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1、2011学风学术部无机化学重点回顾讲义一酸碱质子理论凡是能给出质子(H+)的物质是酸；凡是能接受质子(H+)的物质是碱.当一个分子或离子释放氢离子，同时一定有另一个分子或离子接受氢离子，因此酸和碱会成对出现。酸碱相互依存的关系叫作共轭关系。酸碱质子理论可以用以下反应式说明：酸 + 碱 共轭碱 + 共轭酸酸在失去一个氢离子后，变成共轭碱；而碱得到失去的一个氢离子后，变成共轭酸。以上反应可能以正反应或逆反应的方式来进行，不过不论是正反应或逆反应，均维持以下的原则：酸将一个氢离子转移给碱。在上式中，酸和其对应的共轭碱为一组共轭酸碱对。而碱和其对应的共轭酸也是一组共轭酸碱对。酸碱反应的实质质子的转移酸
2、碱可以是中性分子、阳离子或阴离子，只是酸较其共轭碱多一个质子。如： 酸 质子+碱HClO4H+ +ClO4H2CO3 H+HCO3HCO3H+CO32NH4+ H+ + NH3上面各个共轭酸碱对的质子得失反应，称为酸碱半反应。各种酸碱半反应在溶液中不能单独进行，而是当一种酸给出质子时，溶液中必定有一种碱来接受质子。一种物质是酸还是碱取决于它具体参加的反应。酸碱质子理论大大扩展了酸和碱的范围，电离理论中的盐在质子理论中非酸非碱。两性物质：能接受又能给出质子的物质，如H2O和NaHCO3水是两性物质，因此依反应物的不同，水可能是酸（释放质子），也可能是碱（接受质子）。例如在水和乙酸的反应中，水扮演
3、碱的角色：CH3COOH + H2O CH3COO + H3O+生成物之一的乙酸根离子 CH3COO 是乙酸的共轭碱，而水合氢离子 H3O+ 则是水的共轭酸。而在水和氨的反应中，水扮演酸的角色，其反应式如下：H2O + NH3 OH + NH4+水提供一个氢离子给氨，而氢氧根离子则是水的共轭碱。强酸（如盐酸）会完全解离，而弱酸（如乙酸）只会部份解离。酸度系数 pKa 是酸解离程度的指标，也可用来判断酸的强弱。许多的化合物均可以依酸碱质子理论的方式，依其和水反应的情形，分类为酸或碱：如无机酸以及其衍生物（如磺酸、膦酸）、羧酸、胺、碳负离子、 1,3-二酮（如乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、米氏酸）等。二
4、化学平衡可逆反应是指通常在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应，例如：aA + bB cC + dD生成物变为反应物的速率小到可以忽略的反应则称做不可逆反应。事实上，绝大多数的反应都是可逆反应，只不过其可逆程度较小，我们把它认为是不可逆反应。可逆反应的特点： 正负两个反应具有即对立又统一的关系，即正反应与逆反应适两个方向完全相反的不同的化学反应。但它们又同时存在，不可分离。正反应与逆反应发生的条件相同，在不同条件下能向两个方向进行的反应不能称之为可逆反应。可逆反应不能进行到底，反应物总有剩余。化学平衡是指在宏观条件一定的可逆反应中，化学反应正逆反应速率相等，反应物和生成物各组分浓
5、度不再改变的状态。1平衡常数（重点）可逆反应达到化学平衡化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，也不管反应物起始浓度大小，最后都达到平衡，这时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值是个常数，用K表示，这个常数叫化学平衡常数。对于可逆化学反应 mA+nBpC+qD在一定温度下达到化学平衡时，其平衡常数表达式为：mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）为例，K =。在书写平衡常数表达式时，要注意以下问题： 在应用平衡常数表达式时，稀溶液中的水分子浓度可不写。因为稀溶液的密度接近于1 g/mL。水的物质的量浓度为55
6、.6 mol/L。在化学变化过程中，水量的改变对水的浓度变化影响极小，所以水的浓度是一个常数，此常数可归并到平衡常数中去。对于非水溶液中的反应，溶剂的浓度同样是常数。 当反应中有固体物质参加时，分子间的碰撞只能在固体表面进行，固体的物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响，因此，固体的“浓度”作为常数，在平衡常数表达式中，就不写固体的浓度。 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应，由于书写的方式不同，各反应物、生成物的化学计量数不同，平衡常数就不同。但是这些平衡常数可以相互换算。表达式与化学计量数一一对应，方程式中化学计量数不同，表达式就不同；可逆反应中，正反应的表达式与逆反
