无机化学课件精.ppt
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1、无机化学课件第1页,本讲稿共47页9.1.1 酸碱电离理论酸碱电离理论9.1.2 酸碱质子理论酸碱质子理论9.1.3 酸碱电子理论酸碱电子理论9.1 酸碱理论酸碱理论第2页,本讲稿共47页v 最初:酸是具有酸味的物质,使蓝色石蕊变红;碱最初:酸是具有酸味的物质,使蓝色石蕊变红;碱 是抵消酸性的物质,使红色石蕊变蓝是抵消酸性的物质,使红色石蕊变蓝v 18世纪后期:氧元素是酸的必要成分世纪后期:氧元素是酸的必要成分v 19世纪初叶,戴维:氢元素是酸的必要成分世纪初叶,戴维:氢元素是酸的必要成分v 1884年,阿累尼乌斯:提出了酸碱电离理论年,阿累尼乌斯:提出了酸碱电离理论v 1923年,布朗斯特和
2、劳莱提出了酸碱质子理论年,布朗斯特和劳莱提出了酸碱质子理论v 1923年,路易斯提出了酸碱电子理论年,路易斯提出了酸碱电子理论人们对酸碱的认识历程人们对酸碱的认识历程第3页,本讲稿共47页1 1、酸碱定义、酸碱定义、酸碱定义、酸碱定义酸:解离时所生成的正离子全部是酸:解离时所生成的正离子全部是酸:解离时所生成的正离子全部是酸:解离时所生成的正离子全部是H H的化合物;的化合物;的化合物;的化合物;碱:解离时所生成的负离子全部是碱:解离时所生成的负离子全部是碱:解离时所生成的负离子全部是碱:解离时所生成的负离子全部是OHOH的化合物的化合物的化合物的化合物2 2、酸碱反应实质、酸碱反应实质、酸碱
3、反应实质、酸碱反应实质 H H+OH+OH=H=H2 2OO3 3、理论缺陷、理论缺陷、理论缺陷、理论缺陷酸碱仅限于含酸碱仅限于含酸碱仅限于含酸碱仅限于含H H和和和和OHOH的物质的物质的物质的物质酸碱局限于水溶液中,不能研究非水体系酸碱局限于水溶液中,不能研究非水体系酸碱局限于水溶液中,不能研究非水体系酸碱局限于水溶液中,不能研究非水体系9.1.1、酸碱电离理论、酸碱电离理论第4页,本讲稿共47页 酸:酸:酸:酸:能给出质子能给出质子能给出质子能给出质子H H的分子或离子的分子或离子的分子或离子的分子或离子 碱:碱:碱:碱:能接受质子能接受质子能接受质子能接受质子H H的分子或离子的分子或
4、离子的分子或离子的分子或离子9.1.2 酸碱质子理论酸碱质子理论 分子酸:分子酸:HCl、HNO3 阴离子酸:阴离子酸:HSO4、H2PO4 阳离子酸:阳离子酸:NH4 阴离子碱:阴离子碱:CN、HSO4、SO42-分子碱:分子碱:NH3、我们可以看到,我们可以看到,HSO4、H2PO4、HCO3既可是酸,也可是碱,既可是酸,也可是碱,没有盐的概念。没有盐的概念。1、酸碱定义、酸碱定义酸可分为酸可分为碱可分为碱可分为第5页,本讲稿共47页2、酸碱的共轭关系、酸碱的共轭关系 酸碱不是孤立的,二者通过质子相联系,酸释放质子后转化为它的共轭碱;碱结合质子转化为它的共轭酸,这种关系称酸碱共轭关系。例:
5、例:NH4 NH3 H NH4与与NH3 组成共轭酸碱对组成共轭酸碱对 H2CO3HCO3H H2CO3与与HCO3 组成共轭酸碱对组成共轭酸碱对 HCO3CO32H HCO3与与CO32 组成共轭酸碱对组成共轭酸碱对 酸酸 碱碱 即:酸即:酸碱碱+质子质子共轭酸碱对共轭酸碱对2、酸碱的共轭关系、酸碱的共轭关系 酸碱不是孤立的,二者通过质子相联系,酸释放质子后转化为它的共轭碱;碱结合质子转化为它的共轭酸,这种关系称酸碱共轭关系。第6页,本讲稿共47页3、酸碱反应、酸碱反应两个共轭酸碱对之间质子的传递两个共轭酸碱对之间质子的传递酸碱反应的实质:酸碱反应的实质:酸1 碱2 碱1 酸2HClNH3C
