北師大考研無機(jī)化學(xué)復(fù)習(xí)題第五章

1、第 5 章 酸 堿 和 酸 堿 反 應(yīng)一、 基本要求 1理解布朗斯特酸堿、路易斯酸堿和軟硬酸堿理論的意義和要點(diǎn)；2掌握一元弱酸、弱堿的pH的計(jì)算公式；3掌握緩沖溶液pH的計(jì)算；4鹽的水解及其溶液pH的計(jì)算。二、 要點(diǎn)1 酸 酸是(1)含氫的化合物，在適當(dāng)?shù)臈l件下產(chǎn)生氫離子（阿累尼烏斯理論）；(2)質(zhì)子受體（布朗斯特-勞瑞理論）；(3)能夠接受電子對(duì)的原子、離子或分子，形成共價(jià)鍵（路易斯理論）。2 堿 堿是(1)在水溶液中能夠產(chǎn)生氫氧根離子的化合物（阿累尼烏斯理論）；(2)質(zhì)子接受體（布朗斯特-勞瑞理論）；(3)能夠給出電子對(duì)的原子、離子或分子，形成共價(jià)鍵（路易斯理論）。3 中和 中和反應(yīng)是指酸

2、和堿作用生成水和鹽的反應(yīng)。4 共軛酸 布朗斯特-勞瑞堿得質(zhì)子產(chǎn)生共軛酸，相對(duì)每一個(gè)堿都有其共軛酸。5 共軛堿 布朗斯特-勞瑞酸失質(zhì)子產(chǎn)生共軛堿，相對(duì)每一個(gè)酸都有其共軛堿。6 強(qiáng)、弱酸 水溶液中可完全離解成離子的酸是強(qiáng)酸，而部分解離的酸是弱酸。7 強(qiáng)、弱堿 水溶液中可完全離解成離子的堿是強(qiáng)堿，而部分解離的堿是弱堿。8 酸性常數(shù)， 是指弱酸質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的平衡常數(shù)。又叫酸的解離常數(shù)。9 堿性常數(shù)， 是指弱堿質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的平衡常數(shù)，又叫堿的解離常數(shù)。10 兩性現(xiàn)象 是指一些氧化物和羥基化合物既可作酸也可作堿。11 水合氫離子 水溶液中質(zhì)子的存在形式。12 水的質(zhì)子自遞常數(shù) 在純水或水溶液中，氫離子濃度

3、與氫氧根離子濃度的乘積稱作水的質(zhì)子自遞常數(shù)，它僅隨溫度的變化而變化，25 時(shí)，= 1.0 10-14，又稱作“水的離子積”。13 自身解離 自身解離是一類酸堿反應(yīng)，其中一個(gè)分子作為酸提供質(zhì)子給另一個(gè)作為堿的分子而完成中和反應(yīng)。 14 區(qū)分效應(yīng) 基于酸堿質(zhì)子理論，較溶劑水而言，以難于接受質(zhì)子的溶劑可分辨出物質(zhì)酸性強(qiáng)弱。對(duì)于要區(qū)分的物種，該溶劑稱作分辨試劑，其作用具有區(qū)分效應(yīng)。15 含氧酸的分類 在水溶液中能給出羥基質(zhì)子的布朗斯特酸，均含有氧原子，因而叫含氧酸，其按組成可分為三類：1. 水合酸 水合酸的酸質(zhì)子處在與金屬離子配位的水分子中；2. 羥合酸 羥合酸的酸質(zhì)子處在相鄰位置上沒有氧基的羥基上；

4、3. 氧合酸 氧合酸的酸質(zhì)子也處在羥基上，但與羥基相連的中心原子上帶有若干個(gè)氧基。16 鮑林規(guī)則 鮑林提出的可用來粗略估算氧合酸OpE(OH)q (p和q分別代表氧基和羥基的數(shù)目)的兩條規(guī)則：1. 電中性氧合酸的 8 5p。2. 多元酸 (q 1) 多步質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的值逐級(jí)增加5。17 軟硬酸堿 硬酸 路易斯酸，具有體積小、正電荷多、不易變形和失去電子、易形成離子性較強(qiáng)的鍵的物質(zhì)；軟酸 路易斯酸，具有體積大、正電荷少、易變形、易失去電子、易形成共價(jià)性較強(qiáng)的鍵的物質(zhì)；硬堿 路易斯堿，具有電負(fù)性大，不易變形、不易失去電子、而且其低能軌道已飽和、易形成離子性較強(qiáng)的鍵的物質(zhì)；軟堿 路易斯堿，具有電負(fù)性

