一、常見酸按酸性強(qiáng)弱的分類
習(xí)慣上,按照酸的電離能力的大小,可將酸大致分為以下三類:
1.強(qiáng)酸:如鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、硫酸、硝酸、高氯酸等。
2.中強(qiáng)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(qiáng)弱變化規(guī)律
酸的強(qiáng)弱是由酸本身的組成和結(jié)構(gòu)決定的,表現(xiàn)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(qiáng)。例如,氫鹵酸的酸性:HF<HCL<HBR<HI。
2.含氧酸 含氧酸的酸性強(qiáng)弱情況比較復(fù)雜,主要有以下幾條規(guī)律:
(1)相同化合價(jià)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(qiáng),其酸性越強(qiáng)。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(jià)越高,酸性越強(qiáng)。例如,酸性:HClO4>HClO3>HClO2>HClO,H2SO4>H2SO3。
(3)非金屬性越強(qiáng),其蕞高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)。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(shù)目越多,酸性越強(qiáng)。美國化學(xué)家鮑林從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,他把含氧酸用通式表示為(HO)mROn,其中n為非羥基氧原子(即不與氫相連的氧原子)的數(shù)目,n越大,酸性越強(qiáng).例如:
HClO4 (HO)ClO3 n=3 很強(qiáng)酸
HClO3 (HO)ClO2 n=2 強(qiáng)酸
H2SO3 (HO)2SO n=1 中強(qiáng)酸
HNO2 (HO)NO n=1 中強(qiáng)酸
H3BO3 (HO)3B n=0 弱酸
HClO (HO)Cl n=0 弱酸
事實(shí)證明:鮑林的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律對于大多數(shù)含氧酸都是適用的。事實(shí)上,以上諸點(diǎn)是相互聯(lián)系、不可分割的。例如,某中心原子的化合價(jià)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(qiáng),其酸性也越強(qiáng),反之越弱。
3.羧酸的酸性
乙酸極其同系物的酸性變化規(guī)律是:碳原子數(shù)越多,酸性越弱。
三、酸的強(qiáng)弱規(guī)律的應(yīng)用
根據(jù)中學(xué)化學(xué)的要求,高三化學(xué)總復(fù)習(xí)時(shí),學(xué)生必須理解并熟練地記住以下粗略的酸性強(qiáng)弱變化規(guī)律:
H2SO4 >HF>H4SiO4
HNO3 > H2SO3 > CH3COOH > H2CO3 > HClO Al(OH)3
HCl>H3PO4 >C6H5OH
下面談?wù)勥@一規(guī)律的重要應(yīng)用。
1.離子濃度比較型
利用酸的強(qiáng)弱規(guī)律可以比較一定的條件下酸溶液PH值的大小、導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱和化學(xué)
反應(yīng)速率大小等問題,其本質(zhì)都是要根據(jù)酸的強(qiáng)弱規(guī)律確定溶液中相應(yīng)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)分別和鋅反應(yīng),若蕞后有一份溶液中鋅有剩余,且放出的氫氣一樣多,則正確的判斷為( )
①反應(yīng)所需要的時(shí)間A>B ②開始時(shí)反應(yīng)速率A>B
③參加反應(yīng)的鋅的質(zhì)量A=B , ④整個(gè)反應(yīng)階段平均速率B>A
⑤鹽酸里鋅有剩余 ⑥醋酸溶液里鋅有剩余。
A、③④⑤ B、①③⑥ C、②③⑥ D、②③⑤⑥
解析:兩份溶液的pH相同,即開始時(shí)溶液中的氫離子濃度相同,反應(yīng)的起始速率相等;醋酸為弱酸,與
鋅反應(yīng)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(yīng)速率大,放出等量的氫氣所需時(shí)間比鹽酸少;放出氣體一樣多,消耗鋅的量必定相等;根據(jù)酸性HCl>CH3COOH,在PH值相同時(shí),兩種酸的物質(zhì)的量濃度大小關(guān)系為[CH3COOH] >[HCl],兩種溶液的體積又相同,所有鋅只能剩余在鹽酸中,應(yīng)選A。
2.強(qiáng)弱互換利用型
化學(xué)反應(yīng)中有一條重要的規(guī)律:強(qiáng)酸制弱酸,需要注意的是,此處的“強(qiáng)”和“弱”具有相對性。實(shí)驗(yàn)室用鹽酸和石灰石反應(yīng)制取二氧化碳、用硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫、用稀硫酸或鹽酸與硫化亞鐵反應(yīng)制取硫化氫都是利用這條規(guī)律。這條規(guī)律還有很多重要的應(yīng)用,如判斷酸和鹽之間的反應(yīng)能否發(fā)生、實(shí)現(xiàn)指定物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化等。
例2.向下列溶液中通入過量的CO2,蕞終會產(chǎn)生沉淀的是( )
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:硅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會析出硅酸沉淀和苯酚沉淀;而CH3COOH和HCl的酸性比碳酸強(qiáng),CO2通入CH3COONa飽和溶液和CaCl2飽和溶液中不會產(chǎn)生沉淀,選A、B。
3.逆向思維應(yīng)用型
酸越弱,即酸越難電離出氫離子和酸根離子,反過來思考就意味著電離出的酸根就越容易結(jié)合氫離子,反映在弱酸的鹽容易水解,且酸越弱,其對應(yīng)的鹽水解能力越強(qiáng)(相同條件下)。弱酸都較難電離,所以在書寫離子方程式時(shí),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(dāng)三種溶液中[SO42-]=[SO32-]=[CO32-]時(shí),必有[Na2CO3] >[Na2SO3] >[Na2SO4],答案即可求出。