Chemistry of Aqueous Solutions – Acids and Bases Part I

水溶液化学 – 酸和碱第一部分

发表于 By

水溶液化学通常是其中之一 最大的恐惧 许多A-level学生都有这样的问题，原因是学校引入了太多的行话和概念，使学生无法从噪音中过滤出本质。

水溶液化学主要分为 2 个部分

  1. 酸和碱。
  2. 微溶盐。

在本节中，我们将简要介绍酸和碱。

从中学时代起，我们就一直被教导有酸、碱和盐。但为了简化问题，更容易看出只有酸和碱。盐可以表现为酸或碱，因此没有必要创建另一个类别来迷惑我们。

根据布朗斯特德和洛瑞的说法，酸和碱的世界：

酸：H + （或质子）供体（那些 无H + 不能是酸；酸必须含有 H + ）
碱基 : H + 接受者（那些 有或没有 H+ 都可以是碱基）

例如：

  1. HCN：酸（H + 展示）
  2. HCO 3 – ：可以是酸或碱
    即酸：HCO 3 – H 2 O → H 3 O + + CO 3 2-
    碱： HCO 3 – + H 2 O → CO 3 2- + 哦–
  3. CO 3 2- : 碱（无 H + 展示）

共轭酸-碱对

化合物对与 几乎相似 结构，除了 一小时+差异。

例如。 CH 3 COOH（1 H +更多：酸）和 CH 3 COO – (1H + 减去：基础）
CH 3 NH 3 + (1H + 更多：酸）和CH 3 NH 2 （1 H +更少：基础）

 

考试中只能评估 3 种场景：

  1. 任何一个 存在的共轭酸碱
  2. 两个都 存在共轭酸碱
  3. 的组合 强酸和弱酸/碱 展示

解决考试问题

脚步

  1. 识别问题属于哪个场景（在之前的博客中）
  2. 采用相应的技术
  3. 用数学方法解决

示例：CJC 2012 P3

计算 25 cm 3时所得溶液的 pH 值 将 0.0200 Moldm -3 HCl 添加至 25 cm 3 0.0300 moldm -3
 1-苯基甲胺 (C 6 H 5 CH 2 NH 2 )
(1-苯基甲胺的Kb值为2.19 x 10 -5 模具-3 )

 

方法：
第一步：判断该题属于哪种场景。
为此，必须确定这两种化合物的含量。

HCl（酸）的摩尔数 = 5 x 10 -4
1-苯基甲胺（碱）的摩尔数 = 7.5 x 10 -4

由于酸和碱都是一元的，反应摩尔比为1:1
因此基数过剩：

C 6 H 5 CH 2 NH 2 + 人机交互 → C 6 H 5 CH 2 NH 3 + + 氯–
摩尔： 5×10 -4 7.5×10 -4
限制 过量的

反应后仅生成过量的C 6 H 5 CH 2 NH 2 及其盐（或结合酸），C 6 H 5 CH 2 NH 3 + 保持。

该问题所属的场景是两个共轭酸碱对都存在之一。该对也称为缓冲系统。求解 pH 值的方法是使用 Henderson-Hassalbalch 方程。

 

解决方案：
亨德森哈萨尔巴尔赫方程：

pH = pKa + lg [结合基础]
——————
[酸]		 ……(1)

 

在我们的例子中重写：

pH = C 6 H 5 CH 2 NH 3 +的 pKa + lg {[C 6 H 5 CH 2 NH 2 ]/[C 6 H 5 CH 2 NH 3 + ]} ….(2)

pKa = 14 – pKb = 14 – (-lg (2.19 x 10 -5 )) = 14 – 4.6596 = 9.340
[C 6 H 5 CH 2 NH 2 ] = (7.5-5) x10 -4 / ((25+25)/1000) = 5 x 10 -3
[C 6 H 5 CH 2 NH 3 + ] = 5 x 10 -4 / ((25+25)/1000) = 1 x 10 -2

代入等式。 (2),
pH = 9.340 + lg (5×10 -3 /1×10 -2 ) = 9.04 (3 SF)

 

附加问题：
如果 HCl 的体积改变为

  1. 0厘米3
  2. 37.5厘米3
  3. 50厘米3

问题的场景会变成

  1. 仅发现碱基 (C 6 H 5 CH 2 NH 2 )
  2. 仅发现共轭酸（C 6 H 5 CH 2 NH 3 + ）
  3. 发现强酸（HCl）和弱共轭酸（C 6 H 5 CH 2 NH 3 + ）

那么我们如何解决这些场景呢？

注册焦点化学 JC级化学课来了解一下！