共轭碱是Cl- HPO42-是酸，也是共轭碱。称两性物质 在质子论中，酸或碱，可以是中性分子，也可以是阴阳离子。质子论中没有盐的概念。 酸 质子 ＋ 碱 HCl H+ + Cl- NH4+ H+ + NH3 H2PO4- H+ + HPO42- NH3碱的共轭酸是NH4+ 酸碱反应的实质 酸碱质子论的反应实质是两个共轭酸碱对之间质子传递的反应 水溶液中的电离作用，中和反应，水解反应均为酸碱反应 酸1 ＋ 碱2 酸2 ＋ 碱1 电离作用 中和反应 水解反应 HAc + H2O H3O+ + Ac- H2O + H2O H3O+ + OH- HCl + H2O H3O+ + Cl- H3O+ + OH- H2O + H2O HAc + NH3 NH4+ + Ac- H2O + Ac- HAc + OH- NH4+ + H2O H3O+ + NH3 电 离 论 质 子 论 质子论扩大了酸碱反应范围，既适用于水溶液，也适用于非水溶液和无溶剂体系，是电离理论的发展。局限性是只限于质子酸。 ● 酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱 ● 反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸和碱的方向进行 ● 对于某些物种而言，是酸是碱取决于参与的具体反应 (3)酸碱的电子理论 定义 凡是可以接受电子对的物质称为酸，凡是可以给出电子对的物质称为碱 路易斯(Lewis) 1923年提出酸碱电子论 酸碱反应的实质 酸碱反应的实质是酸碱物质通过配位键生成酸碱配合物。 酸 + 碱 酸碱配合物 H+ + :OH- H:OH HCl + :NH3 NH4+ ＋ Cl- BF3 + :F- BF4- Cu2+ + 4[:NH3] Cu(NH3)42+ 这种酸碱论包括了除氧化还原反应以外的所有反应。 电子论摆脱了体系必须具有某种离子或元素，也不受溶剂的 限制，而立论于是物质的普遍组分，以电子对的给出和接受来说 明酸碱的反应，故它更能体现物质的本质属性，较前面几个酸碱 理论更为全面和广泛。由于范围的扩大，认识过于笼统，区分不 出各种反应类型的特点，特别是不易确定酸碱的相对强度。虽然 后人又提出了软硬酸碱理论，但也只能定性比较酸碱的强弱。因 此酸碱论的应用也受到了限制。 2.酸和碱在水溶液中的离子平衡及pH的计算 （1)一元弱酸的解离平衡 电离常数 Ka = ———— [H+][Ac-] [HAc] Kb= ———— [NH4+][OH-] [NH3] HAc H+ + Ac- NH3+H2O NH4+ + OH- 弱酸电离常数用Ka表示，弱碱电离常数用Kb表示 初始浓度/mol·L-1