5、小、易變形、易失去電子，其低能軌道不飽和，易形成共價(jià)性較強(qiáng)的鍵的物質(zhì)。18 鹽的水解 鹽在水溶液中使水的電離平衡發(fā)生移動(dòng)從而可能改變?nèi)芤旱乃岫?，這種作用稱作鹽的水解。當(dāng)水解達(dá)到平衡時(shí)，溶液中各離子濃度的乘積項(xiàng)為一常數(shù)，稱作水解平衡常數(shù)。19 緩沖溶液 由弱酸與其共軛堿或者弱堿與其共軛酸組成的酸堿系統(tǒng)，它能阻止外加的少量酸、堿（或反應(yīng)過程中產(chǎn)生的少量酸、堿，或一定范圍內(nèi)稀釋作用）使系統(tǒng)的pH產(chǎn)生劇烈變化。20 電離度 弱酸及弱堿在溶液中電離出的百分?jǐn)?shù)稱作其電離度。物質(zhì)的起始濃度越小，電離度越大。21 電離平衡 也稱離子平衡, 化學(xué)平衡的一種。指在水溶液弱電解質(zhì)分子和離子之間的動(dòng)態(tài)平衡,例如醋酸的

6、電離平衡。三、 學(xué)生自測(cè)練習(xí)題1 是非題（判斷下列各項(xiàng)敘述是否正確，對(duì)的在括號(hào)中填“”，錯(cuò)的填“”）1. 1 0.20 moldm-3 HAc溶液中cH+是0.10 moldm-3 HAc溶液中cH+的2倍。 ( )1. 2 H2S溶液中cH+是cS2-的2倍。 ( )1. 3在水溶液中可能電離的物質(zhì)都能達(dá)到電離平衡。 ( )1. 4同離子效應(yīng)可以使溶液的pH值增大，也可以使pH值減小，但一定會(huì)使電解質(zhì)的電離度降低。 ( )1. 5 pH = 7的鹽的水溶液，表明該鹽不發(fā)生水解。 ( )1. 6陽(yáng)離子水解總是顯酸性，而陰離子水解必定顯堿性。 ( )1. 7濃度很大的酸或濃度很大的堿溶液也有緩沖

7、作用。 ( )1. 8 H2PO4- 和HS- 既是酸又是堿。 ( )2選擇題(選擇正確答案的題號(hào)填入)2.1 將濃度相同的NaCl，NH4Ac, NaAc和 NaCN溶液，按它們的c H+從大到小排列的順序?yàn)椋?( )a NaCl NaAc NH4Ac NaCNb NaAc NaCl NH4Ac NaCNc NaCl NH4Ac NaAc NaCNd NaCN NaAc NaClNH4Ac2.2 中性（pH = 7）的水是 ( )a 海水 b 雨水 c 蒸餾水 d 自來水2.3 已知KHF = 6.710-4，KHCN = 7.210-10，KHAc = 1.810-5。可配成pH = 9的

8、緩沖溶液的為 ( )a HF 和 NaF b HCN和 NaCN c HAc和 NaAc d 都可以2.4 下列各種物質(zhì)中，既是路易斯酸又是路易斯酸堿的是 ( ) a B2H6 b CCl4 c H2O d SO2Cl2 2.5 在Hac NaAc組成的緩沖溶液中，若c(Hac) c(Ac-)，則緩沖溶液抵抗酸或堿的能力為 ( ) a 抗酸能力 抗堿能力 b 抗酸能力 抗堿能力 c 抗酸堿能力相同 d 無法判斷2.6 已知H3PO4的pK= 2.12, pK=7.20, pK= 12.36, 0.10 moldm-3 Na2HPO4溶液的pH約為 ( ) a 4.7 b 7.3 c 10.1