7、应的表达式互为倒数。例如：（1）N2（g）+3H2（g）2NH3（g） K1=（2）2NH3（g） N2（g）+3H2（g） K 2=（3）1/2N2（g）+3/2H2（g）NH3（g） K 3=同一温度下，K1、K2、K3的数值都固定但相互之间不相等，显然，K1 =，K3=。 不同的化学平衡体系，其平衡常数不一样。平衡常数大，说明生成物的平衡浓度较大，反应物的平衡浓度相对较小，即表明反应进行得较完全。因此，平衡常数的大小可以表示反应进行的程度。一般认为K105反应较完全（即不可逆反应），K1，则pKa0，为强酸；Ka4，为弱酸共轭碱的碱度系数由此类比，亦可以为共轭碱A定义碱度系数Kb及pKb
8、：以下是平衡状态的离解常数：同样的，较大的Kb值代表较强的碱，这是因在同一的浓度下可以接收更多的质子。酸度系数与碱度系数的关系由于HA与A的电离作用就等同于水的自我离子化，酸度系数与碱度系数的积就相等于水的离解常数（Kw），故pKa与pKb的和即为pKw。其中Kw在25下为1.0 10-14，pKw为14。由于Ka与Kb的积是一常数，较强的酸即代表较弱的共轭碱；较弱的酸，则代表较强的共轭碱。沉淀溶解平衡中的常数（Ksp）溶度积1. 定义：在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中，存在沉淀溶解平衡，其平衡常数叫做溶度积常数（或溶度积）2. 表示方法：以MmAn(s) mMn+(aq) + nAm(a
9、q)为例（固体物质不列入平衡常数），Kspc(Mn+)mc(Am) n，如AgCl(s)Ag+(aq) + Cl(aq)，Kspc(Ag+)c(Cl)。3. 影响溶度积（Ksp）的因素：Ksp只与难容电解质的性质、温度有关，而与沉淀的量无关，并且溶液中的离子浓度的变化只能使平衡移动，并不改变溶度积。4. 意义：Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，当化学式所表示的阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力相对越强；可以用Ksp来计算饱和溶液中某种离子的浓度。判断沉淀生成与否的原则溶度积规则通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积离子积（Qc）的相对大小，可以判断难溶
10、电解质在给的条件下沉淀能否生成或溶解：1.QcKsp，溶液过饱和，既有沉淀析出，直到溶液饱和，达到新的平衡；2.QcKsp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；3.QcKsp，溶液未饱和无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。对溶度积的理解1. 溶度积和溶解度都可以用来表示物质的溶解能力。2. 用溶度积直接比较不同物质的溶解性时，物质的类型应相同。对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶电解质，不能通过直接比较Ksp的大小来确定其溶解能力的大小。3. 溶液中的各离子浓度的变化只能使沉淀溶解平衡移动，并不改变溶度积。四多重平衡规则如果某个反应可以表示为两个或多个反应的总和,则总
11、反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积，这个关系称为多重平衡规则.根据化学平衡定律,多重平衡规律可以证明如下：应用多重平衡规律有两点要记住：1.所有平衡常数必须在同一温度,因为K随温度而变化.2.如果反应3=反应2-反应1,则K3=K2/K1如果 反应1+反应2=反应3则 K1K2=K3, lgK1+lgK2=lgK3如果 反应1-反应2=反应3则 K1/K2=K3, lgK1-lgK2=lgK3写成一般式: n反应1+m反应2=p反应3K1nK2m=K3p, nlgK1+mlgK2=plgK3n反应1-m反应2=p反应3K1n/K2m=K3p, nlgK1-mlgK2=plgK3 五例题解析【例1】已知在800K时，反应：CO（g）H2O（g） CO2（g）H2（g），若起始浓度c（CO）=2mol/L，c（H2O）=3mol/L，反应达到平衡时，CO转化成CO2的转化率为60%。若将H2O的起始浓度加大为6mol/L，试求CO转化为CO2的转化率。【答案】75%【解析】本题考查平衡常数表达式、有关计算及应用。先由第一次平衡时CO的转化率可求平衡时各物质的浓度：c（CO）=0.8mol/L，c（H2O）1.8 mol/L， c（CO2）1.2
