根据酸碱质子理论,凡能提供质子(H+)的粒子(离子或分子)都是酸(如 HCl、HNO3、及酸式根离子 HCO3-等),酸失去质子后生成的粒子则为该酸的共轭碱;凡能接受质子(H+)的粒子(离子或分子)都是碱(如NH3、NaOH、Ca(OH)2、及弱酸根离子CO32- 等),碱得到质子后生成的粒子则为该碱的共轭酸。
酸和碱反应的实质是质子(H+)的转移。反应的方向总是朝着生成更难电离的更弱的酸碱的一方进行的,即要符合“强酸制弱酸”或谓“强强生弱”规律,可简记为“左强右弱”。
2CH3COOH + CO32- = 2CH3COO- + H2CO3(CO2+H2O)
酸(强) 碱(强) 新碱(弱) 新酸(弱)
[例] 已知下列反应能进行完全:
① Na2CO3 + 2CH3COOH = 2CH3COONa + CO2↑ + H2O
② CO2 + H2O + C6H5ONa = C6H5OH + NaHCO3
③ CH3COONa + HCl = NaCl + CH3COOH
④ C6H5OH + Na2CO3 = C6H5ONa + NaHCO3
则根据“左强右弱”规律可得:
失 H+ 减弱,酸性减弱
酸 ( H+ ) HCl CH3COOH H2CO3 C6H5OH HCO3-
碱 Cl- CH3COO- HCO3- C6H5O- CO32- (OH-)
得 H+ 增强,碱性增强
例如:已知多元弱酸在水溶液中电离是分步的,且第一步电离远大于第二步电离,第二步电离远大于第三步电离。今有 HA、H2B、H3C 三种弱酸,且已知下列各反应能发生:
① HA + HC2- (少量)= A- + H2C-
② H2B (少量)+ 2A- = B2- + 2HA
③ H2B (少量)+ H2C- = HB- + H3C
试回答:
(1)相同条件下,HA、H2B、H3C 三种酸中,酸性由强到弱的顺序为 H2B> H3C>HA;
(2)在A-、B2-、C3-、HB-、H2C-、HC2- 离子中最易结合质子的是C3- ,最难结合质子的是HB- .
(3)完成下列反应的离子方程式:
①H3C + 3OH- (过量)= C3- + 3H2O ;② 2HA (过量)+ C3- =2A- + H2C-.
[解] 由已知①式得 HA>H2C-,由②式得 H2B>HA,由③式得H2B>H3C,又依分步电离,电离度逐级锐减,可得相关微粒酸碱性强弱顺序表:
失 H+ 减弱,酸性减弱
酸:(H+)> H2B > H3C > HB- > HA > H2C- >HC2-
碱: HB- < H2C-< B- < A- < HC2- < C3- < (OH-)
得 H+ 增强,碱性增强
根据顺序表中上行酸的位置可得第(1)题答案为H2B> H3C HA>;由表中下行碱的位置可得第(2)题答案为C3- ; HB- .
在表中H3C位于OH-左上,据”左上右下可反应”得(3)①式的反应可以进行完全.据”强强优先”原则可知随OH-用量的增加,H3C 反应的产物依次是H2C-、HC2-、C3-,因题给OH-为过量,所以H3C反应最后产物是C3-,故第(3)①题答案是C3- + 3H2O;同理第(3)②题答案是 2A- + H2C-.
练习:等物质的量浓度的两种一元弱酸(HA,HB)的钠盐溶液中,分别通入少量 CO2 后可发生如下反应:
① NaA + CO2 +H2O = HA + NaHCO3
② 2NaB + CO2 + H2O = 2HB + Na2CO3
试比较HB与HA酸性强弱。 答:HB的酸性比 HA 弱
[解法提示] 从①式得: A- 只能使H2CO3 失去一个H+ 形成HCO3-, 从②式得 B- 则可使H2CO3失去两个H+ 形成CO32-.换句话, B- 结合H+的能力比 A- 强,HB电离出H+能力则比HA 弱,即HB酸性比HA弱。酸性强弱顺序为:H2CO3 > HA > HCO3- > HB
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强酸制弱酸(强强生弱)规律及应用
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