9、d 9.82.7 不是共軛酸堿對(duì)的一組物質(zhì)是 ( ) a NH3, NH b NaOH , Na+ c HS- , S2- d H2O , OH-2.8 已知相同濃度的鹽NaA, NaB, NaC, NaD的水溶液pH依次增大，則相同濃度的下列稀酸中離解度最大的是 ( ) a HD b HC c HB d HA 3填空題3.1 已知：K(HNO2)7.210-4，當(dāng)HNO2溶液的解離度為20時(shí)，其濃度為 moldm-3, cH+= moldm-3。3.2 濃度為0.010 moldm-3的某一元弱堿（K1.010-8）溶液，其pH = ，此堿的溶液與等體積的水混和后， pH = 。3.3 在0

10、.10moldm-3 HAc溶液中加入固體HAc后，HAc的濃度 ，電離度 ，pH值 。3.4 將下列物質(zhì)在水溶液中的按酸性由強(qiáng)到弱排列，為： 。H2SO4, HClO4, C2H5OH, NH3, NH, HSO4-3.5 已知18時(shí)水的K6.410-15，此時(shí)中性溶液中cH+為 ，pH為3.6 現(xiàn)有濃度相同的四種溶液HCl, HAc(K1.810-5), NaOH和NaAC，欲配制pH = 4.44的緩沖溶液，可有三種配法，每種配法所用的兩種溶液及其體積比分別為： ， ， 。 3.7 已知，S2- + H2O HS- + OH-的pK= 6.310-8, pK= 4.410-13, 則其平

11、衡常數(shù)K ，共軛酸堿對(duì)為 。3.8 依Pauling規(guī)則，可以判斷出H3PO4, H2PO,和HPO的pKa分別為 和 。3.9 H3PO4和Na2HPO4在水溶液中混和時(shí)主要反應(yīng)的平衡方程式為： CO2和CaCO3的是 。3.10 (CH3)2NPF2有兩個(gè)堿性原子P和N，與BH3形成配合物時(shí)，原子 與B結(jié)合。與BF3形成配合物時(shí)， 原子與B相結(jié)合。 4計(jì)算題4.1 求把0.10 dm-3，0.20 moldm-3 HAc與0.050 dm-3, 0.20 moldm-3NaOH溶液混合后的pH值已知：K(HAc)1.810-5.4.2 已知K(HCN)7.210-10，計(jì)算0.20 mol

12、dm-3NaCN溶液的c(OH-)和水解度h。4.3欲配制450 cm3, pH = 4.70的緩沖溶液，取實(shí)驗(yàn)室中0.10 moldm-3的HAc和0.10 moldm-3的NaOH溶液各多少混合即成?自測(cè)練習(xí)題答案1. 是非題1.1 （） 1.2 () 1.3 () 1.4 () 1.5 () 1.6 () 1.7 () 1.8 () 2. 選擇題 2.1 （c） 2.2 （c） 2.3 (b) 2.4 (a) 2.5 (b) 2.6 (d) 2.7 (b) 2.8 (d)3. 填空題3.1 1.410-2 ， 2.810-3 3.2 9.0 ， 8.85 3.3 不變， 減小，增大3.4

13、 HClO4, HSO4-, NH, H2SO4, C2H5OH, NH3 3.5 810-8 ， 7.103.6 HAcNaAC, 2:1 ; HClNaAC, 2:3 ; HAcNaOH, 3:13.7 1.4 ， HS-S2- 3.8 3，8，133.9 H3PO4 +HPO 2H2PO , CO2 + CaCO3 +H2O Ca2+ + 2HCO3.10 P , N4. 計(jì)算題4.1 混合后發(fā)生反應(yīng): HAc + NaOH = NaAc + H2O 反應(yīng)后剩余HAc及生成NaAC的濃度為：c(HAc) （moldm-3）則混合溶液應(yīng)為緩沖液，按公式計(jì)算： pH pK lg lg (1.