6、lH3O 中和反应H2ONH3OHNH4 电离反应HAcH2OAcH3O 电离反应HSH2OS2H3O 电离反应H2OHSOHH2S 水解反应 电离反应H2OH2OAcH3OH+第7页,本讲稿共47页4 4、酸碱的强弱、酸碱的强弱、酸碱的强弱、酸碱的强弱 酸的酸性越强,其共轭碱的碱性就越弱,化学反应的酸的酸性越强,其共轭碱的碱性就越弱,化学反应的方向总是:方向总是:强酸强酸 弱酸,弱酸,强碱强碱 弱碱弱碱共轭酸碱对之间的关系:共轭酸碱对之间的关系:以以Ac-,HAc为例为例第8页,本讲稿共47页1 1、酸碱定义、酸碱定义、酸碱定义、酸碱定义酸:凡能接受电子对的物质,即电子对接受体酸:凡能接受电
7、子对的物质,即电子对接受体酸:凡能接受电子对的物质,即电子对接受体酸:凡能接受电子对的物质,即电子对接受体碱:凡能给出电子对的物质,即电子对给予体碱:凡能给出电子对的物质,即电子对给予体碱:凡能给出电子对的物质,即电子对给予体碱:凡能给出电子对的物质,即电子对给予体2 2、酸碱反应实质、酸碱反应实质、酸碱反应实质、酸碱反应实质 形成配位键,生成配位化合物形成配位键,生成配位化合物形成配位键,生成配位化合物形成配位键,生成配位化合物9.1.3、酸碱电子理论、酸碱电子理论例:HOHH OH HClNHH NH+Cl 第9页,本讲稿共47页9.2 9.2 水的离子积和水的离子积和pHpH值值9.2.
8、2 pH值值9.2.1 水的离子积水的离子积第10页,本讲稿共47页 水可发生自解离,我们将其写为:水可发生自解离,我们将其写为:H2OH2O H3OOH 酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1 简写为:简写为:H2O OHH平衡常数:平衡常数:KW=HOH KW称水的离子积常数称水的离子积常数用热力学的方法,当用热力学的方法,当T=298.15K,C0=1molL1可得可得 KW=110149.2.1 水的离子积水的离子积第11页,本讲稿共47页对酸碱浓度不是很大的溶液,为了更方便、明白,用溶液中H浓度的负对数来表示酸度,称为pH值。即:pH=lgH(严格地应为活度),p称负对数算符进而也可有:pO
9、H=lgOHpKW=lgKW 而:pHpOH=pKW=149.2.2 pH值第12页,本讲稿共47页9.3.1 弱电解质的解离平衡弱电解质的解离平衡9.3.2 拉平效应与区分效应拉平效应与区分效应9.3酸碱盐溶液的电离酸碱盐溶液的电离第13页,本讲稿共47页9.3.1 弱电解质的解离平衡弱电解质的解离平衡电离理论中的弱电解质指在水中不完全电离的物质。电离理论中的弱电解质指在水中不完全电离的物质。如如CH3COOH CH3COOH HAc Ac NH3H2O NH4OH这种不完全电离在经典电离理论中用电离度和平衡常数来表示。这种不完全电离在经典电离理论中用电离度和平衡常数来表示。电离度%=如:0
10、.1molL1的HAc溶液,%=1.33%这点与强电解质是不同的:这点与强电解质是不同的:弱电解质的电离度是电离百分率,强电解质则是反映弱电解质的电离度是电离百分率,强电解质则是反映离子间相互牵制力的强弱。离子间相互牵制力的强弱。第14页,本讲稿共47页对弱碱,AH2O HAOHKa(Kb):):102为中强酸(碱)为中强酸(碱)105为弱酸(碱)为弱酸(碱)1010为极弱酸(碱)为极弱酸(碱)=Kw称碱常数称碱常数KaKb=电离常数:称酸常数称酸常数对弱酸,HAH2O H3OAKa、Kb与普通平衡常数一样,与普通平衡常数一样,我们可以用其大小说明反应进行我们可以用其大小说明反应进行的程度,(
