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酸性強弱規律

科技 更新时间:2024-07-19 00:18:13

酸性強弱規律(酸的強弱規律及其應用)1

一、常見酸按酸性強弱的分類

  習慣上,按照酸的電離能力的大小,可将酸大緻分為以下三類:

  1.強酸:如鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、硫酸、硝酸、高氯酸等。

  2.中強酸:如亞硫酸、磷酸、氫氟酸等。

  3.弱酸:如醋酸、碳酸、氫硫酸、次氯酸等。

二、酸的強弱變化規律

  酸的強弱是由酸本身的組成和結構決定的,表現在其電離能力的大小上。

  1.無氧酸 中心元素的原子半徑越大,非金屬性越弱,對氫原子的吸引能力就越弱,酸就越容易電離出氫離子,酸性越強。例如,氫鹵酸的酸性:HF<HCL<HBR<HI。

  2.含氧酸 含氧酸的酸性強弱情況比較複雜,主要有以下幾條規律:

  (1)相同化合價的不同元素作中心原子,中心原子的原子半徑越小,非金屬性越強,其酸性越強。例如,次鹵酸(HXO)酸性:HClO>HBrO>HIO;亞鹵酸(HXO2)酸性:HClO2>HBrO2>HIO2;鹵酸(HXO3)酸性:HClO3>HBrO3>HIO3。

  (2)同種元素作中心原子,中心元素的化合價越高,酸性越強。例如,酸性:HClO4>HClO3>HClO2>HClO,H2SO4>H2SO3。

  (3)非金屬性越強,其最高價氧化物對應水化物的酸性越強。例如,酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H4SiO4。

  (4)酸分子中不與氫原子相連的氧原子數目越多,酸性越強。美國化學家鮑林從實驗中總結出一條經驗規律,他把含氧酸用通式表示為(HO)mROn,其中n為非羟基氧原子(即不與氫相連的氧原子)的數目,n越大,酸性越強.例如:

  HClO4 (HO)ClO3 n=3 很強酸

  HClO3 (HO)ClO2 n=2 強酸

  H2SO3 (HO)2SO n=1 中強酸

  HNO2 (HO)NO n=1 中強酸

  H3BO3 (HO)3B n=0 弱酸

  HClO (HO)Cl n=0 弱酸

  事實證明:鮑林的經驗規律對于大多數含氧酸都是适用的。事實上,以上諸點是相互聯系、不可分割的。例如,某中心原子的化合價較高,就可能與更多的原子形成配位鍵;中心原子所帶的正電荷越多,中心原子的半徑越小,一般來說其吸引電子的能力就越強,其酸性也越強,反之越弱。

  3.羧酸的酸性

  乙酸極其同系物的酸性變化規律是:碳原子數越多,酸性越弱。

三、酸的強弱規律的應用

  根據中學化學的要求,高三化學總複習時,學生必須理解并熟練地記住以下粗略的酸性強弱變化規律:

  H2SO4 >HF>H4SiO4

  HNO3 > H2SO3 > CH3COOH > H2CO3 > HClO Al(OH)3

  HCl>H3PO4 >C6H5OH

  下面談談這一規律的重要應用。

  1.離子濃度比較型

  利用酸的強弱規律可以比較一定的條件下酸溶液PH值的大小、導電能力的強弱和化學

  反應速率大小等問題,其本質都是要根據酸的強弱規律确定溶液中相應離子濃度的大小。

  例1.PH值相同的等體積的兩份溶液(A為鹽酸、B為醋酸)分别和鋅反應,若最後有一份溶液中鋅有剩餘,且放出的氫氣一樣多,則正确的判斷為( )

  ①反應所需要的時間A>B  ②開始時反應速率A>B

  ③參加反應的鋅的質量A=B ,  ④整個反應階段平均速率B>A

  ⑤鹽酸裡鋅有剩餘  ⑥醋酸溶液裡鋅有剩餘。

  A、③④⑤ B、①③⑥ C、②③⑥ D、②③⑤⑥

  解析:兩份溶液的pH相同,即開始時溶液中的氫離子濃度相同,反應的起始速率相等;醋酸為弱酸,與

鋅反應過程中能不斷電離出氫離子,氫離子濃度比鹽酸中的大,平均反應速率大,放出等量的氫氣所需時間比鹽酸少;放出氣體一樣多,消耗鋅的量必定相等;根據酸性HCl>CH3COOH,在PH值相同時,兩種酸的物質的量濃度大小關系為[CH3COOH] >[HCl],兩種溶液的體積又相同,所有鋅隻能剩餘在鹽酸中,應選A。

  2.強弱互換利用型

  化學反應中有一條重要的規律:強酸制弱酸,需要注意的是,此處的“強”和“弱”具有相對性。實驗室用鹽酸和石灰石反應制取二氧化碳、用硫酸和亞硫酸鈉反應制取二氧化硫、用稀硫酸或鹽酸與硫化亞鐵反應制取硫化氫都是利用這條規律。這條規律還有很多重要的應用,如判斷酸和鹽之間的反應能否發生、實現指定物質間的轉化等。

  例2.向下列溶液中通入過量的CO2,最終會産生沉澱的是( )

  A、Na2SiO3飽和溶液 B、苯酚鈉飽和溶液

  C、CH3COONa飽和溶液 D、CaCl2飽和溶液

  解析:矽酸和苯酚的酸性比碳酸的酸性弱,在Na2SiO3飽和溶液和苯酚鈉飽和溶液中通入過量的CO2會析出矽酸沉澱和苯酚沉澱;而CH3COOH和HCl的酸性比碳酸強,CO2通入CH3COONa飽和溶液和CaCl2飽和溶液中不會産生沉澱,選A、B。

  3.逆向思維應用型

  酸越弱,即酸越難電離出氫離子和酸根離子,反過來思考就意味着電離出的酸根就越容易結合氫離子,反映在弱酸的鹽容易水解,且酸越弱,其對應的鹽水解能力越強(相同條件下)。弱酸都較難電離,所以在書寫離子方程式時,弱酸分子不能拆成離子,在溶液中,氫離子和弱酸酸根也不能大量共存。

  例3.在Na2SO4、Na2SO3、Na2CO3三種溶液中,已知[SO42-]=[SO32-]=[CO32-],試比較三種溶液中鈉離子濃度的大小。

  解析:酸性:H2SO3 >H2CO3,相同條件下,CO32-水解的程度比SO32-的大,而SO42-不水解,所以當三種溶液中[SO42-]=[SO32-]=[CO32-]時,必有[Na2CO3] >[Na2SO3] >[Na2SO4],答案即可求出。

  4.綜合運用設計型

  酸的強弱規律還可以廣泛地運用在實驗設計類的綜合題中,如混合物的分離和提純、物質的檢驗、實驗證明等。

  例4、試設計一個實驗方案,分離乙酸、苯酚和苯的混合液。

  解析:分析三種物質的性質,采用以退為進的思路,确定先加NaOH溶液,使乙酸和苯酚轉化為易溶于水的離子化合物,分液可得苯。然後通入足量的CO2,利用碳酸的酸性強于苯酚,使苯酚鈉轉化為苯酚,分液後提取。最後在餘液中加入濃硫酸,蒸餾可得乙酸。

  下面幾題留給同學們去練習:

  1.如何除去CO2中少量的HCl和SO2氣體?

  2.用實驗證明苯酚有弱的酸性。

  3.隻用蒸餾水和PH試紙,區别PH=2鹽酸和乙酸兩瓶無色溶液。

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