14、810-5) 4.744.2 根據(jù)弱酸強(qiáng)堿鹽的水解公式; c(OH-) h 則：c(OH-) h 100 1.710-3（moldm-3） 0.854.3 設(shè)需HAc溶液和NaOH溶液各取V1cm3和V2 cm3c (HAc) 0.1 , c (Ac-) 0.1則： 由 pH pK lg得： lgpKpH 4.74 0.74 0.04V1 + V2 450聯(lián)立后解得：V1 305 ( cm3) V2 (145 cm3)四、課后習(xí)題5.1 按照給出的例題模式，指出下列可逆反應(yīng)中的布朗斯特酸和堿：例如： acid(1) base(2) base(1) acid(2)(a) OCl- + H2O H

15、OCl + OH-(b) NH3 + H2PO4- NH4+ + HPO42-(c) HCl + H2PO4- Cl- + H3PO4(d) HF + H2O F- + H3O+(e) C3H5O2- + HCl HC3H5O2 + Cl-5.1解答(a) OCl- + H2O HOCl + OH-base(2) acid(1) acid(2) base(1) (a) NH3 + H2PO4- NH4+ + HPO42- base(2) acid(1) acid(2) base(1) (c) HCl + H2PO4- Cl- + H3PO4acid(1) base(2) base(1) aci

16、d(2)(d) HF + H2O F- + H3O+acid(1) base(2) base(1) acid(2)(e) C3H5O2- + HCl HC3H5O2 + Cl-base(2) acid(1) acid(2) base(1)5.2 按照其在水溶液中的酸性增加排列下列各布朗斯特酸：(a) H2SO4, H3PO4 和HClO4 ;(b) HIO3, HIO2, HIO 和HIO4 ;(c) H4P2O7, HP2O73-, H3P2O7- 和H2P2O72-;(d) H2Se, H2S 和H2Te.5.2解答(a) 磷酸，硫酸，高氯酸(b) HIO，HIO2，HIO3，HIO4(c

17、) HP2O，H4P2O，H3P2O，H4P2O7(d) 氫碲酸，氫硒酸，氫硫酸 5.3 下列物質(zhì)在與水反應(yīng)中一個(gè)為酸、一個(gè)為堿、一個(gè)為兩性物質(zhì)，請(qǐng)寫出方程式說明。HNO2， PO43-， HCO3-解答HNO2(aq) + H2O(l) NO2-(aq) + H3O+(aq) PO43- (aq) + H2O(l) HPO42- (aq) + OH-(aq) H2CO3 + OH- HCO3- + H2O H3O+ + CO32-5.4 按照從最強(qiáng)酸到兩性物質(zhì)再到最強(qiáng)堿的順序排列下列各氧化物：Al2O3，B2O3，BaO，CO2，Cl2O7，SO3解答Cl2O7 , SO3 , CO2 ,

18、B2O3 , Al2O3 , BaO5.5 指出下列反應(yīng)中的路易斯酸和堿：(a) B(OH)3 + OH- B(OH)4-(b) N2H4 + H3O+ N2H5+ + H2O(c) (C2H5)2O + BF3 (C2H5)2OBF3(d) (CH3)2CO + I2 (CH3)2COI2(e) I- + I2 I3-解答路易斯堿：(a) OH-; (b) N2H4; (c) (C2H5)2O; (d) (CH3)2CO; (e) I-.路易斯酸：(a) B(OH)3；(b) H3O+；(c) BF3；(d) I2；(e) I25.6 對(duì)于下面兩個(gè)反應(yīng)，指出其中的酸和堿，并說明各個(gè)過程是配合