11、酸碱的强弱)的程度,(酸碱的强弱)数据见数据见9-3,共轭酸碱之间的关系:,共轭酸碱之间的关系:第15页,本讲稿共47页1、拉平效应、拉平效应 通常我们讲到强酸如通常我们讲到强酸如H2SO4、HNO3、HCl、HI,它们在水溶液中无强弱,它们在水溶液中无强弱之分,原因是水对质子的接受能力较强,使这些酸的强弱显示不出来,这种效之分,原因是水对质子的接受能力较强,使这些酸的强弱显示不出来,这种效应称拉平效应。相应的溶剂称拉平溶剂。应称拉平效应。相应的溶剂称拉平溶剂。2、区分溶剂、区分溶剂若选甲醇为溶剂,甲醇结合质子能力弱于水,这时上述几种酸的差别显示出来,这种使若选甲醇为溶剂,甲醇结合质子能力弱于
12、水,这时上述几种酸的差别显示出来,这种使酸的强度得以显示的效应称区分效应。酸的强度得以显示的效应称区分效应。如如H2SO4、HNO3、HCl、HI,它们在水溶液中无强弱之分,但,它们在水溶液中无强弱之分,但HCl、HNO2、HAc在水溶液中有强弱,故水是在水溶液中有强弱,故水是H2SO4、HNO3、HCl、HI的拉平溶剂,却是的拉平溶剂,却是HCl、HNO2、HAc的区分溶剂的区分溶剂。9.3.2 拉平效应与区分效应拉平效应与区分效应第16页,本讲稿共47页9.4 水溶液化学平衡的计算水溶液化学平衡的计算9.3.1 一元弱酸一元弱酸9.3.一元弱碱一元弱碱9.3.同离子效应同离子效应9.3.多
13、元酸多元酸9.3.多元碱多元碱第17页,本讲稿共47页9.3.1 一元弱酸一元弱酸若以HA代表一元弱酸,设起始浓度为C,酸常数为Ka则:HAH2O H3OA起始:C 0 0平衡 CH3O H3O A H3O2KaH3OKaC=0当当 C/Ka500(%5%)CH3OCH3O=假定平衡时H3O=A近似式近似式H3O=一次近似:一次近似:二次近似二次近似最简式最简式 忽略水的电离忽略水的电离第18页,本讲稿共47页例例9-2计算计算0.1molL-1的的HAc溶液的溶液的pH和和。500 可用最简式 H3O=pH=lg(1.33103)=2。88解:解:C/Ka=1.33103=1.33103/0
14、.1100%=1.33%第19页,本讲稿共47页例例9-4 已知已知NH4的的Ka=5.651010,求,求0.1 molL-1NH4Cl溶液的溶液的pH。NH4H2O NH3H3O=7。6106 molL-1解:C/Ka=500用最简式计算H3O=NH3=pH=lg(76106)=512第20页,本讲稿共47页用B表示一元弱碱BH2O BHOH若BH=OH,碱常数为Kb,碱浓度为C,有:(近似式)COHC9.3.一元弱碱一元弱碱OH=当500(%5%)OH=(最简式)第21页,本讲稿共47页例例9-5 计算计算0.1molL-1氨水溶液的氨水溶液的pH 用最简式=1.3310-3 molL-
15、1pOH=lgOH=2.88pH=142.88=11.12解:解:500OH=第22页,本讲稿共47页例例9-6 3.25gKCN溶于水,配成溶于水,配成500ml水溶液,计算该溶液水溶液,计算该溶液的酸度的酸度Ka(HCN)=4.931010Kb=2.01105 OH=1.4103 molL-1pOH=lgOH=2.85pH=142.85=11.15解:C(CN)=molL-1 500第23页,本讲稿共47页起始浓度起始浓度 c 0 0c 0 0平衡浓度平衡浓度 c-c(Hc-c(H+)c(H)c(H+)c(H)c(H+)加入加入NaAc NaAc:c(Acc(Ac-)增大增大 (NaAc
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