电解质溶液和电离平衡(1)

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1、北京英才苑网站http://www.ycy.com.cn·版权所有·盗版必究·高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第8讲电解质溶液和电离平衡【竞赛要求】酸碱质子理论。弱酸、弱碱的电离常数。缓冲溶液。利用酸碱平衡常数的计算。溶度积原理及有关计算。离子方程式的正确书写。【知识梳理】一、酸碱质子理论(Bronsted理论)最初阶段人们从性质上认识酸碱。酸:使石蕊变红,有酸味;碱:使石蕊变蓝,有涩味。当酸碱相混合时,性质消失。当氧元素发现后,人们开始从组成上认识酸碱,以为酸中一定含有氧元素;盐酸等无氧酸的发现,又使人们认识到酸中一定含有氢元素。阿仑尼乌斯(Arrheniu

2、s)的电离学说,使人们对酸碱的认识发生了一个飞跃。HA=H++A-电离出的正离子全部是H+;MOH=M++OH-电离出的负离子全部是OH-。进一步从平衡角度找到了比较酸碱强弱的标准,即、。阿仑尼乌斯理论在水溶液中是成功的,但其在非水体系中的适用性,却受到了挑战。例如:溶剂自身的电离和液氨中进行的中和反应,都无法用阿仑尼乌斯的理论去讨论,因为根本找不到符合定义的酸和碱。为了弥补阿仑尼乌斯理论的不足,丹麦化学家布仑斯惕(Bronsted)和英国化学家劳里(Lowry)于1923年分别提出了酸碱质子理论。1、酸碱的定义质子理论认为:凡能给出质子(H+)的物质都是

3、酸;凡能接受质子的物质都是碱。如HCl,NH,HSO,H2PO等都是酸,因为它们能给出质子;CN-,NH3,HSO,SO都是碱,因为它们都能接受质子。为区别于阿仑尼乌斯酸碱,也可专称质子理论的酸碱为布仑斯惕酸碱。由如上的例子可见,质子酸碱理论中的酸碱不限于电中性的分子,也可以是带电的阴阳离子。若某物质既能给出质子,又能接受质子,就既是酸又是碱,可称为酸碱两性物质,如HCO等,通常称为酸式酸根离子。2、酸碱的共轭关系质子酸碱不是孤立的,它们通过质子相互联系,质子酸释放质子转化为它的共轭碱,质子碱得到质子转化为它的共轭酸。这种关系称为酸碱共轭关系。可用通式表示

4、为:酸碱+质子,此式中的酸碱称为共轭酸碱对。例如NH3是NH的共轭碱,反之,NH是NH3的共轭酸。又例如,对于酸碱两性物质,HCO的共轭酸是H2CO3,HCO的共轭碱是CO。换言之,H2CO3和HCO是一对共轭酸碱,HCO和CO是另一对共轭酸碱。22--北京英才苑网站http://www.ycy.com.cn·版权所有·盗版必究·3、酸和碱的反应跟阿仑尼乌斯酸碱反应不同,布仑斯惕酸碱的酸碱反应是两对共轭酸碱对之间传递质子的反应,通式为:酸1+碱2碱1+酸2例如:HCl+NH3Cl-+NHH2O+NH3OH-+NHHAc+H2OAc-+H3O+H2S+H2O

5、HS-+H3O+H2O+S2-OH-+HS-H2O+HS-OH-+H2S这就是说,单独一对共轭酸碱本身是不能发生酸碱反应的,因而我们也可以把通式:酸碱+H+称为酸碱半反应,酸碱质子反应是两对共轭酸碱对交换质子的反应;此外,上面一些例子也告诉我们,酸碱质子反应的产物不必定是盐和水,在酸碱质子理论看来,阿仑尼乌斯酸碱反应(中和反应、强酸置换弱酸、强碱置换弱碱)、阿仑尼乌斯酸碱的电离、阿仑尼乌斯酸碱理论的“盐的水解”以及没有水参与的气态氯化氢和气态氨反应等等,都是酸碱反应。在酸碱质子理论中根本没有“盐”的内涵。二、弱电解质的电离平衡1、水的电离平衡(1)水的离子

6、积常数H2O(l)H+(aq)+OH-(aq)=[H+]+[OH-](8-1)式中的称为水的离子积常数。是标准平衡常数,式中的浓度都是相对浓度。由于本讲中使用标准浓度极其频繁,故省略除以的写法。要注意它的实际意义。由于水的电离是吸热反应,所以,温度升高时,值变大。表-1不同温度下水的离子积常数温度/K2732953730.13×10–141.0×10–1474×10–14在溶液中,只要有H2O,H+,OH-三者共存,之间就存在如下的数量关系:[H+][OH-]= 不论溶液是酸性,碱性,还是中性。常温下,[H+]=1×10–7,表示中性,因为这时=1.0×1

7、0–14;非常温时,溶液的中性只能是指[H+]=[OH-]。(2)pH值和pOH值22--北京英才苑网站http://www.ycy.com.cn·版权所有·盗版必究·pH=–lg[H+](8-2)pOH=–lg[OH-](8-3)因为[H+][OH-]=1.0×10–14所以pH+pOH=14(8-4)pH和pOH一般的取值范围是1~14,但也有时超出,如:[H+]=10,则pH=–1。2、弱酸和弱减的电离平衡(1)一元弱酸和弱减的电离平衡将醋酸的分子式简写成HAc,用Ac-代表醋酸根,则醋酸的电离平衡可以表示成:HAcH++Ac-用表示酸式电离的电离平

8、衡常数,经常简写作。且:氨水NH3·H2O是典型的弱碱,用(简写成

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