19、物的生成過程還是酸堿置換過程。 (a) SO3 + H2SO4 H2S2O7 (b) H2S2O7(H2SO4SO3) + H2O H2SO4 + H2SO4 5.6 解答(a) 路易斯酸SO3, 堿H2SO4, 配合物的生成過程; (b) 兩個(gè)堿: H2O 和 H2SO4SO3中的H2SO4, 置換過程。5.7 應(yīng)用酸堿理論解釋重要的汞礦石只有辰砂, HgS, 而在自然界中鋅卻存于硫化物、硅酸鹽、碳酸鹽和氧化物中。 解答Hg2+是較軟的酸，傾向于與較軟的堿S2+結(jié)合，而Zn2+屬于邊界酸，是較Hg2+ 硬的酸可以與硬堿結(jié)合，還生成硅化鹽、碳酸鹽和氧化物。 5.8 給出用HF腐蝕SiO2玻璃的

20、反應(yīng)式，并用路易斯和布朗斯特酸堿理論解釋。解答SiO2+ 4HF = SiF4+ 2H2O, 其中，SiO2和SiF4為堿，HF和H2O為酸。5.9 考慮(a) 在高溫下由碳酸鹽制備偏硅酸鹽的反應(yīng)，(b) 在水溶液中從偏硅酸鹽制備SiO2 nH2O的反應(yīng)：(a) n CaCO3 (s) + n SiO2(s) CaSiO3n (s) + n CO2 (g) (b) Na2SiO3 (aq) + CO2(g) SiO2 nH2O (s) + Na2CO3 (aq) 指出每個(gè)反應(yīng)中SiO2和CO2中，誰(shuí)的酸性較強(qiáng)。解答(a) SiO2; (b)CO2.5.10 (CH3)2NPF2分子有兩個(gè)堿性原

21、子，P和N。一個(gè)傾向與BH3中的B原子鍵合，另一個(gè)傾向與BF3中的B原子鍵合。請(qǐng)指出具體的鍵合堿性原子，并解釋。解答N原子與BF3結(jié)合，P原子與BH3結(jié)合。因?yàn)镹是較硬堿原子，P是較軟堿原子；而BF3是硬酸，BH3是軟酸。5.11 在配合物Pt(SCN)42-中，低氧化態(tài)的Pt原子是通過S原子而不是N原子鍵合的，請(qǐng)解釋。解答Pt2+是較軟的酸，傾向于與較軟的堿S結(jié)合，而不與較硬的堿N結(jié)合。5.12 將下列路易斯酸按照最強(qiáng)酸到最強(qiáng)堿的順序排序：(b) BF3 , BCl3 , BBr3 ; (b) SiF4 , SiCl4 , SiBr4 , SiI4 ; (c) BeCl2 , BCl3 .請(qǐng)

22、解釋。解答(a) BBr3; BCl3 ,BF3 ,(b) SiF4 , SiCl4 , SiBr4 , SiI4 ; (c) BCl3 , BeCl2解釋：路易斯酸性是表示物種接受電子對(duì)能力的強(qiáng)弱。在上述(a)、(b)兩鹵化物序列中，鹵素原子的電負(fù)性越大，中心原子上電荷密度越小，接受外來電子對(duì)的能力應(yīng)該越強(qiáng)，序列(b)符合這種情況。序列(a)則相反，原因在于BX3中形成了鍵，而B原子的體積較小，形成的鍵比較強(qiáng)，同時(shí)鹵素原子的體積按F，Cl，Br的順序增大，形成的鍵依次減弱的緣故。五、中文參考文獻(xiàn)1 劉昆元，劉湘蘭. 怎樣計(jì)算混合溶液的pH值. 化學(xué)通報(bào)，1982，(10)：592 趙夢(mèng)月. 多重平衡原理在無機(jī)化學(xué)上的應(yīng)用. 化學(xué)通報(bào)，1983，(2)：393 汪群擁，尹占蘭. 略談現(xiàn)代酸堿理論的發(fā)展. 大學(xué)化學(xué)，1991，(1)：134 戴安邦. 軟硬酸堿概念及其規(guī)則. 化學(xué)通報(bào)，1978，(1)：265 侯廷武，徐 潔. 質(zhì)子理論的有力佐證. 大學(xué)化學(xué)，1986，(3)：336 嚴(yán)宣申. 弱電解質(zhì)電離平衡中的幾個(gè)問題. 化學(xué)教育，1983，(3)：17 呂余慶. 為什么用一種物質(zhì)也能配成緩沖溶